城市循环经济系统功能分析

10．1．2　城市循环经济系统功能分析

1）系统功能构成

城市循环经济系统是一个具有独立特征、结构和机能的社会—经济—环境复合生态系统，能够充分利用各种自然资源和社会经济、技术条件等，形成循环经济合力，产生循环经济功能和社会—经济—环境综合效益。它以各种形态的技术为中介环节，不间断的进行着物质、能量和信息的交换。同时，价值流沿着交换链进行循环与转换，从而实现价值的增殖过程。简单的说，城市循环经济功能上包括物质循环、能量流动、信息传递、价值转移和人口流动五个方面（见表10．1）。

表10．1　城市循环经济的基本功能

（1）物质流与物质循环

物质流是物质在时空上所发生的输入、转化、输出以及循环运动过程的总称。城市循环经济系统处于人和人工物质高度聚集的地区。每个城市每天都要从外界输入大量的粮食、水、原料、劳动资料等，同时又要向外界输出大量产品和“三废”物质等，所以城市是地球表层物质流在空间大量集中的地域，是各种物质输入、转化、输出和循环的热点地区。借助于这些密集、高效的物质流，城市不断地进行新陈代谢，保持活力和发展。

城市循环经济系统的物质流可分为自然物质流、经济物质流和废弃物质流三大类。自然物质流包括流经城市的地面水、大气环流、自然降水、地壳物质运动和野生生物运动（如鸟类、哺乳类、昆虫）等。经济物质流指沿着投入／产出链或生产消费链流通着的各种经济物流，它们是取之于自然界并经人类劳动加工过的物质，是使用价值在城市生态系统中的流通和流动，是城市物流中最主要的组成部分。废弃物质流指城市各种生产性废弃物和生活性废弃物的流动，如城市污水流入河流、城市废气排入大气环境、污染物沿生物食物链转移等等。

城市循环经济系统中，重点需要研究的是废弃物质流的问题，但也不排除对其他两个流的高度关注。对于自然物质流而言，要尽可能的为其提供一个更好的与自然界沟通联系的平台，确保自然物质流的顺畅无阻。例如，在城市中引入景观廊道，除了满足创造更好的城市生态环境的要求以外，还必须兼顾到各种生物物种正常迁徙的需求。经济物质流是城市经济发展的追求目标之一，人们引入循环经济理念，就是期望在满足如社会、生态等需求的同时，可以满足更多的经济物质的需求。

（2）能量流与能量流动

能量流是指各种形态的能量在城市系统内部及其他系统之间的流动状况。城市循环经济系统的能量流动是能量在满足城市生产、消费等功能的过程中，在城市循环经济系统内外的传递、流通和耗散过程。城市循环经济系统中的能量流与物质流是紧密联系的，物质流是能量流的载体，而能量流推动着物质的运动。自然生态系统中的能量来源于可再生能源，而城市循环经济系统中的能量主要来自于不可更新的矿藏能源。

城市循环经济系统要维持其经济功能和生态功能，必须不断地从外部输入能量，如食物、煤、石油、天然气、水能等，并经过加工、储存、传输、使用、余能综合利用等环节，使能量在城市生态系统中流动。一般来说，城市的能量流是随着物质流的流动而逐渐转化和消耗的，它是城市居民赖以生活、城市经济赖以发展的基础。主要特点包括：在能量使用上，大量的能量是在非生物之间交换和流转的，反映在人力所制造的各种机械设备的运行过程之中；在传递方式上，通过农业、采掘、能源生产、运输等部门传递能量；在能量运行机制上，能量流动以人工为主；在能量生产和消费过程中，存在一部分能量以“三废”的形式排入环境，使城市遭受污染；能量的流动是在耗散状态下单程进行的，具有不可逆性，其传递金字塔规律与熵增原理一致。

