基于能值的資源型城市新陳代謝過程對(duì)比分析

璩路路，師學(xué)義，劉 暢

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100083）

基于能值的資源型城市新陳代謝過程對(duì)比分析

璩路路，師學(xué)義，劉 暢

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100083）

城市新陳代謝注重分析城市物質(zhì)、能量和貨幣的流動(dòng)過程，這為探討不同職能城市的城市代謝過程提供了新的視角。為了探討不同資源型城市的新陳代謝特點(diǎn)和變化規(guī)律，分別以山西省省會(huì)資源型城市太原市和傳統(tǒng)資源型城市晉城市為例，基于太原市和晉城市2007—2014年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用能值理論構(gòu)建了8項(xiàng)反映城市新陳代謝的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從城市新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)、能值使用強(qiáng)度、能值環(huán)境壓力和新陳代謝產(chǎn)出效率4個(gè)方面，對(duì)太原市和晉城市2007—2014年城市新陳代謝狀況進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：2007—2014年，總體上，太原市的城市新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)優(yōu)于晉城市，晉城市的能值使用強(qiáng)度高于太原市，晉城市的能值環(huán)境壓力大于太原市，太原市的新陳代謝產(chǎn)出效率高于晉城市。通過對(duì)比分析后對(duì)提高太原市和晉城市的城市新陳代謝過程提出了建議，為創(chuàng)造性地解決山西省新陳代謝資源與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為城市生態(tài)管理提供科學(xué)依據(jù)。

城市新陳代謝；能值理論；代謝特征；對(duì)比分析

城市是一個(gè)以人類活動(dòng)為中心的社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，是一個(gè)具有多層次、多輸入、多輸出的耗散結(jié)構(gòu)，它必須從外界獲取物質(zhì)和能量，不斷輸出產(chǎn)品和排放廢物，才能保持穩(wěn)定有序的狀態(tài)；同時(shí)，城市猶如一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)體，不斷進(jìn)行新陳代謝，城市新陳代謝系統(tǒng)是融合了能量、物質(zhì)、貨幣和人類勞動(dòng)的復(fù)合巨系統(tǒng)[1]。城市新陳代謝的研究方法包括物質(zhì)核算法、社會(huì)代謝多尺度綜合評(píng)估和能值分析法。物質(zhì)核算法以質(zhì)量守恒定律為基本依據(jù)，從實(shí)物的質(zhì)量出發(fā)（通常以噸為單位），揭示物質(zhì)在特定區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)特征和轉(zhuǎn)化效率，但物質(zhì)流分析法存在著單位不統(tǒng)一，目前對(duì)于不同物質(zhì)之間的系統(tǒng)集成研究較為乏力。社會(huì)代謝多尺度綜合評(píng)估對(duì)城市代謝系統(tǒng)的資源、環(huán)境、生態(tài)變量解析能力不足。能值分析法將環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的過程和產(chǎn)品統(tǒng)一折算成能量單位，將不同能質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換成同一標(biāo)準(zhǔn)加以分析，為定量分析生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提供了一個(gè)衡量和比較各種生態(tài)流的共同尺度和度量標(biāo)準(zhǔn)，可以作為城市新陳代謝研究的有效方法。

