基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)互動增長策略研究

孔靜靜+張超+韓傳峰

摘要 基礎設施系統(tǒng)能力持續(xù)增長，為經(jīng)濟社會快速發(fā)展和國家新型城鎮(zhèn)化加速推進提供支撐的同時，造成的資源過度消耗、自然環(huán)境惡化等問題日益嚴重。以可持續(xù)發(fā)展為目標，運用系統(tǒng)動力學理論方法，研究基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的交互作用機制，提出基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)互動增長策略。研究得出，基礎設施系統(tǒng)內(nèi)部通過環(huán)境污染程度和人口規(guī)模動態(tài)關聯(lián)且存在著負反饋，交通、供電和供水等基礎設施規(guī)模的增長相互制約，都不可無限增大。在既定的經(jīng)濟發(fā)展水平和技術條件下，交通基礎設施與自然生態(tài)存在著負反饋關系，原因在于公路里程增長刺激機動車保有量增加，致使空氣污染程度加重，年人口增加量減少，從而限制了交通基礎設施規(guī)模的增長；供電基礎設施對自然生態(tài)的惡性累積效應顯著，原因在于供電基礎設施規(guī)模增長所導致的資源可獲得性和環(huán)境污染程度負效應疊加，并通過人口增量聯(lián)系起來，使得供電基礎設施規(guī)模持續(xù)擴大；供水基礎設施與自然生態(tài)存在著負反饋關系，原因在于年污水排放量與水源影響因子的作用相抵，使供水基礎設施規(guī)模趨于穩(wěn)定。通過系統(tǒng)動力學基模分析可得，一類基礎設施規(guī)模增大，必須綜合考慮自然生態(tài)承載和它類基礎設施規(guī)模增長的關聯(lián)效應。交通基礎設施能力提高的關鍵不在于增加公路里程，而是實施以空氣質(zhì)量控制為導向的公共交通完善策略；供電基礎設施規(guī)模的增長須與交通基礎設施增長的空氣污染累積解耦，降低火力發(fā)電的能耗或比例；供水基礎設施能力提升的根本不在于污水處理設施的增加，而是降低水源污染程度。

關鍵詞 基礎設施系統(tǒng)；自然生態(tài)；相互作用；系統(tǒng)動力學；增長策略

中圖分類號 F293.2

文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2018）01-0044-10DOI：10.12062/cpre.20170603

基礎設施系統(tǒng)包括能源供應、給排水及污水處理、交通運輸、郵電通信、環(huán)境保護和防災安全等設施，是現(xiàn)代經(jīng)濟社會正常運行的必要條件和物質(zhì)保障。為了加快實施國家新型城鎮(zhèn)化和城市群發(fā)展戰(zhàn)略，基礎設施系統(tǒng)尤其是交通、能源和通信等設施建設成為各省市促進經(jīng)濟增長的重點項目[1]。然而，基礎設施系統(tǒng)的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益并不存在著必然的正相關關系。經(jīng)濟快速增長的同時，多出現(xiàn)環(huán)境污染、資源過耗等問題，其主要原因在于自然生態(tài)循環(huán)與社會經(jīng)濟發(fā)展之間的功能性矛盾[2]。高強度經(jīng)濟社會活動所消耗的生態(tài)，大幅超過了自然生態(tài)環(huán)境的承載能力，造成不可修復的破壞，制約著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展。因此，為了促進實現(xiàn)低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、綠色發(fā)展的國家新型城鎮(zhèn)化格局，有必要深入分析基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的相互作用關系，探究兩者的耦合機制，以提高基礎設施系統(tǒng)綜合效益，保護自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，助力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。

