（环境科学专业论文）环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究——以上海市宝山区为例.pdf

环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 a b s t r a c t d u r i n g t h eu r b a nd e v e l o p m e n t ，t h es o c i a l - e c o n o m ya n de c o e n v i r o n m e n t s u b s y s t e m sh a v ef o r m e dac o u p l i n gr e l a t i o n s h i pw i t ht h ed e v e l o p m e n to fu r b a n f u n c t i o na n ds p r e a do fl a n d u s es c a l e s o ，t h ee s s e n t i a lt a r g e to fe n v i r o n m e n t f r i e n d l y c i t yi st om a i n t a i ns u c ha b 1 1 do ff i n ec o u p l i n gr e l a t i o n s h i pw h i l et h ec i t yi si nt h es t e p t oah i g h e rl e v e l n o w a d a y se n v i r o n m e n t - f r i e n d l yc i t yb e c a m ea l li m p o r t a n tt h e o r yt og r a d et h e u r b a nd e v e l o p m e n t , b u tr e l a t e dr e s e a r c h e sa l em o s t l ya r o u n di t sc o n c e p ta n d c o n n o t a t i o n s o ，i np r o c e s so fu r b a np l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o n , 8 1 1e x i g e n tr e q u i r e w o u l db e e ng i v e nt os c i e n c er e s e a r c ht h a th o wt oc o n v e r ts u c ha c o n c e p ti n t oe f f e c t i v e i m p l e m e n t s i ti st h ef i r s tr e a s o nf o rt h i sr e s e a r c h b ye s t a b l i s h i n ge v a l u a t i o ni n d e x s y s t e mf o re n v i r o n m e n t - f r i e n d l yc i t y , t h ed e v e l o p m e n tt a r g e t sw o u l db eq u a n t i t a t i v e a n de a s yt oo p e r a t e a sad i s t r i c to fs h a n g h a i ，b a o s h a ni si ni t sw a yf o r “e n v i r o n m e n t - f r i e n d l y b a o s h a n ，a n da l s oe x p e r i e n c e dt h eh i g h - d e n s i t ys o c i a l - e c o n o m y e c o l o g i c a la c t i v i t i e s ， w h i c hc a u s en o t a b l ei m p a c tt ot h ec o m p l e xs y s t e m , t h e r e f o r ei ti sc h o o s e d 勰 r e p r e s e n t a t i v e c a s e sf o rs t u d yo fc o u p l i n gr e l a t i o n s h i pe v a l u a t i o ni nc o m p o u n d e c o s y s t e mf o re n v i r o n m e n tf r i e n d l yc i t y b a s e do nt h en a t i o n a le c o n o m i ca n ds o c i a l d a t a ( 2 0 0 0 2 0 0 7 ) o fb a o s h a n , i n t e r n a lm e c h a n i s mi nc o u p l i n gd e v e l o p m e n th a sb e e n e