能值分析理論由生態(tài)學(xué)家Odum創(chuàng)立，該理論全面闡述了系統(tǒng)的內(nèi)在能量和資源，被廣泛應(yīng)用到城市新陳代謝的研究中[2-4]。20世紀(jì)90年代初，隋春花等[5]把能值理論和研究方法第一次引入到中國(guó)，之后被廣泛應(yīng)用到城市、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，Huang等[6-7]運(yùn)用能值方法對(duì)臺(tái)北市物質(zhì)代謝進(jìn)行了研究，并探討了城市景觀格局演變、城市發(fā)展機(jī)制與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)代謝的關(guān)系，嚴(yán)茂超等[8]對(duì)西藏的生態(tài)資源進(jìn)行能值分析后得出水資源對(duì)未來西藏的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義，黃永斌等[9]以石嘴山市為例基于能值分析了城市資源與能源的流動(dòng)過程。以往的研究多從國(guó)家、地區(qū)尺度對(duì)城市代謝系統(tǒng)進(jìn)行分析，但對(duì)于區(qū)域中心不同職能城市的對(duì)比研究較少。本文運(yùn)用能值分析方法構(gòu)建反映城市新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)、能值使用強(qiáng)度、能值環(huán)境壓力和新陳代謝產(chǎn)出效率的指標(biāo)體系，對(duì)山西省省會(huì)資源型城市太原市和傳統(tǒng)資源型城市晉城市2007—2014年城市新陳代謝狀況進(jìn)行對(duì)比分析，為創(chuàng)造性地解決山西省新陳代謝資源與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為城市生態(tài)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

太原市（37°27′—38°25′N，111°30′—113°09′E）位于山西省境中央，為山西省省會(huì)，總面積6 988 km2，2014年總?cè)丝?29.89萬，人口城市化率為85%。太原市作為內(nèi)陸資源型省區(qū)中心，為中國(guó)重工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，已探明礦藏主要有鐵、錳、銅、鋁、鉛、鋅等金屬礦和煤等非金屬礦。近年來，太原市經(jīng)濟(jì)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，GDP從2007年的1 291.77億元增長(zhǎng)到2014年的2 531.09億元，增幅接近200%。2014年，第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重達(dá)到58.47%，第一、二產(chǎn)業(yè)的比重則分別為1.54%和39.99%，總體而言，太原市的經(jīng)濟(jì)集聚程度較高，規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)于資源的消耗也在不斷加劇，城市的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)也在不斷加大。

晉城市作為山西省東南部典型的礦業(yè)資源型城市，土地總面積9 490 km2，2014年總?cè)丝谶_(dá)到219.31萬。晉城市素以豐富的自然資源而著稱，在東西長(zhǎng)160 km，南北寬100 km的地下蘊(yùn)藏著煤、煤層氣、鐵礦石、鋁土礦等數(shù)十種礦產(chǎn)資源，尤以煤鐵為著，晉城地處“沁水煤田”南端，全市范圍內(nèi)有永紅煤礦、永安煤礦、寺河煤礦等各大礦區(qū)，轄區(qū)內(nèi)更存在著晉煤集團(tuán)、蘭花集團(tuán)等一系列的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司。2014年晉城市礦業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值535.4億元，占全市GDP的73.2%，有"煤鐵之鄉(xiāng)"的盛譽(yù)，當(dāng)?shù)刭Y源的開采與經(jīng)營(yíng)對(duì)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很大的推動(dòng)作用。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文的原始數(shù)據(jù)來源于山西省環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒（2007—2015年）、太原市統(tǒng)計(jì)年鑒（2007—2015年）和晉城市統(tǒng)計(jì)年鑒（2007—2015年）。

1.3 研究方法

1.3.1 能值分析方法 本文擬采用能值理論方法來進(jìn)行城市新陳代謝分析。能值分析方法常以太陽能為基準(zhǔn)來衡量各種能量的能值，即其所具有的太陽能值單位為太陽能焦耳（sej），任何物質(zhì)及能量生成所需要的太陽能能值比率為能值轉(zhuǎn)換率（sej/J）。本文關(guān)于能值分析的基本步驟如下：（1）收集資料。通過查詢、計(jì)算，收集與研究區(qū)相關(guān)的自然環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)及經(jīng)濟(jì)貿(mào)易等各種資料，分析研究區(qū)城市代謝的主要成分和能值流，建立包括國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、人口、能源等主要能值流在內(nèi)的基礎(chǔ)資料庫。（2）編制能值分析表，列出研究系統(tǒng)的主要能量來源指標(biāo)；收集能值分析表中各類別資源能量流（物質(zhì)流）的原始數(shù)據(jù)，查找能值轉(zhuǎn)換率，通過能值轉(zhuǎn)換率，可獲得任何資源、產(chǎn)品或勞務(wù)形成所需直接和間接的太陽能值。代謝能值（Em）的計(jì)算公式如下：

