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随着发达国家先后进入后工业化时期和城市化的后期,高速的经济发展和城市化进程对生态环境产生的胁迫作用日益突出,而发展中国家更是面临经济发展和环境保护的双重困境,这种困境在干旱区表现的尤为突出。为了揭示干旱区城市化与生态环境之间的交互胁迫关系、胁迫效应及其发展演变规律,选择以中国西部典型干旱区河西走廊为例,综合运用GIS空间分析、灰色关联分析、问卷调查分析、多目标情景分析和生态预警分析等多种研究方法,通过对干旱区城市化与生态环境交互胁迫关系、交互胁迫机制和交互胁迫效应的研究,初步得出了以下结论:
(1)通过对当前国内外研究干旱区城市化与生态环境最新进展的归纳和梳理,发现国内外学者普遍关注城市化与生态环境交互作用关系的研究,涌现了一系列研究城市化与生态环境关系的理论、方法和实践探索,城市化与生态环境交互作用的研究领域正在不断拓展。然而,仍然存在单独研究城市化或生态环境的较多,将二者结合起来的较少;实证研究较多,规律总结较少;定性分析较多,定量研究较少;胁迫效应研究较多,约束效应研究较少等问题。
(2)通过对干旱区城市化与生态环境交互胁迫关系的分析,认为在干旱区,城市化主要通过增大水土资源需求、改变区域土地利用结构、破坏植被生态条件、产生大量环境污染对生态环境产生各种胁迫和影响;生态环境主要通过约束城市规模、影响城镇布局、限制城市产业结构、左右城市化发展速度实现对城市化各个环节的反馈和反作用。认为城市化与生态环境交互胁迫的主要驱动力因素有工业化、水资源、人口增长、城市扩张和投资增长;主要制动力因素有政策理念、结构优化、技术进步和生态环境投入等。
(3)通过对干旱区城市化与生态环境交互胁迫关系历史演变特征的分析,发现河西古城随生态环境变迁而兴衰的历史过程具有“逐水草而定居”、“随河流而迁移”、“因水竭而衰败”、“由沙化而消亡”的变化规律;认为水资源是河西古城由盛转败的重要诱发因素;生态环境变迁是河西古城废弃的重要驱动因素;河西古城镇的发展并没有对生态环境产生明显的胁迫作用;城市化是解决今天生态环境持续恶化问题的重要途径。
(4)通过对当前干旱区城市化与生态环境交互胁迫关系的量化辨识,发现城市化使得河西走廊各中心城区出现了一定程度上的水资源压力,然而对整个流域来说,并没有产生显著的水资源短缺效应;生态环境已经对河西走廊的城市化产生了较强的束缚作用,城市化与生态环境之间的交互胁迫关系已经非常显著,资源与生态环境危机正在进入潜伏期。
(5)通过对干旱区城市化与生态环境交互胁迫与耦合规律的验证,发现河西走廊及各城市城市化与生态环境交互耦合的演进过程符合双指数函数的变化规律,其耦合轨迹均呈现出双指数曲线的变化形式;嘉峪关市属于逐步磨合型,目前处于好转阶段;金昌市属于城市化超前型,处于磨合阶段;酒泉市属于生态主导型,处于拮抗阶段;张掖市属于同步协调型,处于拮抗阶段;武威市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;河西走廊属于生态脆弱型,处于拮抗阶段。
(6)通过对干旱区城市化过程中的生态环境效应分析,发现在过去20年间,河西走廊非农业人口每增加10万人,将会增加0.03亿m3的城市生活用水、5.14km2的城市居住用地、453.6万吨/年的城市生活污水和5.84万吨/年的生活垃圾;工业总产值每增长10亿元,将会增加0.042亿立方米的工业用水、0.364平方公里的工业用地、0.05万吨的工业SO2、0.017万吨的工业粉尘、减少4.9万吨的工业废水;城镇用地每扩张1km2,将会占用0.79km2的耕地、0.10km2的草地和0.11km2的未用地,损失3699.45万元的生态系统服务价值。
(7)通过对生态环境约束下的干旱区城市化预景分析,发现生态环境对城市化的束缚作用主要表现为对城市化发展速度、战略模式和总体规模的约束和限制;不同的城市化速度和目标将会给河西走廊的水土资源条件、植被生态因子,以及大气、水、土环境产生不同程度的胁迫效应;在生态环境的约束下,张掖市的城市化进程处于重警状态,河西走廊及其他城市均处于中警状态。
(8)根据干旱区城市化与生态环境的交互胁迫效应及其发展演变趋势,提出了变革传统发展模式的五大城市化发展战略:以水定城、点轴推进的城市化总体战略模式;用水结构转换与节流挖潜并重的城市化用水转换战略;以中小城市为主,集中与分散相结合的适度人口城市化战略;以工带农,以城促乡的经济城市化战略和沿线、依水、靠生态的空间城市化战略。