x p l o r e db yt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m t h ee v a l u a t i o nr e s u l t si n c l u d e dt w o c o m p r e h e n s i v ei n d e x e s ：f o ru r b a nd e v e l o p m e n tl e v e l e v a l u a t i o na n dc o m p l e x e c o s y s t e mc o u p l i n gl e v e le v a l u a t i o n t w oi n d e x e sr e f l e c tt h eq u a n t i t ya n dq u a l i t yo f u r b a nd e v e l o p m e n tr e s p e c t i v e l y t h ee v a l u a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a ti nt h e r e g i o n a ld e v e l o p m e n tp r o c e s so f 2 0 0 0 - 2 0 0 6 ，a st h er e g i o n so v e r a l ll e v e lo fd e v e l o p m e n tg r o w e du pc o n t i n u o u s l y ， w h i l et h ec o m p l e xe c o s y s t e mc o u p l i n gl e v e lf i r s t l yd e c r e a s e sa n dt h e ni n c r e a s e s t h e c h a r a c t e r i s t i cw o u l db ee x p l a i n e db yb a o s h a n su n i q u ed e v e l o p m e n tc o u r s ea n di t s f u n c t i o n a lo r i e n t a t i o ne v o l u t i o n , w h i c hi sc h a n g e di nt h e s ey e a r sf r o mt h ei n d u s t r i a l b a s eo fs h a n g h a it oa ne n v i r o n m e n t - f r i e n d l yr e g i o n k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t - f r i e n d l yc i t y ，c o m p l e xe c o s y s t e m ，c o u p l i n g ，i n d e x e v a l u a t i o n 环境友好型城市复合牛态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 城市发展概述 城市作为人类社会重要的组织形态，随着人类社会的不断发展，在规模不断 扩大的同时，结构亦日趋深化和复杂，城市对整个人类社会生产和生活的影响日 益显著。1 8 0 0 年世界城市人口约占总人口的2 4 ，2 0 0 0 年这一比例已达到5 0 。 据预计，2 0 2 5 年，将有6 2 5 的人口生活在仅占陆地总面积约5 的城市里n 】。 二十一世纪将是城市化的世界。而城市化过程的推动，既受到城市自身发展过程 中积累的各种问题所带来的内部压力，同时也受到整个世界处于全球化发展背景 下所产生的各种外部作用的影响。为了适应这些变化，城市或主动、或被动的调 整着自身的发展方向。由此，当代城市化过程中出现了多种新的现象或趋势，如 城市的更新，城市再生，城市转型、逆城市化等乜1 。 进入新世纪以来，随着中国的城市化过程进入快速发展期，城市化过程中的 各种问题也得到越来越多的关注。这些问题表现在：( 1 ) 城市化的空间分布不均 衡；( 2 ) 城市形态、产业结构不合理，趋同化现象严重；( 3 ) 城市化蔓延、景观 破碎度增加、环境污染问题突出：( 4 ) 宏观规划落实出现困难，公众参与性低， 等1 。在城市寻求改善上述问题、优化城市空间格局与功能系统的过程中，出现 了一大批城市改革、转型，进而需求可持续的发展道路的案例。这个过程在空间 上，涉及到全国不同地区的各个城市，表现在时间跨度上，也是一个长期而复杂 的过程。因而，从研究的角度来看，它一方面为相关研究提供了大量的范本，另 一方面，也对参与城市建设规划、发展、转型的相关过程的学科，提出了新的研 究要求。 1 1 2 环境友好理念的提出 随着城市化加剧和世界人口不断向城市聚集这样的背景下，指导城市发展的 理论在近二十年来出现了新的进展，并在全球范围内达成共识，即二十世纪九十 年代形成的可持续发展理念。1 9 9 2 年在联合国里约环发大会通过的2 1 世纪议 程中，有2 0 0 多处提及包含环境友好涵义的“无害环境 的概念，并正式提 出了“环境友好 的理念。