城市代谢 理论、方法及应用

随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，资源消耗和污染排放不断加剧，而由于社会经济发展水平的认识，还未构建起完备的资源减量、废弃物循环的技术体系，引发严重的城市生态环境问题，引起了学术界、政府部门和城市管理者的广泛关注。本书作为城市代谢领域的专著，在反映国内外相关领域研究进展和学术思想的基础上，深入探索和创新，突出城市代谢理念、理论与方法的优选性，强调其在城市规划、设计与管理方面的实用性，并突出城市研究的系统性和应用性。全书共11章，分别论述了城市代谢内涵、研究进展、研究框架、核算评价、模型模拟、优化调控、多要素应用案例等内容。本书可供高等院校和科研院所城市生态、城市规划和环境生态等领域的教学和研究人员阅读，可作为环境、地理、生态、城市规划、城市管理等相关专业研究生和本科生的教学参考书，也可为城市规划者、管理者、生态保护者提供参考。

前言
理论篇
第1章城市代谢内涵3
1.1城市代谢概念3
1.1.1城市生命体3
1.1.2概念演化7
1.1.3概念隐喻8
1.2城市代谢过程9
1.2.1城市代谢过程解析9
1.2.2城市代谢主体划分12
1.3城市代谢特征16
1.3.1生长发育和遗传变异16
1.3.2开放性和依赖性18
1.3.3稳定性和稳健性18
参考文献19
第2章城市代谢研究进展21
2.1城市代谢的研究意义21
2.1.1可行性21
2.1.2必要性22
2.1.3紧迫性23
2.2CiteSpace知识图谱分析24
2.2.1基本情况分析24
2.2.2研究前沿分析29
2.2.3研究基础分析36
2.3城市代谢研究的发展历程40
2.3.1起步期（1965～1980年）40
2.3.2衰落期（1981～2000年）41
2.3.3兴起期（2001年至今）43
2.4城市代谢研究的尺度与边界47
2.4.1多维尺度47
2.4.2多重边界49
参考文献50
第3章城市代谢研究框架58
3.1复合生态系统理论58
3.1.1子系统构成58
3.1.2结构与功能60
3.2生态热力学理论62
3.2.1活力代谢62
3.2.2熵变演化63
3.3系统生态学理论64
3.3.1整体论与还原论融合64
3.3.2基于系统生态学的城市代谢研究65
3.4研究范式与技术框架67
3.4.1研究范式67
3.4.2技术框架70
参考文献71
方法篇
第4章城市代谢的核算评价75
4.1核算方法75
4.1.1物质流分析75
4.1.2元素流分析81
4.1.3能值分析85
4.2评价方法87
4.2.1演化测度87
4.2.2互动测度91
4.2.3能值评价94
参考文献96
第5章城市代谢模型模拟98
5.1基于物质能量代谢的网络模型98
5.1.1要素代谢网络模型98
5.1.2物质代谢网络模型106
5.1.3代谢空间网络模型110
5.2基于投入产出表的网络模型115
5.2.1实物型投入产出表编制115
5.2.2物质代谢网络模型117
5.2.3能量代谢网络模型119
5.3网络特征模拟121
5.3.1网络结构模拟121
5.3.2网络功能模拟123
5.3.3网络路径模拟128
参考文献131
第6章城市代谢优化调控133
6.1因素分解分析133
6.1.1碳代谢因素分解133
6.1.2氮代谢因素分解137
6.1.3物质代谢因素分解138
6.2相关性分析139
6.2.1脱钩分析139
6.2.2重心分析142
6.3系统动力学仿真分析143
6.3.1产业结构优化143
6.3.2人地承载力优化146
参考文献147
应用篇
第7章物质代谢过程分析151
7.1流量视角下北京城市重量分析151
7.1.1城市重量及其结构分析152
7.1.2代谢主体贡献的解析156
7.1.3城市重量影响因素识别158
7.1.4讨论与结论160
7.2存量视角下北京城市重量分析162
7.2.1城市重量及其结构分析163
7.2.2子类结构与项目分析165
7.2.3存量影响因素分析170
7.2.4讨论与结论173
7.3北京物质代谢关键主体识别176
7.3.1关联性分析177
7.3.2优劣势分析180
7.3.3讨论与结论181
参考文献182
第8章能量代谢过程分析185
8.1能源代谢过程分析185
8.1.1不同精度城市能源代谢网络的特征分析186
8.1.2中国能源供需重心转移及空间格局分析195
8.1.3讨论与结论200
8.2城市能值代谢网络特征分析203
8.2.1代谢核算评价204
8.2.2代谢路径207
8.2.3代谢关系209
8.2.4讨论与结论211
8.3京津冀隐含能代谢网络分析212
8.3.1流量分析213
8.3.2关系分析218
8.3.3讨论与结论221
参考文献223
第9章碳代谢过程分析225
9.1北京碳代谢主体识别225
9.1.1北京碳代谢总量及其结构变化226
9.1.2碳失衡指数贡献主体识别227
9.1.3外部依赖性贡献主体识别229
9.1.4讨论与结论230
9.2京津冀碳代谢空间梯度分析233
9.2.1碳代谢吞吐量核算及其空间分布234
9.2.2土地利用/覆盖变化对梯度分布的影响239
9.2.3讨论与结论242
9.3北京碳代谢空间网络分析244
9.3.1综合流量及其空间格局245
9.3.2生态关系及其空间格局249
9.3.3讨论与结论251
9.4中美贸易碳代谢路径分析252
9.4.1中美贸易碳转移量及其结构分布253
9.4.2中美初级产品进口产业关联分析256
9.4.3中美初级产品出口产业关联分析258
9.4.4基于贸易的碳减排指标调整建议260
9.4.5讨论与结论262
参考文献264
第10章城市氮代谢过程分析267
10.1北京氮代谢过程核算及影响因素识别267
10.1.1活化氮输入总量及其结构特征267
10.1.2人为活化氮消耗的影响因素分析272
10.1.3讨论与结论278
10.2北京氮代谢网络分析282
10.2.1氮代谢网络流量分析284
10.2.2氮代谢生态关系分析292
10.2.3流量-效用层阶结构296
10.2.4讨论与结论300
参考文献304
第11章园区代谢过程分析307
11.1园区共生代谢过程分析307
11.1.1共生代谢网络的形态分析308
11.1.2核心-边缘结构分析311
11.1.3连通性分析313
11.1.4讨论与结论316
11.2园区硫代谢过程分析317
11.2.1硫代谢网络模型构建318
11.2.2结构特征分析321
11.2.3功能特征分析324
11.2.4讨论与结论329
参考文献331