式中：Ti為輸入i的能值轉(zhuǎn)換率；Ei為資源i的數(shù)量[10]。

1.3.2 城市新陳代謝系統(tǒng)能值賬戶 城市新陳代謝系統(tǒng)能值賬戶是通過對(duì)城市不同能值組成部門眾多能值項(xiàng)目的能值統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)闡述城市新陳代謝的整體架構(gòu)?；谀苤档某鞘行玛惔x系統(tǒng)包括可再生資源能值（R）、非可再生資源能值（N）、進(jìn)口能值部分（IM）、廢棄物能值部分（W）和出口能值（EX），能值轉(zhuǎn)換率采用Odum，Huang等學(xué)者的研究成果[11-15]；城市新陳代謝不同組成部門、能值項(xiàng)目及所參考的能值轉(zhuǎn)換率（表1）。其中可再生自然資源能值投入（R）既包括太陽能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、雨水勢(shì)能、地球循環(huán)能等自然形成的，也包括農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品等本地可再生資源能源。不可再生資源能值（N）則包括煤炭、鋼材、水泥等不可再生資源能值項(xiàng)目。進(jìn)、出口資源能值（IM，EX）主要由進(jìn)出口商品構(gòu)成，進(jìn)口資源能值亦加入了旅游能值部分。最后，廢棄物能值（W）由三部分組成，分別為固體廢棄物能值、廢水能值和廢氣能值。

表1 城市代謝系統(tǒng)的能值構(gòu)成及能值轉(zhuǎn)換率

1.3.3 城市新陳代謝指標(biāo) 參考Odum[11]的研究成果以及宋濤等[16]研究中國(guó)城市代謝系統(tǒng)而擬建的能值指標(biāo)體系，并結(jié)合Brown等[17]提出系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展性能的能值指標(biāo)，本文運(yùn)用能值分析方法構(gòu)建反映城市新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)、能值使用強(qiáng)度、能值環(huán)境壓力和新陳代謝產(chǎn)出效率的指標(biāo)體系，對(duì)山西省太原市和晉城市2007—2014年城市新陳代謝狀況進(jìn)行了對(duì)比分析。本文在原有能值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，從城市新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)、能值使用強(qiáng)度、能值環(huán)境壓力和新陳代謝產(chǎn)出效率4個(gè)方面指標(biāo)構(gòu)建了城市代謝能值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表2），代謝能值結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)總能值使用量（U）和能值外向度（EER）表征，總能值使用量（U）由可再生資源（R）、不可再生資源（N）和進(jìn)口資源（IM）能值構(gòu)成，系統(tǒng)外向度刻畫了代謝系統(tǒng)對(duì)外界的依賴程度，由代謝系統(tǒng)的能值外向度（EER）指標(biāo)來刻畫，由進(jìn)口資源（IM）和出口資源（EX）比上總能值構(gòu)成；新陳代謝強(qiáng)度由能值貨幣比（EG）和人均能值量（EP）來反映，其中能值貨幣比是貨幣財(cái)富購買能值能力的綜合考量，人均代謝能值（EP）為每人能值擁有量，是代謝系統(tǒng)人口能值福利的表征[18]；城市代謝能值壓力指標(biāo)由環(huán)境負(fù)荷率（ELR）和能值廢棄率（EWR）表征，環(huán)境負(fù)荷率（ELR）是非可再生能值（N）與進(jìn)口能值（IM）與可再生能值（R）的比值，其數(shù)值較大則表明在系統(tǒng)中存在高強(qiáng)度的能值利用，同時(shí)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)保持著較大壓力[19]，能值廢棄率（EWR）則指評(píng)價(jià)系統(tǒng)排放的廢棄物的可利用程度以及系統(tǒng)的循環(huán)能力，該比值越大，說明系統(tǒng)利用資源的效率越低，廢棄物再生資源化水平比較低；系統(tǒng)產(chǎn)出率由能值產(chǎn)出率（EYR）和能值可持續(xù)指標(biāo)（ESI）來表征，能值產(chǎn)出率（EYR）為總代謝能值量（U）與進(jìn)口能值量（IM）的比值，是評(píng)價(jià)投入的效益和當(dāng)?shù)啬苤道贸潭鹊闹笜?biāo)。系統(tǒng)能值可持續(xù)指標(biāo)（ESI）為能值產(chǎn)出率（EYR）與能值負(fù)荷率（ELR）的比值表征單位能值環(huán)境負(fù)荷下的系統(tǒng)產(chǎn)出效率，是城市新城代謝系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境與協(xié)調(diào)度的指標(biāo)。這些指標(biāo)從不同的角度對(duì)物質(zhì)代謝能力進(jìn)行分析，可以從不同側(cè)面反映城市代謝水平。

