銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性研究.pdf

1、全球變化是自然過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程交互作用驅(qū)動(dòng)下引起大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈發(fā)生的一系列變化。人文系統(tǒng)疊置于地球表層系統(tǒng)，其變化具有潛在性和時(shí)滯性特征。礦業(yè)城市是一種特殊的城市類(lèi)型，其城市生態(tài)系統(tǒng)屬于典型的人工生態(tài)系統(tǒng)，人文系統(tǒng)是其主導(dǎo)部分。我國(guó)礦業(yè)城市具有特殊的時(shí)間和空間架構(gòu)，在歷經(jīng)興起、繁榮后，目前大多數(shù)礦業(yè)城市都已進(jìn)入資源衰竭階段，即礦業(yè)城市生態(tài)系統(tǒng)在全球變化宏觀背景下，承受資源衰竭、產(chǎn)業(yè)畸形、失業(yè)嚴(yán)重、生態(tài)破壞、環(huán)境污染等微觀

2、自然和人文系統(tǒng)的變化，礦業(yè)城市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性特征明顯，可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
　　 20世紀(jì)90年代以來(lái)，全球變化引致自然和人文系統(tǒng)的脆弱性成為諸多國(guó)際研究計(jì)劃、機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)，脆弱性已成為自然災(zāi)害對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人文可持續(xù)生計(jì)影響研究的一門(mén)新興科學(xué)。國(guó)外在自然系統(tǒng)及自然—人文交互作用系統(tǒng)方面取得了大量的研究成果。國(guó)內(nèi)脆弱性研究繼承了國(guó)外研究傳統(tǒng)，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)（如地下水系統(tǒng)、喀斯特地貌系統(tǒng)等）及人工生態(tài)系統(tǒng)（如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、

3、農(nóng)牧交錯(cuò)地帶）脆弱性研究取得了不少的研究成果，而同屬人工生態(tài)系統(tǒng)的城市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性研究才處于起步階段，如東北地區(qū)能源礦業(yè)城市脆弱性研究等，研究?jī)?nèi)容主要包括脆弱性概念和及其評(píng)價(jià)方法等。
　　 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)脆弱性概念尚未取得一致意見(jiàn)，主要沿用自然災(zāi)害或自然—人文交互作用的壓力暴露單元、敏感性和適應(yīng)性三要素概念體系，而人工生態(tài)系統(tǒng)缺少顯在的暴露單元，壓力與敏感性的原因與結(jié)果關(guān)系通常也難以區(qū)分。人工生態(tài)系統(tǒng)脆弱性常用評(píng)價(jià)方

4、法主要是函數(shù)模型法、模糊評(píng)判法和圖形法，上述方法缺少對(duì)礦業(yè)城市生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性、多層次性和非線性的考慮。本文在研究一般城市生態(tài)系統(tǒng)基本理論的基礎(chǔ)上，以有色金屬礦業(yè)城市—安徽省銅陵市為例，以2010年為時(shí)間斷面，從環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)全面分析了其城市生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能，以2001～2010年為時(shí)間軸線，并與安徽省馬鞍山市、淮南市和淮北市等礦業(yè)城市及合肥市和蕪湖市等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市比較，動(dòng)態(tài)分析了銅陵市環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)

5、和社會(huì)系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)的脆弱性表征，并在此基礎(chǔ)上探討了銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)子系統(tǒng)脆弱性之間的映射關(guān)系。
　　 本文以脆弱性—壓力暴露單元、敏感性和適應(yīng)性三要素研究為基礎(chǔ)，認(rèn)為暴露單元經(jīng)受內(nèi)外部壓力擾動(dòng)是子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)發(fā)展的阻力，子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展度即為高一級(jí)系統(tǒng)的耦合度，而耦合度大小即表征高一級(jí)系統(tǒng)的脆弱度。子系統(tǒng)指標(biāo)值、子系統(tǒng)及各級(jí)復(fù)合系統(tǒng)綜合值的動(dòng)態(tài)變化即為敏感性的表現(xiàn)，而自然恢復(fù)力和人類(lèi)行為措施即為適應(yīng)性。敏感性與適應(yīng)性交互作用

6、，共同推進(jìn)人工生態(tài)系統(tǒng)行為的動(dòng)態(tài)變化。
　　 采用脆弱性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模式（敏感性和適應(yīng)性）構(gòu)建了銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境壓力和人文響應(yīng)三方面構(gòu)建了銅陵市環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用生態(tài)安全P-S-R（壓力—狀態(tài)—響應(yīng)）分析框架和脆弱性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式（壓力暴露單元、敏感性和適應(yīng)性）相兼容的方法建立銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。銅陵市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性具有復(fù)雜性、多層次性、非線性和模糊性的特征

