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        城市食物-能源-水資源系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性研究:以北京市為例

        2021-07-29 17:40:42李心晴張力小張鵬鵬郝巖熊欣
        中國人口·資源與環(huán)境 2021年5期
        關(guān)鍵詞:能源食物

        李心晴 張力小 張鵬鵬 郝巖 熊欣

        摘要 食物、能源和水資源是人類生存和發(fā)展不可或缺、不可替代的基礎(chǔ)性資源,三者之間存在錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系。城市是社會經(jīng)濟與資源消耗的集聚地,也是食物、能源和水資源供需矛盾沖突最為激烈的區(qū)域,食物安全、化石能源枯竭和淡水資源短缺等全球性問題已成為未來城市可持續(xù)發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。系統(tǒng)分析與模擬城市食物-能源-水資源的供給、需求及其關(guān)聯(lián)關(guān)系,對保障城市資源供給安全、推動資源系統(tǒng)管理具有重要的實踐意義。文章基于Stella建模平臺,構(gòu)建了區(qū)域關(guān)聯(lián)和要素關(guān)聯(lián)耦合作用下城市食物、能源與水資源供需的動態(tài)模型,以北京市為例,定量模擬了2016—2035年食物-能源-水資源系統(tǒng)的動態(tài)變化及其關(guān)聯(lián)特征。結(jié)果表明:①2035年,北京城市居民糧食需求量預(yù)計約216萬t,肉類83萬t,總能源需求量約9165萬tce,總需水量約46億m3,而由本地獨立生產(chǎn)和供給的資源量僅分別為21萬t、23萬t、1650萬tce和33億m3,本地供需缺口都呈現(xiàn)增大趨勢,必須依賴外部地區(qū)的資源投入滿足本地需求。②食物-能源-水資源要素之間相互作用的絕對量增加且生產(chǎn)“外包”特征明顯,本地食物-能源-水資源關(guān)聯(lián)關(guān)系向運輸、處理等供應(yīng)鏈后端環(huán)節(jié)偏移。③要素關(guān)聯(lián)關(guān)系上,食物與水資源的耦合作用最強,能源和食物的關(guān)聯(lián)程度明顯增大,水資源和能源的關(guān)聯(lián)程度較穩(wěn)定。區(qū)域關(guān)聯(lián)關(guān)系上,食物-能源-水資源系統(tǒng)區(qū)域間關(guān)聯(lián)性增強。④城市資源的系統(tǒng)管理需要綜合考慮食物-能源-水資源供需過程中的多重權(quán)衡關(guān)系,建立多區(qū)域、多要素一體化的資源協(xié)同管理機制。

        關(guān)鍵詞 食物-能源-水;關(guān)聯(lián)關(guān)系;動態(tài)模擬;Stella

        中圖分類號 X24文獻(xiàn)標(biāo)識碼 D63文章編號 1002-2104(2021)05-0174-11DOI:10.12062/cpre.20201017

        食物、能源與水資源(food,energyandwater,F(xiàn)EW)是人類生存和發(fā)展不可或缺、不可替代的基礎(chǔ)性資源[1]。當(dāng)前人類取得了超越任何歷史時期的技術(shù)經(jīng)濟成就,然而全球食物、能源和水資源的總體態(tài)勢仍然嚴(yán)峻[2]。食物安全、淡水資源短缺和化石能源枯竭已成為全球性問題。城市是社會經(jīng)濟與資源消耗的集聚地,也是食物、能源與水資源供需矛盾最為突出的區(qū)域[3]。高強度的資源需求造成了嚴(yán)重的資源超載問題,如何保障城市食物-能源-水資源系統(tǒng)的供需安全是推動城市可持續(xù)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。食物-能源-水資源之間存在著錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系,一種資源的約束可能會限制其他資源的開發(fā)利用[4]。隨著資源稀缺程度增加,“關(guān)聯(lián)關(guān)系”約束下食物-能源-水資源呈現(xiàn)的協(xié)同或拮抗作用愈加強烈,更加劇了城市內(nèi)的資源沖突。同時,城市是一個高度開放的系統(tǒng),資源的生產(chǎn)和消費在空間上呈現(xiàn)明顯分離[5-6],日益增長的區(qū)域輸入影響著城市食物-能源-水資源的供需系統(tǒng),城市社會經(jīng)濟與環(huán)境變化也會影響其他區(qū)域的資源安全[7],使城市食物-能源-水資源的供需管理更為復(fù)雜。2014年,德國技術(shù)合作組織(GIZ)與地方政府環(huán)境行動理事會(ICLEI)在合作項目中首次提出“UrbanNexus”的概念[8],將食物-能源-水資源關(guān)聯(lián)關(guān)系與城市可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系起來,強調(diào)必須重視城市食物-能源-水資源的系統(tǒng)管理。因此,有必要從關(guān)聯(lián)視角出發(fā),充分考慮城市系統(tǒng)的開放性特征和區(qū)域傳導(dǎo)效應(yīng)[9],對未來食物-能源-水資源系統(tǒng)的供需變化及資源開發(fā)利用的協(xié)調(diào)與安全性進(jìn)行“前瞻性”預(yù)判,以服務(wù)城市資源安全與協(xié)同管理[10]。