之后随着对环境友好技术、环境友好产品的大力提倡 和开发，和在这一理念指导下农业、建筑业、土地利用、流域管理等多学科的研 究的不断拓展，环境友好型城市理论得以基本成型，并成为落实可持续发展观的 环境友好型城巾复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 重要指导性政策。2 0 0 2 年召开的世界可持续发展首脑会议所通过的“约翰内斯 堡实施计划”，将环境友好这一理念进一步扩展到“材料、产品、服务”等城市 生产服务活动的具体环节。2 0 0 4 年，日本政府在其环境保护白皮书中提出， 要建立环境友好型社会。 我国为应对城市化加速发展阶段日益增大的环境和资源压力，解决资源环境 约束的矛盾，已将可持续发展模式作为我国城市发展的重要指导方针。1 9 9 5 年 以来，我国已建立9 个生态省、5 2 8 个生态示范区、7 9 个全国环境优美乡镇、 5 0 个国家环保模范城市或城区、1 7 个各种类型的生态工业示范园区、3 2 家国 家环境友好企业、4 8 8 所国家级“绿色学校和2 3 0 0 个省市级“绿色社区 。 在2 0 0 5 年底的中共“十六届五中 全会上，政府则明确提出了“建设资源节约 型、环境友好型社会 的目标，并将之作为国民经济与社会发展中长期规划的一 项战略任务而确定下来。 伴随这种社会发展模式及国家政策上的变化，围绕可持续发展、环境友好型 城市的特征与发展规律等课题，相应的学科研究逐渐展开并成熟起来。 1 1 3 上海建设“环境友好城市 的发展历程 近十年来，上海市在中国新一轮的城市发展中保持着领先的地位，距离世界 城市的目标越来越近。但同时，它也经历着最为剧烈的城市化过程，从而更早、 更多地面临着上述各种城市化进程中可能出现的问题。要解决这些问题和发展中 的矛盾，上海必须在其空间结构、产业机构及环境保护各方面进行合理的调整， 改革发展模式，以获得新一轮发展的持续动力与安全保障，从而实现资源节约、 环境友好型城市的发展目标。 在这一目标下，今后的五年，作为上海市“十一五”与“十二五 承上启下 的五年，如何在推动经济更快更好的发展的同时，突破资源环境对城市持续发展 的约束，向生态型城市迈进，这就对环境友好型城市建设的理论研究提出了进一 步的要求。因此，一系列的研究项目在此背景下展开，例如，联合国开发和计划 署( u n d p ) 、联合国环境署( u n e p ) 和上海市环境保护局共同合作开展的上海环 境友好型城市项目等，。 在本研究里，上海市宝山区正是处于上海城市转型发展阶段的一个典型案 例。随着上海世界级国际大都市发展框架的构建，以及新阶段城市空间发展战略 重心的转移，作为其长三角地区重要门户的宝山区，其定位正处于由“历史上一 直作为上海郊区大型工业区及其配套生活区 向“具有综合功能、生态、生活、 生产协调的新城区”转型的过程中嘲。为实现“环境友好型 宝山的建设目 标，宝山区采取了一系列的措施和变革方案，从而在近年里实现了宝山区域面貌 的重大变化，生态环境获得极大改善。因此，通过对这一系列转变及其背后动力 2 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 机制的探讨，总结其中的经验规律，对于区域的可持续发展具有重要的意义。 1 2 研究目的与意义 1 2 1 理论意义 新世纪里，可持续发展已成为全球发展的共识，而在“环境友好型建设目 标的引导下，相关的不同学科相互融合，形成一套指导城市发展的具体理论体系。 其中，环境科学，城市生态学，土地利用等学科成为指导这一轮城市发展中的重 要工具。这一状况极大的推动着上述学科研究领域的深化与拓展。城市生态学便 是在这样的背景下，通过对城市化过程中相应生态环境的变化和相互作用关系的 研究，从而扮演起影响城市建设与发展的角色。对于处于转型期等特定城市化阶 段的城市而言，为了实现可持续与环境友好型城市的发展目标，此时城市的产业 结构、空间形态、用地布局乃至社会构成等各种构成要素都在提出新的发展要求。 而如何协调城市生态环境建设与上述诸方面之间的关系，使之和谐共生从而实现 城市健康持续发展的目标，就成为城市生态学急需研究的一大课题。 1 2 2 实践意义 宝山区地处上海市域北部。历史上宝山一直作为上海郊区大型工业区及其配 套生活区的定位而发展，1 9 8 6 年上海市城市总体规划确定宝山与闵行、嘉定等 一起作为上海郊区7 个卫星城之一，以发展钢铁工业为主；2 0 0 0 年的上海市城 市总体规划将宝山定位为中心城外围1 1 个新城之一，将其外环线以内区域划为 中心城的组成部分。 经过“十五 期间的各项建设，近年来宝山区的经济、社会发展迅猛，生态 环境也逐年改进，城区的综合竞争力不断提升。区域城市总体规划明确提出把宝 山建设成为与上海国际化大都市相适应的、具有辅城功能的现代化的滨江新区； 形成世界级精品钢及其延伸业基地、上海北部物流服务基地、上海国际航运中心 的重要组成部分、现代生产性服务业集聚区和环境优美、适宜居住、现代化的生 活园区。其总体规划目标体系见图i - 1 。 