發(fā)布時間：2020-11-17 05:39

　　 城鎮(zhèn)化進程中社會經(jīng)濟活動改變了土地原有的利用方式,造成城市的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞過程發(fā)生紊亂。城市代謝是對城市物質(zhì)能量信息輸入、轉(zhuǎn)化和輸出過程的綜合描述,以其為透鏡,通過優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和布局調(diào)控城市系統(tǒng)資源利用、物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化和廢棄物排放過程,是促進城市可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。本研究圍繞土地利用優(yōu)化問題,以城市代謝的理論和方法為指導,以物質(zhì)能量的動態(tài)流動為基礎(chǔ),探索了一套城市代謝視角下的土地利用優(yōu)化方法。本研究首先在系統(tǒng)梳理城市代謝的理論內(nèi)涵、研究視角、測度方法和評價指標的基礎(chǔ)上,從土地利用層面對城市系統(tǒng)內(nèi)部的代謝組分進行了劃分,提出“土地代謝元”的概念以表征城市系統(tǒng)內(nèi)部的代謝單元,并分析了土地代謝元的內(nèi)涵;基于對城市代謝實體空間和現(xiàn)有土地利用類型劃分標準的探討,構(gòu)建了包括6個一級類和15個二級類的土地代謝元兩級分類體系,同時分析了不同類型土地代謝元的代謝過程和驅(qū)動機制,為土地利用優(yōu)化尋求了基本依據(jù)。其后,本研究以土地代謝元的代謝機制為基礎(chǔ),從土地代謝元的空間布置規(guī)律和城市發(fā)展對土地代謝元的選擇規(guī)律入手,解析了城市代謝視角下土地利用優(yōu)化的原理,并根據(jù)城市系統(tǒng)和土地代謝元的特征,提出了土地利用優(yōu)化的原則和目標;再以土地利用優(yōu)化原理、原則和目標為依據(jù),將系統(tǒng)動力學模型、多目標規(guī)劃和智能求解算法進行改進并集成,構(gòu)建了時空動態(tài)優(yōu)化模型,形成了城市代謝視角下的土地利用時空動態(tài)優(yōu)化方法。最后,本研究從市域和區(qū)縣兩個層面分別以濟南市和濟南市槐蔭區(qū)的土地利用優(yōu)化實踐為案例,驗證了上述土地利用優(yōu)化方法的有效性和可行性,并為濟南市和槐蔭區(qū)的土地利用及城市發(fā)展提出了新的建議。本研究驗證了土地利用優(yōu)化在低碳和資源高效的城市建設(shè)中的積極作用;提出的土地代謝元及對其代謝機制的分析為土地利用優(yōu)化提供了視角和依據(jù);從優(yōu)化原理、原則、目標到模型,構(gòu)建的城市代謝視角下的土地利用優(yōu)化方法有效、可行。土地代謝元的提出及其代謝機制的分析為土地利用優(yōu)化的研究提供了新的視角和內(nèi)涵,也豐富了土地利用的研究內(nèi)容;土地利用時空動態(tài)優(yōu)化模型的構(gòu)建豐富了土地利用優(yōu)化的方法體系,為探討復雜土地系統(tǒng)問題提供了技術(shù)支撐。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：F301.24
【部分圖文】：

Currie 和 Musango(2017)認為物質(zhì)、能量、人口和信息流動通過一系列復雜的社會技術(shù)和社會生態(tài)過程塑造了城市。Bai(2016)認為城市系統(tǒng)以人為主導，各組成部分之間復雜的相互作用以及形成社會和生態(tài)過程的獨特調(diào)節(jié)與管理機制決定著城市生態(tài)系統(tǒng)的運行，他從物質(zhì)和能量流動的角度展示了較為完整的城市代謝概念框架（圖 2-1）：城市代謝的輸入包括各種有形和無形的物質(zhì)能量，如食物、水、建筑等材料、產(chǎn)品、能源、能量、資本、信息和人力等，這些投入支撐著社會活動并推動城市內(nèi)部的效能，形成城市存量，如住房、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施和公園綠地等；代謝輸出包括工業(yè)產(chǎn)品、服務(wù)、知識以及廢棄物和排放。城市系統(tǒng)的規(guī)模、分布、內(nèi)部互動和反饋受到政策、管理、文化和個人與集體行為的影響。Guibrunet 等人(2017)對城市代謝的社會經(jīng)濟內(nèi)涵進行了補充，提出城市代謝能夠清楚地表明政治是如何嵌入資本主義經(jīng)濟特定形勢下的物質(zhì)循環(huán)和城市不平等發(fā)展當中。

2.2 城市代謝的研究視角2.2.1 代謝特征分析與狀態(tài)評價在 Wolman 提出城市代謝的概念之后，學者們對城市代謝進行了大量的研究。在十九世紀七十年代，化學工程、土木工程和生態(tài)學等不同領(lǐng)域的學者對邁阿密(Zucchetto,1975)、巴黎(Stanhill,1976)、東京(Hanya and Ambe,1977)、布魯塞爾(Duvigneaud and De Smet,1977)和香港(Newcombe, et al.,1978)的城市代謝進行了研究，開啟了城市代謝的真實案例研究，同時也突出了城市代謝跨學科的特性。圖 2-2 描述了比利時布魯塞爾在 20 世紀 70 年代初期的城市代謝過程，包括了太陽能、風能、雨的重力勢能和化學能、地球循環(huán)和河流重力勢能等自然能源投入，食品、電能、燃料、煤、石油、天然氣和礦產(chǎn)資源等本地物質(zhì)能量輸入和外部進口，工業(yè)產(chǎn)出，固體、液體和氣體廢棄物的排放等。

中國地質(zhì)大學（北京）博士學位論文使用規(guī)模和城市碳封存過程動力學的影響。Dijst 等人(2統(tǒng)內(nèi)部互相關(guān)聯(lián)的要素，分別為流量和存量、城市活動、、驅(qū)動因子，將各要素之間的關(guān)系表述為：為了滿足城市活動，城市活動在各項促進和約束條件的影響下驅(qū)動各項存，驅(qū)動因素不僅影響其他四項要素的狀態(tài)與活動，同時。結(jié)合 Dijst 等人的分析和城市代謝各部門的活動具體來到農(nóng)業(yè)部門、工業(yè)部門、服務(wù)業(yè)部門和技術(shù)部門，構(gòu)建明關(guān)系，研究城市系統(tǒng)內(nèi)部的代謝機制（見圖 2-3）。
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本文編號：2887148