表2 城市代謝系統(tǒng)能值指標(biāo)測(cè)度

2 結(jié)果與分析

2.1 新陳代謝系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)

在城市新陳代謝系統(tǒng)的總代謝能值構(gòu)成中，2007—2014年，晉城市和太原市總能值整體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且增幅不大，太原市系統(tǒng)總能值使用量由2007年的9.024×1023sej變?yōu)?014年的9.116×1023sej，明顯高于晉城市2007年的5.147×1023sej和2014年的6.422×1023sej的總能值使用量（圖1），但就增長(zhǎng)幅度而言，晉城市的能值使用量增加了24.76%，高于太原市的1.02%，這說明近年來晉城市運(yùn)轉(zhuǎn)所涉及的物質(zhì)與能量需求急劇增加，而太原市由于總規(guī)模過大，增長(zhǎng)潛在空間相對(duì)較小。在能值組成中，進(jìn)出口能值都分別出現(xiàn)了較大的增長(zhǎng)，晉城市不可更新資源值的增幅尤其明顯，晉城市境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，能源資源自給率比較高，2014年生產(chǎn)天然氣6.7億m3，生產(chǎn)原煤7 954萬t，遠(yuǎn)大于太原市生產(chǎn)天然氣0.011 6億m3，原煤3 645萬t，轉(zhuǎn)換能值數(shù)值由2007年的1.203×1023sej變?yōu)?014年的1.567×1023sej，增加了30.26%，明顯高于太原市逐年下降的2007年1.166×1023sej和2014年的0.741×1023sej的不可更新資源能值（圖2），為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，太原市越來越傾向于向外部購買資源性能值，因此，城市的對(duì)外開放度在不斷增大，2007—2014年，能值外向度不斷增長(zhǎng)，太原市的能值外向度由2007年的0.076上升至2014年的0.142，平均能值外向度為0.105，明顯高于晉城市2007年的0.018 1、2014年的0.094和晉城市平均能值外向度0.054。

圖1 2007-2014年太原市和晉城市的總能值使用量對(duì)比

圖2 2007-2014年太原市和晉城市的能值外向度對(duì)比

2.2 新陳代謝能值使用強(qiáng)度

能值使用強(qiáng)度指標(biāo)包括能值貨幣比和人均能值福利兩項(xiàng)。通過對(duì)能值貨幣比的測(cè)度，可以系統(tǒng)表征貨幣財(cái)富購買能值能力的變化情況，從而系統(tǒng)反映城市代謝系統(tǒng)通量特征。總體而言，太原和晉城的能值貨幣比呈下降趨勢(shì)，太原市的能值貨幣比由2007年5.31×1013sej/＄降到2014年的2.74×1013sej/＄，低于晉城2007年的能值貨幣比8.90×1013sej/＄和2014年的4.71×1013sej/＄（圖3）。晉城市代謝效率較高，這是因?yàn)槊繂挝唤?jīng)濟(jì)產(chǎn)出所換取的能值量高，能值財(cái)富的增長(zhǎng)快于貨幣財(cái)富的增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率較高。太原市近年來城市發(fā)展水平在不斷上升，貨幣財(cái)富也在不斷增長(zhǎng)，為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展太原市花費(fèi)了大量的能值財(cái)富，但由于低能質(zhì)的可更新資源的數(shù)量有限，花出的貨幣所含的能值大大低于采購資源本身所含的能值，因此，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的效率性不高。

