基于PSR模型的城市生态韧性成长力评价指标体系构建及应用.pdf
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1、水利经济,2023,41(5)摇 E鄄mail:jj 摇 http:/摇 电话:02583786376摇第 41 卷第 5 期Vol.41 No.5水摇 利摇 经摇 济Journal of Economics of Water Resources2023 年 9 月Sep.2023基金项目:教育部人文社会科学研究青年基金项目(19YJC630155);江苏省社会科学基金项目(21GLC026)作者简介:张阳(1960),男,教授,博士,主要从事生态文明与环境可持续发展研究。E鄄mail:DOI:10.3880/j.issn.10039511.2023.05.002基于 PSR 模型的城市生态韧
2、性成长力评价指标体系构建及应用张摇 阳1,2,3,谭良敏1,田摇 鸣1,2,3,王宏鹏1(1.河海大学商学院,江苏 南京摇 211100;2.江苏省“世界水谷冶与水生态文明协同创新中心,江苏 南京摇 211100;3.江苏省决策咨询研究基地(企业国际化发展),江苏 南京摇 211100)摘要:加强城市生态韧性建设是提高城市生态安全、改善城市生态环境、增加生态效益、实现城市可持续发展的重要举措。为克服静态分析的局限性,结合三螺旋理论,采用压力-状态-响应(PSR)模型构建了包含 16 个评价指标的城市生态韧性成长力评价指标体系,并采用主成分分析法和熵值法确定指标综合权重,评估了 20172020
3、 年中国 31 个城市的生态韧性成长力,进一步引入耦合度及耦合协调度对评估结果进行了分析。结果表明:除乌鲁木齐外其他省会城市的生态韧性成长力水平都呈现先上升后下降再平稳的趋势,城市生态韧性的总体水平螺旋上升;城市生态韧性成长力的耦合协调度呈先升后降、先降后升、不断上升 3 种情况,且多数城市生态韧性成长力耦合协调度符合先升后降的变化趋势。依据评价结果,为推进城市生态韧性建设提出对策建议。关键词:城市生态韧性;成长力;PSR 模型;三螺旋理论中图分类号:X24摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:10039511(2023)05000909摇 摇 随着我国经济社会发展不断深入,生态文明
4、建设地位和作用日益凸显1。党的二十大报告也提出:“推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。冶2绿色发展、低碳经济依然是各地城市发展风向标,不断构建城市生态文明的新篇章。生态文明建设为提高城市生态韧性提供了理论支撑,而增强城市生态韧性则是生态文明建设的实践体现。如何维持和提高城市生态韧性,使各城市能够演化出一套针对当地资源、环境、能源等情况的多维度发展模式,已成为城市生态文明建设亟须解决的重要问题。城市生态韧性的强化是实现生态文明建设的重要举措。城市发展的过程中难以避免地存在城市生态风险,在一些人口稠密、资源短缺的地区,生态环境遭到破坏,森林植被减少、旱涝灾害频繁、沙漠化严重、
5、物种多样性降低等生态问题依然存在3。这些问题不仅影响了城市居民的正常生活条件,也限制了经济的健康发展,对城市资源和环境造成了很大的压力和影响。因此,如何提高城市应对生态风险的能力和生态恢复力,成为城市可持续发展的重要目标4。2015 年,中央城市工作会议曾为城市发展指明新的方向,即通过提高城市管理能力将城市发展模式转变为可持续发展5。基于此,政府积极推动绿色城市、森林城市和海绵城市的建设,其中海绵城市的建设强调城市的复原力、低影响开发和可持续资源管理,以提高城市应对与雨洪相关灾害的能力6。海绵城市的概念具有前瞻性和有效性,其主要在应对雨洪灾害方面具有很好的“弹性冶,可解决城市水生态环境问题。然
6、而,城市遭受的冲击不仅包含雨水洪涝灾害,还包括环境污染、能源危机等多方面问题。因此,有必要在海绵城市这一概念的基础上对城市可持续发展的内涵进行扩充,即以增强城市生态韧性为目标,提高城市生态韧性成长力,为抵御气候变化带来的灾害、城市化等问题筑牢生态保护屏障。目前,虽然已有研究者对城市韧性进行了研究探索,将社会、经济、人力、制度、生态、基础设施等因素作为城市韧性的重要组成部分,构建了城市韧性评价指标体系7鄄8,但对城市生态韧性的关注并不充分。随着生态文明建设的地位日益提高,有必要将9水利经济,2023,41(5)摇 E鄄mail:jj 摇 http:/摇 电话:02583786376摇城市生态韧性
