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人口、环境与发展问题越来越引起全世界的关注，成为制约各国持续发展的全球性问题。1987年世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中第一次阐述了可持续发展的概念，得到了国际社会的广泛共识。可持续发展的核心是经济发展、社会稳定与解决资源、保护生态环境的协调一致。中国可持续发展战略能否成功，不仅取决于经济改革的进一步深入，还取决于产业结构的优化与升级。合理的产业结构是中国实现腾飞的根基，是中国社会进入可持续发展这个良性循环的起点。本文以中国经济社会可持续发展为背景，在研究前人对产业结构优化方法的基础上，提出一个产业结构规划随机优化模型。本文选取“三废”污染，即废气、废水、废物作为随机变量，以经济增长、就业变化、资源消耗等社会经济问题作为规划目标，以消费、资本、进出口、部门平衡、产能以及污染状况作为约束条件，建立了多目标的随机优化模型。同时，结合中国的实际情况，按三次产业划分，通过四种情况对中国产业结构规划进行实证。本文共分五部分，第一章阐述了产业结构的量化研究的现状；第二章是产业结构优化理论与方法；第三章是产业结构随机规划模型；第四章是对中国产业结构的实证分析；第五章提出了后续研究方向。在模型的解决过程中，本文针对2002年的截面数据，将经济发展、资源消耗、充分就业分别作为产业规划目标以及将这三个方面同时作为目标这四种情况对2003年的产业结构进行了优化与测算，结果表明：模型的四种模拟结果中仅以经济发展为目标的方案与实际值十分符合；相对合理方案的结果显示中国实际经济增长速度较预期快；各方案均可以得到合理的解释。可见本文设计的随机优化方法可以达到基本准确地预测未来一年的产业结构合理状态；实现对国家或地区的产业结构的优化；按照一定的产业分类标准，通过模型对比可以得到有关各产业如何发展的有价值的结论。