基于能值分析的绵阳市城市生态经济系统健康评价

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摘要：摘要：基于能值分析理论构建了城市生态经济系统健康评价指标，用能值分析方法统一度量能量流、物质流、货币流以及人口流之间的关系并进行定量分析。从时空角度评价了绵阳市城市生态经济系统健康状况及其变化趋势，然后提出适合绵阳市生态经济系统可持续发展

　　摘要：基于能值分析理论构建了城市生态经济系统健康评价指标，用能值分析方法统一度量能量流、物质流、货币流以及人口流之间的关系并进行定量分析。从时空角度评价了绵阳市城市生态经济系统健康状况及其变化趋势，然后提出适合绵阳市生态经济系统可持续发展的建议和对策。结果表明，2009—2016年，绵阳市经济快速发展，综合实力显著增强。能值投资率及电力能值比都在逐年增加，而净能值产出率持续减少，2016年同比2009年降低了40%。系統内环境压力不断增大，环境负荷率由1.52上升到2.39，EISD由6.23下降到4.68，EUEHI呈先上升后减小再上升的变化趋势。系统的可持续发展能力正在逐渐减弱，且绵阳市的健康能力表现出不稳定的状态。为了维护绵阳市生态经济系统的可持续发展能力和健康指数，未来需要进一步优化产业结构，提高资源能值利用率;大力发展高新产业，降低环境负荷;转变生态经济发展模式，实现城市健康与生态环境的和谐发展。

　　关键词：能值;城市生态经济系统;可持续发展能力;健康指数;绵阳市
 

　　自然界最基本的两个代谢要素是物质和能量[1]。城市生态经济系统由自然环境系统、人类活动系统及社会经济系统三部分组成。系统间相互影响、相互作用，物质与能量在它们之间循环、流动、转换、储存与耗散。随着生态学、经济学和地理科学的发展，研究城市生态经济系统亟需一种新的科学方法，为人类与生态环境和谐发展提供更多的选择。20世纪80年代国际上提出了新的科学概念和度量标准，国外学者开展了较广泛的研究，Odum等[2]、Brown等[3，4]对生态系统中不同类别的物质和能量在同一标准下进行比较和定量分析，对区域生态经济系统的发展模式进行评价。近年来国内也开始研究能值理论体系，起步较早的有严茂超[5]、蓝盛芳等[6]、贡璐等[7]、刘耕源等[7]、潘安等[9]、方敏哲等[10]，其研究领域涉及城市生态经济系统、农业生态经济和土地生态经济系统等。自此运用能值理论研究城市和农业生态经济系统，并量化和评价区域生态经济系统发展的可持续性成为科学热点之一。

　　基于前人的研究成果，Odum等[2]创立了能值理论体系，对能量流、物质流和货币流进行综合研究，通过反映生态经济系统及发展模式特征的指标，建立了一套科学的理论体系。能值理论不仅克服了传统分析方法中不同物质的能量无法在同一标准尺度下进行比较的难题[8]，还客观表述了生态环境与人类生产活动的关系，其正在向地理科学综合研究领域渗透，逐渐成为研究区域生态经济系统可持续发展的重要手段。

　　绵阳市是中国惟一的科技城，四川省第二大城市和第二大经济体、成都平原城市群北部中心城市、成渝经济圈七大区域中心之一，素有“富乐之乡、西部硅谷”的美誉[11]。其生态经济系统可持续发展的量化分析对中国西南地区经济活动与可持续发展的相互关系具有重要参考意义。在此基础上，运用能值理论分析方法，将时空动态与定量分析相结合，系统揭示绵阳市生态经济系统时空格局及其动态变化规律，以寻求适合绵阳市生态经济系统可持续发展的对策和途径[12]。

　　1 研究区概况

　　绵阳市(103°45′—105°43′E、30°42′—33°03′N)地处四川盆地西北部，呈西北—东南狭长带状，总面积20 248.4 km2，约占四川省面积的4.2%，属北亚热带山地湿润季风气候，四季分明，年平均降水量545.5～823.3 mm，年均氣温17.9 ℃，区域概况见图1。

　　绵阳市科教发达，产业兴盛，是中国重要的国防军工和科研生产基地。电子信息、汽车、新材料、节能环保、高端装备制造、生物等六大“两新”产业蓬勃发展，高新技术产业和战略性新兴产业产值占工业总产值比重分别超过45.6%、34.0%[11]。截至2017年末，全市总户数206.94万户，其中户籍人口536.82万人。全年实现地区生产总值2 074.75亿元，比上年增长9.1%，其中第一产业增加值291.66亿元;第三产业增加值944.33亿元，增长10.8%。

　　2 数据来源与研究方法

　　2.1 建立数据库

　　整理获得2009—2016年绵阳市自然资源和社会经济统计数据，建立复合信息数据库。社会经济数据及气象水文数据均来自《绵阳市统计年鉴(2009—2016)》《绵阳市经济和社会发展统计公报(2009—2016)》《绵阳市环境统计公报(2009—2016)》《四川省统计年鉴(2009—2016)》;地形地貌数据取自1∶30万DEM栅格数据，源于地理空间数据云。

　　2.2 编制能值分析表

　　选取可更新资源、不可更新资源、进口能值、出口能值、废弃物能值5个部分，参照不同指标的能值转换率和能值指标算法，将各种产品能量统一换算为太阳能值，然后计算能值流，绘制能值图表。

　　2.3 建立能值分析评价指标体系

　　结合绵阳市生态经济的特点，选取11个评价指标汇总数据，采用活力—组织结构—恢复力—生态系统服务功能体系，建立能值分析评价指标体系，计算可持续发展指数、可持续发展能值指标和生态经济系统健康指数。根据能值指标系统分析数据结果，对绵阳市生态经济系统的发展状况进行客观评价，并为绵阳市生态经济系统的可持续发展提出建议。

　　3 能值理论及指标体系

　　3.1 能值理论基本概念

　　一种流动或储存的能量所包含另一类别能量的数量，称为该能量的能值[13]。在现实世界中，用太阳能衡量某一能量的能值，即任何流动或储存的能量所包含的太阳能之量即为该能量的太阳能值[14]。能值分析以能量为基准，通过能值转换率把生态系统中不同来源和种类的能量流转化为统一的能值单位进行度量，将自然资源、人类活动、社会经济等不同因子有效地联系起来，为定量地综合评价区域生态经济系统的可持续发展水平提供了新的理论方法，同时也为系统自然资源的有效利用和社会经济结构的调整提供依据[15]。

　　3.2 指标体系计算方法

　　构建一个合适的评价指标体系是合理评价城市生态经济系统健康状况的关键。能值分析方法结合了生态学和经济学，用一个全新的研究视角，即从系统内的物质和能量流转循环的视角来评估城市生态经济系统健康水平。通过对这一系列能值指标的分析，可以更加全面而客观地了解城市生态经济的能源结构、产业配置、废物利用、进出口贸易与生态环境之间的关系，对于制定城市发展策略，实现系统的可持续发展具有极高的参考价值。能值指标计算必须基于基本的计量指标，也即代表了生态系统的能值流量。基本计量指标见表1。

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