        1文獻(xiàn)綜述

        城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)對食物-能源-水資源提出了更高要求,全球氣候變化和公共衛(wèi)生事件的突發(fā)更增加了保障城市食物-能源-水資源供需安全的不確定性和風(fēng)險。如何應(yīng)對未來不斷擴大的資源需求以及快速退化的資源生產(chǎn)是城市管理決策者亟待解決的問題[11]。長期以來,城市系統(tǒng)大多是以單一、割裂、機械的方式考慮食物、能源與水資源,試圖通過對資源供需開展現(xiàn)狀評估[12-14]或預(yù)警分析[15-18]在單要素領(lǐng)域提出應(yīng)對資源危機的有效措施,這種傳統(tǒng)的“孤島式”的資源管理忽視了食物-能源-水資源要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,不能充分反映資源利用在管理實踐中的復(fù)雜性,甚至?xí)硇碌馁Y源困境,不利于實現(xiàn)資源整體分析和綜合管理[19]。

        2011年波恩會議之后,“關(guān)聯(lián)關(guān)系”作為環(huán)境管理的新范式,逐漸成為世界性的熱點議題。目前學(xué)術(shù)界對食物-能源-水資源系統(tǒng)存在客觀復(fù)雜的相互作用基本達(dá)成共識,并逐漸形成以食物-能源-水資源為核心的多要素、多尺度的研究框架[9,20]。在此基礎(chǔ)上,有關(guān)食物-能源-水資源的模型開始發(fā)展起來,主要用于量化與評價復(fù)雜食物-能源-水資源系統(tǒng)的行為模式和互動關(guān)系,如多尺度綜合評價模型(MuSIASEM)[21]、WEF關(guān)聯(lián)關(guān)系研究工具(WEFNexusTool2.0)[22]等,此類模型可以通過情景分析探索國家尺度資源利用的最優(yōu)方案,但主要側(cè)重靜態(tài)分析,不利于掌握食物-能源-水資源系統(tǒng)的運行規(guī)律;而氣候-土地-能源-水模型(CLEWs)[23]、區(qū)域綜合建模和分析平臺(PRIMA)[24]等雖可以實現(xiàn)不同國家或區(qū)域食物-能源-水資源安全的動態(tài)評估,但往往由于模型固化、參數(shù)復(fù)雜,在面對特定研究對象與問題時缺乏一定的靈活性,難以實現(xiàn)對城市資源安全的整體把握。為此,部分學(xué)者借助不同的建模平臺開發(fā)了專門的模型分析工具,譬如Lin等[25]開發(fā)了基于GIS的區(qū)域環(huán)境評估工具(GREAT),李桂君等[26]和王慧敏等[27]構(gòu)建了食物-能源-水資源系統(tǒng)動力學(xué)模型等,雖可有效模擬地方性區(qū)域未來食物-能源-水資源的變化趨勢,為城市動態(tài)模擬研究提供借鑒,但并未考慮其開放性特征,對多維關(guān)聯(lián)關(guān)系的復(fù)雜性思考較為簡單。因此,文章旨在綜合考慮城市食物-能源-水資源要素間、系統(tǒng)間、區(qū)域間的多重關(guān)聯(lián)關(guān)系,構(gòu)建靈活的城市食物-能源-水資源動態(tài)模型,服務(wù)于城市資源系統(tǒng)管理。

        作為首都的北京是中國快速城市化過程的縮影,獨特的區(qū)位條件和超大城市的定位決定了北京承受著日益緊張的資源壓力。文章以北京市為例,基于Stella建模平臺,提出城市食物-能源-水資源系統(tǒng)模型的建模范例,模擬北京城市發(fā)展過程中食物-能源-水資源的供給與需求,分析食物-能源-水資源彼此間關(guān)聯(lián)強度的變化規(guī)律,以期為北京城市發(fā)展規(guī)劃實施以及構(gòu)建韌性城市管理方法提供定量化決策依據(jù)。

        2研究方法及數(shù)據(jù)來源

        2.1模型構(gòu)建

        Stella是基于交互式界面的動態(tài)建模與政策分析平臺,在復(fù)雜系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系量化與結(jié)構(gòu)分析等方面具有獨特優(yōu)勢,操作靈活且不需要編寫復(fù)雜的程序代碼,大大提高了建模的交互性與通用性。本研究綜合考慮食物-能源-水資源要素之間的依存關(guān)系(resourcesdependence,RD)、與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間的供給關(guān)系(resourcesprovision,RP)以及城市與區(qū)域之間的耦合關(guān)系(resourcescross-region,RR)(圖1),基于Stella平臺進(jìn)行建模,模型包括四個模塊(圖2),模塊中變量的含義如表1所示。