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 i 高高城 素效市 质率人 口 高高疏 装协散 备同方 向 中滨 环 心江境 城特优 区色美 的充的 组 分 生 成体活 部现居 分住 区 图1 1 宝山区城市总体规划目标体系 f i g 1 1t a r g e ts y s t e mo fu r b a nm a s t e rp i a n n i n go fb a o s h a nd i s i ri c t 但同时也应注意到宝山工业的发展局限于粗放型的增长方式、产业效率低， 地区经济发展还不够平衡。第三产业中商务、贸易、金融、保险业等的发展由于 基础较薄弱，暂时还不能跟上城市发展的速度，目前城市中还没有形成与城市规 模相适应的商务金融中心，不能满足城市生活的需要。尤其在在生态和环境方面， 区域内重工业污染较为严重，降尘量大，空气质量差；交通堵塞，严重影响行车 安全；机场及集卡噪音扰民现象严重，影响居住质量。宝山区的经济、社会和生 活之间仍存在一定的不平衡和不协调，从而成为宝山区新阶段区域转型发展中面 临的重大问题。由此，在建设环境友好型城市这一视角下，针对处于产业转型期 这一特殊背景下的宝山区，对其城市生态环境与城市化其他因素之间相互关系进 行研究，判断其相互适应发展、协调与否的程度，并对其原因加以分析，这就有 了极其现实的指导与应用意义。 1 2 3 研究目标 基于上述分析，以处于“十五 阶段产业转型调整期的宝山区为研究案例， 以城市经济一社会一生态复合系统耦合关系为研究对象，通过构建该耦合系统的评 价指标体系，对城市转型期经济一社会一生态三个子系统及其内部各要素之间的相 4 国际航运中心的重要部生产服务业的重要部分 一总目标 核心目标 行动目标 -i_-j_-!ij-il-i- 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 互作用关系进行评价与分析，总结这一过程中的系统耦合规律，从而探讨影响转 型期城市向环境友好型目标发展的重要因素，从而对城市产业转型发展过程中社 会一经济一生态复合系统间相互作用一反应机制的解读，以获得可用于指导区域向 “环境友好型 目标发展的调控理论与方法，为进一步实现区域协调可持续发展 奠定基础，同时也为区域的规划和建设过程提供决策依据。 1 3 研究主要内容 基础概念理论探讨 国内外研究综述 上海市宝山区基础特征分析 复合生态系统耦合关系综合评估指标体系构建 宝山区实证研究 研究结论与展望 1 4 研究方法与技术路线 研究方法与技术路线见表1 2 。 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究 复旦大学硕上学位论文 图1 2 研究技术路线图 f i g 1 2t e c h n o l o g yo u t ii n e 6 环境友好型城布复合生态系统耦合关系评价研究复旦人学硕士学位论文 第2 章研究理论综述 2 1 环境友好与环境友好型城市 2 1 1 概念与内涵 “环境友好 ，作为可持续发展观的具体体现，这个概念最早出自1 9 9 2 年联 合国里约环发大会通过的( 2 1 世纪议程中，经过九十年代世界对可持续发展 方式的不断探索，这一概念在在2 0 0 2 年召开的世界可持续发展首脑会议所通过 的“约翰内斯堡实施计划 中进一步确立了下来。环境友好注重对现代工业化发 展模式的反思，强调人与环境良性互动的关系，和在此基础上建立的有利于环境 保护的生产方式、生活方式和消费方式口3 。十多年来，这一理念在不同层面上对 城市的发展模式提出了目标，主要包括环境友好企业，环境友好型城市、环境友 好型社会等隋，。 环境友好企业重在强调企业生产行为在清洁生产、污染治理、节能降耗、资 源综合利用等方面的先进性，从而避免企业生产对环境的负面影响，它包括对环 境友好的资源利用方式、对环境友好的生产技术、对环境友好的生产过程、对环 境友好的污染物控制方式、对环境友好的产品、对环境友好的管理方式、对环境 友好的企业文化等多方面的内容。我国国家环保总局在2 0 0 3 年提出在全国开展创 建国家环境友好企业的活动，并从企业污染防治、环境管理、产品对环境的影响 等三个方面设置t 2 2 项考核指标隋1 。 环境友好型城市则是在城市层面上对这一理念的具体落实。它的提出，体现 了城市走可持续发展道路的要求，是综合了循环经济、环境保护、城市生态等多 学科的理念，形成的对城市发展模式的理解n 们。环境友好城市是人类生态系统与 城市生态系统的有机统一体，具体内涵是：“在城市生态系统的承载能力的范围 内，运用人类生态学的原理和系统工程的方法，改变人类的生产方式、生活方式 和消费方式，改革决策管理手段，建立人与环境良性互动的关系。以遵循自然规 律为准则，以绿色科技为动力，倡导环境文化和生态文明，构建经济社会环境协 调发展的社会体系，建设经济发展、资源高效、生态健康、景观适宜、环境良好、 社会稳定、人民安康、生活舒适、天人合一的新型城市”。 “环境友好型社会 则是环境友好理念衍生出的又一概念，类似于环境友好 型城市，它作为一个由环境友好型技术、环境友好型产品、环境友好型企业、环 境友好型产业、环境友好型学校、环境友好型社区等组成的复合体，把全面有效 解决环境问题的法规政策、科技、文化有机地纳入一个体系，实际上也是可持续 7 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 发展理论体系的体现，其内涵具体包括：有利于环境的生产和消费方式，无污染 或低污染的技术、工艺和产品，对环境和人体健康无不利影响的各种开发建设活 动，符合生态条件的生产力布局，少污染与低损耗的产业结构，持续发展的绿色 产业，人人关爱环境的社会风尚和文化氛围。