毕业设计（论文）生态工业模式与评价

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1、目 录摘要： .IABSTRACT： .II1 绪论 .11.1 选题的背景及意义 .11.2 生态工业在国内外的研究现状 .11.2.1 国外研究.11.2.2 国内研究.21.3 研究的目的与意义 .21.4 研究思路与方法 .32 生态工业系统模式分析 .42.1 生态工业系统概述 .42.2 生态工业系统模式分析 .42.3 生态工业园 .63 生态工业系统评价思路 .73.1 评价指标的确定 .73.1.1 评价指标的确定原则.73.1.2 评价指标体系的构成.83.1.3 评价指标体系指标解释.103.2 评价指标权重的确定 .113.2.1 评价指标权重的确定方法.113.2.2

2、 各指标权重.133.3 评价指标标准 .153.3.1 生态工业园区综合效益评价方法的确定.153.3.2 模糊综合评价步骤.153.3.3 评价指标标准.184 生态工业系统评价的实证研究 .204.1 上街区生态工业园的基本情况 .204.2 上街区生态工业园的评价 .204.2.1 指标数据收集.204.2.2 隶属度计算.224.3评价结果与对策分析 .254.3.1 评价结果分析.254.3.2 对策建议.265 结论 .28参考文献 .29附录 .30附录 1：指标层及分指标层指标权重.30附录 2：英文文献.34附录 3：中文翻译.38致谢 .42I 生态工业模式与评价摘要：摘

3、要：随着工业化的发展，工业污染越来越严重，人们开始寻求新的发展和改进模式，其中以可持续发展思想为指导，以循环经济为主导的生态工业模式日益受到人们的关注和认可，生态工业的概念在全球已经得到了广泛的传播和认识。生态工业园规划和建设是生态工业的重要实践，生态工业园区本质的特征在于企业之间相互作用关系，以及企业和自然环境间的作用，共同构成一个生态工业系统。最终达到工业可持续发展的目标，实现经济发展和环境保护的双赢。本文首先介绍了生态工业的基本相关理论，包括生态工业模式分析和生态工业园区；然后根据科学的原则，利用理论分析法结合参考国家相关规划建设指标体系，确定生态工业园区评价指标，其次，利用层次分析法确

4、定各指标的权重；再次，利用模糊综合评价法建立了生态工业园模糊综合评价模型，通过模糊矩阵的运算获得评价因子对评价等级的隶属度，用最大隶属度原则，其综合效益等级作为评级结果。评价了上街生态工业园的综合等级为“良好” ，这说明该园区注重了经济和环境等的综合因素，初步建立了生态工业链的生产模式，走的是一条可持续发展之路。同时也发现上街区生态工业园区要着重改善的生态工业链条和生态环境两个方面，为此提出了有针对性的对策建议。关键词：关键词： 生态工业，生态工业园区，层次分析法，模糊综合评价法II Eco-industrial model and evaluationAbstract：With the de

5、velopment of industrialization and serious industrial pollution, people began to seek new development and improved industrial model, in which sustainable development and circular economy in eco-industrial mode are increasingly attented and recognited. The concept of industry in the world has been wi

6、dely spread and convinced. Eco-industrial park plan and construction is an important practice in industrial ecology ,while eco-industrial park is characterized by the nature of interaction between enterprises and between enterprises and the role of the natural environment, together constitute an eco

7、-industrial system. Ultimately achieve the goal of sustainable industrial development and achieve both success in economic development and environmental protection.This paper introduces the basic theories of industrial ecology, including eco-industrial model analysis and eco-industrial park; Then ac

8、cording to scientific principles, using the theoretical analysis and planning and construction associated with the national index system evaluation to determine the park , and then AHP to determine the weight of each index; and fuzzy comprehensive evaluation method established eco-industrial park fu

9、zzy comprehensive evaluation model obtained by fuzzy matrix operation level of assessment factors in evaluating the degree of membership, with the maximum membership degree principle, the overall efficiency rating as the ratings results.Evaluation of the comprehensive Shangjie eco-industrial park as

10、 a good, which shows that the park focus on the economic and environmental combination of factors, initially established eco-industrial chain of production model, is taking a sustainable development. At the same time we found that Shangjie eco-industrial park to focus on improving the ecological ind

11、ustry chain and ecological aspects, and proposed targeted countermeasures.Key words：Eco-industrial，Eco-industrial Park，AHP，Fuzzy comprehensive evaluation method1 1 绪论1.1 选题的背景及意义工业化大大提高了生产率，社会逐步走向繁荣。随着工业发展，工业系统不断地满足人类社会经济发展和人们的生活需求，工业生产是以无节制地消耗有限的资源、能源为代价， 同时造成严重的环境污染和破坏，已经威胁到人类的生存安全。主要表现是工业化进程是目前环境

12、污染的主要元凶，并且难以实现可持续发展。如何系统、整体地协调工业系统与自然环境系统的关系，使人类社会发展的需求与自然生态达到一种平衡，是摆在人们面前的重大挑战。 解决环境恶化的关键可从以下两个方面着手。一是提高环境的修复能力；二是改变现有的工业生产方式。后者在解决环境污染和破坏问题的同时也不影响人类的工业生产与供需。对现有工业生产方式的有效改善可以通过提高资源使用效率和减少废物两个方面来提高环保和经济效率。人们开始反思并寻求新的发展模式，认识到只有把传统的“资源产品废弃”的单向、线性的经济发展模式改造成为“资源产品再生资源再生产品”的循环经济模式，才能实现现代工业、社会和环境的可持续发展 。生

