流域地质环境资源与城市生态系统 关系探讨

流域地质环境资源与城市生态系统 关系探讨

王岑 1 刘学浩 1 黎义勇 1

中国地质调查局武汉地质调查中心 湖北省武汉市 430205

摘要：城市生态系统是城市居民与周围生物和非生物环境相互作用而形成的一类具有一定功能的网络结构，也是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊的人工生态系统。 它是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的。 城市生态系统是高度发达的人工系统，是人类社会-经济－自然复合生态系统，是人类栖境从自然生态向人工生态、再向高度复杂的复合生态形式演替的最高阶段。城市中的自然系统包括城市居民赖以生存的基本物质环境，如阳光、空气、淡水、土地、动物、植物、微生物等；经济系统包括生产、分配、流通和消费的各个环节；社会系统涉及城市居民社会、经济及文化活动的各个方面。流域的地质环境和地质资源研究对满足可持续发展要求的流域开发十分重要。

关键词：流域地质 环境资源 城市生态系统

生态环境是人类生存和发展的基本条件，是社会和经济可持续发展的基础。全球工业化和城市化的迅速发展以及资源开发的进一步加强，诱发了土地沙漠化、土壤盐渍化、草地退化、河湖水量锐减、水质恶化和生物多样性减少等一系列生态环境问题，使人类社会现代化的进程正面临着严重的环境危机。如何处理流域生态环境、地质环境资源和域内城市社会发展的关系是城市发展中的核心问题。此问题始于人类社会现代化城市出现之时,只是不同时期存在的问题的核心略有不同而已。随着流域城市的发展,流域内人口的迅速增长,城区范围的不断扩大,工业的快速发展,经济规模的急剧扩张,流域的生态承载力与城市发展之间的冲突己成为制约城市可持续发展的重要因素。流域生态环境的承载力已经达到极限,很多生态指标失去了自我修复的功能,生态系统进入了恶化期。对流域生态环境变迁与城市发展进行历史学的考察是十分必要的,因为它可以揭示这种关系在当代经济社会迅速发展中变迁的原因、表现的内容和形成的特点,而弄清楚这些问题是流域内城市发展的前提条件,是实现生态环境与城市协调发展的基础。

一、城市生态系统的特点

城市生态系统是人类起主导作用的生态系统。城市中的一切设施都是人制造的，人类活动对城市生态系统的发展起着重要的支配作用。与自然生态系统相比，城市生态系统绿色植物的量很少；消费者主要是人类，而不是野生动物；分解者微生物的活动受到抑制，分解功能不强。城市生态系统是物质和能量流通量大、 运转快、高度开放的生态系统。城市生态系统不论在能量上还是在物质上，都是一个高度开放的生态系统。这种高度的开放性又导致它对其他生态系统具有高度的依赖性，同时会对其他生态系统产生强烈的干扰。城市生态系统中自然系统的自动调节能力弱，容易出现环境污染等问题。城市生态系统的营养结构简单，对环境污染的自动净化能力远远不如自然生态系统。

二、城市生态系统与流域地质环境资源的综合研究方向

1、阐明城市生态系统内各因素间的相互关系。在这种理论的指导下，认为城市是一个“准有机体”，它有独特的组成因素和内部结构，各因素之间相互作用又相互依存，它们之间的相互关系决定了城市本身的代谢过程。物质与能量经城市输出与输入，是城市内部与外部环境联系的纽带，而城市系统内部的物质流和能量流则是城市系统内部各部分联系的纽带，这两方面都是城市法阵“模式”的决定因素。

2、研究城市及其支持圈的相互作用。供应和维持城市运转所需的物质和能量的地区称为城市的生命支持圈。 城市本身不可能成为一个独立的系统，它强烈地依赖周围区输入物质和能量。 因此，这一类研究的方向是放在城市及其周围环境的相互依赖和相互作用方面。 目的在于为城市建设提出合理的资源开发方案。