在具体政策上，2 0 0 4 年，日本政 府在其环境保护白皮书中提出，要建立环境友好型社会。而我国则在2 0 0 5 年 提出“建设资源节约型社会和环境友好型社会”的目标。 2 1 2 国外研究进展 作为可持续发展观的进一步落实，环境友好研究是伴随着城市化相关研究的 开展而产生并逐渐成熟起来的。世界城市化给全人类带来经济和社会效益的同时 也带来许多问题，尤其是一系列的城市生态环境问题。因此，关于环境友好理论 的研究，最早可以追溯到自1 9 世纪末已开始展开的对城市化与城市生态环境关系 的研究，至今为止，这一研究过程经历了“起源阶段、展开阶段和多元化阶段， 主要从环境经济学、环境科学和卫生科学、可持续和生态学角度展开研究川“1 2 1 。 ( 1 ) 起源阶段。以h o w a r d 的“田园城市 理念为代表，是城市规划学家 从规划角度尝试解决城市空间无序扩张的问题，而1 9 2 5 年芝加哥学派的代表人 物p a r k 发表的研究成果城市，表明了生态学对城市问题的重视。此后的f i t t e r 和j o v e t 等学者则从实证和生态规划的角度研究了伦敦和巴黎等城市的过度城 市化与城市生态环境演替关系问题。由此，城市化及其生态环境问题的生态学研 究方法成为主流u 引。 ( 2 ) 展开阶段。1 9 7 2 年联合国科教文组织( u n e s c o ) 制定了m a b 研究计划， 其中人类聚居地的综合生态研究被列为重点项目n 刖，从此城市化与生态环境关系 的研究在国际学术团体和非官方组织之间积极展开。在研究内容可以划分为三个 方面：a ) 资源利用，m e a d o w s 的增长的极限和g o l d s m i t h 的生命的蓝图 纷纷发表利用系统动力学模型对世界城市化前景进行了“有极限增长 的预测， 激起了各国人们对城市化引发的世界资源环境问题的普遍担心n 引；b ) 、环境保护， 在日本，中野尊正等从环境保护的角度系统阐述了城市化对城市自然环境的影响 以及城市绿化、城市环境污染及防治等问题；c ) 城市健康机理研究，2 0 世纪8 0 年代，除经济学、社会学、生态学和地理学等学科外，城市化与城市生态的研究 还聚焦了环境科学和卫生科学研究者的关注n 6 1 。1 9 8 6 年在卢布尔雅那举行的国 际森林研究组织联盟( i u f r o ) 建立“城市森林”计划工作组，开展研究城市化 对森林破坏的危害并寻求解决办法n 钉。同期，世界卫生组织( w h o ) 展开了健康城 市研究，这个项目将城市健康问题列入研究议题。在研究方法上，美国学者b e r r y 首次应用生态因子分析法提取了城市化对城市生态环境影响的主要因子，开创了 生态因子研究法u 副。 8 环境友好型城巾复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 ( 3 ) 多元化阶段。2 0 世纪9 0 年代以来，可持续发展成为全球城市化进程中 的共识，围绕其开展的研究领域得到前所未有的扩宽，并围绕着生态城市、可持 续城市、环境友好城市、卫生城市、健康城市等主题为中心而加以开展n 训。世界 环境与发展大会通过了2 1 世纪议程、1 9 9 0 年以来的五次国际生态城市大会、 1 9 9 6 年联合国人居环境大会以及国际城市环境研究所( i i u e ) 的“可持续城市 指标体系研究 序列会议等啪1 ，表征着此问题的关注进入了多元化的研究阶段。 这一阶段的代表性研究，包括以下几个方面：a ) 经济学。1 9 9 5 年，美国学者 g r o s s m a n 和k r u e g e r 结合计量经济学方法，提出著名的环境库兹涅茨曲线( e k c ) 假设雎；b ) 资源，主要针对水与土地资源展开。利用先进的g i s 与r s 、数值模 拟等方法，国外学者在此方面做过大量的长期定位研究，如a i k h a r a b s h e h 等 就对城市化与地表水质量作过定位跟踪研究。而关于土地利用资源的研究，由于 其具有的特殊重要性，而成为国际生物圈计划( i b m p ) 的重要内容，即土地覆盖、 土地利用变化与全球变化研究乜刳；c ) 环境。主要针对城市化导致的环境污染、 生态退化问题1 ，如城市局部气候恶化、生物多样性消失等隆劓。相关研究如 d e o s t h a li 对城市化对城市局部气候影响的模拟研究，d e p l a z e s 等对城市化对城 市野生生物的多重影响的分析等瞳引。相关研究中，新方法、新技术的应用以及区 域实证分析成为重要内容；d ) 生态。以城市发展的目标形态一可持续城市为核 心，国外学者多从区域资源、环境、经济和社会的角度，应用系统的方法来分析 城市化进程中的城市可持续发展或生态城市建设的障碍，特别在分析城市现实问 题的基础上，利用生态原则、可持续发展原则和城市化发展规律来调控和解决现 实问题，以达到可持续发展的城市，这是国外城市可持续发展研究的基本思路。 在研究内容上主要包含两个方面：一是可持续城市化与城市可持续的基本概念、 理论的探讨口引；二是评价的指标体系设计及评价方法的应用凹1 ：e ) 城市。