13、态工业系统作为生态工业工程的重要组成部分，是系统科学重要的发展领域，其对象为区域系统。它从整体目标出发，分析和确定循环经济和生态工业系统在分析、集成、调控、和管理方面的最优策略。是新型工业化道路的必然选择，已经成为我国的工业发展方向，是我国建设循环社会、实现可持续发展的重要战略步骤1。1.2 生态工业在国内外的研究现状1.2.1 国外研究目前，构建生态工业系统已经成为许多国家工业改造和完善的方向。众多学者认为生态工业的定义是 Frosch R.A. 和Gallopoulos N.E.首先提出的。它认为在传统模式的工业活动中，个体生产过程投入原材料，生产出用于销售的产品和废弃物，应将着此模式转化

14、为更加集中的模式工业生产系统，此系统可以优化能源和材料的消费一2 个生产过程的能源和材料被用作另一生产过程的原料2。随后,学者们通过对丹麦卡伦堡工业共生体的研究,找到了工业生态系统实践的直接方式生态工业园。自此工业生态系统和生态工业园的研究和实践在全球范围内广泛开展,几乎所有西方发达国家和东南亚一些发展中国家掀起了一股建设生态工业园的热潮。目前，国外在生态工业方面的研究，主要集中在以下几个方面 ：（1）研究可减轻工业对环境影响的具体技术措施，包括废物零排放系统、物质替代、非物质化和功能经济；（2）研究对整个工业生态过程进行分析、监测和评价的方法，包括物质流平衡分析、产品或过程的生命周期分析与评

15、价、工业生态指标体系的建立等；（3）研究可促进生态工业实现的制度，包括如何在市场规则、财务制度、法规体系方面做出相应调整使生态工业的思想贯穿整个生产和生活过程。1.2.2 国内研究我国学者很早就对人类活动对环境造成的影响有所论述，但没有形成体系化的论述。金涌等在2001年提出生态工业是工业发展应模仿自然生态体系运行的法则，通过多种产业的综合协调发展，使某一产业的副产物或废料成为另一产业的原料资源加以利用，进而形成物流的生态产业链或生态产业网。目前大多数关于工业生态系统的研究主要着眼于如何构建工业生态系统闭环链或生态链，以实现物资能源废物梯级循环利用，以及工业生态系统的综合评价等方面。1.3 研

16、究的目的与意义建立生态工业系统则是改变工业生产方式的最直观的方式、最重要的途径。本文通过论述生态工业的模式，建立了对正在兴起的生态工业园区的评价指标体系，并结合刚刚兴建的上街区生态工业园区进行综合效益评价。目前已有研究不能准确体现生态工业园物质消耗最小化、能量梯级利用及废物资源化的特征；有些指标过多，数据获得困难，缺少可操作性；部分指标权重的确定过于主观。原国家环保总局提出的评价标准，没有评价模型，未体现系统稳定性，还有很多模糊的要求，比如某某指标要排在国内先进水平之列，无法定位园区整体的发展状况。因此，有必要创建一套既能对园区发展状况进行准确评价又有可操作性的指标体系。本文3 正是试图建立一

17、个简明、准确、客观的评价模型，来评价生态工业园内生态工业系统的综合效益，以便及时发现问题，为园区下步发展提供决策支持。1.4 研究思路与方法本文首先论述了生态工业系统的模式以及相关理论，然后利用理论分析法建立评价指标，利用层次分析法确定各指标权重建立评价指标体系。最后结合上街区生态工业园用模糊综合评价法对其综合效益进行评价。4 2 生态工业系统模式分析关于工业生态系统的概念界定，目前相关研究中涉及到多种名称，例如：工业生态系统、生态工业系统、工业共生系统、工业共生体、生态工业园等等这些概念均被看成是对同一事物的不同名称。生态工业园是生态工业的聚集场所和生态工业的实践形式，是衡量和评价生态工业系

18、统综合效益的实体落脚点。并且国际和国内的大部分工业生态系统的实践都集中在企业群级的生态工业园区上。2.1 生态工业系统概述 生态工业和传统工业的区别主要在于力求把工业生产过程纳入生态化的轨道中来，把生态环境的优化作为衡量工业发展质量的标志，综合地考虑产品从“摇篮”、“坟墓”到“再生”的全过程。工业生态系统可以在不同的空间和地理层次上展开：企业集团内部、企业群或工业园区、城市范围、区域或更大范围。这些层次由小到大依次递进。不过，考虑到国际和国内的大部分工业生态系统的实践都集中在企业群级的生态工业园区上。因此本文主要研究企业群层面的工业生态系统，也称生态工业园。其主要特点有：一是工业生产及其资源开

19、发利用由单纯追求利润目标，向追求经济与生态相统一的生态经济目标转变，工业生产经营由外部经济的生产经营方式向内部经济性与外部经济性相统一的生产经营方式转变；二是生态工业在工艺设计上十分重视废物资源化、废物产品化、废热和废气能源化，形成多层次闭路循环、无废物、无污染的工业体系；三是生态工业要求把生态环境保护纳入工业的生产经营决策要素之中，重视研究工业的环境对策，并将现代工业的生产和管理转到严格按照生态经济规律办事的轨道上来，根据生态经济学原理来规划、组织、管理工业区的生产和生活；四是生态工业是一种低投入、低消耗、高产出、高质量和高效益的生态经济协调发展的工业生产模式。2.2 生态工业系统模式分析对

20、于生态工业系统的模式，国内外学者进行了大量的研究。Lowe认为生态工业系统5 的构建大致可以分为两种：在特定工业园区内构建企业群落或者在城市以上范围的区域内建立产业链接3。Schlarb和Alfred分别提出了生态工业系统的两种发展模式：企业之问建立物质和能量交换的共生关系或者在企业、社区、政府等多方之间建立物资流、能量流、信息流、人才流等方面的合作关系4。Lambert和Boons认为目前生态工业系统大多被定位为在生态工业园上，而生态工业园最初专指那些大型重工业企业之间建立资源交换关系的企业联合体，后来扩展到有各种中小型企业组成的混合工业园上，同时强调在德国和奥地利较为盛行的虚拟生态工业园也