3、研究城市进程与生物和人的协调演变关系。这类研究侧重于研究演变过程的两个方面。 一方面是研究城市化进程对生物和人的影响，即研究城市环境中的生物（动物、植物、微生物和人）在城市化进程的作用下，在状态和行为上，相对于自然环境状态下的生物发生了哪些变化。 另一方面是研究处于不同自然环境条件影响下， 人类居地的形式、规模、居民的生活方式及其文化传统等方面的特点，从而获悉城市发展的特点及其制约因素。

三、城市生态系统与流域地质环境资源的研究方法

由于城市生态系统的复杂性，因此在城市生态系统的研究工作中，应采用综合性的研究方法。所选用的具体方法应能较确切地描述系统整体的发展及其演变的趋势；能够描述系统发展的空间格局与特征；能够反映系统发展的空间格局与特征且具有简便可靠、耗资较少、易于掌握等优点。其研究方法主要有以下几种：

1、生态编图法。这是当前城市生态系统研究中最常用的一种方法，它是直观而形象地描述城市生态系统发展的空间格局特征及规律的有效手段，也是最早用于城市生态系统研究的方法之一。 生态编图法大致可分为两大类。 第一类是传统的人工编图法，根据图件的精度要求，选用适合精度要求的地形图作为底图，再在底图上编制反映各类生态特征的专业要素图件。第二类是计算机辅助制图方法，采用计算机技术，建立环境信息数据库，利用研制的软件，打印出反映各类生态要素的生态图件。

2、系统动力学方法。所谓系统动力学就是处理信息反馈系统动态行为的方法论，用于研究系统由现在的状态转变到期望状态的全过程，是客观战略研究和决策的有力工具。 本法具有动态性、反馈性强调信息返回和整体性的特点。这些特点能较为真实地反映城市生态系统的多层次、多变量、多反馈、多输出、多目标的系统特征，能在整体上描述城市生态系统的动态变化，以便进行策略分析，预测未来系统的发展趋势。

3、投入产出方法。研究经济大系统中各部门之间、局部与整体之间内在联系的有效方法。任何经济活动的投入与产出之间都存在一定的数量关系，即技术经济联系，所以投入产出法可以回答结构调整给整个系统所造成的影响程度，以及如何协调未来的发展。它能定量地表示系统总量与各因子因素的相互关系，揭示其因果关系，制定系统的发展方向。该方法还可以进行模拟分析，对未来规划与政策进行模拟。在环境研究中，则着重于不同的工业结构带来不同的环境影响。工业结构不同，资源消耗不同，排放的污染物也就不同。这些污染物与特定的消费或生产过程相联系，并可用结构系数来描述。

4、流域资源-环境系统分析方法。这是采用系统方法建立的一套资源-环境系统分析模型，它包括网络图综合平衡分析模型、耗能区域分布传真模型、部门资源消费需求预测模型和资源供应系统规划模型等。可以研究一个城市资源消费的历史与现状、资源耗用与环境质量的关系，预测资源的需求量和资源供应的合理结构及其对策。

城市生态系统与流域地质环境资源的研究是地学与生态学的交叉，目的是寻求高度集中的人口及所从事的各种社会活动与自然环境的良好合作途径，以促进经济有序发展和生态系统的良性循环，同时，也为生态城市的建设提供有力的理论支持。

参考文献：

［1］毛齐正，黄甘霖，邬建国.城市生态系统服务研究综述［J］.应用生态学报，2018，（4）：13．

［2］秦 趣，代 稳，陈志霞.我国城市生态系统健康评价综述［J］.安全与环境工程，2019，（4）：10．

［3］刘佳琦.城市生态系统影响因素的作用机理与仿真研究［Ｄ］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019．

［4］Dunham J B, Angermeier P L, Crausbay S D, Cravens A E, Gosnell H, McEvoy J, Moritz M A, Raheem N, Sanford T. Rivers are social-ecological systems:time to integrate human dimensions into riverscape ecology and management. WIREs Water, 2018, 5(4): e1291.

作者简介：

王岑，女，工程师，研究方向：水工环地质、系统生态学

资助项目：1.国家重点研发计划“污染场地土壤与地下水采样新技术与新设备”（2018YFC1800800） 2.赣江流域水文地质调查（DD20190329）(课题编号不得删除）