这方 面的研究起源于7 0 年代联合国科教文组织( u n e s c o ) 的m a b 计划，该计划以城 市系统的生态学研究为方向，主要致力于建立城市系统的生态学范式基础汹1 。针 对城市问题，开发跨学科、综合的概念和方法，以便更好的理解复杂系统( 城市) 及其内陆腹地之间的关系，并以城市案例研究为主要形式。其主要研究内容包括： 开发包括城市地区及其周围地区在内的城市化与环境变化之间的相互关系的模 型：研究城市化带来的人口变化以及城乡人口流动的环境结果：示范领域的研究 集中在城市的能量与物质循环研究；城市绿地的规划管理，包括市民对绿地的需 求及土地利用与自然环境的负荷等。9 0 年代后，l a b 研究出现停滞，而相关领域 的研究工作则在美国l t e r 网络中的两个城市生态系统研究中得到进一步拓展： 一是巴尔的摩、二是凤凰城的生态系统研究啪3 。 9 环境友好型城巾复合生态系统耦合关系评价研究 复旦大学硕士学位论文 2 1 3 国内研究进展 二十世纪9 0 年代中期后，随着世界可持续发展理论研究的深入，国内学者 先后从经济、环境、生态和地理的角度对城市可持续发展进行了研究，城市化及 其生态环境关系的研究也相应统- n 可持续发展大框架之下，并呈现多元化的趋 势。其中，具有代表性的研究集中在：( 1 ) 以宋永昌等学者为代表的传统城市生 态学研究，主要以城市森林系统的生态效应特征及其对城市生态环境的重要作用 为研究内容啪1 ；( 2 ) 以马世骏、王如松等研究者为代表的社会一经济一自然复合生 态系统研究口1 3 1 ，重点关注于城市化过程中所带来的各种城市生态环境问题，并 在南京、扬州、广州、昆明、天津、北京等城市利用复合生态系统的思想积极开 展了生态调控和生态建设问题的研究与实践，t ( 3 ) 以王祥荣、欧阳志云等学者为 代表的可持续发展评价研究，通过对生态城市评价指标体系的构建来探讨城市可 持续发展过程中各种要素之间的相互作用关系及其调控对策m 3 劓；( 4 ) 俞孔坚 m 1 、傅伯杰等学者进行的生态景观规划研究与实践；进入2 1 世纪，相关研究更为 活跃，有些学者还专门研究了城市化进程中的人口、经济、资源、土地利用方式 与城市生态环境的交互作用问题，并对城市一经济一环境不协调的应对措施提出了 建议。 环境友好理念提出以后，由于吸收了可持续发展、生态城市等研究的大量成 果，相关研究很快的开展起来。总的来说，不同领域的学者都在尝试将各自学科 的研究成果与之结合起来，这里从以下几个方面加以归纳： 首先是概念与内涵研究。在学术界，环境友好型社会自被提出以来就受到广 泛关注。众多学者从其内涵、意义、建设途径、与资源节约型社会的关系等方面 进行了理论探讨与分析。这些研究多集中于社会科学领域，着重从理论层面对环 境友好型社会进行阐释。例如李祥荣、李伟娟等人在环境友好型城市一书中 对其核心内涵进行了诠释口5 1 。 在实践研究层直接针对环境友好型城市社会的研究尚不多见，目前主要集 中在三个方面。一是对于环境友好型城市建设的机理研究，探讨环境友好型城市 的发展模式与规划调控规律，从而有效的指导城市建设发展，如王祥荣等学者从 2 0 0 6 年起开展的国家社科基金重大项目“建设资源节约型、环境友好型社会的 理论与政策研究”，重点探索基于压力一状态一响应模式的“资源节约型、环境友 好型社会 构建理论和政策、探索我国不同区位发展模式、不同层次责任分配体 系和保障机制，从而从人口、资源、环境、经济、社会复合生态系统的多个角度 探讨城市的可持续发展；二是环境友好型城市的评价研究。研究者在对环境友好 进行内涵探讨的基础上，进一步构建环境友好型城市评级指标体系，从而将概念 性诠释转化为可以指导城市建设的具体导则，例如张新端、郑泽根等学者进行的 1 0 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究 复旦大学硕上学位论文 环境友好型城市环境指标体系研究啪1 ，及李名升、佟连军开展的中国环境友好型 社会评价体系构建与应用研究，并运用构建的指标体系对中国不同地区环境友好 型社会建设水平进行了分析口”：第三类研究则是针对特定的城市案例进行环境友 好型城市建设的市政研究，这一类研究主要在上海等发达城市地区展开，例如联 合国开发和计划署( u n d p ) 、联合国环境署( u n e p ) 和上海市环境保护局共同合 作开展的上海环境友好型城市项目。 由于环境友好型城市涉及到城市建设、经济发展、生态保护、人群健康等多 方面的内容，其研究范围具有很广的外延。但回归其核心，环境友好型城市要解 决的，正是城市化过程中出现的一系列环境问题啪1 。围绕这一核心，中国环境科 学研究院刘鸿亮院士分析了环境友好型城市研究中继续展开的课题，包括：城市 化过程中各种“城市病”产生的原因分析；典型城市生态工业复合体系结构和功 能研究：生态工业复合体系生命周期评价指标和技术方法；构建资源节约和废旧 物资再利用的理论基础和技术方法；生态工业复合体系的全过程的管理模式和优 化策略等恻。 此外，由于环境友好型城市建设目标的提出，针对的是城市旧有的不可持续 性生产、生活和消费方式，并相应提出以循环经济和环境友好为核心的新发展观。 相应与这些对城市发展模式的新要求，城市无可避免的面临对自身旧有模式的调 整与转变，这就需要考虑城市转型的问题。