21、是生态工业系统的一种形式5。清华大学的李有润教授则认为生态工业系统可能在企业内部的不同工艺流程中建立，或者在一个联合企业构成的企业群落，或者是在一个包含若干工业企业以及农业、居民区等的一个区域系统，即生态工业园区的范围内建立6”。综上所述，现有的生态工业系统构建模式可以归纳为以下三种：（1）全新规划型全新规划的生态工业系统一般是结合新建工业园区来进行的。由于是从无到有的新建工业系统，因此有着较大的规划和设计空间，应以构建生态工业链为主线，在系统规划、建设和管理过程中全面贯彻工业生态学的基本原理和思想，最大限度地谋求工业发展与自然环境的协调统一。例如，我国广东南海华南环保科技产业园区就属于全新规

22、划型。（2）现有系统改造型在现有的工业系统中，对己经存在的大量的工业企业通过适当的技术改造，在系统内建立废物和能量的交换机制。例如，巴尔的摩市东南部的费尔菲尔德，以石油和有机化学产品生产的工业企业为主，因而被视为一种“碳”经济。美国总统可持续发展委员会的生态工业专家认为这种工业体系为有机化合物的“碳”循环创造了条件和机遇，并坚信巴尔的摩将成为一个生态工业发展模式，把它作为一个示范项目。运用工业生态学原理改造现有的工业企业的组成和结构是费尔菲尔德生态工业系统规划的基本思路，一方面可以帮助现有成员进一步发展和扩大，另一方面招募那些适合于这种碳经济的、环境保护成绩显著的公司。这将有助于创造就业机会，

23、实现实质性经济增长而不产生新的环境影响。（3）虚拟型6 它不严格要求其成员在同一地区，通过建立计算机模型和数据库，在计算机上建立起成员间的物料或能量联系，然后再在现实中加以实施。虚拟型可以省去一般地域集聚所需的昂贵的购地费用，避免进行困难的工厂迁址工作，具有很大的灵活性。其缺点是可能要承担较高的运输费用。生态工业链的虚拟模式可以独立设计运行，但更经常地应该是与全新规划型和改造型生态工业链项目结合起来考虑。例如，位于美国与墨西哥交界上的布朗斯维尔，由于其特殊的地理位置，该地区工业发展的范围也扩展到与布朗斯维尔相邻的墨西哥马塔莫罗斯。2.3 生态工业园生态工业园区是依据循环经济理论和工业生态学原理

24、而设计成的一种新型工业组织形式，是生态工业的聚集场所和生态工业的实践形式，是衡量和评价生态工业系统综合效益的实体落脚点。（1） 生态工业园定义所谓生态工业园，国家环保总局(2003)的定义是7:生态工业示范园区是依据清洁生产要求、循环经济理念和工业生态学原理而设计建立的一种新型:工业园区。 （2） 生态工业园的特征同传统工业园相比，生态工业园具有以下特征8：通过园区内各单元的副产物和废物交换、能量和废水的梯级利用以及基础设施的共享，实现资源利用最大化和废物排放最小化；在工业园区内形成一个类是自然生态系统的网格，而不是单一的副产品或废物交换模式或网格；通过现代化的管理手段、政策手段以及新技术(如

25、信息共享、节水、能源利用、再循环和再使用、环境监测和可持续交通技术等)的推广应用，保证园区的稳定和可持续发展；通过园区环境基础设施的建设、运行，企业、园区和整个社区的环境状况得到持续改进；拥有规范体系，并允许园区成员一定的灵活性而且鼓励园区成员适应整体运行目标。对生态工业园区主要描述是系统、合作、相互作用、效率、资源和环境，这些显然7 是传统工业园区难以同时具备的特征9。8 3 生态工业系统评价思路本文对生态工业系统效益的分析评价就是对生态工业园形成的生态工业系统进行效益分析的，以此科学地评价生态工业园区建设水平，并可用于作为完善和提升生态工业系统理论研究。3.1 评价指标的确定3.1.1 评

26、价指标的确定原则指标体系是由一系列从各方面揭示被描述事物的数量、质量和状态等规定性的各种指标形成的有机评价系统。为了客观、全面、科学地对生态工业系统进行评价，在建立评价指标体系时应遵循如下原则10：（1）3R 原则，生态工业园区建设是发展循环经济的一个重要组成部分，所以构建生态工业园区评价指标体系时，应遵循循环经济的 3R 原则(Reduce、Reuse、Recycle)。3R原则实施的优先顺序是减量再利用循环。（2）系统性原则，生态工业园区建设是一项复杂的系统工程，评价指标体系必须能够全面地反映园区可持续发展的各个方面，具有层次高、涵盖广、系统性强的特点。所以，生态工业园区必须采用系统工程的

27、方法来设计。（3）动态性原则，生态工业园区建设是一个持续改进的过程，所以设计指标体系时应充分考虑系统的动态变化，能综合地反映建设现状和发展趋势，便于进行预测与管理。（4）科学性原则，评价指标反映事物的主要特征，本身有合理的层次结构。数据来源要准确、处理方法要科学，具体指标能够反映出生态工业园区建设主要目标的实现程度。（5）可操作性原则，评价指标体系应充分考虑到数据的可获得性和指标量化的难易程度，定量与定性相结合。它要既能全面反映生态工业园区建设的各种内涵，又能尽可能地利用统计资料和有关规范标准。生态工业园区评价指标设定的最终目标是指导、监督和推动生态园区的健康持续发展。因此，每项指标应该是可观