基礎設施系統(tǒng)是由各類設施相互作用所構成的整體，可視為“系統(tǒng)的系統(tǒng)”，各類都具有特定的運行機制及與生態(tài)環(huán)境作用的方式。迄今，單個或一類基礎設施的環(huán)境影響評價相關研究較多[3-6]，缺少對整個基礎設施系統(tǒng)環(huán)境效益的全面審視[2]。由于不同類別的基礎設施在物理、地理、信息和邏輯等方面的相互作用[7]及功能依賴[8]，基礎設施系統(tǒng)對自然生態(tài)的影響并非各類設施影響的簡單之和[9]。同時，分部門的建設運營管理，不利于基礎設施系統(tǒng)整體效益的深入剖析[10]。于是，多數(shù)研究利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，評價基礎設施系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展水平[11-13]，比較不同地區(qū)基礎設施系統(tǒng)的環(huán)境或溢出效益[14-18]。多數(shù)研究指出我國大中城市基礎設施系統(tǒng)的環(huán)境效益不容樂觀，社會經(jīng)濟發(fā)展壓力過大致使生態(tài)承載能力相對不足是其主因，合理的基礎設施系統(tǒng)結構和規(guī)模是解決這一問題的關鍵。然而，現(xiàn)有研究多聚焦正常條件下的功能依賴和受災狀態(tài)下的失效傳播，忽略了不同類型基礎設施規(guī)模擴張的動態(tài)關聯(lián)和生態(tài)影響的效應累積，較少關注基礎設施系統(tǒng)能力增長對自然生態(tài)系統(tǒng)影響的演化趨勢和增長受限等現(xiàn)實問題[19]。基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的相互作用隨著時間的變化存在著累積效應，所構成的開放巨系統(tǒng)具有高階次、多變量、多回路和強非線性的反饋結構。相較于傳統(tǒng)的數(shù)學模型，系統(tǒng)動力學理論方法的優(yōu)勢在于能夠深入刻畫和剖析系統(tǒng)的非線性結構和動態(tài)反饋特征。依此，本文建立基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用的系統(tǒng)動力學模型，研究把握關鍵耦合機制，從內(nèi)部優(yōu)化和外部協(xié)調(diào)兩方面，分析提出基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)互動增長策略研究。

1 基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用的系統(tǒng)動力學模型

1.1 模型結構

系統(tǒng)功能源自系統(tǒng)結構，合理確定系統(tǒng)邊界，正確分析系統(tǒng)結構，是系統(tǒng)動力學建模的關鍵[20]。由于人口增加是基礎設施規(guī)模增大的主因，將人口系統(tǒng)、基礎設施系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)作為系統(tǒng)動力學模型的三個子系統(tǒng)。其中，自然生態(tài)系統(tǒng)分自然資源和自然環(huán)境兩部分。同時，將區(qū)域經(jīng)濟規(guī)模作為外生變量，應用VENSIM軟件，建立基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用的系統(tǒng)動力學模型（見圖1）。

1.1.1 人口系統(tǒng)

人口規(guī)模與基礎設施系統(tǒng)能力和自然生態(tài)質(zhì)量密切相關。①人口規(guī)模對基礎設施提出服務功能要求，引導其布局和建設；基礎設施系統(tǒng)能力提升，吸引人口的批量涌入。②自然資源開發(fā)，促進城鎮(zhèn)建設和人口聚集，改善著人們的生活質(zhì)量，進一步促進人口增長；人口增多導致資源消耗增加，存量減少則增大資源開發(fā)的難度。③良好的生態(tài)環(huán)境吸引人口聚集，環(huán)境惡化則威脅著居民身心健康，導致人口減少。模型中綜合考慮人口規(guī)模與基礎設施、自然資源、自然環(huán)境之間的微觀作用關系，并通過反饋環(huán)聯(lián)系起來。

1.1.2 基礎設施系統(tǒng)