        模塊I是社會經(jīng)濟模塊,主要包含常住人口和GDP兩個重要參數(shù),是生產(chǎn)生活中食物-能源-水資源需求的直接驅(qū)動因素。GDP以2010年可比價表示,綜合分析世界銀行(WorldBank)與法國巴黎銀行(BNPParibas)數(shù)據(jù)庫資料、《2017—2018年中國宏觀經(jīng)濟分析與預(yù)測》及《北京藍(lán)皮書:北京經(jīng)濟發(fā)展報告(2018—2019)》等研究報告以設(shè)定增長率。人口動態(tài)變化采用邏輯斯蒂增長函數(shù)表示,參考《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》將2035年人口目標(biāo)設(shè)定為2300萬人。

        模塊Ⅱ是城市食物供需模塊,主要包括糧食和肉類。北京本地糧食生產(chǎn)假設(shè)全部供本地消費,由糧食種植面積與養(yǎng)殖規(guī)模的變化來進(jìn)行模擬,需求量由常住人口與居民人均家庭食物消費量來估算,供需缺口決定外地調(diào)入量。食物對能源的消耗主要考慮生產(chǎn)(種植/養(yǎng)殖)-加工(碾米、屠宰等)-運輸存儲-烹飪煮熟四個過程,而對水資源需求則主要考慮生產(chǎn)-加工-烹飪煮熟三個環(huán)節(jié)。

        模塊Ⅲ是城市能源供需模塊,主要考慮了煤炭、石油、天然氣、電力和熱力五種能源類型。北京市本地完全自給的能源生產(chǎn)活動僅有部分原煤開采以及可再生能源的開發(fā)。能源需求主體包括生產(chǎn)與生活需求。其中,生產(chǎn)需求包括食物和水資源系統(tǒng)需要的能源以及其他產(chǎn)業(yè)(主要指除農(nóng)業(yè)、水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、水利環(huán)境公共設(shè)施管理業(yè)以外的產(chǎn)業(yè))的能源消耗;生活需求主要包括家庭食物加工與其他能耗之和。此外,能源生產(chǎn)和加工過程中的水資源消耗量,主要包括煤炭生產(chǎn)、火力發(fā)電、熱力供應(yīng)、油品加工以及可再生能源的生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。同時,綜合《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》及北京市可再生能源發(fā)展的現(xiàn)狀與未來趨勢,設(shè)定太陽能、地?zé)崮埽ê酂幔?、生物質(zhì)能、風(fēng)能的發(fā)展情景。

        模塊Ⅳ是城市水資源供需模塊,本地供水主體包括地表水、地下水及回用水三部分,而需水主體包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和市政景觀四部分。其中,地表水和地下水的供給量由歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)推算,回用水利用量根據(jù)回用率估算。農(nóng)業(yè)需水主要由農(nóng)業(yè)灌溉用水驅(qū)動;工業(yè)需水由能源產(chǎn)業(yè)需水和一般工業(yè)(除能源生產(chǎn)、加工以外的工業(yè)活動)需水共同決定;生活需水等于食物烹飪需水與人口和其他人均生活用水量乘積的和;市政景觀需水由人口和經(jīng)濟發(fā)展水平估算。以“原水提取”“水處理與分配”和“廢水處理與回收”三個環(huán)節(jié)計算水資源開發(fā)利用過程中的能源消耗[28]。以食物氮排放灰水足跡作為水系統(tǒng)受到食物系統(tǒng)影響的表征指標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)采用《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(北京市地方標(biāo)準(zhǔn))》(DB11/307-2013)中B排放限值。

        2.2關(guān)聯(lián)指標(biāo)構(gòu)建

        資源之間相互影響的程度不能僅僅從絕對量來反映,如,食物消耗的能源較多,但其他經(jīng)濟部門能源需求的增加會導(dǎo)致食物對能源系統(tǒng)構(gòu)成的實際影響可能較小。鑒于此,文章構(gòu)建了要素關(guān)聯(lián)指數(shù),該指數(shù)指食物-能源-水資源交互作用量和需求量的比值,以表征系統(tǒng)內(nèi)要素間的關(guān)聯(lián)程度。

        其中:γij為資源i對資源j的單向關(guān)聯(lián)指數(shù);IDij為資源i對j的交互影響量;TDj為資源j的總需求量;γi-j為資源i和j的關(guān)聯(lián)指數(shù),在此基礎(chǔ)上,以Lγi-j表示區(qū)內(nèi)的要素關(guān)聯(lián)程度,由實際發(fā)生在城市邊界以內(nèi)的資源交互行為計算,兩指數(shù)差值為本應(yīng)由城市負(fù)擔(dān)卻外溢至區(qū)域的部分,反映城市食物-能源-水資源供需對區(qū)域資源系統(tǒng)的影響程度。

        2.3數(shù)據(jù)及驗證

        為便于與《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》中設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行對比,本研究將模擬時間節(jié)點設(shè)定為2035年,模擬步長為1年。在對人口與GDP進(jìn)行參數(shù)率定與驗證的基礎(chǔ)上,采用歷史檢驗法,利用2000—2016年食物、能源和水資源實際供、需總量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗證,相關(guān)數(shù)據(jù)來自2001—2017年歷年《北京市統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《北京市水資源公報》《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》《全國規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查技術(shù)報告》及文獻(xiàn)調(diào)研資料[29-41]。由于食物需求統(tǒng)計量存在統(tǒng)計口徑的缺口,本文選擇已有研究中的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證[42],如圖3所示,總體模擬效果較好,模型可靠性較高。