28、、可测、简洁及具有可9 比性。（6）清洁生产原则，清洁生产的污染预防是生态工业园区建设的基本要求，整个园区和园区内各企业都应在企业层次上开展清洁生产。各企业的清洁生产是基础，整个园区实现清洁生产是目标。因此设计评价指标时，应遵循清洁生产原则。生态工业园区评价指标体系设定的最终目标是指导、监督和推动生态工业园的健康持续发展。3.1.2 评价指标体系的构成本文生态工业园评价指标主要参考国家环保总局文件生态工业示范园区规划指南中的规划建设指标体系11。生态工业园的评价指标体系是一个由目标层、准则层、指标层及分指标层构成的层次体系，示于下图 3-1：（1）目标层(A)生态工业园以综合效益作为目标层的综

29、合指标，体现出园区的可持续发展程度，由经济指标、生态工业指标、生态环境指标和管理指标来衡量。评价园区综合效益，需要选择描述性指标和规范性指标，使其在时间尺度上反映园区的发展速度和变化趋势，在空间尺度上反映整体布局和结构特征，在数量上反映总体规模和发展水平。（2）准则层(B)有四个指标：经济指标(B1)经济指标既要反映当前经济发展水平，又要反映经济发展潜力。经济发展水平可用 GDP 年平均增长率、经济产投比、万元 GDP 综合能耗等指标表示。经济发展潜力可用高新技术产业在第二产业中所占比重、科技投入占 GDP 的比例和主要资源的可用年限等指标来描述。生态工业指标(B2)反映物质、能量、水资源集成

30、的效果。它包括重复利用性、柔性特征等方面。重复利用率越高，说明园区功能发育得越完善。柔性结构体现园区的抗风险能力，包括产品种类、生态链条数等。产品种类越多，生态工业链越长，园区抗击市场风险的能力越强。生态环境指标(B3)生态环境指标包括污染控制和生态建设两层指标。污染物控制方面包括万元工业产值废水、固体废弃物排放量、万元工业产值 COD 和二氧化硫排放量。生态建设方面主要用环保投资占 GDP 的比重来表示。管理指标(B4)管理指标包括政策法规、管理意识和公众参与等。10 图 3-1 生态工业园的评价指标层次体系生 态 工 业 指 标生态环境指标经 济 指 标管 理 指 标经济发展水平经济发展潜

31、力重复利用性经济产投比万元GDP综合能耗高新技术产业在第二产业中所占比重综 合 效 益科技投入占GDP比例主要资源的可用年限柔性结构成熟生态工业链条数水重复利用率原材料重复利用率能源重复利用率产品种类污染物控制生态建设政策法规管理意识公众参与公众对生态工业的认知率环保投资占GDP比例园区内部管理制度的制定与实施地方政策法规的制定与实施开展清洁生产企业所占比例规模意识企业ISO14001认证率公众对环境的满意度万元GDP废水排放量万元GDP COD排放量万元工业产值 排放量万元GDP固体废弃物排放量危险废物安全处置率GDP平均增长率人均绿地面积11 3.1.3 评价指标体系指标解释（1） 经济指

32、标在生态工业园区内，GDP 年平均增长率应高于全国平均水平，即大于9。经济产投比是衡量经济生产效率、资金使用效果的指标，计算以年度为时限，应大于 1.5。生态工业园区内企业间已经形成了副产物和废物交换网络，因此资源、能源利用率应大幅度提高，万元 GDP 主要原材料消耗应低于全国平均水平。由于主要原材料的不同，所以具体指标值目前难以确定，但万元 GDP 主要原材料消耗必须低于全国平均水平。国家“十一五”规划要求万元 GDP 能耗小于 2.26 t 标煤，1999 年验收的 33 个国家级生态示范区试点平均为 1.36t 标煤/万元。高新技术产业在第二产业中的比重，表明了园区整体技术水平，高新技术

33、产业产值在第二产业产值中的比重应大于 40。科技投入占 GDP 的比例反映了该园区对科技开发的支持力度，目前全国平均为 1.52.0，为了增强园区经济发展潜力，园区应加大科技投入比例，故建议取值为 3.0。主要资源的可使用年限主要决定于当地或周边资源储量以及资源的消耗量，一般应大于 30 年。（2）生态工业指标生态工业园区内，要通过构建工业生态链(网)，实现物质集成、能量集成、水资源集成，提高原材料、能源、水资源的重复利用率。成熟生态工业链大于3 条。建议水资源、原材料、能源重复利用率取值分别为：80、80和 70。生态工业园区必须达到一定的规模，才能抗击市场风险。要求产品结构合理，产品种类不

34、能过于单调，建议产品种类达到 8 种以上。（3）2000 年全国万元工业产值废水排放量为 49.4t，万元工业产值固体废弃物排放量为 0.08t。建设生态工业园区，应降低万元工业产值的污染物排放量，故上述三项指标建议取值分别为 45t 和 0.03t。 “十一五”规划提出单位 GDP 的 COD 排放量 5.572kg/万元，单位 GDP 的 SO2排放量为 14kg/万元，我们提出万元工业产值所排放 COD 的量和 SO2的量都应小于 2kg/万元。危险废弃物安全处置处理率是指危险废弃物安全处置量占危险废弃物总量的比例，应达到 100。 国务院关于加强城市建设的通知(讨论稿)指出，到2005

35、 年，全国城市规划人均公共绿地面积达到 10 平米以上。环保投资占 GDP 比重指用于环境污染防治、生态环境保护和建设、环境科学研究及环境教育、宣传等活动的一切开支占当年国内生产总值的比例。要使环境逐渐改善，环境保护投资须占当年 GDP 的1.52.5。生态工业园区内，要求环保投资占 GDP 比重达到 3.0以上。（4）管理指标建设生态工业园区，必须取得地方政府的支持，并制定并实施园区内12 部管理制度和企业管理制度。在生态工业园区内，企业开展清洁生产是十分必要的，工业生态链的构建，是在此前提下进行的。为此，本指标要求 50以上的企业开展清洁生产。建立 ISO14001 环境管理体系，是提高企