以“為發(fā)展提供基礎設施”為主題的《1994年世界銀行發(fā)展報告》，將基礎設施分為經(jīng)濟基礎設施和社會基礎設施。前者指“永久性的工程構筑、設備、設施及其服務”，其它被定義為“社會基礎設施”，包括文教、醫(yī)療保健等。本文以基礎設施對自然生態(tài)系統(tǒng)的作用結果為依據(jù)，應用專家調(diào)查法，從占地、耗能，以及大氣、固體和水污染排放等角度，分析各類基礎設施與自然生態(tài)的關聯(lián)程度。各類基礎設施對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響，見表1。例如，公路交通基礎設施，一方面，公路建設占用大量土地資源，并造成一定的空氣污染；另一方面，公路里程與機動車保有量正相關[21]，公路里程增多則引起油氣資源消耗增大，汽車尾氣排放和噪音污染增多。再如，能源基礎設施，火力發(fā)電站的能耗高、大氣污染嚴重和固體廢物排放量大等特點突出；水力發(fā)電改變了流域自然生態(tài)環(huán)境，對水環(huán)境和生物造成不同程度的破壞；核電站亦存在著巨大的潛在威脅，如核泄漏，核廢料處理等。根據(jù)表1，選擇對自然生態(tài)系統(tǒng)影響較大的交通、能源、供水和環(huán)衛(wèi)等基礎設施，作為基礎設施系統(tǒng)的構成。endprint

交通、能源、供水和環(huán)衛(wèi)等基礎設施規(guī)模的增大，直接提高公共服務水平，一方面提升居民物質(zhì)生活水平，使得人口規(guī)模穩(wěn)步增大；另一方面，促進經(jīng)濟加速運轉(zhuǎn)，導致資源消耗和廢棄物排放增多，降低自然生態(tài)承載，限制基礎設施增長，形成再一次反饋。

1.1.3 自然資源系統(tǒng)

自然資源分為可再生資源和非可再生資源。可再生資源指可用自然力保持或增加蘊藏量的自然資源，如水資源、土地資源等。非可再生資源又稱可耗竭資源，分可回收資源和不可回收資源，前者指金屬類資源，后者指煤炭、石油和天然氣、油頁巖等礦物能源和核燃料[22]?？紤]基礎設施系統(tǒng)運行所消耗的資源類型，選擇不可回收的非可再生資源代表自然資源系統(tǒng)。隨著基礎設施的興建和人口的增多，能源消耗量增速加大，總量不斷減少，環(huán)境污染程度加重，進而限制了基礎設施規(guī)模和人口數(shù)量的增長。

1.1.4 自然環(huán)境系統(tǒng)

自然環(huán)境包括生態(tài)環(huán)境、生物環(huán)境和地下資源環(huán)境?，F(xiàn)有研究多用污染指數(shù)來表示自然環(huán)境質(zhì)量，包括水污染、空氣污染和固體污染三部分。自然環(huán)境惡化，一方面導致人口規(guī)模的增速減緩，引起環(huán)衛(wèi)基礎設施建設增多，而降低了對它類基礎設施服務能力的需求；另一方面增大資源獲取的難度，進一步限制了基礎設施系統(tǒng)增長。

1.2 變量解釋

為深入分析基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的微觀交互關系，對系統(tǒng)動力學模型（見圖1）中的具體參數(shù)和指標做進一步闡述。

1.2.1 人口系統(tǒng)構成

基礎設施規(guī)模的增大受到人口規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展水平的影響。人口規(guī)模用區(qū)域總?cè)丝跀?shù)量來度量。經(jīng)濟發(fā)展水平引入?yún)^(qū)域GDP及其增量作為外生變量，并建立其與具體基礎設施規(guī)模增量的關系[23]，如圖1中GDP年增長率對生產(chǎn)需電年增加量、生產(chǎn)需水年增加量的影響，以及GDP年增加量對人均年生活能耗量、汽車保有量等影響?；A設施系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)對人口系統(tǒng)的作用，則參照世界模型II[24]，用人口出生、死亡相關的物質(zhì)、擁擠、環(huán)境等影響因子來反映。

