网络视角下城市物质代谢过程解析——以京津冀13城市为例

城市作为物质吞吐量的集中区,往往存在一定的资源消耗和环境问题。京津冀是中国北方经济规模最大的地区,负载着巨大的资源环境压力。以京津冀地区为例,在计算城市物质输入与输出的基础上,运用生态网络分析方法对代谢系统内部的具体路径和节点关系进行深入探究,并分析其变化。结果表明,京津冀地区97%的流量都集中于各城市内部,各城市之间的优势互补有待加强。2017年京津冀13城市代谢总流量增长为2000年的3.3倍,其中承德、秦皇岛和唐山增长最为迅速,而衡水是唯一一个流量下降的城市。各城市的关键路径中有71.8%呈现流量上升态势,加工制造业为涉及关键路径最多的部门,其中加工制造业-环境为大多数所有城市共有的关键路径。掠夺/控制是京津冀13城市的主导关系类型;2000—2017年间13城市总体的生态关系良性转变少于劣性转变,致使共生关系数量下降,需要从交通运输业、采掘业和加工制造业等重点部门上寻求突破。关键路径及生态关系等代谢网络特征及其变化的识别,有效打破了城市代谢的“黑箱”,为缓解不同城市物质利用所带来的资源环境问题提供可靠理论依据。

北京城市扩张的资源环境效应

采用高分辨率遥感数据与实地调查,对比2000-2010年北京城市建成区面积与人口分布的变化,发现:1北京的常住人口2000年以来以每年78万的速度快速扩张,相应地,城市建成区面积以每年109km2的速度不断扩张;22010年1 961万常住人口中,80%集聚在城市建成区,在集聚于城市建成区的人口中,95%集聚于中心城,仅有5%集聚于卫星城;3在北京城市化过程中,人口过度密集地聚集于中心城,集约的社会经济活动不断侵占生态空间,在北京城市建成区,人均生态空间由2000年187.5m2下降到2010年的91.3m2。这种过快过密的人口集聚,同时导致资源消耗量和污染物排放量的增加,城市物质代谢强度超过当地资源环境承载能力,在城市规模突破当地资源环境承载力之后,不得不从外部输入越来越多的淡水、能源、食物等生存资源以维持城市运转。现已成为超大城市的北京未来的发展方向应该是可持续的宜居生态城市。为此建议:1结束城市快速膨胀的进程;2约束中心城建成区面积的继续扩张;3在城市周边进行生态系统的自然化再造与保护;4对城市已有生态系统进行近自然化改造;5在城市建成区建造多样化城市绿地生态景观。