基于城市住宅的城市代謝研究綜述

陳智仕

摘要：城市住宅系統(tǒng)是城市形成的重要部分，可以說一座城市的住宅系統(tǒng)很大程度的影響城市的可持續(xù)發(fā)展。而城市代謝正如生物的生命一般，是代謝現(xiàn)象中的一種，是物質(zhì)、能量投入并且產(chǎn)生經(jīng)濟、產(chǎn)出垃圾的過程，研究城市代謝是更好的實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，也是尋求人類的需求與生態(tài)環(huán)境的平衡。本文通過搜集基于城市住宅的城市代謝方面的相關(guān)文獻進行梳理，將目前國內(nèi)對城市代謝的相關(guān)研究去歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：城市住宅;建筑存量;城市代謝;可持續(xù)發(fā)展

0引言

我國城市化進程推行順利，寫字樓、住宅小區(qū)等以飛快的速度增加;但也正是因為人口、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟集中在城市，導(dǎo)致如今城市問題越來越復(fù)雜[1]，如城市規(guī)劃主體單一、住宅資源消耗增加等問題，這些問題已經(jīng)對城市可持續(xù)化發(fā)展和居民的正常工作、環(huán)境造成了不小的威脅。而城市的代謝能力是重要的調(diào)節(jié)功能之一，經(jīng)濟的發(fā)展帶動人口向城市轉(zhuǎn)移，人類對住宅的需求仍在增加，但同時也開始關(guān)注對環(huán)境造成的影響，追求人與自然環(huán)境大循環(huán)體系的良性運轉(zhuǎn)。所以只有深入分析城市的代謝過程，才能全面了解城市的資源消耗和環(huán)境影響情況，從而更科學合理的管理城市，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

1城市代謝的概念

“代謝”這個概念的是Jarob Moleschott在1875年出版的著作中提出生命的始終便是代謝的一種現(xiàn)象，是產(chǎn)生與自然和環(huán)境之間進行能量物質(zhì)還有周圍環(huán)境的交換過程[2]。在提出“代謝”的概念之后，便衍生了很多“xx代謝”，例如“城市代謝”、“社會代謝”等等。而“城市代謝”這個概念最早是由Abel Wolman提出，他的觀點是：把城市內(nèi)部的運作和自然代謝進行比較，在環(huán)境中投入物質(zhì)，然后產(chǎn)生產(chǎn)品和廢物的過程，這個過程便是城市代謝[3]。綜上所述，城市代謝的概念是：因為城市的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生物的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，所以把城市的各層級間和生態(tài)環(huán)境間的能量流動和物質(zhì)類比為生物體代謝[4]。

2城市代謝的核算方法

根據(jù)分析方法不同，城市代謝的核算方法大致分為三類：物質(zhì)流分析法、能值分析法、流量-存量分析法。

2.1物質(zhì)流分析法

物質(zhì)代謝在現(xiàn)在的社會中有兩種解釋：其一是指經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境之間的物質(zhì)輸入和輸出;其二是經(jīng)濟社會的運行需要從生態(tài)環(huán)境中獲取物質(zhì)，其中一部分以存量的形式存在經(jīng)濟社會中，最終以廢物等形式排放回生態(tài)環(huán)境中[5]。而物質(zhì)流分析法便是分析這些從生態(tài)環(huán)境中獲取到的物質(zhì)，可以將分析出來的結(jié)果作為城市可持續(xù)發(fā)展的指標、動態(tài)數(shù)學模型等[6]。但是物質(zhì)流分析法因為統(tǒng)一不了物質(zhì)之間的單位，所以很少用物質(zhì)流分析法去分析多種物質(zhì)的集成研究[7]。

2.2能值分析法

能值分析法簡單來說就是將需要分析的各種物質(zhì)以及能量都可以轉(zhuǎn)換程太陽能焦耳（sej）單位。因為任何物質(zhì)、能量、產(chǎn)品等的最終產(chǎn)成都需要太陽能，可以通過能值轉(zhuǎn)換率得到相應(yīng)的物質(zhì)或者能量的能量值[8]。