1.2.2 基礎設施系統(tǒng)構成

根據(jù)上述分析，基礎設施系統(tǒng)包括交通、能源、供水和環(huán)衛(wèi)等類。①交通基礎設施規(guī)模用公路里程來表示，用公路影響因子表示公路里程對機動車保有量的作用，機動車輛影響因子表示其反作用。②供電基礎設施規(guī)模由需電量而定，受能源供應量和自然生態(tài)質(zhì)量限制。需電量包括生產(chǎn)和生活兩部分，分別受經(jīng)濟發(fā)展水平和人口規(guī)模的影響[25]。由于火電發(fā)電量占我國總發(fā)電量的75%[26]，煤炭供應量成為制約供電能力的主要因素。在水能豐富或擁有核電站的區(qū)域，電力供應量對煤炭可獲量的依賴性較小。綜合考慮可開采礦產(chǎn)規(guī)模和運輸條件，用發(fā)電資源可獲影響因子來表示自然資源存量和交通基礎設施能力對供電能力的作用，并用供電環(huán)境影響因子表示供電基礎設施規(guī)模對自然環(huán)境的作用。③農(nóng)業(yè)用水和城市供水設施分屬不同部門，且農(nóng)業(yè)用水對水質(zhì)要求較低、取水渠道多樣，本文僅考慮城市供水設施。供水基礎設施規(guī)模由需水量而定，受水源質(zhì)量和技術水平的影響，用年供水總量來度量。年新增供水能力受到生產(chǎn)需水年增加量、生活需水年增加量和水源污染程度的作用。④環(huán)衛(wèi)基礎設施主要指各項污染處理設施，需求量由生產(chǎn)和生活污染排放量而定。其中，廢氣處理設施規(guī)模由工業(yè)廢氣排放量而定；固體廢物處理設施規(guī)模由生活垃圾排放量而定；污水處理設施規(guī)模由污水處理量而定，包括生活污水和生產(chǎn)污水。

1.2.3 自然資源系統(tǒng)構成

自然資源系統(tǒng)聚焦非可再生能源，即煤炭、石油與天然氣等，用能源存量來表示自然資源總量，受資源需求量和資源獲取技術的影響。其中，資源需求量依經(jīng)濟發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結構而定。能源采掘技術進步，可提高開采效率，但鑒于總量固定，能源開采量受到限制。綜上，運用資源開采影響因子和資源可獲得影響因子，分別表示采掘技術和資源需求對資源總量變化的作用。

1.2.4 自然環(huán)境系統(tǒng)構成

根據(jù)污染總量控制理論，參考現(xiàn)有環(huán)境評價指標，選取水污染、空氣污染和固體污染作為自然環(huán)境狀態(tài)的表征，將三種污染所包含的污染物通過同等污染程度，分別折算為COD（化學需氧量）和SO2，按其總量計算各類污染的程度，由排污總量和污染處理量而定。用水污染總量與標準的比值，代表水源污染程度。水源污染程度與現(xiàn)有污水處理技術水平共同確定水源影響因子，表示水源質(zhì)量對供水能力的影響。綜合水污染、空氣污染和固體污染決定環(huán)境污染程度，用人口出生環(huán)境影響因子表示自然環(huán)境質(zhì)量對人口增長的作用。

2 基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的相互作用機制

反饋是系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的基本要素，也是系統(tǒng)復雜性的重要源泉。正反饋代表累積效應，負反饋代表平衡，正負反饋的共同作用使系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。通過辨識基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)作用的關鍵反饋環(huán)，從內(nèi)外兩方面，剖析兩者的相互作用機制。

2.1 基礎設施系統(tǒng)內(nèi)部耦合機制

辨識圖1中的各反饋環(huán)，包含供水、供電和交通基礎設施的反饋環(huán)，見圖2。

圖2反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為奇數(shù)（1），可知供水、供電和交通基礎設施之間存在著負反饋，表示各類基礎設施規(guī)模都不可無限增大。三類基礎設施規(guī)模通過環(huán)境污染程度和人口總量存在著動態(tài)關聯(lián)。①供電基礎設施規(guī)模與供水基礎設施規(guī)模增長之間負相關。供電能力的持續(xù)提高將直接排放大量廢氣，導致空氣污染程度加重，致使年人口死亡人數(shù)增多，人口增加量減少，致使生活需水年增加量的減少，間接降低了年新增供水能力，限制供水基礎設施水平的增大。②供水基礎設施規(guī)模增長與交通基礎設施規(guī)模增長正相關。供水基礎設施能力的提升，可提高居民物質(zhì)生活水平，進而提高人口出生物質(zhì)影響因子，導致年出生人口增加，總?cè)丝谠龆?，引起對交通基礎設施的需求增強，公路里程增加，使資源可獲影響因子增大，年新增供電能力提高，供電基礎設施水平得到提升。③若不考慮供電基礎設施，供水和交通的規(guī)?？沙掷m(xù)增大，但基礎設施之間的需求關聯(lián)，尤其對環(huán)境污染的作用，使得供電基礎設施規(guī)模增長受限，保障了這三類基礎設施規(guī)模的適度擴大。endprint

