基于城市住宅的城市代謝研究綜述

陳智仕

摘要：城市住宅系統是城市形成的重要部分，可以說一座城市的住宅系統很大程度的影響城市的可持續發展。而城市代謝正如生物的生命一般，是代謝現象中的一種，是物質、能量投入并且產生經濟、產出垃圾的過程，研究城市代謝是更好的實現城市可持續發展，也是尋求人類的需求與生態環境的平衡。本文通過搜集基于城市住宅的城市代謝方面的相關文獻進行梳理，將目前國內對城市代謝的相關研究去歸納總結。

關鍵詞：城市住宅;建筑存量;城市代謝;可持續發展

0引言

我國城市化進程推行順利，寫字樓、住宅小區等以飛快的速度增加;但也正是因為人口、產業、經濟集中在城市，導致如今城市問題越來越復雜[1]，如城市規劃主體單一、住宅資源消耗增加等問題，這些問題已經對城市可持續化發展和居民的正常工作、環境造成了不小的威脅。而城市的代謝能力是重要的調節功能之一，經濟的發展帶動人口向城市轉移，人類對住宅的需求仍在增加，但同時也開始關注對環境造成的影響，追求人與自然環境大循環體系的良性運轉。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境影響情況，從而更科學合理的管理城市，實現城市的可持續發展。

1城市代謝的概念

“代謝”這個概念的是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象，是產生與自然和環境之間進行能量物質還有周圍環境的交換過程[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”、“社會代謝”等等。而“城市代謝”這個概念最早是由Abel Wolman提出，他的觀點是：把城市內部的運作和自然代謝進行比較，在環境中投入物質，然后產生產品和廢物的過程，這個過程便是城市代謝[3]。綜上所述，城市代謝的概念是：因為城市的生態系統結構和生物的系統結構相似，所以把城市的各層級間和生態環境間的能量流動和物質類比為生物體代謝[4]。

2城市代謝的核算方法

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

2.1物質流分析法

物質代謝在現在的社會中有兩種解釋：其一是指經濟社會與生態環境之間的物質輸入和輸出;其二是經濟社會的運行需要從生態環境中獲取物質，其中一部分以存量的形式存在經濟社會中，最終以廢物等形式排放回生態環境中[5]。而物質流分析法便是分析這些從生態環境中獲取到的物質，可以將分析出來的結果作為城市可持續發展的指標、動態數學模型等[6]。但是物質流分析法因為統一不了物質之間的單位，所以很少用物質流分析法去分析多種物質的集成研究[7]。

2.2能值分析法

能值分析法簡單來說就是將需要分析的各種物質以及能量都可以轉換程太陽能焦耳（sej）單位。因為任何物質、能量、產品等的最終產成都需要太陽能，可以通過能值轉換率得到相應的物質或者能量的能量值[8]。

2.3流量-存量動態模擬分析法

流量-存量分析法是在物質流分析法的基礎上借用建模平臺，根據建模目標設定方程式，然后將目標城市的住宅建筑相關數值根據方程式輸入進模型并且在運行中得到建筑流量的流量-存量結果。模型不僅能系統分析現在已經發生的城市住宅代謝變化過程，還可以模擬未來的建筑流量-存量的動態變化過程[9]。

3國內城市代謝的主要研究進展

我國城市代謝研究在二十世紀后半葉才開始。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能量過程的情況下設計了相應的指標體系和研究框架，可對城市住宅代謝的過程和特點進行分析和歸納總結，并且對當時設計的指標體系和研究框架的未來更新換代作了相關建議。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流模型分析了蘭州市的城市物質流動特征分析。方創琳、任宇飛[12]使用了能值分析法，基于城市群地區環境與城鎮化之間的遠近程耦合關系，分析了京津冀1980—2014年的城市代謝效率及環境壓力。韓文懿[13]結合了能值分析法和MuSIASEM方法分析了特大城市的城市代謝，文中作者選取了兩個特大城市上海和東京為研究目標城市，深入分析了城市代謝模式能讓讀者更客觀地認識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城市，將能值分析法與數據包絡分析法等方法結合起來，對資源型城市金昌市的可持續發展能力進行了深究，找出該市在城市代謝方面的缺點以及給出了相應的建議。聶宏濤[14]將物質流分析法和能值分析法結合起來研究了廈門、漳州、泉州的物質能量代謝特征。唐守娟、張力小[9]等基于Stella建模平臺使用了流量-存量動態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結論與展望

綜上所述，目前國內在城市代謝方面研究靜態變化居多，對發展動態變化研究較少。而且在翻閱大量國內關于城市代謝文獻時發現，現有基于城市住宅的代謝研究很少，城市住宅是我們日常生活中不可或缺的一部分，我們至今還有很多城市每天對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于科研人員來說不容忽視。并且我們可以注重多學科方法的集成研究以及高科技技術的應用，這樣才能更好的實現城市可持續化發展。

參考文獻

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[9]唐守娟，張力小，郝巖，劉仟策，劉宇鵬，韓驥.城市住宅建筑系統流量-存量動態模擬——以北京市為例[J].生態學報，2019，39（04）：1240-1247.

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[12]方創琳，任宇飛.京津冀城市群地區城鎮化與生態環境近遠程耦合能值代謝效率及環境壓力分析[J].中國科學：地球科學，2017，47（07）：833-846.

[13]韓文懿.基于MuSIASEM與能值的特大城市代謝研究[D].上海交通大學，2018.

[14]聶宏濤.閩三角城市群代謝分析與循環經濟協同發展研究[D].廈門大學，2018.