發(fā)布時間：2020-11-17 05:39

　　 城鎮(zhèn)化進程中社會經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能量信息輸入、轉化和輸出過程的綜合描述,以其為透鏡,通過優(yōu)化土地利用結構和布局調控城市系統(tǒng)資源利用、物質能量轉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,以物質能量的動態(tài)流動為基礎,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涵、研究視角、測度方法和評價指標的基礎上,從土地利用層面對城市系統(tǒng)內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)內部的代謝單元,并分析了土地代謝元的內涵;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,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涵,也豐富了土地利用的研究內容;土地利用時空動態(tài)優(yōu)化模型的構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)問題提供了技術支撐。
【學位單位】：中國地質大學(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、能量、人口和信息流動通過一系列復雜的社會技術和社會生態(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能量，如食物、水、建筑等材料、產品、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部的效能，形成城市存量，如住房、建筑、基礎設施和公園綠地等；代謝輸出包括工業(yè)產品、服務、知識以及廢棄物和排放。城市系統(tǒng)的規(guī)模、分布、內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濟內涵進行了補充，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濟特定形勢下的物質循環(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、天然氣和礦產資源等本地物質能量輸入和外部進口，工業(yè)產出，固體、液體和氣體廢棄物的排放等。

中國地質大學（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)內部互相關聯(lián)的要素，分別為流量和存量、城市活動、、驅動因子，將各要素之間的關系表述為：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動各項存，驅動因素不僅影響其他四項要素的狀態(tài)與活動，同時。結合 Dijst 等人的分析和城市代謝各部門的活動具體來到農業(yè)部門、工業(yè)部門、服務業(yè)部門和技術部門，構建明關系，研究城市系統(tǒng)內部的代謝機制（見圖 2-3）。
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本文編號：2887148