2.2 基礎設施系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的關鍵反饋機制

交通、供電、供水和環(huán)衛(wèi)四類基礎設施與自然生態(tài)系統(tǒng)的交互作用機制具備各自特點。

2.2.1 交通基礎設施與自然生態(tài)環(huán)境相互制約

從圖1中，抽取交通基礎設施及其相關的自然生態(tài)指標，可得交通基礎設施與自然生態(tài)環(huán)境的反饋環(huán)（見圖3）。

圖3反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為奇數(shù)（1），可知交通基礎設施與自然生態(tài)環(huán)境之間存在著負反饋，體現(xiàn)了兩者的相互制約。由于模型中并未將（生態(tài)）土地作為自然資源，交通基礎設施與自然生態(tài)的作用，主要體現(xiàn)在與自然環(huán)境（空氣污染）的作用方面。在既定的經(jīng)濟發(fā)展水平和技術條件下，隨著區(qū)域內(nèi)公路里程的增加，路網(wǎng)密度增大，機動車輛規(guī)模擴大，機動車尾氣排放量增多，空氣污染程度增加，環(huán)境惡化，導致人口死亡環(huán)境影響因子增大，年死亡人口增多，總?cè)丝谠鏊贉p緩甚至減少，致使公路里程增速減慢甚至停止。

2.2.2 供電基礎設施對自然生態(tài)系統(tǒng)的惡性累積效應顯著

從圖1中，抽取供電基礎設施及其相關的自然生態(tài)指標，可得供電基礎設施與自然生態(tài)的反饋環(huán)（見圖4）。

圖4反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為偶數(shù)（2），可知供電基礎設施與自然生態(tài)系統(tǒng)存在著正反饋，兩者的惡性累積效應顯著。與供水基礎設施不同，供電基礎設施直接相關的自然資源和自然環(huán)境分別體現(xiàn)在資源可獲得性和環(huán)境污染程度，并通過人口規(guī)模變化聯(lián)系起來。一方面，由于水力發(fā)電和核電站的地理條件限制，多數(shù)地區(qū)主要依靠火力發(fā)電。在既定的技術條件下，供電基礎設施規(guī)模增大（年供電能力提高），勢必產(chǎn)生大量的廢棄排放量，加重空氣污染程度，致使呼吸道相關疾病發(fā)生率升高，降低人口出生環(huán)境影響因子，年出生人口總數(shù)下降，人口規(guī)模增長減速，總?cè)丝谠鏊贉p緩，甚至減少。另一方面，人口增速減緩，導致其它生活耗能增長率降低，能源消耗量增速變慢，甚至降低，資源相對更易得到滿足，間接提高了資源可獲得性，利于提高年新增供電能力，提升年供電能力。由此，供電基礎設施規(guī)?？梢恢北３衷鲩L，空氣污染程度將持續(xù)惡化，能源消耗量亦增加。

2.2.3 既定自然生態(tài)條件下的供水基礎設施規(guī)模增大受限

從圖1中，抽取供水基礎設施及其相關的自然生態(tài)指標，可得供水基礎設施與自然生態(tài)系統(tǒng)的反饋環(huán)（見圖5）。

圖5反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為奇數(shù)（1），可知供水基礎設施與自然生態(tài)系統(tǒng)之間存在著負反饋，體現(xiàn)了兩者的相互制約。在既定的自然生態(tài)條件下，供水基礎設施規(guī)模不可無限增大。對于供水基礎設施而言，狹義的自然資源和自然環(huán)境均指水源狀態(tài)。圖5顯示，年供水能力提高，意味著耗水量增加，污水排放量增大，污染物的累積效應擴大，水污染程度加重，水源質(zhì)量降低，限制供水能力的進一步提高。

