城市生态发展历程

1、城市代谢研究主要是关注城市的物质与能量流向、流量、积累与代谢效率，早期集中在对城市代谢理论的解释和物质流分析法，之后是货币核算法、热力学以及生态足迹的应用，弥补了无法在物质能量间统一量纲，并进行综合比较的缺点。最新研究热点关注于在不同尺度的建模分析与应用，结合信息空间技术，加强对物质元素流向的追踪，并将结果应用在政策支持与调控系统中。城市代谢研究的未来发展主要有3 个方面: 在开发应用建模的同时，提高各尺度模型的准确性; 结合空间分析法深入分析代谢问题; 基于城市代谢的城市政策研究与安全性分析。城市代谢研究发展历程（1） 城市代谢理论1965 年Wolman Abel 首次提出“城市代谢”理论

2、，认为城市系统的运作是一个新陈代谢的过程，进而可以将其视为一个有机体来分析城市系统对各种资源和能源的需求，以一个100 万人口的假想城市为例分析了城市对于能源、水、矿产资源及废弃物的代谢情况，以及排放的废弃物反作用于自然生态系统的压力。图1 20 世纪70 年代初期比利时布鲁塞尔城市代谢模型（2） 城市代谢研究方法的演变从城市代谢研究的发展历程来看，所运用的研究方法与技术手段受不同时期的研究热点影响，在时间序列上呈现出明显的阶段性分化，城市代谢研究的演化进程见下图城市代谢研究的演化进程1) 第一阶段: 早期的学者们如Rappaport和Newcombe集中在对城市代谢理论的解释，及尝试对城市的

3、各种物质代谢效率进行分析，方法主要为物质核算法。2) 第二阶段: 为弥补物质核算法的城市代谢研究中计量单位不统一，各类物质能量无法进行综合比较的不足， 20 世纪70 年代以后，一些学者尝试建立了货币核算法并运用到城市代谢领域。3) 第三阶段: 临近21 世纪，环境保护呼声日益高涨，学者们对资源效率的关注逐渐增加。城市代谢研究的兴起和发展1）1965 年，Wolman 首先提出以“城市代谢”（Urban Metabolism）来了解城市对环境的影响。他将城市作为一个生态系统，严密地测定了城市居民生活、工作或娱乐所需要的各项物质，如粮食、衣物、燃料、电及各种建材等，发现当一个城市的规模增大时，水

4、资源供给、污水处理以及空气污染是3 个最严重的城市代谢问题。2）Girardet(1990)从全球未来城市发展的角度探讨了城市对于土地和其他自然资源的需求，以及污水与空气污染物的产出对于环境的影响，提出了城市代谢的线性与循环型模式，认为城市代谢只有在循环模式下，才能确保资源的持续利用；线性的城市代谢不但增加城市对化石燃料的依赖性，而且会破坏自然界的生态功能。城市代谢研究展望大尺度的代谢研究对管理、规划和情景预测都有着重要的意义，随着分析尺度的增大，分析模型的复杂程度和牵涉的数据量都将呈几何增长，在这种情况下，由于技术和方法的局限性，研究的精确度往往无法保证。利用空间分析法开展的城市代谢研究有其

5、独特的优点，能在大小各种尺度有效模拟城市中的物质能量流，乃至气候变化因素对城市与区域生态系统的动态影响，但是往往对数据和工作量的要求会随着研究精度的提高成倍增加。随着分析方法和设备水平的不断提高，这2 类研究的复杂性和精确性都有望进一步改善。尽管追踪城市代谢过程中特定物质的代谢情况困难重重，且精度难以证，但是相关研究的开拓者们长年以来坚持探索和尝试，积累了许多宝贵的实践经验，并随着整个社会信息化水平的不断提高，数据收集手段与分析方法的不断完善，有望逐步得到解决。近年来随着城市森林学的发展，在森林代谢融入到城市代谢做了一些有益的工作。各种城市代谢模型的出现使得用模型模拟政策手段实际成效的准确性不断提高，这一方面的研究在政策规划中的作用将会越来越引人注目。在基于城市代谢的政策研究中，对城市代谢弹性，安全保障和对灾害或突发事件免疫力的研究正在悄然兴起，为提高城市的安全性开辟了一条新的道路。与空间分析相结合是又一个发展方向，通