城市化与城市生态耦合关系研究

来源:用户上传      作者: 罗会永

　　提要本文从城市化的过程和特征出发,研究城市化与城市生态系统之间的耦合关系,并在此基础上提出他们的耦合模型,最后提出对系统调控的原则和目标。
　　关键词:城市化;城市生态;耦合;胁迫效应;约束效应
　　中图分类号:F29文献标识码:A
　　
　　一、城市化的过程与特征
　　
　　城市化又称城镇化或者都市化,是当今世界最重要的社会经济现象之一。城市化作为一个社会经济的转化过程,不仅包括人口流动、地域景观、经济领域、社会文化等诸方面的内涵,而且随着经济、社会的发展,城市化内涵也在发生变化。决定城市形成和发展的力量主要表现在优位经济、规模经济、聚集经济、外部经济四种作用上,可见城市的发展是该区域自然、政治、经济等因素综合作用的结果,而区域自然环境条件和地理位置则是城市产生和形成的基础和背景。城市化是指人口不断向城市地区集中,产业由第一产业向二三产业转化,农村地域不断向城市地域演进的过程,包括人口迁移、经济发展、地域空间扩张、生态发展等方面的内容。城市化与城市空间集聚、经济社会发展与生态环境等因素密切相关,内部各要素与外部生态环境相联系,按照自身发展规律,通过组织化、系统化,不断优化组合,最终形成“自然―社会―经济―环境”的城市化与生态耦合系统。
　　
　　二、城市化与城市生态的耦合效应
　　
　　生态环境与城市发展之间有着密切的关系,城市化通过城市居民的行为改变生态环境,而生态环境又反过来作用于城市居民的行为,前者称为行为过程,后者称为反馈过程。城市化与生态环境的总体关系就是这种行为与反馈关系的综合。(图1)
　　(一)城市化对城市生态的胁迫效应。城市化通过人口增长、经济发展、能源消耗和交通扩张对生态环境产生威胁,这种驱动下原生态环境迅速向次生态环境转变,其结果往往是生态质量下降;城市化可以划分为人口城市化、空间城市化、经济城市化、社会城市化等阶段,这几个阶段是递进的关系,最终迈向社会文化城市化阶段,才能最终消除城乡二元经济结构。城市化对生态环境的行为和胁迫作用主要包括:
　　1、人口城市化的生态环境胁迫。城市人口聚集对生态环境压力主要体现在城市人口密度和生活强度两个方面。生活强度取决于居民的消费水平和生活习惯,人口密度决定污染排放的一般水平,生活方式则决定排放的变化水平。人口城市化对生态环境的胁迫主要通过两个方面表现:一是通过城市人口密度的增大对生态环境产生压力。一般情况下,城市人口增长快于城市空间的扩张。城市化水平越高,城市人口密度越大,对生态环境的压力也就越大;二是通过居民消费水平的提高来促进消费结构的变化,使人们向环境索取的力度加大、速度变快。
　　2、经济城市化的生态环境胁迫。经济城市化对生态环境的胁迫主要体现在非农业聚集所引导的生产排放和资源争夺。但这个过程也表现在两个方面:一方面非农业聚集过程中企业规模扩大与经济总量的增大,导致了消耗更多的资源与能源,占有更多的空间,从而增大了生态环境的压力;另一方面非农业聚集过程中导致产业结构的调整、规模效益的出现,以及快速的经济增长中能够带来更多的环保投资,这些可以减轻经济城市化对生态环境的压力。
　　3、空间城市化对生态环境的影响。一是通过城市交通生产与占有产生。交通建设引起水土流失与尘土飞扬、交通运输产生噪声污染、汽车尾气危害居民健康;二是城市空间扩张对周围耕地、绿地和森林侵占,耕地减少引起食物安全和人体健康,绿地的减少引致区域环境的改变。
　　4、社会城市化的生态环境胁迫。社会城市化对生态环境所产生的压力主要通过其他三个城市化的进程来实现,而区域(或城市)所倡导的文化意识和生活方式在其中起到了极为重要的作用,而文化观念和技术水平的改善又有益于生态环境的改善。奢侈、丰足的文化意识和生活方式加大了人口消耗和生产产量,自然导致了生态环境压力的加大,而节俭和生态型的生产方式以及技术水平的提高有助于耦合系统的协调发展。
　　(二)城市化对生态环境的约束效应。生态环境又通过人口驱逐、资本排斥、资金争夺和政策干预对城市发展产生约束,制约了城市化进程。