        3結(jié)果與分析

        3.1食物-能源-水資源供需總量及結(jié)構(gòu)的變化

        如圖3a、3b所示,北京市居民食物的需求量總體上呈飽和增長趨勢。2000—2015年期間,北京市居民糧食和肉類的人均消費量基本穩(wěn)定在88kg和34kg左右,隨著人口規(guī)模逐漸擴大,2035年北京城市糧食需求預(yù)計為216萬t,肉類83萬t。從生產(chǎn)端來看,隨著城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、建設(shè)用地不斷擴展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間不斷被調(diào)減,糧食作物播種面積已由2000年30.8萬hm2降至2015年的10.4萬hm2,僅約0.13萬hm2用地可服務(wù)于畜禽養(yǎng)殖,本地供給能力持續(xù)下降,2035年預(yù)計僅可保留約21萬t糧食和23萬t肉類的生產(chǎn)量,本地供需缺口將不斷拉大。

        能源作為社會經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和基本動力,與經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)強烈的耦合關(guān)系(圖3c、3d)。北京市生產(chǎn)總值可比值從2000年的0.47萬億元預(yù)計增加到2035年的6.91萬億元,而能源需求將由4144萬tce增加至約9165萬tce,略超過《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》中“2035年力爭控制能源消費總量在9000萬tce左右”的目標(biāo)。需要說明的是,北京市曾以煤炭作為城市生產(chǎn)生活的重要能源,近年來隨著“去煤炭化”進(jìn)程的推進(jìn),陜京天然氣管道、燃?xì)鉄犭娭行牡饶茉椿A(chǔ)設(shè)施建成并投入使用,北京的能源消費趨于清潔和多元,以天然氣、電力和油品為主的能源消費結(jié)構(gòu)將成為最主要格局,到2035年將占總消費量的90%以上。2020年本地煤礦關(guān)閉之后,北京化石能源消費將全部依靠調(diào)入,本地主要生產(chǎn)可再生能源,結(jié)構(gòu)上以太陽能和地?zé)崮転橹?,總量上預(yù)計2035年實現(xiàn)消費占比達(dá)到18%,距《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》中20%的目標(biāo)仍有一些距離。

        水資源供求關(guān)系在南水北調(diào)中線通水之后基本可實現(xiàn)總量平衡,但這種“緊平衡”狀態(tài)卻是極度脆弱的(圖3e、3f)。模擬結(jié)果顯示,2035年北京市水資源總需求量達(dá)46億m3,較2015年增加約19%。結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為工農(nóng)業(yè)需水大幅下降,生活需求和市政景觀需求成為水資源的需求主體(83%),這與北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和生態(tài)環(huán)境建設(shè)密切相關(guān)。在供給方面,北京市屬于重度缺水地區(qū),2000—2015年期間本地供水以地表水和地下水為主,之后北京市大力推動水資源的回收與再利用,2015年之后再生水可利用量達(dá)到10億m3,已成為除自然水體外穩(wěn)定的“第二水源”,預(yù)計2035年可利用量為16億m3,占本地水資源供給量的50%。相較于食物與能源來說,水資源的空間流動性較差,非自然水資源調(diào)度成本較高,2035年北京本地供水將面臨13億m3缺口,供需矛盾依然嚴(yán)峻。

        3.2食物-能源-水資源系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性分析

        隨著城市資源供需與結(jié)構(gòu)性變化,食物-能源-水資源要素之間的關(guān)聯(lián)性也會發(fā)生顯著變化。由圖4a、4b可以看出,食物與能源之間的相互作用明顯加強。食物對能源需求的正向驅(qū)動突出,從2000年的64萬tce增加到2035年的188萬tce,但增幅在2015年之后隨食物需求總量趨于平穩(wěn)而下降。結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)供應(yīng)鏈前端低能耗、后端高能耗的特征。盡管外部調(diào)入量不斷增加,但是相比較食物運輸和加工而言,食物生產(chǎn)所引起的外部能源消耗的影響雖在增加但始終較小,到2035年僅有16萬tce左右的能源需求量由外部地區(qū)承擔(dān)。能源受到食物子系統(tǒng)的支撐作用增加,生物質(zhì)能的利用水平顯著提高,預(yù)計2035年的年利用量將達(dá)到294萬tce。

        北京市食物和水資源的相互作用在總量上同向變化(圖4c、4d),且均呈現(xiàn)向區(qū)外轉(zhuǎn)移的趨勢。食物系統(tǒng)對水資源的影響體現(xiàn)在對水量和水質(zhì)的雙重壓力。就總量來說,食物對水資源的需求持續(xù)小幅增加,預(yù)計2035年將超過14億m3。化肥的使用、牲畜和人類糞便的排放將產(chǎn)生約18億m3的灰水負(fù)荷(2035年),其中因食物消費行為而排放的氮是食物生產(chǎn)行為的1.8倍,易造成水質(zhì)性缺水問題。由于城市食物子系統(tǒng)越來越依賴外部區(qū)域(如黑龍江、河北和山東等)的糧肉調(diào)入來滿足不斷增長的需求,2035年食物的水資源需求中將有12億m3被轉(zhuǎn)嫁到其他區(qū)域,約29%的灰水負(fù)荷由城市腹地分擔(dān)。由此可見,食物生產(chǎn)活動的外包對緩解本地的水資源緊張發(fā)揮了積極作用,但顯然加劇了區(qū)域水資源的壓力。

