论文部分内容阅读
典型人类活动——城市化与典型地学要素——生态环境之间的互动机理，是人地关系地域系统研究的热点问题，也是面向可持续发展的人文过程与自然过程综合研究的重要方向之一。本文以绿洲这一典型经济落后、生态脆弱地区为研究对象，以我国西北石羊河流域绿洲城市武威市凉州区为案例区，综合运用地理学、区域生态经济学和系统科学的理论、技术与方法，探讨了绿洲城市化与生态环境的互动机理理论，辨识了绿洲城市化与生态环境互动作用的主要因子，深入分析了绿洲城市化与水资源互动机理，揭示了绿洲城市空间扩展规律，并提出了典型绿洲的城市化模式以及实现绿洲城市化与生态环境协调发展的战略与对策。
1.理论探讨表明：脆弱生态环境背景下的绿洲城市化过程，伴随着影响绿洲生态系统稳定的关键因子——水资源在城乡之间、农业与非农产业之间的重新分配，并带来绿洲生态经济系统结构、功能和效益的演变；绿洲城市化对生态环境具有正效应和负效应，对绿洲城市化与生态环境关系的调控，关键是发挥正效应，避免或减轻负效应，缓解农业过度开发对绿洲地区脆弱生态系统的影响客观上需要推进绿洲城市化进程；生态环境本底差(水资源短缺)与生产背景(资本、技术等)投入不足共同制约着绿洲城市化进程，生态环境对城市化的约束度与生态环境的产出弹性，劳动力增长率，城市化的人均产出弹性和资本的产出弹性成正相关关系：处于工业化初期阶段的广大干旱绿洲地区，城市化受水资源的约束在较长时期内都将存在。
2.通过历史资料分析，灰色关联分析和问卷调查分析，对绿洲城市化与生态环境互动作用的因子辨识表明：农业文明时代，自然地理环境是绿洲古城镇形成发展的客观条件，人类需求是绿洲古城镇形成发展的主导因子，社会经济地位的消失是绿洲古城镇走向衰退的重要驱动因素，生态环境变迁、河流改道和水源断绝却是绿洲古城镇消亡的决定性因素；工业文明以后，城镇人口增加、空间扩展和经济结构变化影响着绿洲生态环境；水是绿洲城市化与生态环境交互作用过程中最为活跃的因素；非农产业发展缓慢、资源型缺水与水浪费并存等人文与自然因素共同制约着凉州区城市化进程，但不能片面认为水资源短缺是绿洲城市化进城缓慢的首要原因。
3.运用水足迹响应度模型、统计与计量模型、协同进化模型等方法对凉州区城市化与水资源互动机理分析表明：(1)1986～2006年凉州区人均水足迹指数和人均非农水足迹指数对城市化综合指数的响应函数曲线接近于倒“U”型曲线的前半部分，近年来水足迹对城市化的响应度呈下降趋势。(2)绿洲城市化的过程伴随着产业结构的提升，水资源利用结构的优化，节水技术的普及，从而促进了水资源利用效益的提升，1987年以来，凉州区水资源经济效益、社会效益和生态经济效益均呈明显提高趋势；城市化指标与水资源利用经济效率指标之间存在显著的指数函数关系，与水资源人口承载效率之间存在显著的幂函数关系；扣除经济发展的生态环境成本后，单位水资源的非农产业净产值远大于农业净产值，非农产业用水技术进步快于农业用水技术进步，水生态经济效益在非农领域的边际效益高于农业领域的边际效益，水资源在各产业的边际效益是稳步增长的，但在非农产业的边际效益增长快于农业的边际效益增长，因而将农业用水向非农用水转移具备稳定的生态经济理论支撑。(3)流域中游城市化对下游来水量具有影响，1988～2003年石羊河中游粗放的城市化过程带来的非农用水量增长对下游来水量减少的平均贡献度约为8.9％。(4)工业化和城市化的初期和中期阶段，水资源对城市化的约束呈对数形式变化，1987～2006年水资源对凉州区城市化的约束度平均达到0.1917，20年间共约4万人因水短缺没有能够正常进城；缓解水约束，要求打破传统的粗放型城市化模式。
4.利用GIS分析和景观生态学方法对绿洲城市化与土地利用空间格局变化分析表明：绿洲城市化强度表现为由城市中心向外围草地和未利用地逐渐降低的特征：绿洲城市化强度及其空间梯度变化扩展受人类主导性(交通指向性)和自然地貌环境阻断性双重影响；交通和道路广场用地比例高，对于绿洲城市扩展已经形成了明显的指向性；石羊河中游武威绿洲耕地增加面积和下游民勤绿洲耕地减少面积呈现显著正相关，2000～2005年中游武威绿洲耕地每增加1hm2，将会导致下游民勤绿洲3hm2左右的耕地减少。
5.利用系统动力学方法对不同城市化模式下的生态环境效应情景分析表明：在常规城市化模式下，未来20年内凉州区水资源供需矛盾将日益加剧，过度开发地下水将对下游民勤绿洲带来灾难性生态后果：而快速集约型城市化通过提高水资源利用效率，将缓解水资源供需矛盾。快速集约型城市化模式既是符合绿洲地区城市化发展客观规律的战略构想，又受石羊河流域生态危机的现实驱动，是人地关系和谐发展的战略需要。凉州区应以建成区为中心大力发展重点城镇，力争在中远期将建成区建立成为人口在30万-50万的节水型、生态型中等旅游城市。在《石羊河流域重点治理规划》的指导下，凉州区已把大力推进城镇化进程，建立节水型社会作为实现地区“超常规”发展的重要战略举措，并付诸实施，取得了初步进展。该模式对我国西北绿洲地区，尤其是流域绿洲地区实现生态经济可持续发展具有借鉴意义。