36、业(组织)环境管理水平，参与国内和国际竞争的绿色通行证。所以，要求生态工业园区内，年产值 500 万元以上企业，50以上通过 ISO14001 认证。公众参与方面，公众对环境的满意度和公众对生态工业的认知度都应大于 80%。3.2 评价指标权重的确定目前确定评价指标权重的数学方法很多，而层次分析方法是一种定性与定量相结合。考虑到已建评价指标体系的系统性和层次性，以及指标中涉及到许多经济、社会、环境等难以定量化的因素，故选用层次分析法进行指标权重的分析。3.2.1 评价指标权重的确定方法3.2.1.1 层次分析法介绍层次分析法(AHP)是美国著名运筹学家匹兹堡大学教授 T.L.Saaty 于七十

37、年代中期提出的。它是一种决策思维方式，把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构，通过两两比较确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断来决定决策诸因素相对重要性总的顺序12。运用层次分析法解决问题的基本步骤如下：（1）建立层次结构：将问题分成若干不同层次和组分，建立递阶层次结构模型，层次之间没有交叉。（2）构造判断矩阵：请若干独立的专家，按照德尔菲法，在各层元素中进行两两比较，构造出判断矩阵。通过两两对比，比较每一层次各元素之间的相对重要程度，将专家的定性描述转换为规范化的数值。为保证判断矩阵的质量，一般独立专家人数控制在69 人。这里采用的互反性 1-9

38、尺度法该尺度法的含义如下表 3-2：13 表 3-2 互反性 1-9 标度定义及描述横向指标与纵向指标对比同等重要稍微重要明显重要强烈重要极端重要介于两者之间甲标度135792,4,6,8乙标度11/31/51/71/91/2,1/4,1/6,1/8（3）计算权向量并做一致性检验：对于每一个成对比较阵计算最大特征根，并进max行矩阵一致性检验。若判断矩阵具有完全一致性或满意一致性，则它所对应的特征向量W 即为其指标权重，矩阵一致性检验的方法是：首先计算一致性指标 C.I.=，其值1-nn-max为 0 时具有完全一致性，其值越大则矩阵的不一致程度就越严重。RI 为判断矩阵的平均随机一致性矩阵，

39、对于 1-9 级判断矩阵，其值 3-3 表。当 C.R.0.1 时，一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的。表 3-3 1-9 阶矩阵的平均随机一致性指标矩阵阶数123456789R.I.000.51490.89311.11851.24941.3451.421.46163.2.1.2 yaahp 软件简介yaahp 是一种用类似 Visio 的绘制方法来完成层次结构模型的层次分析法软件。在yaahp 软件中,判断矩阵值的输入可以选用判断矩阵形式和文字描述形式输入，可以选择e(0/5)e(8/5)标度或 19 标度。yaahp 提供两种不一致判断矩阵调整算法，最大方向和最小改变。最大方向算法适合不

40、一致性比例较大的不一致矩阵的调整，最小改变算法适合不一致性比例较小的不一致矩阵的调整。可以设定 yaahp 自动使用合适的算法(推荐)，或者指定对任何不一致判断矩阵只使用两者之一。yaahp 软件导出数据的主要内容有：标度类型以及判断矩阵是否经过自动调整、各备选方案权重、各判断矩阵的基本一致性比例、各要素关于总决策目标的权重及各要素的判断矩阵。如果导出类型为 PDF、富文本、html，还可以包括层次模型。14 3.2.2 各指标权重3.2.2.1 准则层指标权重 准则层包括经济指标、生态工业指标、生态环境指标、管理指标。运用 yaahp 软件，根据专家打分法，得出判断矩阵，并且判断矩阵通过了一

41、致性检验，其判断矩阵和权重如下表 3-4：表 3-4 准则层各指标判断矩阵与权重综合效益 判断矩阵一致性比例：0.0154; 对总目标的权重：1.0000; lambda_max：4.0412综合效益经济指标生态工业指标生态环境指标管理指标Wi经济指标1.00003.00002.00006.00000.5042生态工业指标0.33331.00001.00003.00000.2059生态环境指标0.50001.00001.00002.00000.2059管理指标0.16670.33330.50001.00000.0840准则层中经济指标权重最大，生态工业与生态环境指标相当，其次是管理指标。3.2

42、.2.2 指标层及分指标层指标权重 按照同样的算法，可以得出指标层及分指标层指标权重，且均通过一致性检验。具体结果见附表 1，最终结果见下表 3-18：15 表 3-18 综合效益各分指标权重最终结果备选方案权重平均增长率0.1345经济产投比0.1345万元 GDP 综合能耗0.0672高新技术产业在第二产业总所占比重0.0672科技投入占比例0.0336主要资源的可用年限0.0672水重复利用率0.0188原材料重复利用率0.0493能源重复利用率0.0862产品种类0.0257成熟生态工业链条数0.0257万元工业产值二氧化硫排放量0.0192万元废水排放量0.0478万元排放量0.03

43、34万元固体废弃物排放量0.0192危险废物安全处置率0.0177环保投资占比例0.0549人均绿地面积0.0137开展清洁生产企业所占比例0.0210规模以上企业认证率0.0210公众对环境的满意度0.0105公众对生态工业的认知率0.0105园区内管理制度的制定与实施0.0140地方政策法规的制定与实施0.007016 3.3 评价指标标准3.3.1 生态工业园区综合效益评价方法的确定综合评价是由多种因素综合影响的事物或现象作出一个总体评价。本文对生态工业园区的评价指标有 24 个，评价起来比较复杂，其中存在不少定性及半定量的指标，这将使在评价过程中难以避免地会产生如“好像” 、 “差不多