        北京市能源與水資源對彼此的需求呈現(xiàn)不同程度增加,但能源對水的驅(qū)動作用更強。如圖4e、4f所示,2035年能源共計需水量約7億m3,相比2000年增加了近3倍,其中約55%的能源水資源需求發(fā)生在區(qū)外。外部能源產(chǎn)品的輸入,大大減少了本地能源生產(chǎn)對水資源的需求壓力。目前北京市本地能源需水活動主要為二次能源的加工,其中以熱電生產(chǎn)為主,后期可再生能源的開發(fā)將消耗更多的水資源。同時期內(nèi),水資源對能源的需求驅(qū)動基本穩(wěn)步增長,預(yù)計2035年需求總量將達(dá)到約34萬tce。由于北京市愈加重視綜合提升水資源利用水平,自來水的生產(chǎn)運輸、污廢水的收集處理以及回用水的再生逐漸成為水資源耗能的主體,2035年需消耗能源約23萬tce。為了滿足北京市的水資源需求,南水北調(diào)工程的輸水量連年上升,將有8%的水資源能源需求量被輸水源頭丹江口及工程沿線的其他地區(qū)承擔(dān)。

        3.3食物-能源-水資源系統(tǒng)關(guān)聯(lián)程度分析

        基于上述研究,對北京市食物-能源-水資源系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)指數(shù)進(jìn)行綜合分析,如圖5所示。

        食物和水系統(tǒng)的強關(guān)聯(lián)關(guān)系發(fā)揮了主導(dǎo)作用,更高的需求風(fēng)險或伴隨更高的關(guān)聯(lián)風(fēng)險。農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的顯著提高和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級優(yōu)化,減少了食物與水資源彼此約束的相對量,關(guān)聯(lián)指數(shù)γW-F由0.28波動下降至0.26。同時,食物生產(chǎn)活動的區(qū)外轉(zhuǎn)移,使本地食物和水資源系統(tǒng)呈現(xiàn)解耦特征,2035年關(guān)聯(lián)指數(shù)LγW-F僅為0.11,相比2000年將下降近60%。

        水和能源系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系最穩(wěn)定,關(guān)聯(lián)強度雖有增加但對整體影響不大。新能源綜合利用模式的推廣和水資源利用水平的提高,增加了要素之間的資源依存量,關(guān)聯(lián)指數(shù)LγE-W由2000年的0.014增加至2035年的0.017,但該增量相對總量仍然較小,能源和水系統(tǒng)的資源壓力主要來自其他社會經(jīng)濟活動的需求。另一方面,能源和水資源長期高度對外依存的供給模式并沒有發(fā)生顯著變化,要素關(guān)聯(lián)和區(qū)內(nèi)要素關(guān)聯(lián)指數(shù)同比增長,差值約為0.006。

        能源和食物系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)強度不高,但潛力較大。近年來,生物質(zhì)能的開發(fā)利用,加速了食物和能源系統(tǒng)的耦合,關(guān)聯(lián)指數(shù)LγF-E快速上漲,2035年將達(dá)到0.024。同時,關(guān)聯(lián)指數(shù)LγF-E的改變使總體的要素關(guān)聯(lián)也發(fā)生了變化,關(guān)聯(lián)指數(shù)γF-E將增至0.025,食物和能源的關(guān)聯(lián)關(guān)系對區(qū)域作用最小,僅0.001的關(guān)聯(lián)強度被轉(zhuǎn)移到其他地區(qū)。

        總體來看,城市是高度開放的經(jīng)濟系統(tǒng),對資源嚴(yán)重稀缺的北京市而言,外圍地區(qū)分擔(dān)了北京市高強度的資源壓力,本地食物-能源-水資源系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系外溢,區(qū)域間互聯(lián)互通的作用加強,食物-能源-水資源關(guān)聯(lián)關(guān)系也更加復(fù)雜。因此,保障城市資源的安全應(yīng)由市域內(nèi)統(tǒng)籌向市域內(nèi)外兩個統(tǒng)籌的方向轉(zhuǎn)變,外部資源的供應(yīng)應(yīng)該納入城市政策的制定過程中。

