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广东省水资源-能源-粮食网络特征分析

洪思扬 程涛 王红瑞 邓彩云 王洪冲

洪思扬, 程涛, 王红瑞, 邓彩云, 王洪冲. 广东省水资源-能源-粮食网络特征分析[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). doi: 10.12202/j.0476-0301.2023084
引用本文: 洪思扬, 程涛, 王红瑞, 邓彩云, 王洪冲. 广东省水资源-能源-粮食网络特征分析[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). doi: 10.12202/j.0476-0301.2023084
HONG Siyang, CHENG Tao, WANG Hongrui, DENG Caiyun, WANG Hongchong. Analysis on the Characteristics of Water, Energy and Food Network in Guangdong Province[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science). doi: 10.12202/j.0476-0301.2023084
Citation: HONG Siyang, CHENG Tao, WANG Hongrui, DENG Caiyun, WANG Hongchong. Analysis on the Characteristics of Water, Energy and Food Network in Guangdong Province[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science). doi: 10.12202/j.0476-0301.2023084

广东省水资源-能源-粮食网络特征分析

doi: 10.12202/j.0476-0301.2023084
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51879010);广东省哲学社会科学规划资助项目(GD21YYJ15,GD23YYJ14);广州市哲学社会科学发展“十四五”规划资助项目(2021GZGJ25); 广州市科技计划资助项目(202201011166,202201011541);广东省农业科学院产业经济与都市农业团队资助项目(202124TD)
详细信息
    通讯作者:

    王红瑞(1963—),男,河南新乡人,教授,博士生导师。研究方向:水资源系统分析方面研究。E-mail: henrywang@bnu.edu.cn

  • 中图分类号: TV213.4;F121.3

Analysis on the Characteristics of Water, Energy and Food Network in Guangdong Province

  • 摘要: 广东省人口和产业高度集聚,对水资源-能源-粮食(WEF)依赖程度高,资源供需矛盾日益凸显,合理配置WEF资源,实现资源可持续利用具有重要现实意义.本研究基于复杂网络方法,构建广东省2007、2012、2017年的WEF资源网络模型,通过探索网络拓扑性质,挖掘网络关键节点和关键路径,作为资源优化配置的重点关注对象.结果表明:(1)广东省WEF资源网络具备小世界属性,能源网络的小世界属性最强,水资源网络最弱,关键节点和关键边的调控均会对WEF资源网络形成较大影响.(2)农业、食品和烟草业、化学产品业、电力、热力的生产和供应业、建筑业、通信设备、计算机和其他电子设备制造业等关键节点具备较大点强度,其资源调控对广东省水资源、能源、粮食的节约效应显著.(3)电气机械和器材制造业、建筑业、通信设备、计算机和其他电子设备制造业在WEF资源网络中处于枢纽位置,其资源节约效应可快速传递至整个网络.(4)农业→食品和烟草业、农业→纺织业、食品和烟草→住宿和餐饮业等边频繁出现于WEF资源网络的关键路径之中,改变其资源流通量,可显著改变所在关键路径甚至整个WEF资源网络的流通量.

     

  • 图  1  2017年广东省水资源、能源、粮食网络

    图  2  WEF资源网络各节点归一化点强度

    图  3  WEF资源网络各节点的特征向量中心度

    表  1  广东省经济系统42部门名称

    行业编号行业名称行业编号行业名称
    S1农林牧渔产品和服务S22其他制造产品
    S2煤炭采选产品S23废弃资源和废旧材料回收加工品
    S3石油和天然气开采产品S24金属制品、机械和设备修理服务
    S4金属矿采选产品S25电力、热力的生产和供应
    S5非金属矿和其他矿采选产品S26燃气生产和供应
    S6食品和烟草S27水的生产和供应
    S7纺织品S28建筑
    S8纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品S29批发和零售
    S9木材加工品和家具S30交通运输、仓储和邮政
    S10造纸印刷和文教体育用品S31住宿和餐饮
    S11石油、炼焦产品和核燃料加工品S32信息传输、软件和信息技术服务
    S12化学产品S33金融
    S13非金属矿物制品S34房地产
    S14金属冶炼和压延加工品S35租赁和商务服务
    S15金属制品S36科学研究和技术服务
    S16通用设备S37水利、环境和公共设施管理
    S17专用设备S38居民服务、修理和其他服务
    S18交通运输设备S39教育
    S19电气机械和器材S40卫生和社会工作
    S20通信设备、计算机和其他电子设备S41文化、体育和娱乐
    S21仪器仪表S42公共管理、社会保障和社会组织
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    表  2  广东省WEF资源网络相关指标

    水资源能源粮食
    参量200720122017200720122017200720122017
    平均聚类系数0.460.490.430.470.470.480.420.440.45
    平均路径长度2.061.972.062.122.012.082.272.042.05
    同规模随机网络聚类系数0.210.220.220.190.190.190.170.190.19
    同规模随机网络最短路径长度1.741.711.701.791.821.801.921.841.83
    小世界指数1.901.961.602.062.252.162.092.172.11
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    表  3  WEF资源网络度数前十位的节点

    部门2007部门2012部门2017
    S12129S12130S12131
    S10117S10114S30108
    S1599S25106S10107
    S2598S30103S2088
    S3192S3196S2587
    S3090S2981S1581
    S1985S3580S3578
    S2081S2077S1976
    S3579S1973S3173
    S1460S1567S2972
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    表  4  广东省WEF资源网络关键路径及其权重

    关键路径关键路径权重
    2017年水资源网络S1→S6→S31→S35→S29→S20→S199.72×109 m3
    S1→S7→S8→S10→S33→S29→S20→S192.45×109 m3
    S12→S27→S282.20×109 m3
    网络总边权4.55×1010 m3
    2017年能源网络S11→S30→S29→S20→S191.10×106 TJ
    S4→S14→S15→S19→S201.08×106 TJ
    S15→S17→S20→S191.02×106 TJ
    网络总边权1.08×107 TJ
    2017年粮食网络S1→S6→S31→S35→S29→S20→S196.09×106
    S1→S7→S8→S10→S33→S29→S20→S191.35×106
    S1→S9→S288.07×105
    网络总边权1.89×107
    2012年水资源网络S1→S6→S31→S33→S29→S288.37×109 m3
    S27→S25→S13→S283.56×109 m3
    S27→S6→S31→S33→S29→S282.65×109 m3
    网络总边权4.88×1010 m3
    2012年能源网络S3→S25→S13→S281.21×106 TJ
    S4→S14→S19→S201.08×106 TJ
    S3→S11→S35→S33→S29→S289.18×105 TJ
    网络总边权1.38×107 TJ
    2012年粮食网络S1→S6→S31→S33→S29→S284.95×106
    S1→S7→S8→S9→S281.12×106
    S1→S12→S10→S33→S29→S288.58×105
    网络总边权1.67×107
    2007年水资源网络S1→S6→S31→S35→S12→S20→S199.23×109 m3
    S27→S1→S67.17×109 m3
    S37→S27→S28→S344.65×109 m3
    网络总边权4.61×1010 m3
    2007年能源网络S4→S14→S19→S201.39×106 TJ
    S25→S13→S28→S348.36×105 TJ
    S11→S25→S28→S348.31×105 TJ
    网络总边权1.16×107 TJ
    2007年粮食网络S1→S6→S31→S35→S12→S20→S194.72×106
    S1→S31→S35→S12→S20→S191.31×106
    S1→S7→S88.27×105
    网络总边权1.42×107
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-16
  • 录用日期:  2023-06-28
  • 网络出版日期:  2023-07-12

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