　　1、对城市选址的制约。大多数城市的分布既要求气温适中又要求有适度的降水,良好的生态环境可以降低城市建设成本,而恶劣的生态环境要素构成会加大城市基础设施的开挖成本,甚至导致城市重新选址。
　　2、降低居住环境的舒适度,排斥城市人口,阻碍城市化进程。一般情况下,生态环境恶化会通过排斥居住人口而影响城市化。这种影响通常表现在两个方面:一是阻碍甚至逆转城市化。城市化使环境恶化通过“劣币驱逐良币效应”,把具有良好经济实力和文化素质的居民驱逐出城市中心,并使技术和资金也随之流失,最终导致城市的衰退;二是改变城市空间结构。城市中心一般人口密度高,生态环境压力大,一些有经济能力的富裕居民纷纷到郊区寻求适宜的生活环境。居住地的外迁带来城市空间结构的改变。
　　3、对城市发展的约束。主要是由于生态环境要素的支撑能力降低或者整体质量下降而引起的聚集成本增长,其结果主要表现在:第一,生态环境质量下降导致生产成本增加,引起了生产率增长速度的下降,从而使城市化进程放慢;第二,通过降低生态环境要素的支撑能力阻碍了城市化进程。如目前部分城市由于水源的污染严重导致净水严重缺乏,直接影响城市化进程;第三,通过降低生态环境质量排斥资金减缓城市化进程。很多城市由于生态环境质量差导致错过了很多的投资机会,甚至出现投资转移的现象。
　　4、灾害性事件影响城市化。生态环境恶化引起的灾害事件是通过影响城市周边农村地区而间接影响到该城市的发展。近年来,部分城市酸雨导致了农业基础设施损坏严重,很多农民由于生产减产不得不涌向城市,形成所谓“假城市化”。
　　(三)城市化与生态环境作用模型。城市化系统具有开放系统的一切特性,同时也是一个典型的耗散结构,根据热力学第二定律,城市化系统遵循熵变方程:dS=diS+deS,式中diS表示城市化系统内部熵产生,diS≥0;deS表示城市化系统与生态环境系统及制度-技术系统之间的熵交换引起的熵流。从系统发展来看,更重要的是熵S在时间上的积累。城市化与生态环境的协调度主要通过熵在时间上的积累的变化,如果出现熵增,那说明系统之间矛盾性在增加,需要采取措施进行调控。
　　城市化与生态环境之间的耦合关系,就是在城市化发展过程中,城市化与生态环境的相互作用、相互影响的非线性关系的总和,其作用可以用一般的系统论微分方程组来表示:
　　dX/dt=A[X(t),Y(t),Z(t)]dY/dt=B[X(t),Y(t),Z(t)]dZ/dt=C[X(t),Y(t),Z(t)]
　　式中:X(t)=[x1(t),x2(t),x3(t),...,xn(t)]表示城市化系统各要素;Y(t)=[y1(t),y2(t),y3(t),...,yn(t)]表示生态环境系统各个要素的状态;Z(t)=[z1(t),z2(t),z3(t),...,zn(t)]为技术发展水平、制度安排及其他因素的组合等。三个子系统形成城市化―生态环境―技术、制度大系统,这个系统中每个小系统的变化都将决定这个系统最终的发展方向。
　　三、系统调控原则与目标
　　城市化与生态环境之间的相互作用形成了一个复杂的系统,具有多重反馈的特点,任何一主反馈回路的改变都可能影响到整个系统的变化轨迹,从这个角度看,系统调控具有复杂性和多阶段性。因此,我们在调控的时候要坚持以下原则:协同性原则、持续性原则、阶段性原则、互补性原则、可操作性原则等。从产业投资、人口政策、土地集约利用、环境保护和社会发展的角度来实施政策,以达到城市化水平持续提高而生态环境质量维持不变甚至改善的目标,从而实现整个区域社会、经济和生态可持续协同发展。
　　(作者单位:重庆大学建设管理与房地产学院)
　　
　　主要参考文献:
　　[1]吴国玺,何富忠.区域城市化与生态环境耦合系统研究[J].生态环境,2008.
　　[2]刘耀彬.城市化与生态环境的耦合机制及调控研究[M].北京:经济科学出版社,2007.6.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-408943.htm