能值福利指標(biāo)則主要反映在代謝過程中人均可分配使用的資源量的多少。太原市人均能值福利一直維持在2.50×1017sej/cap的穩(wěn)定水平，說明太原市能值增長(zhǎng)與人口增長(zhǎng)同步，而晉城市的人均能值福利則總體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，由2007年的2.40×1017sej/cap升為2012年的峰值3.29×1017sej/cap，而后達(dá)到2014年的2.93×1017sej/cap，2007—2009年，晉城市人均能值福利和太原市相當(dāng)，2010—2014年晉城市人均能值福利相對(duì)較高（圖4），說明近年來，晉城市能值增長(zhǎng)快于人口增長(zhǎng)速度，而太原市作為省會(huì)，具有強(qiáng)大的吸納周圍城市人才和就業(yè)人口的作用，由于過多過快的人口增長(zhǎng)，致使人均能值福利要低于晉城市。

圖3 2007-2014年太原市和晉城市的能值貨幣比對(duì)比

圖4 2007-2014年太原市和晉城市的人均能值福利對(duì)比

2.3 新陳代謝能值環(huán)境壓力

城市新陳代謝的能值環(huán)境壓力包括環(huán)境負(fù)荷率和能值廢棄率兩個(gè)指標(biāo)，對(duì)太原市和晉城市十年間環(huán)境負(fù)荷率的研究顯示，兩地城市代謝系統(tǒng)的不可再生資源能值壓力呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，且晉城市環(huán)境負(fù)荷率高于太原市，晉城市代謝能值環(huán)境負(fù)率較高，晉城市代謝系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷率由2007年的0.350 1上升至2014年的0.590 1。隨著太原市進(jìn)出口能值比例，尤其是進(jìn)口商品能值的快速增長(zhǎng)，環(huán)境負(fù)荷率也不斷攀升，2007—2014年，太原城市代謝系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷率由2007年的0.236 3上升至2014年的0.271 7（圖5），以上結(jié)果說明由進(jìn)口能值和不可再生資源使用所引起的晉城城市代謝系統(tǒng)環(huán)境負(fù)擔(dān)較太原市壓力偏大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排的潛力巨大。環(huán)境負(fù)荷率測(cè)度結(jié)果不同的是，由于可再生資源能值的下降和廢棄物能值的逐漸增加，太原的能值廢棄率逐年提高，由2007年的0.151 9上升為2014年的0.264 6，與之相反，晉城市可再生資源能值逐年上升而廢棄物能值逐年減少，從而晉城市的能值廢棄率逐年降低，2007—2014年能值廢棄率由1.115 5下降到0.961 8（圖6），因而從城市的發(fā)展過程來看，太原城市產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的廢棄物能值壓力較大，綠色城市轉(zhuǎn)型導(dǎo)向下的節(jié)能減排等環(huán)境管制任務(wù)迫切，而晉城市通過整合煤炭資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，盡管能值廢棄率本底值較高，但城市新陳代謝的可更新能力呈現(xiàn)良性發(fā)展。