44、” 、 “大概”等难以定量化的、明确的感受及思想。这里所谓的模糊性主要是指客观事物的不明晰和不确定性，其根源在于客观事物的差异之间存在着中间过渡。模糊综合评价法13正好解决以上问题，使我们能将专家的经验与严格的定量分析有机结合起来，给出相当精确的评价结果，这是别的数学方法和模型难以替代的。如何用数学语言来描述事物的模糊性，是模糊数学的关键。这种语言就是隶属度和隶属函数。隶属度是一个区间内的数值，即对论域的每一个元素在闭区间0,1中给它一iu个对应的数字指标，用以表明对于模糊集 A（x）的隶属程度。如果这个隶属度是随着iU一个变量的变化而变化的，就叫做“隶属函数” ，一般用 A(x)来表示。在模

45、糊数学中，隶属度反映了各因素在评判中的“比重”和“可靠程度” 。因此，隶属函数确定的正确与否将直接影响到评判结果的可信度。目前，隶属函数的确定方法有多种，如模糊统计方法、三分法、绝对比较法、集值统计迭代法、相对比较法和对比平均法等，但是并没有形成统一的权14。3.3.2 模糊综合评价步骤模糊评价可分为以下几步：（1）确定评价对象的因素集及评语集建立因素集和评语集是评价工作的第一步。模糊综合评判是考虑与被评价事物相关的各个因素所作的综合评价，其着眼点是所要考虑的各个相关因素，因此要建立因素集。为清晰描述评价结果，需要将评价结果分成一定的等级，所以要同时建立评语集。一般可设因素集合为： U=， ，

46、共 m 个因素1u2umu17 决策评语集合为： V=，共 n 个评语等级1V2VnV（2）根据评价标准确定隶属函数隶属函数是依据评价标准建立起来的，目的在于通过一定的函数运算来刻划评价因子对评价等级的隶属程度，从而使本来模糊的数学概念变得直观。目前，被广泛利用的隶属函数种类非常多，在综合评价的应用中，经常采用较多的是升半梯形隶属函数和降半梯形隶属函数。升半梯形隶属函数适用那些数值越大，表明综合效益越好的正效应指标。降半梯形隶属函数则适用于那些数值越小，表明综合效益越好的负效应指标15。在实际应用中，应针对评价工作的重点，因素的变化规律，科学地选择隶属函数。 负效应指标的函数隶属度指标函数值越

47、小，综合效果越好，这类指标就是负效应指标。当 i=1 时，11111,A(x)=,()0,()iiiiiiixddxdxdddxd当 i=2，3，n-1 时，111111110,()A(x)=,()0,()iiiiiiiiiiiixdxddxddddxdxdddxd当 i=n 时，111110,A(x)=,()1,()iiiiiiixdxddxdddxd其中，A(x) 为评价对象集中单个指标对 i 评价等级的隶属函数；x 为各指标的实际值；，分别为各指标的相应分级标准值。1idid1id 正效应指标的函数隶属度18 指标函数值越大，综合效果越好，这类指标就是正效应指标。当 i=1 时，1111

48、1,(x)=,()0,()iiiiiiixdxddxdddxd当 i=2，n-1 时，111111110,()A(x)=,()0,()iiiiiiiiiiiixddxdxdddxddxdddxd当 i=n 时，111110,A(x)=,()1,()iiiiiiixddxdxdddxd各代表符合的意义同上。（1） 确定各项指标的隶属度 对于任意的U， V，根据正负效应指标确定隶属函数，可以求解在评语iu jviu级上的隶属度，用表示。每个因素ui对于每一评价等级（j=1,2，n）的隶属度jvij构成向量 Ri=（，） ，它是决策评语 V 上的模糊子集。这样 m 个因素的评价i1i2in集就构造出

49、一个 nm 评价矩阵 R=（）nm 。ij11121n21222nm1m2mn.R1.R2 R=.R4R 是因素论域 U 到决策评语论域 V 的一个模糊关系集合。（4）确定各因素的权重 由于各评价因子对生态工业园的贡献率不同，在评价过程中，要赋予各评价因子一19 定的权重，通过加权综合，才能使综合评价结果更接近和符合生态工业园的实际状况。本项研究中，将利用层次分析来确定各层指标的权重。（5）模糊矩阵符合运算模糊矩阵复合运算，就是按照一定的算法将权重集 A 和隶属度集 R 进行合成运算，即11121n21222n12n12mm1m2mn.B=A R=bbb =aaa .（，）（，）B 为决策评语

50、集 V 上的等级模糊子集，（j=1,2，n）为等级 Vi 对综合评判jb 所得等级模糊子集 B 的隶属度。A 和 R 的复合运算模型采用模型，式中“ ”为普通实数乘法。 M （，）（6）结果评判得到决策集 B 后，接下来应根据一定的方法来确定评价对象的质量等级。目前常用的方法有以下两种16：最大隶属度法：就是在得到决策集 V 后，根据 V 中的最大隶属度对应的质量等级作为评价结果。 补注次大隶属度法：为解决最大隶属度法的缺陷，陈飞星同志提出“补注次大隶属度”的修正意见。3.3.3 评价指标标准因为生态工业园综合效益是一个模糊概念，只有通过一定的标准作参照，才能相对评定一个生态工业园的优劣。因此