2.2.4 環(huán)衛(wèi)基礎設施規(guī)模與自然環(huán)境污染程度存在著正反饋

加強環(huán)衛(wèi)基礎設施建設，是綜合整治環(huán)境污染和生態(tài)破壞、保護和改善城鄉(xiāng)環(huán)境的基本措施。固體廢物處

理設施主要為垃圾處理廠，其相關反饋環(huán)見圖6。污水處理設施相關反饋環(huán)見圖7。由于廢氣處理設施僅處理工業(yè)廢氣，工業(yè)廢氣的產(chǎn)生與外生變量經(jīng)濟發(fā)展水平（GDP）正相關，無相關反饋環(huán)。

圖6反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為偶數(shù)（2），可知垃圾處理設施能力與自然環(huán)境污染程度存在著正反饋，即人口規(guī)模和固體污染累積使得垃圾處理設施的規(guī)模持續(xù)增大。在既定的技術條件下，垃圾處理廠增多，估計污染增加量則減小，致使固體污染程度下降，環(huán)境污染程度降低，人口出生環(huán)境影響因子增大，年出生人口增多，總?cè)丝谠黾?，年生活垃圾排放量增多，促使垃圾處理廠規(guī)模進一步擴大。

圖7反饋環(huán)中負相關關系的個數(shù)為偶數(shù)（2），可知污水處理設施能力與自然環(huán)境污染程度存在著正反饋，即水源污染累積使得污水處理設施的規(guī)模將持續(xù)增大。在既定的技術條件下，污水處理設施增多，水污染增加量減少，水污染程度降低，水源影響因子減小，致使取水難度降低，年新增供水能力增大，污水排放增加總量增加，新增污水處理設施增多，污水處理設施規(guī)模擴大。

3 基礎設施系統(tǒng)增長策略

由上述單反饋機制可知，交通和供水之外的基礎設施規(guī)模都在與自然生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)正反饋中不斷得到擴大，并受到基礎設施系統(tǒng)內(nèi)部負反饋效應的限制?，F(xiàn)針對交通、供電和供水等基礎設施主要問題，辨識相關基模（見圖8～圖10），分析其關鍵，明確基礎設施系統(tǒng)的增長策略。

3.1 空氣污染控制導向的交通基礎設施增長

機動車保有量持續(xù)增長導致道路擁堵問題突出[27]?；谝延醒芯靠芍?，城市的機動車保有量與公路里程正相關，交通基礎設施與自然環(huán)境存在負反饋，即環(huán)境惡化抑制機動車保有量的增長。圖8機動車輛成長上限基模，進一步解釋了交通基礎設施增長困境的產(chǎn)生原因和解決方案。

圖8的左側(cè)為正反饋環(huán)，右側(cè)為負反饋環(huán)，共同構成了機動車輛的成長上限基模。該基模顯示，機動車輛增長具有上限，且并非由公路里程或擁擠程度所致，而是由空氣污染程度加重引起。一般來說，機動車保有量增大導致道路擁擠，致使對道路基礎設施規(guī)模擴大的需求增強，增建、擴建或優(yōu)化路網(wǎng)結構等措施是目前主要的解決方案。然而，這些策略并不能解決對道路基礎設施需求不足的問題，也不能任由空氣污染惡化來緩解。有效控制機動車量增長對道路的無限需求，可通過加強居民環(huán)保意識，在不增加因環(huán)境污染致死率的前提下，合理引導鼓勵公交出行，減少機動車保有量的大規(guī)模增長和對道路設施的過度需求。因此，完善公共交通是交通設施能力提升的重點。

3.2 污染累積消弭導向的供電設施增長

作為基礎設施系統(tǒng)正常運行的能源保障，供電基礎設施具有決定性作用，同時為生產(chǎn)生活提供必要的支撐?；痣姲l(fā)電量在我國占比很大，供電基礎設施一直被認為是空氣污染的主要來源。圖9空氣污染的共同悲劇基模，揭示供電和交通基礎設施增長的博弈困境。endprint