圖5 2007-2014年太原市和晉城市的環(huán)境負(fù)荷率對(duì)比

圖6 2007-2014年太原市和晉城市的能值廢棄率對(duì)比

2.4 新陳代謝系統(tǒng)產(chǎn)出效率

城市新陳代謝系統(tǒng)產(chǎn)出效率指標(biāo)反映的是代謝系統(tǒng)資源能源投入產(chǎn)出的效率，包括能值產(chǎn)出率和能值可持續(xù)性指數(shù)。能值產(chǎn)出率是衡量代謝系統(tǒng)產(chǎn)出貢獻(xiàn)大小的指標(biāo)，其值越高，表明系統(tǒng)資源產(chǎn)出能值越高，即系統(tǒng)的生產(chǎn)效率越高。2007—2014年，太原和晉城的能值產(chǎn)出率都逐年下降，表明區(qū)域生產(chǎn)效率正在降低，能源利用結(jié)構(gòu)不盡合理，有待優(yōu)化。2007—2014年晉城的能值產(chǎn)出率高于太原（圖7），表明在城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)代謝過程中晉城市資源運(yùn)用的效率高于太原市。能值可持續(xù)性指標(biāo)表明單位能值環(huán)境壓力的產(chǎn)出效率，近10 a來太原市和晉城市的ESI總體上呈不斷下降趨勢(shì)，到2014年分別達(dá)到27.81，12.12，整體上晉城市和太原市城市新陳代謝系統(tǒng)的自組織能力和可持續(xù)性持續(xù)下降，2007—2008年晉城市的ESI值高于太原市，2009—2014年太原市的ESI高于晉城市（圖8），說明晉城市作為傳統(tǒng)的資源型城市，相對(duì)于省會(huì)城市太原市，近年來對(duì)進(jìn)口能值需求顯著上升，不可再生資源能值減少，環(huán)境負(fù)荷率不斷攀升，不可再生資源過度的開發(fā)和浪費(fèi)，導(dǎo)致的結(jié)果就是長(zhǎng)期的可持續(xù)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)逐漸下降。而太原市在環(huán)境壓力下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益雖大于晉城，長(zhǎng)遠(yuǎn)尺度上相對(duì)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但由于輸入能值遠(yuǎn)大于輸出能值，太原市的可持續(xù)性指數(shù)逐年下降。

圖7 2007-2014年太原市和晉城市的能值產(chǎn)出率對(duì)比

圖8 2007-2014年太原市和晉城市的能值可持續(xù)指數(shù)對(duì)比

3 結(jié)論與討論

本文以O(shè)dum能值分析為理論支撐，通過定義若干個(gè)基于能值流的指數(shù)，表征和度量了城市代謝系統(tǒng)的運(yùn)行特征和發(fā)展的可持續(xù)性。作為案例研究，計(jì)算和圖解了資源型城市太原市和晉城市2007—2014年城市代謝的4項(xiàng)能值指數(shù)。結(jié)果表明：

（1）2007年以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，晉城市的城市代謝總能值不斷呈上升趨勢(shì)，能值外向度2014年較之2007年增長(zhǎng)近5倍，能值貨幣比下降，人均能值福利提高，環(huán)境負(fù)荷率加大，能值廢棄率和系統(tǒng)產(chǎn)出率總體降低，與晉城市相比，太原市的城市代謝總能值也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且高于晉城市，在此期間，能值廢棄率和環(huán)境負(fù)荷率增加，代謝強(qiáng)度降低，同時(shí)，代謝系統(tǒng)能值可持續(xù)指標(biāo)和能值產(chǎn)出率降低。