由此，城市转型作为“当前国际社会 对全球环境变化与人类活动关系研究的一个核心问题川删，成为与环境友好型城 市研究密切相关的一个课题，其具体研究内容包括：( 1 ) 转型期城市活动与区域 环境的关系研究。城市人类活动究竟是怎样影响区域环境和受环境所影响的? 其 后果如何? 个人和社会又怎样减缓和适应环境的这些变化? ( 2 ) 机理研究。转型 期城市内部各系统是如何实现可持续发展方向上的调整，其动力与保障机制如 何? ( 3 ) 政策、机制研究。研究决策者针对这些变化所选取的政策如何影响现 在和未来的社会、经济发展n 。 2 2 城市复合生态系统耦合 2 2 1 概念与内涵 从城市生态学和系统论的角度出发，源于2 0 世纪八十年代，马世骏等中国生 态学家提出的城市复合生态系统理论提供了研究城市复杂系统的一种视角：社 会、经济和自然是三个不同性质的系统，但其各自的生存和发展都受其它系统结 构、功能的制约，由此将三者当成一个复合系统来考虑，即社会一经济一自然复合 环境友好型城市复合乍态系统耦合关系评价研究复旦人学硕士学位论文 生态系统h 刳。 城市化的问题，或直接或间接关系到社会体制、经济发展状况以及人类赖以 生存的自然环境。由此衍生了城市生态学对城市化问题的研究的多个方向，包括 对城市复合系统发展目标的研究，符合系统内部相互作用关系的研究，各子系统 内部发展变化的动态机理研究等。 耦合最初作为物理学概念，是指两个( 或两个以上的) 体系或运动形式通过各 种相互作用而彼此影响的现象。这一概念后来被引入对系统关系的研究，用于描 述系统或要素相互彼此间的作用影响。进一步的，从协同学的角度看，对系统间 耦合作用和协调程度的研究，可以用来判断系统在达到临界区域时走向何种序与 结构，或决定了系统由无序走向有序的趋势h 引。 在这以基础上，可以用耦合的理论来对城市复合系统的内部特征进行分析与 研究。城市复合系统包含的社会、经济和生态环境三个系统相互之间通过各自的 耦合元素产生作用彼此影响的现象，即定义为城市的社会一经济一生态环境耦合。 其中，社会与经济系统长期以来即作为城市化研究的重要内容，而近年来随 着生态环境在城市发展中的地位逐步加强，而获得更多的关注。对于城市生态环 境的相关研究，从研究内容加以区分，包括污染防治，生态建设和资源利用三个 方面。研究生态系统与另两个系统之间的耦合，即是研究这三个方面与社会一经 济子系统之间的相互作用关系的问题。 2 2 2 国外研究综述 城市化作为当今世界上最重要的社会，经济现象之一，影响了当代一系列学 科的形成与发展。在一定程度上，城市复合生态系统的研究也起源于此，由此， 对城市复合生态系统耦合关系的研究，很大程度上可以归结于研究城市化与生态 环境之间的相互关系。 早期的城市复合系统耦合关系研究往往针对复合系统的某一方面：一是城市 化对生态环境造成的影响；二是生态环境对城市建设的制约作用。对于前者，主 要研究有美国经济学家p e a r c e 根据城市发展的不同阶段( 如起飞、膨胀、顶峰、 下降和低谷等) 分析了所出现的主要资源环境问题h 钔，如土地的过量使用、大气 污染、噪音污染、水资源的过量消耗和交通堵塞等，并由此提出了著名的城市 发展阶段环境对策模型，即城市发展与资源环境存在着一种作用的时序特征，所 以环境保护不仅在于相对适宜的环境策略，还应该有阶段性的环境规划和土地利 用控制。美国环境经济学家c r o s s m a n 和k r u e g e r 利用计量经济学方法，以4 2 个发 达国家的统计数据进行实证，揭示了随着城市经济水平的提高，城市生态环境质 量呈现倒“u ”型的演变规律，从而提出著名的环境库兹涅茨曲线( e k c ) 假设h 射； 针对后者的研究则包括，一些西方学者从经济的角度测算了生态环境恶化对城市 1 2 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 发展导致的损失，比如墨西哥城大气污染对人体健康的危害造成的经济损失估计 每年约为1 5 亿美元( 颗粒物引起的呼吸道疾病造成的额外死亡人数为1 2 5 0 0 人3 。 9 0 年代以来，围绕城市复合系统耦合关系的研究开始聚焦于两个方面。 一是从从可持续发展和生态学角度展开。由u n e s c o 、i i u e 和l 册- i o 等发起，参 与的学科主要有生态学、地理学、环境学、经济学等，研究的重点是可持续城市 和生态城市。其研究以可持续发展思想为基础，利用生态学原理，将研究的目标逐 步集中在城市可持续发展的生态学机理上，围绕着城市的社会经济活动与自然生 态环境之间的相互关系，分析其矛盾运动过程中发生的环境生态问题，探讨在人 类活动影响下城市生态环境的变化，揭示城市生态环境运动发展的客观规律和调 控的机理h ”。而具体落实到城市化与可持续城市问题的研究，基本专注于两个方 面：一是可持续城市化与城市可持续的基本概念、理论的探讨：二是评价的指标体 系设计及评价方法的应用m ，。 另一方面则是针对复合系统耦合过程中的关键要素进行研究，包括土地利 用、资源保护、生态退化修复、城市局部气候、环境卫生等。这一类研究大部 分由u n e s c o 、i u f r o 、w h o 等机构发起，研究的重点集中在城市化引起的区域及全 球资源环境效应，以及全球的资源环境保护及环境变化机理上，其中最为系统的 研究则是国际生物圈计划( i b m p ) ，其科学目标主要集中在研究主导整个地球系 统的相互作用的物理、化学和生物学过程，特别着重研究那些时间尺度约为几十 年到几百年，对人类活动最为敏感的相互作用过程和重大变化。