為促進經(jīng)濟社會快速發(fā)展，提高居民物質(zhì)生活水平，供電基礎設施和交通基礎設施的能力不斷提升（圖9的兩個正反饋）。然而，在既定的技術水平和自然生態(tài)條件下，兩類基礎設施規(guī)模的擴大都將導致廢棄排放量增多，加劇空氣污染，加重了生態(tài)恢復的負擔（森林吸收能力有限）。在集體快速增長模式下，具有非排他性和非競爭性的公共物品——空氣的污染日益嚴重以致有害于人類生存，導致經(jīng)濟增長和人們生活水平的下降。因此，當前的空氣污染問題，須引起所有相關者的重視，制定整體治理解決方案。

3.3 水源保護導向的供水基礎設施增長

供水基礎設施存在著成長上限基模，正反饋環(huán)由物質(zhì)生活水平提高所致，負反饋環(huán)受水污染程度制約。作為重要的環(huán)境問題，水污染的原因多被認為是工業(yè)廢水排放過量和污水處理設施不足。圖10水污染的目標侵蝕基模，揭示了其根本原因是水源污染嚴重。

系統(tǒng)性復雜問題往往存在多個解，其中較明顯、易操作的常被視為解決方案。圖10的左右均為負反饋環(huán)，共構成了水污染的目標侵蝕基模。其中，供水基礎設施能力的提升是目標，水源影響因子降低為弱化的目標，水污染程度為現(xiàn)存問題或差距，解決問題的主要策略為新增污水處理設施，污水處理能力反應實際狀況。由此基?？傻茫黾游鬯幚碓O施只是避重就輕的一種解決方案，使得供水能力提升的目標難以實現(xiàn)，甚至水源影響因子降低的目標都可能變相地轉(zhuǎn)化為水源質(zhì)量標準的降低，加劇了水污染程度。因此，提高供水基礎設施能力的關鍵，不在于過度依賴污水處理設施規(guī)模的擴大，而在于取水技術、供水規(guī)劃和運行管理等綜合能力的提升?，F(xiàn)實中，可通過多樣的節(jié)水措施，間接控制供水總量和污水排放量。同時，提高污水排放標準，控制化學水污染物總量，緩解或解決水污染問題，切實提高供水基礎設施的能力。

4 結 語

基礎設施系統(tǒng)為生產(chǎn)生活提供功能支撐，為國家新型城鎮(zhèn)化提供物質(zhì)保障，也給自然生態(tài)造成了巨大壓力。各類設施的相互作用和多回路反饋，使得其與自然生態(tài)環(huán)境的作用動態(tài)復雜。一方面，交通、供電和供水設施規(guī)模的增長，產(chǎn)生自然資源消耗，造成自然環(huán)境污染，并在各自運行和增長過程中不斷累積。另一方面，資源消耗、環(huán)境污染和人口增長等方面效應的疊加，限制著基礎設施系統(tǒng)的擴張。然而，現(xiàn)階段的基礎設施增長模式僅強調(diào)滿足人們對設施的需求，忽略了多類設施耦合作用對自然生態(tài)的級聯(lián)破壞，難以保障經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，在研究制定基礎設施系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃時，需將自然生態(tài)承載作為重要依據(jù)，整體角度把握基礎設施內(nèi)部子系統(tǒng)的服務能力和供給水平，避免過度擴張所帶來的整體效益低下和生態(tài)環(huán)境的破壞。交通基礎設施能力提高的關鍵不在于增加公路里程，而在于減少機動車保有量大規(guī)模的增長對道路設施的過度需求，并藉以完善公共交通；供電基礎設施規(guī)模的增長，必須綜合評估與交通基礎設施增長所帶來空氣污染的累積效應，并通過降低火力發(fā)電比例弱化關聯(lián)關系；供水基礎設施能力提升的根本不在于污水處理設施的增加，而是降低水源污染程度，在有效提高供水能力的同時，切實保護水環(huán)境。同時，合理的人口政策、正確的環(huán)保意識、先進的技術水平、嚴格的行業(yè)標準和適宜的產(chǎn)業(yè)政策等亦是實現(xiàn)基礎設施與自然生態(tài)良性互動的重要策略。

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