7、放在更突出的位置,对其进行讨论并构建评价指标体系。此外,已有的城市生态韧性评价研究多是基于静态视角对城市以往或目前的生态韧性进行评价,无法反映城市生态韧性的发展变化情况。城市生态韧性在时间的变化下往往伴随着压力和状态的改变。这些改变影响着人类社会与生态环境间的互动关系,使得城市生态韧性不断变化。城市生态韧性成长力水平不仅可以反映城市生态的发展状况,更能为有关部门制定战略规划提供参考信息。因此,构建合适的评价体系指标对城市生态韧性成长力进行测度,对了解城市自身发展中存在的生态问题以及提高城市生态韧性极为重要。本研究剖析城市生态韧性成长力各维度的构成要素后,设计评价指标体系,对除港澳台之外的 31
8、 个直辖市和省会城市的生态韧性成长力进行评价分析。1摇 城市生态韧性成长力评价的 PSR 模型1.1摇 城市生态韧性成长力概念城市生态韧性成长力评价指标体系的构建必须建立在对其概念充分理解的基础上。自“韧性冶这一概念被提出,众多学者就其内涵展开了讨论3,9。韧性最初被理解为受到冲击后“恢复到原始状态冶的能力,其后,韧性的概念不断演进,在不同学科领域中被赋予不同含义。虽然对韧性概念的讨论还没有一致定论,但区别于脆弱性与适应性,“韧性是由弹性和恢复力共同构成冶的观点得到了学界的广泛认同,为后来的城市韧性理论奠定了思想基础10。城镇化数量的粗放增长伴随着全球变化引发的多种灾害,城市随时面临不确定风险
9、的冲击,城市系统变得脆弱不堪11。2002 年,倡导地区可持续发展国际理事会(ICLEI)将建设“韧性城市冶纳入议题,掀起了城市韧性的研究浪潮。基于特定的理论视角,国内外众多学者展开了对城市韧性的研究,包含了城市经济韧性研究、社会韧性研究等多方面研究内容,涵盖了经济、人口、制度、基础设施、安全等多维度的城市韧性评价指标,从不同侧重点丰富了城市韧性的基本内涵12鄄13。随着生态文明理念的深入贯彻,生态韧性发展为城市生态环境与空间形态关系研究的新切入点。生态韧性的内涵也从最初“自然系统应对自然或人为原因引起的生态系统变化时的持久性冶转变为“生态系统在重新组织成新结构前能化解不确定风险的抵抗 适应
10、恢复能力冶14。Folke15对韧性内涵提出了 3 种观点,即工程韧性、生态韧性和社会 生态韧性。工程韧性被定义为受到扰动后恢复原状的速度,这一概念假定了单一稳定的状态。生态韧性则强调的是在保持关键阈值前提下对外在干扰的承受程度以及新稳态的塑造,区别于外在压力下恢复到系统原始状态的速度,体现的是“反抗和适应能力冶16鄄17。社会 生态韧性理论认为,韧性并不只是返回原有状态的能力,更重要的是复杂的社会 生态系统在面对压力与张力时的变化、适应、转化的能力14,18。Walker 等19提出的演化韧性强调了在这种能力下系统的自我重组和持续适应过程。本研究中的城市生态韧性成长力与传统的生态韧性不同,传
11、统生态韧性更多强调通过系统自我调节能力达到新的稳态,而城市生态韧性成长力是一种变化的过程,包含了“人冶的参与,与社会 生态韧性所提出的持续不断变化、适应和转化的动态属性更为相符,是既包含城市生态资源抵挡外部冲击的能力,又包含人为动态响应的过程。总之,城市生态韧性成长力就是要在生态文明建设中充分考虑各类影响生态系统的不确定性风险,采取趋利避害的行动,通过加强生态环境保护以及改善生态系统管理水平增强城市生态韧性,建设能够应对各种环境冲击、有强恢复力的城市。城市生态韧性成长力既强调系统适应的不确定性、生态系统不断优化的动态能力,又强调冲击下城市外部生态系统和预防、准备、响应等内部生态治理机制的统一性
12、和功能运行的持续性。城市生态韧性成长力概念的提出使城市更好地应对发展过程中遇到的生态风险,有利于构建城市可持续发展的新模式。1.2摇城市生态韧性成长力评价指标体系的构建依据摇 摇压力 状态 响应(pressure鄄state鄄response,PSR)模型 常 用 于 评 价 生 态 安 全、生 态 资 源 可 持 续等20鄄21。压力指人类活动可能给环境造成的不利影响;状态指环境、自然资源与生态系统现状;响应指人类面临环境问题所采取的对策与措施22鄄23。PSR 模型不仅能反映城市当前的生态状况,而且能把导致环境状态发生变化的原因以及人为响应的结果纳入分析框架,揭示系统、动因和人类活动三者间
13、的相互作用。城市生态韧性是由城市中存在的重大风险、用于抵御风险的资源以及采取的响应措施共同决定的。根据社会 生态韧性的内涵,即受到干扰后抵制扰动的一般资源能力与响应转化能力,城市生态韧性包括了扰动前的压力、扰动中的状态以及扰动后的响应 3 个要素,可以看作系统不断适应生态风险与扰动的循环过程。基于此,本研究将 PSR模型运用到城市生态韧性的研究中,构建城市生态韧性成长力评价指标体系的 3 个维度。虽然杜娟等24指出 PSR 模型中的“压力、状态、响应冶要素之间互为因果,是一个以时间为轴的01水利经济,2023,41(5)摇 E鄄mail:jj 摇 http:/摇 电话:02583786376摇
