长三角“土地-水-能源-粮食”多目标耦合研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

粮食、能源和水是人类生存和发展不可或缺的资源^[1]，是可持续发展研究的重要对象。粮食生产离不开土地、水和能源 ，土地是一切自然物和人类社会存在发展的场所，水与粮食，能源密切相关，在全球人口增长、环境恶化、资源短缺、气候变化影响加剧的背景下, 研究土地、水、能源和粮食之间的内在联系和互动关系显得日益重要。

2011年，波恩会议召开后，粮食、能源、水耦合关系逐渐成为研究的热点^[2]。同年mgan bazilian等在《energy policy》上发表了名为《considering the energy, waterfood nexus towards anintegrated modelling approach》的文章，从发展中国家的角度简要考虑了能源、水和粮食之间的关系，提出整体看待能源、粮食、水耦合关系能够帮助优化资源配置，提高经济效率，创造更好的经济发展条件，列举了能源获取与森林砍伐、生物燃料生产、灌溉和粮食生产、水力发电、海水淡化五个例子 ^[3]。此外golam rasul以南亚印度、巴基斯坦、斯里兰卡、不丹等国为对象研究水、粮食、能源之间的联系，倡议重视生态系统在粮食-能源-水联系中的调节气候、保持土壤肥力，保护生物多样性等作用^[4]；kattelus,m以缅甸为对象研究其在水、能源和粮食安全等方面面临的压力^[5]。sujith ravi以印度西北部地区为例通过生命周期分析太阳能装置在该地区用于提高土地和水的利用效率的潜力^[6]。ilhan ozturk^[7]利用ekc假设，计量经济学统计、gmm动态面板模型对金砖国家（巴西、俄罗斯、印度、中国、南非）与粮食、能源、水可持续相关的指标进行分析。国内的学者也做了有关研究，彭焜,朱鹤等以湖北省为例研究辨识了能源与水资源协同管理的关键部门和路径^[8]；邓鹏等研究了江苏省水-能源-粮食耦合协调演化特征^[9]；李桂君等以北京市为对象进行了水-能源-粮食可持续发展系统动力学模型构建与仿真^[10]；彭少明、郑小康等研究了黄河流域水资源-能源-粮食的协同优化^[11]。尽管2011年以来，粮食、能源、水耦合研究得到了广泛关注，将土地纳入研究范畴的案例也不断增多，但研究者们大多考虑水、能源、粮食、土地中的两三个因素，较少将它们放在同一个案例中进行研究，此外以往的研究对象多是一个或多个国家，研究尺度较大。本课题综合考虑长三角地区水资源、能源、粮食、土地协调发展状况，旨在完成对长三角地区水-能源-粮食-土地系统耦合协调度的定量评价和耦合协调演化特征的分析。

长三角地区包括上海，江苏省的南京、无锡、常州、苏州、南通、盐城、扬州、镇江、泰州，宿迁，浙江省的杭州、宁波、嘉兴、湖州、绍兴、金华、舟山、台州，安徽省的合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆、滁州、池州、宣城等26市，改革开放以来, 该地区经济迅速发展, 是我国最大的经济核心区之一, 但在其社会经济区域一体化发展趋势日益显著的同时，资源环境面临着严峻的考验, 快速的工业化和城市化导致耕地面积锐减、矿产资源短缺, 加上日益严重的区域性、流动性的生态破坏和环境污染已成为该区域迈向具有较强国际竞争力的世界级城市群的重大制约因素。在这一背景下, 研究长三角城市群土地、水、能源和粮食之间的内在联系和互动关系显得日益重要。通过对长三角地区土地、水、能源、粮食进行多目标耦合与优化研究，对资源的利用现状加以评估分析，建立水-能源-粮食-土地系统耦合模型，构建系统耦合协调评价指标体系，实现对长三角地区系统耦合协调度的定量评价和耦合协调演化特征的分析，能够评估长三角地区水、能源、粮食、土地协调发展现状，促进长三角地区资源和经济可持续发展，具有重要的理论和现实意义。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标、内容和拟解决的关键问题

研究目标：通过建立水-能源-粮食-土地系统耦合模型，构建系统耦合协调评价指标体系，实现对长三角地区系统耦合协调度的定量评价和耦合协调演化特征的分析，并利用灰色预测模型对未来进行合理预测

3. 研究的方法与方案

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究方法：

（1）建立一个科学合理的包含水资源子系统、能源子系统、粮食子系统、土地子系统的耦合模型

（2）选取一系列的合适指标，建立合理的指标体系，用合理的方法确定指标权重，综合评价区域水-能源-粮食-土地协调发展水平

（3）以长三角地区26个市为对象，收集统计相应数据，分析长三角地区水、能源、粮食、土地协调发展现状，并利用灰色预测模型对未来进行合理预测

技术路线

可行性分析：

（1）实验技术方法成熟，步骤详细切实可行，工作量适中，时间充分

（2）实验条件与设备齐全，具备本项目实施所需的各种试验技术方法及实验设备，实验条件成熟

（3）研究者具有相应的专业基础和专业素养，对研究课题充满兴趣，拥有良好的实验技能及一定的实验经验，学习和科研兴趣浓厚，具有不怕苦不怕累的精神，勇于进取

4. 研究创新点

将水资源、能源、粮食、土地四个要素综合考虑，构建一个水-能源-粮食-土地系统耦合模型，建立系统耦合协调评价指标体系。

5. 研究计划与进展

2019年1月-2019年3月，查阅资料，文献，学习和熟悉研究方法

2019年3月-2019年4月，收集数据，初步完成毕设内容

2019年4月-2019年5月，工作的完善和补充，撰写毕业论文