基于跨区域视角的城市食物-能源-水关联系统的核算及评估工具包开发

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    71804023
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    G0411.环境与生态管理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The range and complexity of interdependencies between food scarcity, energy security and water shortage, including synergies and trade-offs, are greatest in cities, especially the efficient provision of food-energy-water (FEW) is particularly challenging. At a local level, integrated water resources management or integrated energy planning have existed for some time, but single policy focused on one element is difficult to resolve the complex urban FEW problems. In consideration of the complex interconnectedness of the food, energy, and water systems, innovative approaches to model the urban food-energy-water (FEW) nexus as an integrated whole, instead of examining them individually, is urgently needed, for sustainable provision of food, energy, and water in urban areas with improved efficiency. How to account and analyze the urban FEW nexus is the academic frontier and hot point in the research on urban ecological collaborative management pattern in the world. Energy, water, land, N, P, as the important representative ecological elements in the FEW system, are showing the complex flow structure across the multi-regions and industrial network inside the city boundary in the form of physical and embodied flows. Therefore, this research aims to construct an integrated analysis framework for urban FEW nexus system considering the multi-regions, sectors and ecological elements perspectives. Based on the modified input-output model, a city-centric multi-regional network accounting model will be built to account the metabolic process, network structure and flow law among energy, water, land, N and P. It aims to uncover the correlative mechanism among the multi ecological elements in the urban FEW nexus system which is the key scientific issues should be resolved in this search. Based on the the analysis framework, accounting model, nexus analysis and visualization display approaches, an assessment toolkit for the urban FEW nexus system will be constructed in order to present and evaluate the results of urban FEW nexus accounting and analysis. It will provide decision support for the urban ecological collaborative management.
城市食物-能源-水关联系统(Food-Energy-Water,FEW)存在异常复杂性,如何定量核算及解析城市FEW关联系统,是目前国内外研究城市生态协同管理模式的前沿和热点。能、水、土地、N、P作为FEW关联系统的表征生态要素,在城市尺度上以“实体-隐含”二维形式,呈现出错综复杂的跨区域及网络关联的流动格局。本项目从系统观出发,基于多区域、跨部门及全要素视角,构建了城市FEW关联系统的分析框架,并基于改进的投入产出方法构建了城市跨尺度网络核算模型,厘清城市FEW关联系统内能、水、土地、N、P多种生态要素的代谢过程、网络结构特征及关联规律,旨在揭示城市FEW关联系统内多要素间相互作用的关联机制;集成“分析框架-核算模型-关联分析-可视化展示”方法,建立一套城市FEW关联系统的评估工具包,以北京为例,清晰直观地展示FEW关联系统的核算及关联分析的评价结果,为城市生态协同管理提供决策支持。

结项摘要

在城市系统中,食物、能源和水以“实体-虚拟”二维形式呈现出相互交织的复杂交换格局,形成了城市“食物-能源-水”关联系统(Food-Energy-Water System,简称FEW)。各子系统之间及其内部组分之间存在错综的互动关系,呈现出异常复杂的跨区域性、网络性特征,任一子系统及其组分的变化,会对其他子系统产生正面或负面的影响。因此,如何定量核算及解析城市FEW关联系统,厘清FEW关联系统中多种表征生态要素(能、水、土地)的代谢过程、结构特征及关联规律,将多种生态要素的复杂问题纳入一个有机的、多层次、全方位分析体系,深入研究和定量分析其间互动关系及其对整体城市系统可持续性的多方面影响,为城市FEW关联系统核算及模拟提供坚实的理论基础。.为此,本项目从“城市多种资源环境要素关联理论框架-方法学体系-案例分析-工具包开发”开展了系列研究,从跨区域、多要素、多视角系统分析了城市FEW关联系统中能源、水、土地等要素在全球经济系统中的空间流动格局,以及城市FEW关联系统的产业结构特征。研究结果发现不同规模城市的能-水-土地资源消费流,具有责任视角差异性、城市代表性、区域协同性、要素差异性等特征,北京是典型的能、水及土地消费型城市,77%的隐含能源、92%的隐含水资源以及95%的隐含土地资源来自城市边界外供给,主要集中于国内区域的资源支持。在产业结构方面,农业部门是直接水-土地关联密集部门,公用事业与其他制造业部门是典型的能源绝对控制部门。服务业是典型的隐含能-水-土地均衡型产业部门,农业、食品加工是典型的隐含水-土主导型产业部门。建筑业、公用事业、其他制造业及交通运输,是属于能源主导的隐含能-水-土地密集部门。本项目的理论框架、方法体系、研究结果及评估工具包可为城市开展生态协同管理提供科学支撑及政策依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mapping urban energy–water–land nexus within a multiscale economy: A case study of four megacities in China
绘制多尺度经济中的城市能源—水—土地关系图:中国四个特大城市的案例研究
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2021.122038
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Meng Fanxin;Wang Dongfang;Meng Xiaoyan;Li Hui;Liu Gengyuan;Yuan Qiuling;Hu Yuanchao;Zhang Yi
  • 通讯作者:
    Zhang Yi
Critical review of the energy-water-carbon nexus in cities
对城市能源-水-碳关系的批判性审查
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.01.048
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Meng Fanxin;Liu Gengyuan;Liang Sai;Su Meirong;Yang Zhifeng
  • 通讯作者:
    Yang Zhifeng
Exploring urban energy-water nexus embodied in domestic and international trade: A case of Shanghai
探索国内和国际贸易中体现的城市能源与水的关系:以上海为例
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.03.119
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Nawab Asim;Liu Gengyuan;Meng Fanxin;Hao Yan;Zhang Yan;Hu Yuanchao;Casazza Marco
  • 通讯作者:
    Casazza Marco
The circular economy and carbon footprint: A systematic accounting for typical coal-fuelled power industrial parks
循环经济与碳足迹:典型煤电产业园区的系统核算
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.05.064
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Wang Ning;Guo Zhanqiang;Meng Fanxin;Wang Hongtao;Yin Jielin;Liu Yu
  • 通讯作者:
    Liu Yu
Energy flows embodied in China's interregional trade: Case study of Hebei Province
中国区域间贸易体现的能源流动:以河北省为例
  • DOI:
    10.1016/j.ecolmodel.2020.109061
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Ecological Modelling
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zheng Hongmei;Li Aimin;Meng Fanxin;Liu Gengyuan
  • 通讯作者:
    Liu Gengyuan
共 6 条
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其他文献

城市能源利用碳足迹分析——以厦门市为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Ecologica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林剑艺;孟凡鑫;崔胜辉;于洋;赵胜男
  • 通讯作者:
    赵胜男
生态产品价值实现机制的理论基础:热力学,景感学,经济学与区块链
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘耕源;王硕;颜宁聿;孟凡鑫
  • 通讯作者:
    孟凡鑫
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