基于城市住宅的城市代謝研究綜述

陳智仕

摘要：城市住宅系統(tǒng)是城市形成的重要部分，可以說一座城市的住宅系統(tǒng)很大程度的影響城市的可持續(xù)發(fā)展。而城市代謝正如生物的生命一般，是代謝現(xiàn)象中的一種，是物質(zhì)、能量投入并且產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)出垃圾的過程，研究城市代謝是更好的實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，也是尋求人類的需求與生態(tài)環(huán)境的平衡。本文通過搜集基于城市住宅的城市代謝方面的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，將目前國內(nèi)對(duì)城市代謝的相關(guān)研究去歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：城市住宅;建筑存量;城市代謝;可持續(xù)發(fā)展

0引言

我國城市化進(jìn)程推行順利，寫字樓、住宅小區(qū)等以飛快的速度增加;但也正是因?yàn)槿丝?、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)集中在城市，導(dǎo)致如今城市問題越來越復(fù)雜[1]，如城市規(guī)劃主體單一、住宅資源消耗增加等問題，這些問題已經(jīng)對(duì)城市可持續(xù)化發(fā)展和居民的正常工作、環(huán)境造成了不小的威脅。而城市的代謝能力是重要的調(diào)節(jié)功能之一，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)人口向城市轉(zhuǎn)移，人類對(duì)住宅的需求仍在增加，但同時(shí)也開始關(guān)注對(duì)環(huán)境造成的影響，追求人與自然環(huán)境大循環(huán)體系的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。所以只有深入分析城市的代謝過程，才能全面了解城市的資源消耗和環(huán)境影響情況，從而更科學(xué)合理的管理城市，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

1城市代謝的概念

“代謝”這個(gè)概念的是Jarob Moleschott在1875年出版的著作中提出生命的始終便是代謝的一種現(xiàn)象，是產(chǎn)生與自然和環(huán)境之間進(jìn)行能量物質(zhì)還有周圍環(huán)境的交換過程[2]。在提出“代謝”的概念之后，便衍生了很多“xx代謝”，例如“城市代謝”、“社會(huì)代謝”等等。而“城市代謝”這個(gè)概念最早是由Abel Wolman提出，他的觀點(diǎn)是：把城市內(nèi)部的運(yùn)作和自然代謝進(jìn)行比較，在環(huán)境中投入物質(zhì)，然后產(chǎn)生產(chǎn)品和廢物的過程，這個(gè)過程便是城市代謝[3]。綜上所述，城市代謝的概念是：因?yàn)槌鞘械纳鷳B(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生物的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，所以把城市的各層級(jí)間和生態(tài)環(huán)境間的能量流動(dòng)和物質(zhì)類比為生物體代謝[4]。

2城市代謝的核算方法

根據(jù)分析方法不同，城市代謝的核算方法大致分為三類：物質(zhì)流分析法、能值分析法、流量-存量分析法。

2.1物質(zhì)流分析法

物質(zhì)代謝在現(xiàn)在的社會(huì)中有兩種解釋：其一是指經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境之間的物質(zhì)輸入和輸出;其二是經(jīng)濟(jì)社會(huì)的運(yùn)行需要從生態(tài)環(huán)境中獲取物質(zhì)，其中一部分以存量的形式存在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中，最終以廢物等形式排放回生態(tài)環(huán)境中[5]。而物質(zhì)流分析法便是分析這些從生態(tài)環(huán)境中獲取到的物質(zhì)，可以將分析出來的結(jié)果作為城市可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)、動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型等[6]。但是物質(zhì)流分析法因?yàn)榻y(tǒng)一不了物質(zhì)之間的單位，所以很少用物質(zhì)流分析法去分析多種物質(zhì)的集成研究[7]。

2.2能值分析法

能值分析法簡(jiǎn)單來說就是將需要分析的各種物質(zhì)以及能量都可以轉(zhuǎn)換程太陽能焦耳（sej）單位。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)、能量、產(chǎn)品等的最終產(chǎn)成都需要太陽能，可以通過能值轉(zhuǎn)換率得到相應(yīng)的物質(zhì)或者能量的能量值[8]。

2.3流量-存量動(dòng)態(tài)模擬分析法

流量-存量分析法是在物質(zhì)流分析法的基礎(chǔ)上借用建模平臺(tái)，根據(jù)建模目標(biāo)設(shè)定方程式，然后將目標(biāo)城市的住宅建筑相關(guān)數(shù)值根據(jù)方程式輸入進(jìn)模型并且在運(yùn)行中得到建筑流量的流量-存量結(jié)果。模型不僅能系統(tǒng)分析現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生的城市住宅代謝變化過程，還可以模擬未來的建筑流量-存量的動(dòng)態(tài)變化過程[9]。

3國內(nèi)城市代謝的主要研究進(jìn)展

我國城市代謝研究在二十世紀(jì)后半葉才開始。郭子昀、張曉剛[10]等通過基于城市住宅代謝分析和充分說明城市住宅代謝的物質(zhì)能量過程的情況下設(shè)計(jì)了相應(yīng)的指標(biāo)體系和研究框架，可對(duì)城市住宅代謝的過程和特點(diǎn)進(jìn)行分析和歸納總結(jié)，并且對(duì)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系和研究框架的未來更新?lián)Q代作了相關(guān)建議。尹然[11]使用了基于歐盟的EW-MFA框架和崔雪竹的城市代謝模型的物質(zhì)流模型分析了蘭州市的城市物質(zhì)流動(dòng)特征分析。方創(chuàng)琳、任宇飛[12]使用了能值分析法，基于城市群地區(qū)環(huán)境與城鎮(zhèn)化之間的遠(yuǎn)近程耦合關(guān)系，分析了京津冀1980—2014年的城市代謝效率及環(huán)境壓力。韓文懿[13]結(jié)合了能值分析法和MuSIASEM方法分析了特大城市的城市代謝，文中作者選取了兩個(gè)特大城市上海和東京為研究目標(biāo)城市，深入分析了城市代謝模式能讓讀者更客觀地認(rèn)識(shí)城市代謝過程中的資源消耗。張豐[2]選取了處于我國西北部的金昌市為研究目標(biāo)城市，將能值分析法與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法等方法結(jié)合起來，對(duì)資源型城市金昌市的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行了深究，找出該市在城市代謝方面的缺點(diǎn)以及給出了相應(yīng)的建議。聶宏濤[14]將物質(zhì)流分析法和能值分析法結(jié)合起來研究了廈門、漳州、泉州的物質(zhì)能量代謝特征。唐守娟、張力小[9]等基于Stella建模平臺(tái)使用了流量-存量動(dòng)態(tài)模擬分析法分析并模擬了北京市1949—2050年的城市住宅流量及存量。

4結(jié)論與展望

綜上所述，目前國內(nèi)在城市代謝方面研究靜態(tài)變化居多，對(duì)發(fā)展動(dòng)態(tài)變化研究較少。而且在翻閱大量國內(nèi)關(guān)于城市代謝文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有基于城市住宅的代謝研究很少，城市住宅是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，我們至今還有很多城市每天對(duì)城市住宅有很大的投入和流出，因此城市住宅的代謝研究對(duì)于科研人員來說不容忽視。并且我們可以注重多學(xué)科方法的集成研究以及高科技技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)化發(fā)展。

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