14、开放性螺旋形循环链关系,但鲜有研究将三要素的动态变化过程纳入评价体系构建,致使对 PSR 模型中各要素发展变化趋势的认知不足。本研究考虑城市生态韧性在状态、压力与响应相互作用下,存在适应性提升的动态过程,这一过程体现为城市生态韧性成长力,进而构建城市生态韧性成长力评价指标体系。城市生态韧性成长力强调的是城市生态韧性的变化过程,而三螺旋理论多用于分析因素间相互作用关系,该理论的纵向进化特征恰好与城市生态韧性成长机制中外部压力,资源状态以及系统对风险的动态响应相契合。因此,在 PSR 模型基础上,引入三螺旋理论,进一步解释城市生态韧性成长力的内涵。三螺旋理论强调三者间的相互作用,三者在动态过程中构
15、成系统的整体性不断提升25。而城市生态韧性成长力中的“压力、状态、响应冶间的关系恰好符合这一特征,通过三螺旋理论探究城市生态韧性成长力,可以更好地理解“压力、状态、响应冶三要素间的互动机制,如图 1 所示。图 1摇 城市生态韧性成长力 PSR 模型框架1.3摇 城市生态韧性成长力 PSR 模型的机理分析对于城市生态韧性成长力而言,压力指危及生态系统的干扰,包括人类活动给生态系统带来的直接压力和间接压力。这些压力最终都会对城市的生态系统形成冲击26。状态指生态系统现状及存在问题,已有的城市生态资源能够帮助城市抵挡生态破坏,存在的不利问题则需要得到相应改善27。响应指政府机构等对生态韧性的建设能力
16、,包括资金的投入、制度的建设等28。根据三螺旋理论,城市生态韧性成长力的压力、状态、响应三要素互相作用,在动态循环的过程中促使城市生态韧性整体性不断提升。具体而言,基于城市原本的压力形成资源状态,拥有的资源状态可以作为抵御风险的能力,在对已有生态资源充分认识的基础上,人为对现有状态做出的响应,保障城市生态系统内部要素发生形变时不受到破坏,在动态响应过程中原本的压力状态发生改变,而原本的压力状态决定了城市还能够再承受的生态风险冲击程度,进一步影响生态环境状态并再次响应,循环往复29。一种是产生正向循环的过程,即具有正向成长力,例如,温室气体的过度排放等会加重环境污染,对生态系统造成压力,政府部门
17、基于不利状态采取加建污水处理厂等响应措施。污水处理厂对污水的处理降低了温室气体排放给环境带来的压力,构成了下一阶段的初始压力。另一种为负成长性,即在压力下缺少必要的能力储备和响应机制导致逆向循环,最终致使城市生态系统崩溃。在城市生态韧性的成长过程中,针对三螺旋理论的有效运作,其压力、状态和响应三要素需要同步性变化,如果其中有某一要素发展较弱,无法与其他要素的变化相匹配,那么它们之间的相互作用就会受到损坏,螺旋上升的趋势也会被打破。可见,城市的生态韧性变化并非是受到某一因素影响的线性过程,它的成长是城市生态韧性压力、状态、响应三维结构螺旋发展的结果,演进后城市形成的生态韧性新水平与前一阶段生态韧
18、性水平的差异即为城市生态韧性成长力。2摇 城市生态韧性成长力评价指标体系构建2.1摇 指标选取本研究基于 PSR 模型框架,构建了以城市生态韧性成长力综合指数为目标层,以“压力、状态、响应冶的变化为系统层,以 16 个可以反映各城市生态韧性实际变化情况的具体评价指标为指标层的城市生态韧性成长力评价指标体系,如表 1 所示。考虑到统计年鉴以及政府工作通常以年为测算单位,城市生态韧性成长力评价指标以单位年城市生态韧性变化值进行衡量。评价指标体系构建的主要依据为国内与生态文明建设相关的文件30鄄31,通过对文件的解读提炼出城市生态韧性成长力的基本指标。压力指标选取对生态环境直接产生压力和间接产生压力
19、的有关指标,状态指标选取能体现可持续发展过程中的生态系统状态指标,响应指标选取能够表征地方政府针对压力活动做出响应措施的相关指标。城市生态韧性成长力为压力指标、状态指标和响应指标与前一阶段指标的差值。2.1.1摇 压力指标压力指标用于描绘生态系统中受到的压力,包括给生态系统直接带来的压力和人类活动带来的间接压力,压力成长力反映压力变化情况32鄄33。其中间接压力主要为:我国当前正处于工业化和城镇化的中间阶段,人口密度的增大加大了对环境的生态压力;人均日生活用水量反映的水资源压力。直接压力是指直接影响生态系统的压力,是生态系统遭到破坏的重要因素,如:工业废水排放量和工业二11水利经济,2023,