2.3流量-存量動態(tài)模擬分析法

流量-存量分析法是在物質(zhì)流分析法的基礎(chǔ)上借用建模平臺，根據(jù)建模目標設(shè)定方程式，然后將目標城市的住宅建筑相關(guān)數(shù)值根據(jù)方程式輸入進模型并且在運行中得到建筑流量的流量-存量結(jié)果。模型不僅能系統(tǒng)分析現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生的城市住宅代謝變化過程，還可以模擬未來的建筑流量-存量的動態(tài)變化過程[9]。

3國內(nèi)城市代謝的主要研究進展

我國城市代謝研究在二十世紀后半葉才開始。郭子昀、張曉剛[10]等通過基于城市住宅代謝分析和充分說明城市住宅代謝的物質(zhì)能量過程的情況下設(shè)計了相應(yīng)的指標體系和研究框架，可對城市住宅代謝的過程和特點進行分析和歸納總結(jié)，并且對當時設(shè)計的指標體系和研究框架的未來更新?lián)Q代作了相關(guān)建議。尹然[11]使用了基于歐盟的EW-MFA框架和崔雪竹的城市代謝模型的物質(zhì)流模型分析了蘭州市的城市物質(zhì)流動特征分析。方創(chuàng)琳、任宇飛[12]使用了能值分析法，基于城市群地區(qū)環(huán)境與城鎮(zhèn)化之間的遠近程耦合關(guān)系，分析了京津冀1980—2014年的城市代謝效率及環(huán)境壓力。韓文懿[13]結(jié)合了能值分析法和MuSIASEM方法分析了特大城市的城市代謝，文中作者選取了兩個特大城市上海和東京為研究目標城市，深入分析了城市代謝模式能讓讀者更客觀地認識城市代謝過程中的資源消耗。張豐[2]選取了處于我國西北部的金昌市為研究目標城市，將能值分析法與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法等方法結(jié)合起來，對資源型城市金昌市的可持續(xù)發(fā)展能力進行了深究，找出該市在城市代謝方面的缺點以及給出了相應(yīng)的建議。聶宏濤[14]將物質(zhì)流分析法和能值分析法結(jié)合起來研究了廈門、漳州、泉州的物質(zhì)能量代謝特征。唐守娟、張力小[9]等基于Stella建模平臺使用了流量-存量動態(tài)模擬分析法分析并模擬了北京市1949—2050年的城市住宅流量及存量。

4結(jié)論與展望

綜上所述，目前國內(nèi)在城市代謝方面研究靜態(tài)變化居多，對發(fā)展動態(tài)變化研究較少。而且在翻閱大量國內(nèi)關(guān)于城市代謝文獻時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有基于城市住宅的代謝研究很少，城市住宅是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠郑覀冎两襁€有很多城市每天對城市住宅有很大的投入和流出，因此城市住宅的代謝研究對于科研人員來說不容忽視。并且我們可以注重多學科方法的集成研究以及高科技技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能更好的實現(xiàn)城市可持續(xù)化發(fā)展。

參考文獻

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[10]郭子昀，張曉剛，李枝堅，曾輝.城市住宅和住區(qū)代謝的研究框架與指標體系[J].生態(tài)經(jīng)濟，2021，37（02）：88-95.

[11]尹然.基于城市代謝物質(zhì)流模型的蘭州市城市物質(zhì)流動特征分析[D].蘭州大學，2020.

[12]方創(chuàng)琳，任宇飛.京津冀城市群地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境近遠程耦合能值代謝效率及環(huán)境壓力分析[J].中國科學：地球科學，2017，47（07）：833-846.

[13]韓文懿.基于MuSIASEM與能值的特大城市代謝研究[D].上海交通大學，2018.

[14]聶宏濤.閩三角城市群代謝分析與循環(huán)經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展研究[D].廈門大學，2018.