海峡西岸城市群钢铁在用存量时空演变及机制研究

In-use steel stock is the amount of steel embodied in products that are in active use. The spatio-temporal dynamics of in-use steel stocks is an important indicator of economic development, urbanization rate, and human well-being level. Existing in-use steel stocks studies are mostly implemented on national scale, and those focused on spatio-temporal dynamics of in-use steel stocks on urban scale have rarely been developed. This project set the Haixi urban agglomeration, a typical region of rapid urbanization, as the study area. By dividing steel into five main end-use sectors, this project will: (1) identify a list of major steel-containing products in each sector and build a database for the in-use steel stocks within each city from 2000 to 2017; (2) recognize socio-economic and land surface characteristics that affected the changes of in-use steel stocks and establish an empirical model between the in-use steel stocks and the socio-economic and land surface parameters; (3) reveal the spatial distribution pattern of the in-use steel stocks based on the empirical model and remote sensing images and GIS technology; (4) analyze the regional differences of in-use steel stocks and the response mechanism of in-use steel stocks. The results of our research can be used to understand the development of steel stocks in the process of urbanization, and to accurately model future steel demand and urban mining potential in China. We expect the methodology and database developed by this project will be of big significance for similar studies on other metals such as copper and aluminum.

钢铁在用存量是指在社会经济系统中处于使用状态的钢铁制品中钢铁的重量，其时空演变格局是反映经济发展趋势、城市化发展速度、人类福祉水平的重要指标。已有的钢铁在用存量研究多基于国家尺度，在城市尺度精确刻画钢铁在用存量空间异质性的研究鲜有开展。本研究选取快速城市化的典型区域—海峡西岸城市群为例，以钢铁在用存量为研究对象，构建城市群2000-2017年钢铁在用存量数据库；辨析影响钢铁在用存量变化的社会经济和地表特征参数，建立钢铁在用存量发展变化的经验模型；结合遥感数据和GIS空间分析技术，精细刻画钢铁在用存量的空间演化特征，分析钢铁在用存量的区域差异，揭示钢铁在用存量发展变化的影响机制。本项目结果将准确、详实、直观、动态地刻画城市尺度钢铁在用存量的时空演变格局及其机制，为新型城镇化背景下城市的钢铁需求和再生钢铁资源的开发利用提供理论基础。研究成果将对其他金属在用存量的研究提供方法学借鉴和数据基础。

存量与流量的估算是物质流分析的重要内容。流量是指产品或物质在不同过程或子系统之间的输入量和输出量。存量是指社会经济系统中正在被使用的产品的数量或者材料的重量，比如汽车的辆数或者钢铁的吨数等。人类不断增长的物质需求促使各种物质材料源源不断的被开采并加工制造后堆积到产品存量中，当产品达到服务年限之后，产品及其中所含物质可被回收和循环利用，因此，存量又被看作是“城市矿产”，是未来再生资源的储量。存量在社会经济系统中的不断消耗和更新，持续地为人类生产与消费活动提供服务，是流量产生的发动机。.本研究利用存量驱动的动态物质流分析模型对钢铁等13种物质材料在国家、省级、城市和网格尺度的存量和流量进行了核算。研究结果表明，2000-2018年，钢铁在用存量呈现线性增长趋势。在京津冀、长三角、珠三角和海西城市群中，京津冀城市群的钢铁存量显著高于其他城市群，而海西城市群的钢铁存量最低。这与城市建设、经济发展等因素有关；从钢铁存量的空间分布来看，中国东部和沿海地区的钢铁存量比中西部地区多；从网格尺度来看，1995年中国钢铁存量仅为22亿吨，平均密度为12,873吨/平方公里。随着人口数量的增长、城市的扩张和经济水平的提高，钢铁存量也在不断增加。2015年中国钢铁存量达到82亿吨，是1995年的4倍，平均密度升高至33,027吨/平方公里。.本研究结果准确、详实、直观、动态地刻画城市尺度钢铁在用存量的时空演变格局及其机制，为新型城镇化背景下城市的钢铁需求和再生钢铁资源的开发利用提供理论基础。