        4討論

        4.1重視城市與區(qū)域之間的戰(zhàn)略對接

        北京市長期處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)的狀態(tài),新興資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展雖然逐漸緩和了部分資源供需矛盾,但本地供給增量極度有限,在應(yīng)對大體量資源需求時依然杯水車薪。2035年北京消費的食物-能源-水資源中,分別將有約85%、82%和28%依靠外地調(diào)入。要全面保障北京市的資源安全,首先需要建立長效穩(wěn)定的區(qū)域合作關(guān)系并有意識地預(yù)備多樣的城市外交路徑,提高資源可持續(xù)輸配的冗余性及綜合性,使城市資源系統(tǒng)能夠更從容地承受、應(yīng)對并適應(yīng)各種急性沖擊和慢性壓力。其次,人口和功能的集中以及對外高度依賴的發(fā)展模式,伴隨著嚴(yán)重的“虹吸效應(yīng)”,形成了城市與區(qū)域間食物-能源-水資源的利益權(quán)衡。研究表明,北京市本地資源生產(chǎn)能力快速退化,促使食物-能源-水資源系統(tǒng)產(chǎn)生了溢出效應(yīng),輻射加劇了外部地區(qū)資源要素間的關(guān)聯(lián)性與內(nèi)部約束。因此,城市資源管理有必要融入?yún)^(qū)域發(fā)展整體格局,明確城市定位,加強優(yōu)勢互補與資源分享,促進(jìn)區(qū)域內(nèi)各相關(guān)主體的協(xié)調(diào)發(fā)展。

        4.2謹(jǐn)慎推行本地新興資源保障措施

        面對持續(xù)膨脹的資源壓力,近年來北京市通過“開源節(jié)流”的方式不斷推進(jìn)資源保障工作。“開源”是指通過開發(fā)新能源、發(fā)展都市農(nóng)業(yè)以及增加回用水產(chǎn)出等方式發(fā)掘本地資源新動能,此類措施雖逐漸盤活了北京市的自有資源,但實際上缺乏對食物-能源-水資源三要素之間依賴性權(quán)衡的考慮。模擬結(jié)果顯示,新能源的開發(fā)減輕了能源壓力但會導(dǎo)致能源需水的顯著增加,而食物和水資源的強關(guān)聯(lián)關(guān)系更加暴露了都市農(nóng)業(yè)的推廣可能成為水資源壓力的新來源。因此新興資源保障措施的推行需要基于食物-能源-水資源“三位一體”的規(guī)劃視角,避免一味追求單領(lǐng)域資源效益而造成不利的連鎖反應(yīng)。

        “節(jié)流”重點在于強調(diào)資源總量與強度的雙控建設(shè)。研究結(jié)果顯示,北京城市內(nèi)食物-能源-水資源的生產(chǎn)功能弱化,消費者角色凸顯,資源需求受到社會經(jīng)濟系統(tǒng)的強力拉動,表現(xiàn)出系統(tǒng)間強烈的約束性權(quán)衡。加強資源消費端管控,是減輕食物-能源-水資源系統(tǒng)供給壓力的重要舉措,并可以為“開源”工作創(chuàng)造更大的發(fā)展空間。因此,城市食物-能源-水資源系統(tǒng)的協(xié)同管理可優(yōu)先關(guān)注資源消費的減量提質(zhì),推廣綠色消費理念和消費模式的轉(zhuǎn)型升級,提高資源利用效率,促進(jìn)資源環(huán)境約束下社會經(jīng)濟的和諧增長。

        5結(jié)論

        文章基于Stella建模平臺,構(gòu)建了城市食物-能源-水資源供需與關(guān)聯(lián)關(guān)系模型,動態(tài)模擬了2000—2035年北京市食物-能源-水資源的供需總量以及關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),并通過關(guān)聯(lián)指數(shù)分析了食物-能源-水資源之間關(guān)聯(lián)程度的變化特征,為解析城市食物-能源-水資源互動行為的復(fù)雜性、識別關(guān)鍵關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)提供了參考范例。主要結(jié)論如下。

        (1)模擬期內(nèi),北京市食物-能源-水資源需求總量呈現(xiàn)不同幅度的增長。食物的需求量在快速增加之后趨于飽和,能源始終保持較快的增長趨勢,水資源在少量下降后反彈增長。食物的本地生產(chǎn)能力持續(xù)下降,水資源和能源有一定提高,供需矛盾依舊突出。

        (2)總量上,食物-能源-水資源要素間的相互作用均有不同幅度的增加。結(jié)構(gòu)上,資源生產(chǎn)環(huán)節(jié)的外包特征明顯,運輸、處理等供應(yīng)鏈后端環(huán)節(jié)對本地食物-能源-水資源要素關(guān)聯(lián)的貢獻(xiàn)增大。

        (3)就食物-能源-水資源系統(tǒng)關(guān)聯(lián)程度而言,食物和水資源耦合性最強,但有減弱趨勢;食物和能源關(guān)聯(lián)指數(shù)上漲最快,能源和水資源基本穩(wěn)定。區(qū)域間食物-能源-水資源系統(tǒng)關(guān)聯(lián)程度增大,本地食物-能源-水資源系統(tǒng)的復(fù)合壓力向外部地區(qū)轉(zhuǎn)移。