为了实现人类的可持续发展，城市循环经济系统应尽可能使用可再生的能源。随着循环经济的不断深入，其需实现的一个重要内容即能源的脱碳，届时太阳能的流动和转化以及风能、水能、地热能和潮汐能等自然能量的流动将进入城市能量流之中，这将引起城市生态环境和经济发展的重大变化。

（3）价值流与价值增殖

价值流是经济物质流无形的表现形式，它们通过各种人类社会生产、生活所需要的物质、文化以及精神服务表现出来，是各种服务使用价值的价值表现，也是人类社会发展所取得的各种财富的货币化表现形式。人类在生产过程中，通过有目的的劳动将自然流转换为经济流，价值即沿着生产链不断形成，同时实现了价值的转移和增殖。价值流又可以分为物质形态流和非物质形态流两种基本类型。物质形态流是实现物质循环的载体，非物质形态流是实现物质循环的保障，两者相互渗透、相互影响。

按照长链结构理论，各种资源的开采和利用之间存在着链状或网状的经济关系，通过构建长链结构，增加了循环转化的环节，有利于稳定系统，多级利用物质，提高系统的生产力；而物质的多级利用，也是价值增殖的过程。按照循环经济理论，经济的增长并不仅仅意味着生产出和消费了更多的产品，而是在同等产品消费的情况下可以得到更多的服务，即产生增殖效应。据估计，通过工艺革新可以提高效率1～2倍；通过产品创新可以提高效率4～6倍；通过服务功能的革新可以提高效率8～10倍；通过系统重组和体制革新可以提高效率10～20倍⁽³⁾。从这里可以看出，发展循环经济不仅能够推动经济的增长，而且是推动经济实现高效增长。

（4）人口流与人口流动

人口流是城市循环经济系统功能中的重要动态表现，包括空间范围内的移动流（市区流动、城乡流动和城市间流动）和时间范围内的变动流（人口的自然增长和机械增长）。过度密集的人口流会给城市带来一系列的环境问题，如交通拥挤、环境污染等，这些均源于城市人口在城市住宅与工作、休闲等不同时空间位移所形成的必要的“流”。

虽然当前的技术水平和信息化水平已经得到了显著提高，但是各种新的通讯方式依然无法替代、也不可能替代人与人之间面对面的沟通和交流。随着交通工具运输速度及安全性的不断提升，人与外界联系的经济成本和时空成本的日益下降，人们各种出行目的的需求也日益容易得到满足。整体上，随着社会经济发展，人口流的变化趋势为：流量越来越大，流速逐步提高，流动频率不断增强，流动范围日益扩大。

面对这一现实，对城市人口的流动应进行相应的调整与疏导，以缓解由此造成的一系列相关的城市环境问题。积极发展城市快捷交通运输体系，大力推行城市公共交通系统，提倡“以步代车”、“以自行车替代小汽车”、“以小排量汽车替代大排量汽车”等理念与措施，在本质上均可以认为是循环经济中减量化原则运用的具体表现。

（5）信息流与信息传递

控制论的创始人维纳指出“信息是联系，信息系统是外在世界的缩影”，“信息是人们在适应外部世界，并且使这种适应为外部世界所感受到的过程中，同外部世界进行交换的内容和名称”。信息的本质是系统各组分之间以及系统与外界之间的联系。

城市中的信息流是城市系统主体——人对系统各种“流”的状态的认识、加工、传递和控制过程。城市系统的任何运动都会产生一定的信息。如自然信息中的水文信息、气候信息、地质信息、生物信息、环境质量信息及物理信息、化学信息等；经济信息中的新产品信息、价格信息、市场信息、金融信息、劳动力和人才信息、国际贸易信息等。城市系统是信息高度集中的地域，信息流是城市循环经济系统中最具有本质特征的流。千百年来，城市经济系统消耗了大量的物质和能量，却留下了丰富的信息。正因为信息流具有非消耗性、非守恒性、累积效果性、强时效性等特点，人类信息技术的每一次突破都会推动人类社会，特别是城市系统更趋于有序。无组织的信息或失去控制的信息将城市带来对应的污染。