（2）2007—2014年，太原市和晉城市代謝系統(tǒng)總能值增長(zhǎng)較大，從能值來源指標(biāo)方面來看，晉城市主要源于對(duì)不可更新能源的消耗，在新陳代謝系統(tǒng)構(gòu)成中，非可再生資源能值占系統(tǒng)能值總量的比例較高，并呈現(xiàn)出非可再生資源能值導(dǎo)向下的資源型特征，雖然晉城市的自然資源非常豐富，但由于不可更新能源的過度開發(fā)利用，使得自然的不可更新能源迅速減少，導(dǎo)致未來發(fā)展的可持續(xù)性差，因此，應(yīng)優(yōu)先替代資源能源發(fā)展，進(jìn)一步拓寬服務(wù)業(yè)進(jìn)出口發(fā)展。代謝壓力加大主要源于晉城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所需的能值多直接來自于無需付費(fèi)的不可再生環(huán)境資源，屬于高資源消耗型經(jīng)濟(jì)生態(tài)模式，如果不適度控制本地資源消耗可能會(huì)造成資源枯竭危機(jī)的出現(xiàn)，所以理應(yīng)合理規(guī)劃資源開發(fā)與利用，完善調(diào)配機(jī)制。太原市在資源利用方面表現(xiàn)為利用率低下，能值貨幣比極低，代謝壓力加大反映了太原市在工業(yè)化過程中所面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)加劇，只有從改變現(xiàn)有的生產(chǎn)模式出發(fā)，逐步建立高效的、科學(xué)的、現(xiàn)代化的生產(chǎn)模式，提高資源利用率，才能達(dá)到持續(xù)發(fā)展的目的。近年來，太原市第三產(chǎn)業(yè)在城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的地位不斷提高，進(jìn)出口貿(mào)易不斷增長(zhǎng)，因而城市代謝系統(tǒng)中進(jìn)出口能值的比重不斷提高，城市代謝系統(tǒng)的外向度亦增長(zhǎng)迅速，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)資源的引進(jìn)與利用，在城市新陳代謝改善計(jì)劃中優(yōu)化城市進(jìn)出口服務(wù)結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)系統(tǒng)自組織能力的發(fā)揮。

（3）能值分析方法將城市生態(tài)系統(tǒng)中各種物質(zhì)能量都轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的太陽能值，為城市新陳代謝系統(tǒng)開辟了定量分析研究的新思路，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)GDP評(píng)價(jià)的不足，但能值分析也并非完美，在應(yīng)用能值轉(zhuǎn)換率時(shí)，不同區(qū)域的能值轉(zhuǎn)化率是否相同還需商榷，由于時(shí)間和精力的限制，擬在接下來的研究中納入更多的資源型城市，開展更廣區(qū)域的對(duì)比研究。

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Comparative Analysis of Resource-Oriented Urban Metabolisms Based on the Emergy Theory

QU Lulu，SHI Xueyi，LIU Chang
（College of Land Science and Technology，China University of Geosciences，Beijing100083，China）

Urban metabolism highlights the processes of materials，energy and money flows of urban system，which provides a new perspective on analyzing the process of urban metabolism of different functional cities.In this paper，in order to explore the similarities and differences of metabolic characteristics and variation rules of different types of resource-dependent cities，taking the capital Taiyuan of Shanxi Province and a traditional resource-dependent city—Jincheng as the example，respectively，we established the urban metabolic evaluation framework by employing a set of eight emergy-based indicators through using socio-economic data from 2007 to 2014，and compared the similarities and discrepancies from perspectives of the urban metabolic emergy system′s structure，emergy metabolic intensity，emergy environmental pressure and metabolic output efficiency.The results show that emergy system′s structure of Taiyuan is higher than Jincheng on the whole，emergy metabolic intensity of Jincheng is higher than Taiyuan，emergy environmental pressure of Jincheng is greater than Taiyuan，metabolic output efficiency of Taiyuan is higher than Jincheng.The recommendations on improving metabolic process of Jincheng and Taiyuan are put forward in order to lay the foundation for creatively solving metabolic resources and ecological risk，and to provide the scientific basis for ecosystem management of the city in Shanxi Province through comparative analysis.

urban metabolism；emergy theory；metabolic characteristics；comparative analysis

F061.3

A

1005-3409（2017）01-0279-06

2016-05-26

2016-07-04

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)課題“北方村莊壓煤山丘區(qū)土地綜合整治技術(shù)研究”（201411007）

璩路路（1991—），男，河南焦作人，碩士生，研究方向?yàn)橥恋刭Y源評(píng)價(jià)與土地利用規(guī)劃。E-mail：qululu91＠163.com

師學(xué)義（1960—），男，山西祁縣人，博士，教授，研究方向?yàn)橥恋乩靡?guī)劃與土地利用工程。E-mail：shixueyi63＠163.com