20、41(5)摇 E鄄mail:jj 摇 http:/摇 电话:02583786376摇表 1摇 城市生态韧性成长力评价指标体系维度指标属性指标来源熵值法权重主成分分析法权重综合权重生态韧性压力生态韧性状态生态韧性响应人口密度人均日生活用水量工业废水排放量工业二氧化硫排放量生活垃圾清运量建成区绿化覆盖率城市公园数量公园绿地面积空气质量水资源量市容环卫专用车辆设备总数无害化处理厂数量排水管道长度污水处理投资工业固体综合利用率生活垃圾无害化处理率负向负向负向负向正向正向正向正向正向正向正向正向正向正向正向正向中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标的建议关于加快推进生态
21、文明建设的意见关于加快推进生态文明建设的意见关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见“十三五冶生态环境保护规划“十三五冶节能减排综合工作方案关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见“十三五冶生态环境保护规划“十三五冶节能减排综合工作方案国家生态文明试验区改革举措和经验做法推广清单关于规范城市适合垃圾跨界清运处理的通知2030 年可持续发展议程建立国家公园体制总体方案关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见生态文明建设标准体系发展行动指南(2018-2020 年)“十三五冶生态环境保护规划关于加快推进生态文明建设的意见关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关
22、工作的指导意见城市市容和环境卫生管理条例关于进一步做好社会垃圾焚烧发电厂规划选址工作通知“十三五冶全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标的建议国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知关于推进环保设施和城市污水垃圾处理设施向公众开放的指导意见关于政府参与污水、垃圾处理项目全面实施 ppp 模式的通知循环发展引领行动可再生能源发展“十三五冶规划节能减排综合性工作方案住房城乡建设部办公厅关于开展生活垃圾焚烧处理设施集中整治工作的通知“十三五冶全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划0.02820.05250.04040.
23、02580.05830.04210.04080.05530.04810.09640.05990.07820.03730.06660.05200.03290.06520.04910.15700.06670.11190.09560.06480.08020.10430.06730.08580.05750.05540.05650.02880.06390.04640.09360.06970.08170.04590.07290.05950.02670.05620.04140.04960.05770.05360.07970.06770.0737氧化硫排放量对环境系统的干扰,其排放量远远超过生态系统自身的净化
24、能力;可运往垃圾填埋场和中转站的生活垃圾数量,生活垃圾清运量越多,对正常生活和环境的影响就越小34。2.1.2摇 状态指标状态指标用来描绘城市已有的生态环境和资源现状,状态成长力则是指状态变化情况。具体而言,建成区绿化覆盖率反映了植被资源应对经济社会发展的侵扰能力,体现城市绿化状态35。城市公园数量、公园绿地面积是分别从数量和面积维度衡量城市生态环境的重要因素,公园绿地不仅有休闲娱乐的功能,还在调节城市维湿度,提高二氧化碳转化率等方面发挥重要作用,有必要推进公园形态与城市空间有机融合,将其纳入城市生态韧性成长力重要的状态指标36。空气质量状态主要反映了城市空气污染状况,空气质量的好坏直接影响城
25、市的适宜居住度,对城市发展产生重要影响37。水是生命源泉,是城市发展的基础资源,水资源量在一定程度上能表现出该地区的生态自然禀赋状态38。2.1.3摇 响应指标响应指标用来描述地方政府针对生态环境的压力和现有状态的响应,用于表征城市生态韧性的建设能力,既要最大限度地保护城市的自然生态环境,使开发建设活动保持在自然环境的承载能力之内,又要弥补对自然环境的消极影响,改善自然环境的健康状况。成长力的响应指标主要从响应方式的完善,如资金、设备的投入变化,以及响应的结果如污染处理率改善等两个层面进行衡量,不仅要关注是否采取特定的措施,还要关注采取的措施是否有效39。具体而言,衡量指标包括市容环卫专用车辆
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