51、，评价标准确定的合理与否，将直接影响到评价结果的合理性与可靠性。在确定评价标准时，主要遵循以下两条原则：（1）凡己有国家标准或国际标准的，尽量采用规定的标准；（2）对没有确定标准的一些指标，考虑国内外已有生态工业园的现状值作为标准值，或作趋势外推。本文采用上街区生态工业园的实际情况对生态工业园评价进行说明。本项研究将评语集分为“优秀” 、 “良好” 、 “一般” 、 “差”和“极差”五个等级，分别用I、II、III、IV、V 来表示。各指标评价标准见表 3-18，有如下几点说明：（1）表中正负号表示该指标对目标的正负效应。正号表示正效应；负号表示负效应。20 （2）该标准体系在制订过程中参考了

52、大量的文献和国家规划，如国家“十一五”规划、 国务院关于加强城市建设的通知(讨论稿)、 生态村乡(镇)县(市)标准及生态省评价标准等。表 3-19 生态工业园区评价指标标准指标I IIIIIIVVGDP 平均增长率（%）（+）20161286经济产投比（+）64.5321万元 GDP 综合能耗（吨标煤/万元）（-）0.40.711.31.6高新技术产业在第二产业中所占比重（%）（+）9075604530科技投入占 GDP 比例（%）（+）20161284主要资源的可用年限（年）（+）12080604020成熟生态工业链条数（+）108642产品种类（+）1512853水重复利用率（%）（+）1

53、0090807060原材料重复利用率（%）（+）10090807060能源重复利用率（%）（+）10090807060万元 GDP 废水排放量（t/万元）（-）1020406080万元 GDP COD 排放量（t/万元）（-）0.40.81.21.62万元工业产值二氧化硫排放量（t/万元）（-）0.40.81.21.62万元 GDP 固体废弃物排放量（t/万元）（-）0.511.522.5危险废物安全处置率（%）（+）10095908580人均绿地面积（）2m（+）20161284环保投资占 GDP 比例（%）（+）54321园区内管理制度的制定与实施（打分制）（+）10.80.60.40.2

54、地方政策法规的制度与实施（打分制）（+）10.80.60.40.2开展清洁生产企业所占比例（%）（+）9080706050规模以上企业 ISO14001 认证率（%）（+）9080706050公众对环境的满意度（%）（+）1009080706021 公众对生态工业的认知率（%）（+）1009080706022 4 生态工业系统评价的实证研究本节针对上街区铝工业生态工业园规划及形成的生态工业系统进行实证研究，上街区铝工业生态工业园区是国家生态工业示范园区。4.1 上街区生态工业园的基本情况园区包括整个上街区行政辖区。规划总面积 647 平方千米。根据园区建设的阶段安排及园区产业链密集和松散程度，

55、该园区拟分为三大功能区：(1)核心区：位于陇海铁路以南，310 国道以北。以郑州铝工业园区为依托，发展氧化铝、电力、电解铝等相关产业。(2)扩展区：地理范围为除核心区外上街区行政所辖区域。扩展区的功能主要为配合氧化铝和电解铝生产能力的提高，发展各类涉铝产业；同时重点发展蝶阀生产和加工。(3)辐射区：充分发挥园区的生态工业功能和辐射效应，利用园区的发展拉动其他产业和地区的发展，促进郑州市及园区周边地区的产业结构调整和提升。园区的主要核心行业为铝行业，特色行业为通用设备制造业。在铝行业中，主要有氧化铝、电解铝、碳素、氧化铝深加工、原铝深加工、铝台金铸造等上、下游的产业系统，配套建成用于支持氧化铝和

56、电解铝生产的热电生产，并延伸出粉煤灰制建材、赤泥制建材、氧化铝生产过程中的副产品生产镓系列产品等。通用设备制造业主要是以增强该行业整体竞争力为根本目标，整合上街区阀门企业，细化产业分工，提高生产效率、产品科技含量、产品质量，建立企业联合会，充分发挥大企业的技术、信息优势和小企业的成本、管理优势，变企业间的不良竞争为共生合作，实现阀门行业产销一体化。4.2 上街区生态工业园的评价 4.2.1 指标数据收集主要针对上街区生态工业园规划的情况，即生态工业园核心区产业数据，主要目标是中铝河南分公司、中国铝业矿业分公司、中国长城铝业公司和中国铝业股份有限公司郑州研究院（郑州轻金属研究院）等。中铝河南分公

57、司有年产氧化铝 230 万吨、铝锭 623 万吨、碳素制品 12 万吨、铁路运输 600 万吨、矿山采剥 500 万吨、自发电 2 亿千瓦时的生产规模；中国铝业矿业分公司年供铝土矿近千万吨、石灰石矿 200 万吨以上；中国长城铝业公司具有年产 65 万吨普通硅酸盐水泥、6 万吨碳素制品、6 万吨化学品氢氧化铝的生产能力和 10 亿元工业工程施工能力；中国铝业股份有限公司郑州研究院建有世界上最大的氧化铝试验厂和具有世界先进水平的国家大型电解铝工业试验基地，研发、孵化和产业化配套齐全，设有 7 个专业研究所，2 个大型试验基地,2 个试验厂，1 个国家级质检中心,个研发条件中心和 1 个物资配送中

58、心。进行归纳总结，得出上街区生态工业园区各项指标值，如表 4-1 所示：表 4-1 上街区生态工业园区各项指标值指标各项指标值GDP 平均增长率（%）15经济产投比3.6万元 GDP 综合能耗（吨标煤/万元）3.2高新技术产业在第二产业中所占比重（%）45科技投入占 GDP 比例（%）10主要资源的可用年限（年）140成熟生态工业链条数4产品种类10水重复利用率（%）90原材料重复利用率（%）80能用重复利用率（%）85万元 GDP 废水排放量（t/万元）15万元 GDP COD 排放量（t/万元）2万元工业产值二氧化硫排放量（t/万元）1.8万元 GDP 固体废弃物排放量（t/万元）1危险废