除此之外的主要 关注热点集中在以水与土地为主的资源环境问题，例如水资源绝对缺乏、相对缺 乏和水污染、地下水开采过度等，研究方法上则结合g i s 与r s 、数值模拟等方法， 例如a i k h a r a b s h e h 等对城市化与地表水质量作过定位跟踪研究h 引；在土地利 用方面，由于城市化地区是人类活动最活跃的地区，所以从土地利用界面研究城 市化与生态环境关系的文献比比皆是。研究方法上，应用r s 进行大尺度数据处 理，从时空维度进行过程模拟和空间分异是当前国际上进行城市化与生态环境关 系宏观研究的主要趋势嘞】。 2 2 3 国内研究综述 国内的研究从2 0 世纪7 0 年代开始，在汲取国外相关经验的基础上进展较快， 主要研究内容包括城市化引起的城市生态环境效应畴1 1 ，城市社会、经济、环境的 协调发展，可持续城市、生态城市和健康城市等啼射。其中较有影响力的是学者王 如松对城市复合生态系统的研究。他认为城市化引发的生态环境问题不仅在于各 种单因子，如大气、水、土地、生物、资源能源的环境破坏与生态退化，而更多 表现在于城市的流、网、序被破坏而导致整个生态系统结构变异和功能丧失隋朝。 学者杨邦杰等则进一步指出城市化诱发的复合生态环境问题的核心在于资源的 环境友好型城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 低效利用，系统关系的不合理以及自我调节能力低下等三个方面1 。 随着对城市认识的加深，国内相关研究经历了环境防治保护、复合生态系统 研究等阶段嘲3 ，如今已逐步统- - n 可持续发展的大框架下，并呈现出多元化的研 究趋势。目前研究内容重点包含以下方面：城市化引起的城市环境问题、城市社 会经济与环境协调发展的评价、预测及调控，以及城市生态环境可持续发展研究 硒 o 具体到复合生态系统的耦合关系研究，主要从两个方面展开，一是对耦合关 系的评价研究；二是系统耦合的机制研究。 评价研究的重点在于评价城市社会、经济与生态环境复合系统相互之间协调 程度，并进而对城市规划的合理程度加以分析和建议。其具体研究内容可以细分 为三个方面：( 1 ) 城市化进程与生态环境的协调性评价，重在探索城市化进程中 的环境变化及其演化规律，例如学者杨文举等对城市化与生态环境系统建设过程 中明显的阶段性特征的研究畸7 1 ；( 2 ) 城市经济一社会一生态复合系统评价研究，这 是目前较为主流的评价研究体系，主要以生态学的基本原理为基础，结合联合国 的评价体系建议，以系统科学方法为手段，将城市社会、经济与自然环境作为一 个耦合系统，探讨其耦合机理、规律及调控措施。这一理论体系自从被马世骏、 王如松等提出后，相关生态科学研究者进行了大量探索和实践，并引入p s r 、灰 度等多种分析模型，极大地推动了理论的发展，并逐渐涵盖两方面的内容嘲。一 是对生态系统状态的评价，二是对生态系统服务功能的评价。前者如学者王祥荣 等结合上海浦东、崇明等案例进行的一系列生态建设指标体系研究嘲1 ；后者如中 科院欧阳志云等研究员针对生态系统服务功能和环境质量开展的一系列研究脚3 ； ( 3 ) 生态环境与城市经济之间的耦合关系研究，由于环境问题与经济发展有着 密不可分的关系，部分城市经济研究者和生态工作者开始对两者的关系进行探 讨，以期从经济的角度来讲解决环境问题。其中，比较重要的研究包括中国科学 院地理科学与资源研究所毛汉英、高群等研究者以三峡库区为例开展的对生态一 经济系统耦合机理及其恢复与重建方法的研究1 j ，以及毛文锋等学者对城市经济 与环境协调发展的调控机理的探讨哺羽。 在系统耦合的机制研究方面，目前主要侧重于从土地利用变化、水资源和生 态环境效应的角度对复合系统内部的耦合关系机制加以研究。城市化过程深刻的 改变了土地利用的模式，而后者也制约着城市发展的规模和节奏，二者间的相互 作用关系对指导城市建设有着重要的意义。目前，主要从区域与城市内部两个尺 度来对城市化与土地利用耦合的机理与关系问题进行研究引。张落成等采用国际 对比的方法探讨了我国城市化进程中的城乡土地利用的非均衡性问题；史培军 等和国内其他一些学者分别从区域的角度对土地变化及驱动力进行分析，他们得 1 4 环境友好酗城市复合生态系统耦合关系评价研究复旦大学硕士学位论文 出的共同结论是城市化或城市人口变化是城市土地利用变化的主要因素之一嘟3 ： 张浩，马蔚纯等学者开展的一系列基于l u c c 的城市生态安全分析研究呻6 们；以 及北京师范大学姜海凤等研究者针对土地利用变化与昆明生态服务功能间的关 系进行的研究等删。水资源对城市发展有着重要的意义，而中国目前多数城市发 展都受到水资源的制约。这一现状极大的推动了相关研究的进展，其中较为典型 的有如张一平和宋军继对城市化引发的城市水环境问题的研究等阳钔。在城市化引 起的城市生态环境效应研究方面，主要以环境科学工作者、地学研究者和生态学 家研究为主，分别从城市化引发的环境污染的微观机理，区域研究宏观分析和生 态系统之间的联系的角度加以展开。近年来，通过模型研究来对城市化和生态环 境之间的耦合关系进行研究受到重视，比如张建军，付梅臣等学者采用生态足迹 法对武汉市产业结构与环境友好型社会之间