第二节 战略环境评价的理论基础

一、复杂系统理论

复杂系统理论（Complex System Theory）是复杂性科学（Complex Science）的子领域。与该理论相对的是一般系统理论（General System Theory），它最早起源于洛伦兹（Lorenz）基于混沌理论对于天气预报的研究，庞加莱（Poincare）于20世纪90年代将洛伦兹相关的思想进一步应用于三体问题。复杂系统理论认为，系统由很多异质子系统或自主的主体构成，系统内部存在动态性、无序性及多层次的耦合、互动（如反馈、学习、适应等）；同时，微观主体的活动与系统宏观功能或特征之间会产生协同影响。复杂系统以不同形式、不同状态、不同规模广泛存在于生物学（细胞—生物个体）、生态学（生物个体—生态系统）、地理学（土地覆盖类型—景观系统）、社会学（居民—社区）、管理学（车辆—城市交通系统）及经济学（股民—股市）等研究领域。近年来，探索理解复杂系统，特别是复杂适应系统（Complex Adaptive System, CAS）的研究越来越多。

认识复杂系统的方法包括实验观测、理论解释、动态模拟等。实验观测能够直接表现不同层级间的非线性作用效果。理论解释有助于认识系统复杂性的存在，同时梳理复杂系统的多重上下级关系。但是，认识复杂系统的关键还在于如何对其进行动态模拟，即如何表达微观主体活动及其对系统宏观层面的影响。动态模拟具体包括：①充分认识并度量系统的复杂程度，在此基础上对微观主体的行为进行表达；②通过计算模拟再现系统过去某一时段的结构格局或重现某一时段的动态过程；③对模型参数化过程进行敏感性分析与不确定性分析，并进行模型校正与验证；④在充分、合理解释系统复杂性的基础上，通过模拟微观主体行为，并考虑其与系统控制要求的协同，对系统的未来格局或变化过程进行估计；⑤整个过程遵循一般性、可比较性、可重复性等原则，以减少估计误差。

战略环评面对的问题不是一个不变的、刚性的、简单的自上而下或自下而上的方法能够解决的。部分研究提出，表征复杂系统的方法不是“万用药”，需要将其视为降低复杂性并引导研究向有益方向发展的系统范式。在众多研究方法和模型中，系统分析的思想得到了普遍应用。系统分析可以理解为对研究对象进行有目的、有步骤探索的过程，通过分解、综合等反复协调，寻求满足系统目标的最佳方案。

系统分析是用于解决复杂问题的理论和方法，其对复杂问题进行全面的、互相联系的、发展的研究。系统分析的目标是追求系统的整体最优。系统分析的对象主要是大系统。大系统的物质流、能量流和信息流的量都很大，关系很复杂，因此数学模型的建立和求解的工作量也很大。利用计算机辅助系统分析是现代系统分析的主要特征之一。

作为一门学科，系统分析开创于20世纪40—50年代。20世纪40年代初，美国电话电信公司（贝尔）正式启用“系统工程”一词，系统科学在规划、设计、生产和管理领域得到飞速发展。1947年，奥地利生物学家贝塔朗菲创立了普通系统论。贝塔朗菲认为，把孤立的各组成部分的活动方式简单相加，不能说明高一级水平的活动性质和活动方式。如果了解各组成部分之间存在的全部联系，那么高一级水平的活动就能够由各组成部分推导出来。为了认识事物的整体性，不仅要了解它的组成部分，还要了解各组成部分之间的关系。传统学科只重分解，而忽视综合；重视研究孤立事物的特征，而轻视各具体事物之间的联系，影响了对事物整体性的认识。贝塔朗菲指出，普通系统论属于逻辑学和数学领域，它的任务是确立适用于各种系统的一般原则，不能局限在技术范畴，也不能将其当作一种数学理论看待。普通系统论的研究领域十分广阔，几乎包括一切与系统有关的学科，如管理学、运筹学、信息论、控制论、哲学、行为科学、经济学、工程学等，它给各门学科带来新的研究动力和新的方法，沟通了自然科学与社会科学、技术科学与人文科学之间的联系，促进了现代科学技术的发展。