59、物安全处置率（%）100人均绿地面积（ ）6环保投资占 GDP 比例（%）2.4园区内管理制度的制定与实施（打分制）0.82m24 地方政策法规的制度与实施（打分制）0.8开展清洁生产企业所占比例（%）80规模以上企业 ISO14001 认证率（%）70公众对环境的满意度（%）90公众对生态工业的认知率（%）854.2.2 隶属度计算由于建立的指标体系是递阶层次结构的，因此计算过程也需分层进行，从最低层次即分指标层开始算起，运算步骤为： 分指标层 指标层 准则层 目标层（1）分指标层隶属度计算：根据上面的指标数据和评价标准，首先查看指标是正、负效应指标，相应地确定使用升、降半梯形隶属函数。对各

60、评价等级的隶属度进行计算。例如，计算经济发展水平中 GDP 平均增长率，查得 GDP 平均增长率为 15%，且该指标属于正效应指标，故选用升半梯形隶属函数，再查标准(表 3-19)，该指标值在级和级之间，所以指标属于级的隶属度为：=0.2514-1615-16属于级得隶属度为： 1-0.25=0.75；而其它级别隶属度为 0。依次求得各个分指标的隶属度，结果如下表 4-2：表 4-2 各分指标隶属度评价等级各分指标层I IIIIIIVVGDP 平均增长率（%）00.750.2500经济产投比00.40.600万元 GDP 综合能耗（吨标煤/万元）00001高新技术产业在第二产业中所占比重（%）

61、00010科技投入占 GDP 比例（%）000.50.50主要资源的可用年限（年）10000成熟生态工业链条数0001025 产品种类00.50.500水重复利用率（%）01000原材料重复利用率（%）00100能用重复利用率（%）00.50.500万元 GDP 废水排放量（t/万元）0.50.5000万元 GDP COD 排放量（t/万元）00001万元工业产值二氧化硫排放量（t/万元）0000.50.5万元 GDP 固体废弃物排放量（t/万元）01000危险废物安全处置率（%）10000人均绿地面积（ ）0000.50.5环保投资占 GDP 比例（%）000.60.40园区内管理制度的制定

62、与实施（打分制）01000地方政策法规的制度与实施（打分制）01000开展清洁生产企业所占比例（%）01000规模以上企业 ISO14001 认证率（%）00100公众对环境的满意度（%）01000公众对生态工业的认知率（%）00.50.500（2）指标层各指标隶属度计算：根据分指标层指标的隶属度和指标层权重，利用模型，计算指标层因素层各指标的隶属度。例如经济发展水平指标层层指标对 M （，）各评价等级的隶属度及权重见下表 4-3：表 4-3 经济发展水平指标层指标隶属度经济发展水平指标权重IIIIIIIVV平均增长率0.400.750.2500经济产投比0.400.40.600万元 GDP

63、综合能耗0.200001根据运算，经济发展水平指标对 I、II、III、IV、V 级质量的隶属度分别 M （，）为：=0.40+0.40+0.20=0I2m26 =0.40.75+0.40.4+0.20=0.46II=0.40.25+0.40.6+0.20=0.34III=0.40+0.40+0.20=0IV=0.40+0.40+0.21=0.2V等级评价 I II III IV V即=（ 0 ，0.46 ，0.34 ，0 ，0.2 ）经济发展水平同样，求解其他指标层指标对各评价等级的隶属度，结果见下表 4-4：表 4-4 指标层各指标隶属度评价等级指标层各指标隶属度I IIIIIIVV经济发

64、展水平00.460.3400.2经济发展潜力0.400.10.50重复利用性00.7180.160.1220柔性结构00.250.7500污染控制0.1990.2100.1220.47生态建设000.120.480.4管理意识01000公众参与00.50.500政策法规00.8330.16700(3)准则层各指标隶属度计算根据表 4-4 的计算结果及指标层各指标的权重，再次利用运算模型，计算 M （，）准则层各指标的隶属度，结果见表 4-5：表 4-5 准则层各指标隶属度计算评价等级准则层各指标隶属度IIIIIIIVV经济指标0.1330.3070.260.1670.133生态工业指标00.6

65、010.3070.092027 生态环境指标0.1330.140.040.2410.447管理指标00.8330.16700(4)目标层综合效益隶属度计算根据表 4-5 的计算结果及准则层各指标的权重，再次利用运算模型，计算目标层的隶属度，如下： M （，）=0.5040.133+0.2060+0.2060.133+0.0840=0.095I=0.5040.307+0.2060.601+0.2060.14+0.0840.833=0.377II=0.5040.26+0.2060.307+0.2060.04+0.0840.167=0.217III=0.5040.167+0.2060.092+0.2

66、060.241+0.0840=0.153IV=0.5040.133+0.2060+0.2060.447+0.0840=0.159V等级评价 I II III IV V即=（ 0.095 ，0.377 ，0.217 ，0.153 ，0.159 ）综合效益4.3评价结果与对策分析4.3.1 评价结果分析从以上分析结果表中，根据最大隶属度原则，我们可以看出，上街区生态工业示园区的综合效益为“良好” ，这说明该园区注重了经济和环境等的综合因素，整体规划效果较好，初步建立了生态工业链的生产模式，能够促进上街区的整体发展，走的是一条可持续发展之路。但是我们也看到，尽管该生态工业园评价等级为“良好” ，但“一般” 、 “差”和“极差”等级的隶属度仍然很高，而“优秀”等级的隶属度较低，说明园区本身还有大量有待改进的地方。上街区生态工业园的经济指标属于“良好”和“一般”的隶属度之和仅为 0.567，而“优秀” 、 “差”和“极差”的隶属度相当。经济发展水平方面， “良好”和“一般”的隶属度之和为 0.8，属于“极差”的隶属度为 0.2。说明在经济方面整体有待提高，尤其在“万元 GDP 综合能耗”方面，由