        不難發(fā)現(xiàn),隨著城市化過程的不斷推進(jìn),本地有限的資源供給并不能滿足高強度的資源需求。城市與外部支撐區(qū)域的聯(lián)系更加密切,食物-能源-水資源“消費在內(nèi)、供給在外”特征明顯,關(guān)聯(lián)關(guān)系“外包”特征明顯。建設(shè)北京市國際一流和諧宜居之都的規(guī)劃目標(biāo),需要強化食物-能源-水資源的供需安全保障。顯然,實現(xiàn)相關(guān)規(guī)劃目標(biāo),需要綜合考慮食物-能源-水資源要素之間、資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間、北京與周邊區(qū)域之間的權(quán)衡關(guān)系,不斷推進(jìn)多區(qū)域、多要素一體化資源協(xié)同管理。

        需要說明的是,文章重點關(guān)注北京本土主要的食物生產(chǎn)對象,而由于食物消費具有多元性且成品多依賴外地直接輸入,食物對水資源和能源實際造成的影響或被低估,因此未來將進(jìn)一步豐富模型結(jié)構(gòu),構(gòu)建區(qū)域聯(lián)動的城市食物-能源-水資源模型。另外,文章定量把握了北京市食物-能源-水資源安全演化的基本態(tài)勢,基于現(xiàn)有發(fā)展模式提供了基準(zhǔn)情景參照,而規(guī)劃決策的提出和系統(tǒng)響應(yīng)是一個持續(xù)漸進(jìn)的動態(tài)過程,在以后的研究中,將結(jié)合多情景分析法,演示未來可能的發(fā)展變化以減少模型的不確定性,探究城市食物-能源-水資源系統(tǒng)對不同導(dǎo)向發(fā)展模式的響應(yīng),以擬定資源利用的最優(yōu)方案,盡量避免權(quán)衡作用的負(fù)面影響。

        參考文獻(xiàn)

        [1]ARMAANK,BENISNE,DENISL,etal.Mappingwaterprovisioningservicestosupporttheecosystem-water-food-energynexusintheDanubeRiverBasin[J].Ecosystemservices,2016,17:278-292.

        [2]MAHJABINT,MEJIAA,BLUMSACKS,etal.Integratingembeddedresourcesandnetworkanalysistounderstandfood-energy-waternexusintheUS[J].Scienceofthetotalenvironment,2020,709:1-11.

        [3]RAMASWAMIA,BOYERD,NAGPUREAS,etal.Anurbansystemsframeworktoassessthetrans-boundaryfood-energy-waternexus:implementationinDelhi,India[J].Environmentalresearchletters,2017,12(2):1-14.

        [4]ZHANGPP,ZHANGLX,CHANGY,etal.Food-energy-water(FEW)nexusforurbansustainability:acomprehensivereview[J].Resources,conservationandrecycling,2019,142:215-224.

        [5]ARTIOLIF,ACUTOM,MCARTHURJ.Thewater-energy-foodnexus:anintegrationagendaandimplicationsforurbangovernance[J].Politicalgeography,2017,61:215-223.

        [6]VILLARROELWR,BECKMB,HALLJW,etal.Theenergy-water-foodnexus:strategicanalysisoftechnologiesfortransformingtheurbanmetabolism[J].Journalofenvironmentalmanagement,2014,141:104-115.

        [7]HEARDBR,MILLERSA,LIANGS,etal.Emergingchallengesandopportunitiesforthefood-energy-waternexusinurbansystems[J].Currentopinioninchemicalengineering,2017,17:48-53.

        [8]DeutscheGesellschaftfürInternationaleZusammenarbeitGmbH,LocalGovernmentsforSustainability.Operationalizingtheurbannexus:towardsresourceefficientandintegratedcitiesandmetropolitanregions[R].Eschborn:GIZ,2014.

        [9]ZHANGPP,ZHANGLX,HAOY,etal.Understandingthetele-couplingmechanismofurbanfood-energy-waternexus:criticalsources,nodes,andsupplychains[J].Journalofcleanerproduction,2019,235:297-307.

        [10]NEWELLJP,GOLDSTEINB,F(xiàn)OSTERA.A40-yearreviewoffood-energy-waternexusliteratureanditsapplicationtotheurbanscale[J].Environmentalresearchletters,2019,14(7):1-18.

        [11]DERMODYBJ,MURUGESUS,ELKES,etal.Aframeworkformodellingthecomplexitiesoffoodandwatersecurityunderglobalisation[J].Earthsystemdynamics,2018,9(1):103-118.

        [12]CHENXC,LIF,LIXQ,etal.EvaluatingandmappingwatersupplyanddemandforsustainableurbanecosystemmanagementinShenzhen,China[J].Journalofcleanerproduction,2020,251:1-11.

        [13]吳健生,蔣培培,黃秀蘭,等.廣東省糧食供需時空格局[J].自然資源學(xué)報,2013,28(2):253-265.

        [14]鄔亮,趙小凡,齊曄.改革開放以來中國能源供需特征與治理模式[J].中國人口·資源與環(huán)境,2014,24(12):147-152.

        [15]LIX,ZHAOY,SHICL,etal.Applicationofwaterevaluationandplanning(WEAP)modelforwaterresourcesmanagementstrategyestimationincoastalBinhaiNewArea,China[J].Ocean&coastalmanagement,2015,106:97-109.

        [16]HUANGY,BOEYJ,PENGCY.Thelong-termforecastofTaiwansenergysupplyanddemand:LEAPmodelapplication[J].Energypolicy,2011,39(11):6790-6803.