7、，構(gòu)建了子系統(tǒng)發(fā)展度模型（近似線性模型、綜合指數(shù)模型和集對(duì)分析—可變模糊集綜合分析模型）和總系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型（反正切函數(shù)法、空間動(dòng)態(tài)趨勢(shì)法和變異系數(shù)法），以耦合協(xié)調(diào)度表征目標(biāo)系統(tǒng)脆弱度，分別對(duì)銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和城市生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。最后采用灰色斜率相似關(guān)聯(lián)度法和單一指標(biāo)狀態(tài)值診斷系統(tǒng)脆弱性形成的主要致脆因子，采用壓力—響應(yīng)指數(shù)模型計(jì)算城市生態(tài)系統(tǒng)子系統(tǒng)相互作用強(qiáng)度，分析系統(tǒng)脆弱性形成機(jī)理。
　　 研究結(jié)果

8、表明:(1)銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)畸形、效率不平衡和對(duì)外依存度高等脆弱性，以經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性為驅(qū)動(dòng)源，增強(qiáng)或放大環(huán)境系統(tǒng)生態(tài)破壞和環(huán)境污染等脆弱性以及社會(huì)系統(tǒng)失業(yè)問(wèn)題和城市建設(shè)落后等脆弱性。(2)2001～2010年銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性狀態(tài)值呈遞增正相關(guān)變化，適應(yīng)性變化速度快于敏感性;敏感性和適應(yīng)性速度值變化差異較大，前者先遞增后遞減，后者平穩(wěn)遞增;脆弱度呈先增后減變化趨勢(shì)，分割點(diǎn)在2005年前后。(3)2001～2010年銅陵市

9、環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)經(jīng)歷高脆弱—較高脆弱—中度脆弱—較低脆弱度的變化，脆弱性度呈遞減趨勢(shì)。(4)2001～2010年，銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)一直處于較高和中度脆弱水平，脆弱等級(jí)總體較高。2004年作為分割點(diǎn)，脆弱度由較高下降至中度等級(jí)。(5)銅陵市三類(lèi)系統(tǒng)在經(jīng)歷內(nèi)外部擾動(dòng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)表現(xiàn)為極為敏感的波動(dòng)振蕩特征，環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)次之，城市生態(tài)系統(tǒng)最小。(6)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)質(zhì)量和財(cái)政投入是銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要綜合致脆因子，環(huán)境污染、資源短缺和人文響應(yīng)不

10、力為銅陵市環(huán)境—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合致脆因子，以及資源、環(huán)境、生態(tài)壓力和生態(tài)響應(yīng)不力是銅陵市生態(tài)系統(tǒng)主要的綜合致脆因子。(7)2001年以來(lái)，生態(tài)壓力指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，2005年之前數(shù)值大于1，表明經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度超出生態(tài)環(huán)境承載的能力，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降。2005年始降為1以下，表明經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度在生態(tài)環(huán)境閾值范圍之內(nèi)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提高。2001年以來(lái)，生態(tài)響應(yīng)指數(shù)在2005年前后有階躍上升，表明銅陵市推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有一定的

11、效果，但評(píng)價(jià)期內(nèi)生態(tài)響應(yīng)指數(shù)一直處于1以下水平，銅陵市未來(lái)環(huán)境建設(shè)任務(wù)仍然異常艱巨。
　　 脆弱性是可持續(xù)發(fā)展研究全新的科學(xué)工具，根據(jù)銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)脆弱性時(shí)間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，預(yù)測(cè)脆弱性系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合銅陵市脆弱性形成機(jī)理，在脆弱性研究和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之間建立了政策性解釋工具，科學(xué)指導(dǎo)銅陵市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和具體政策的制定。銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控體系包括:(1)政府、企業(yè)和社區(qū)三方互動(dòng)，融合多元調(diào)控主體智慧與力量。(2)

12、行政、經(jīng)濟(jì)和法律等多種調(diào)控方法靈活運(yùn)用，監(jiān)管和激勵(lì)系統(tǒng)主體行為。(3)研制實(shí)施科學(xué)調(diào)控策略，即認(rèn)知與實(shí)踐并行，理念轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型同步實(shí)施。
　　 突出主線，兼顧輔線，主輔線結(jié)合作為銅陵市城市生態(tài)系統(tǒng)具體優(yōu)化調(diào)控路徑。將經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—工業(yè)結(jié)構(gòu)—銅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為調(diào)控主線，將環(huán)境系統(tǒng)治理和社會(huì)系統(tǒng)優(yōu)化作為兩翼;將經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—工業(yè)結(jié)構(gòu)—非銅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—非工業(yè)結(jié)構(gòu)—第一產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)—產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—非工業(yè)結(jié)構(gòu)