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改革开放以来,我国城市化进程不断加快,工业强度和人口密度不断加大,由此产生的资源过度使用,生态环境恶化成为城市可持续发展的制约条件。城市生态规划作为一种城市生态调控和管理的手段,是实现资源环境永续利用,保障城市可持续发展的有效途径。在各种城市生态规划方法中,生态足迹方法在生态可持续发展评价分析等领域得到了广泛应用,但目前该方法主要应用于静态核算层面,使得其在可持续发展远景规划和政策分析方面应用不足。
基于此,本文提出一种生态足迹动态分析方法,以此作为城市可持续发展政策调控的分析工具,设计实现城市可持续发展的政策组合。该方法关键是利用生态足迹作为可持续发展能力的测度指标,同时使用系统动力学方法建立系统驱动要素的结构组成,动态特征和作用机制。模型构建主要完成以下四部分:1)运用系统动力学模拟城市社会经济系统驱动要素的动态过程和作用关系,包括经济发展过程,人口增长和迁移过程及人口-经济要素的相互作用过程;2)通过构造子模块来建立驱动要素同生物资源供需的响应关系,包括能源需求系统模块,生物资源消费模块,生物生产性土地面积变化模块和生物生产能力模块;3)采用综合法进行生态足迹核算,包括生态足迹账户及各成分;4)以政策可行性和可持续发展目标为标准,设计政策情景对城市可持续发展趋势进行调控优化。
在实证方面,本文以重庆市万州区为案例,应用建立的生态足迹动态分析模型来指导其城市生态规划,分析实现其生态可持续发展的政策调控措施。模拟结果显示,万州常规发展模式下城市化和工业化水平不断加速,规划期内生态足迹将从1997年的1.04公顷/人迅速增加至2020年的2.40公顷/人,年均增长0.06公顷/人,而同时期的生态承载力仅从0.62公顷/人增加至0.79公顷/人,年均增长仅为0.007公顷/人。生态资源的需求规模和增长趋势都远远大于生态资源供给能力,从远期来看该地区将面临自然资本存量的过度消耗,形成生态赤字的风险,并对地区生态可持续发展能力产生不利影响。
为降低在未进行城市生态调控下城市发展可能带来的生态赤字风险,本文首先识别了生态调控的主要影响因素,包括人口规模,消费水平,生态足迹强度,土地利用类型及生物生产能力等,并通过组合各种影响因素,设计四种生态调控情景,情景一利用生态足迹为调控指标,实现2020年生态赤字为零;情景二设定调控目标为2020年生态赤字保持2005年水平;情景三以扣除能源足迹成分的生态足迹作为调控指标,实现2020年生态赤字为零;情景四同样以扣除能源足迹成分的生态足迹作为调控指标,但调控目标设定为2020年生态赤字保持2005年水平。四种情景都利用系统动力学-生态足迹耦合模型建立的动态响应关系,对系统驱动要素的动态变化过程进行不同程度的干预,从而实现生态赤字减少,可持续发展能力提升的规划目标。结果表明,情景一对降低生态赤字的效果最为显著,体现了强可持续发展性,因此建议案例城市控制人口出生和迁移规模,调整生产要素投入强度,调整地区经济增长速度,改变工业及交通高能耗发展模式,提高其生产流通环节的能耗效率,控制个人支出及消费水平,同时增加耕地面积供给,减少材木砍伐和过度放牧,实行森林草原生态系统保育。