二、环境系统分析理论

环境问题的全局性、复杂性、综合性等特点，为系统分析方法的应用提供了广阔的领域。世界上很多著名的污染防治工程研究和实施都应用了系统分析方法。

1959—1962年，美国在特拉华河口的污染控制规划研究中全面应用了水环境质量模型、决策方案的多目标分析和综合决策方法。这可以被认为是系统分析在环境保护领域应用的开端。1972年，美国人瑞奇首次以《环境系统工程》（Environment System Engineering）为名出版专著，阐述了环境工程过程及其与环境之间的关系。1977年，日本学者高松武一郎发表同名专著（日文版），运用化工过程系统工程的研究成果阐述环境系统的规划、治理等问题。另外，此时期还出现了很多运用运筹学、决策学解决环境问题的论著和文章，极大地推动了环境系统分析的发展。

系统分析思想在我国很早就得到了应用，但是对现代系统科学理论和方法的研究开始于20世纪80年代。1980年，在北京市东南郊环境质量评价研究中，研究人员首次应用了水质数学模拟技术，其后在全国各地开展了区域环境影响评价研究，广泛应用了数学模型和决策分析技术。1985年，清华大学出版社出版了《水污染控制系统规划》一书，运用系统分析的思想和方法，阐述了水污染控制系统的模型化和最优化问题；同年，南京大学出版社出版了《环境系统工程概论》一书，广泛讨论了系统论在环境保护领域的应用问题。1987年，烃加工出版社（现石油化工出版社）出版了专著《环境系统工程概论》，探讨了环境系统的建模与优化。1990年，高等教育出版社出版了《环境系统分析》，全面、系统地论述了环境系统的模型化和最优化，以及环境决策的方法和过程。在过去几十年间，我国政府在几个五年规划中都安排了一定数量的区域性环境研究项目，它们的实施对环境系统分析在我国的实践和发展起到了很大的促进作用。

当前，工业化和城市化带来的环境问题日益凸显，空气污染、水体污染、生态破坏威胁着人类社会的持续发展。环境问题已经不是局部的、暂时的问题，而是全局的、持久的问题。因此，系统分析在解决这些问题时具有明显的优势，研究环境系统内部各组成部分之间的对立、统一关系，寻求最佳的环境污染防治体系，建设健康、协调的生态系统；研究环境保护与经济发展之间的对立、统一关系，寻求经济与环境协调发展的途径，是环境系统分析工作的两大主要任务。

三、区域战略环评共轭梯度理论

针对区域发展宏观战略（政策、规划）的模糊性，以及其实施过程的不确定性，我国以社会经济—环境复杂系统分析和调控为核心，提出了区域战略环境评价共轭梯度理论，明确了战略环评的一般性概念框架、评估重点和评价原则。

如图1-3所示，区域战略环评共轭梯度理的主要内容包括：以区域和行业为评价对象，围绕重点产业发展的规模、结构、布局三大核心问题，针对区域发展宏观战略（政策、规划）的模糊性及其实施过程的不确定性，系统模拟和评估在社会经济复杂系统驱动下，环境系统可能的变化响应，以及各种潜在环境影响的传递和累积；以生态环境安全为底线，识别可接受的环境影响底线和生态风险阈值，以此为约束目标研究产业系统结构调整和布局优化的调控方案，促进产业发展由粗放式增长、无序扩张向集约化发展、有序布局的转变，面向影响减缓和风险规避，并综合考虑经济可持续性和社会稳定性，提出科学决策和建议。

图1-3 区域战略环境评价的共轭梯度理论

四、区域产业系统影响识别框架

以产业规模、产业结构、产业布局三个基本要素构成评价对象的产业三角形，以资源效率、工程技术、土地利用三个维度构成的影响因素三角形，以资源承载力、环境容量、生态空间构成的约束三角形，共同构建了区域产业系统影响识别的三角形评估框架（见图1-4）。框架明确了“产业布局—土地利用格局—生态空间约束”“产业结构—工程技术—环境容量约束”“产业规模—资源效率—资源承载力约束”三个产业系统评价的重点，以及空间准入、效率准入、环境准入三项产业环境监管要求，建立了产业经济与资源环境耦合关系研究的基本方法和路径。

图1-4 区域产业系统影响识别的三角形评估框架