        [17]馮悅宜,張力小.城市節(jié)能與碳減排政策情景分析:以北京市為例[J].資源科學(xué),2012,34(3):541-550.

        [18]許杰玉,毛磊,張婷,等.菏澤市水資源開發(fā)利用及供水安全保障規(guī)劃研究[J].中國人口·資源與環(huán)境,2017,27(增刊2):200-203.

        [19]LIGY,WANGYS,LIYL.Synergieswithinthewater-energy-foodnexustosupporttheintegratedurbanresourcesgovernance[J].Water,2019,11:1-19.

        [20]李桂君,黃道涵,李玉龍.水-能源-糧食關(guān)聯(lián)關(guān)系:區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究的新視角[J].中央財經(jīng)大學(xué)學(xué)報,2016(12):76-90.

        [21]FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNations.Aninnovativeaccountingframeworkforthefood-energy-waternexus:applicationoftheMuSIASEMapproachtothreecasestudies[R].Rome:FAO,2013.

        [22]DAHERBT,MOHTARRH.Water-energy-food(WEF)nexusTool2.0:guidingintegrativeresourceplanninganddecision-making[J].Waterinternational,2015,40(5/6):748-771.

        [23]HOWELLSM,HERMANNS,WELSCHM,etal.Integratedanalysisofclimatechange,land-use,energyandwaterstrategies[J].Natureclimatechange,2013,3(7):621-626.

        [24]KRAUCUNASI,CLARKEL,DIRKSJ,etal.Investigatingthenexusofclimate,energy,water,andlandatdecision-relevantscales:theplatformforregionalintegratedmodelingandanalysis(PRIMA)[J].Climaticchange,2015,129(3):573-588.

        [25]LINYC,LINCC,LEEMS,etal.Comprehensiveassessmentofregionalfood-energy-waternexuswithGIS-basedtool[J].Resources,conservationandrecycling,2019,151:1-9.

        [26]李桂君,李玉龍,賈曉菁,等.北京市水-能源-糧食可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建與仿真[J].管理評論,2016,28(10):11-26.

        [27]王慧敏,洪俊,劉鋼.“水-能源-糧食”紐帶關(guān)系下區(qū)域綠色發(fā)展政策仿真研究[J].中國人口·資源與環(huán)境,2019,29(6):74-84.

        [28]ROTHAUSENSGSA,CONWAYD.Greenhouse-gasemissionsfromenergyuseinthewatersector[J].Natureclimatechange,2011(4):210-219.

        [29]任輝,楊印生,曹利江.食品生命周期評價方法及其應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,22(1):19-22.

        [30]智靜,高吉喜.中國城鄉(xiāng)居民食品消費碳排放對比分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2009,28(3):429-434.

        [31]劉瓊,馬帥,俞淞,等.基于用水定額的北京市畜牧業(yè)用水情況分析[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,49(1):75-78.

        [32]WANGJX,ROTHAUSENSGSA,CONWAYD,etal.Chinaswater-energynexus:greenhouse-gasemissionsfromgroundwateruseforagriculture[J].Environmentalresearchletters,2012,7(1):1-10.

        [33]孟祥海,程國強,張俊飚,等.中國畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放時空特征分析[J].中國環(huán)境科學(xué),2014,34(8):2167-2176.

        [34]包娟.中國城鎮(zhèn)居民主要食物消費的凈碳排放估算與趨勢分析[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012:32,35.

        [35]XIANGXZ,JIASF.Chinaswater-energynexus:assessmentofwater-relatedenergyuse[J].Resources,conservationandrecycling,2019,144:32-38.

        [36]項瀟智,賈紹鳳.中國能源產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀需水估算與趨勢分析[J].自然資源學(xué)報,2016,31(1):114-123.

        [37]洪思揚,王紅瑞,來文立,等.我國能源耗水空間特征及其協(xié)調(diào)發(fā)展脫鉤分析[J].自然資源學(xué)報,2017,32(5):800-813.

        [38]冼超凡,歐陽志云.城鄉(xiāng)居民食物氮足跡估算及其動態(tài)分析:以北京市為例[J].生態(tài)學(xué)報,2016,36(8):2413-2421.

        [39]MAL,MAWQ,VELTHOFGL,etal.ModelingnutrientflowsinthefoodchainofChina[J].Journalofenvironmentalquality,2010,39(4):1279-1289.

        [40]GROTEU,CRASWELLE,VLEKP.Nutrientflowsininternationaltrade:ecologyandpolicyissues[J].Environmentalscience&policy,2005,8:439-451.

        [41]孫才志,韓琴,鄭德鳳.中國省際灰水足跡測度及荷載系數(shù)的空間關(guān)聯(lián)分析[J].生態(tài)學(xué)報,2016,36(1):86-97.

        [42]熊欣,張力小,張鵬鵬,等.城市食物代謝的動態(tài)過程及其水-碳足跡響應(yīng):以北京市為例[J].自然資源學(xué)報,2018,33(11):1886-1896.

        (責(zé)任編輯:王愛萍)

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