按照信息论的观点，信息流是任何系统维持正常的、有目的运动的基础条件。循环经济大力倡导发展的生产性服务业就是推进城市经济增长、对城市生态环境破坏很少或者基本没有破坏、有益的信息流。以城市物质流与能量流为载体的各种经济流也正是依靠大量信息流的推动才更加有序。准确的说，信息传递除了对城市循环经济系统的发展起着重要作用以外，还使系统具有自我调节和维护稳定的自组织功能。

城市循环经济系统的这五大功能之间相互联系、相互作用，推动着城市循环经济系统的不断运动与发展。

2）系统链网类型

城市循环经济系统具有四种基本链网，共同组成了错综复杂的城市—区域。

（1）生态产业链网

城市循环经济系统首先是以由各种生态产业链网构建形成、工农业共生、物质闭路循环为基本特征的循环经济产业体系。其中生态产业链是在具有产业关联度或潜在关联度的各类产业或企业之间建立起的多通道产业链接，它使得各产业之间存在着物质流、信息流和能量流的传递，形成互动关系。

典型的生态产业链存在于生态工业园区中（包括实体型和虚拟型生态工业园区）。园区内资源优势、产业优势和多类别产业架构形成核心的资源与核心的产业，成为生态工业产业链的主导链，并以此为基础链接其他类别的产业，实现城市循环经济系统中各种物质流的循环。

对于生态工业园区需要有一个正确的认识⁽⁴⁾。如果园中各企业生产的都是不可能进入大循环的产品，如油漆、炸药、燃料等，那么各企业之间在资源、能源方面形成互补就可以了，而不必严格强调产品在工业园区内一定都要得到循环。如果生态工业园区中有些企业生产的产品可以进入大循环，那么还应考虑在园区中要有对这些使用以后的产品进行回收、加工和处理的企业。这样园区中既有中小循环又有大循环，工业物质循环才更接近于闭路循环，这是工业园区生态产业链构建的一项基本原则。此外，不仅要对各企业的主产品做上述考虑，对于各种可以回收使用的消耗品和副产品也应做类似考虑。要考虑生态工业园区中的部分企业如何消纳社会上的垃圾、废弃物和污染物的问题。只有考虑到上述情况的工业园区才是朝着绿色社区的方向发展。

（2）绿色消费链网

循环经济提倡绿色消费观和价值观，使公众自觉选择有利于环境的生活方式和消费方式，自觉购买环境友好产品。而公众绿色消费的推动力在于逐步形成的、市场价格作用与政府推动相结合的、以市场价格作用为主的机制。在循环经济发展初期，依靠政府的力量建立生态产业链是可能的。但是，在市场经济条件下，企业追求最大利润的本能会使之自觉遵循市场经济规律，加之政府调控能力的有限性，因此，绿色消费链网是保障城市循环经济系统存在的市场调控机制的基础和关键。

（3）生态流通链网

生产与消费是依靠流通得以实现的。城市循环经济系统的流通或功能之间进行传递、交换的“通道”就是城市的基础设施，它包括水循环的利用与保护体系；清洁能源的生产、存储、输送以及使用体系；物质回收体系等在内的各项城市基础设施，如道路网、电力网、供水管网、排水管网、通讯网络、供热管网、燃气管网等等。当这些“通道”出现不畅、堵塞的情况时，各种城市环境问题及其衍生问题接踵而至。

城市的功能与性质也可以被认为是城市循环经济系统在城市内部与外界在物质流、能量流、信息流、人口流以及价值流存储、传递、交换、转化及代谢过程中在流量大小和流向变化上的反映。

（4）绿色社区网

不同规模的城市，城市功能差异很大，但是各种类型的城市都可以分解为社区这一构成城市的基本单元。在社区里，五种流和三种链网均具备，可以集成为一个较为完整的城市循环经济系统。