（市政工程专业论文）绿色生态住宅小区水环境建设及质量评价探讨.pdf

中文摘要 摘要 城市居住小区是展示城市文明的窗口，其质量好坏，是衡量居民文化素质及 城市管理水平的重要标志。为了促进人类住区的可持续发展，以可持续发展战略 为指导，以保护自然资源，与周围的环境生态相协调为主题，推进住宅产业的可 持续发展为目的的绿色生态住宅小区正受到越来越多的关注。而作为绿色生态住 宅小区建设的灵魂部分一水环境建设的研究也显得尤其重要。 在我国，绿色生态小区无论是理论还是实践上都很不成熟。绿色生态小区的 灵魂一水环境系统的综合评价可以为生态小区的定位和评价推广提供重要的决策 依据。因此迫切需要建立一种适合于住宅小区水环境评估、简便易行的评价工具。 本论文从“绿色生态住宅小区水环境的基本概念”入手，在调查、比较研究了国 内外各种有关可持续发展的评价模型后，利用系统论的方法建立了生态小区水环 境性能评估指标体系。采用a h p 法的复杂决策方式确定指标权重，参考相关法规、 行业水准确定评价基准点，从而建立了多层次、多因素的模糊数学综合评估模型。 并对实例一一梅江蓝水假期小区进行了具体评估。 全寿命周期评价( l c a ) 方法在评价废水处理设施产生的环境污染和生态影响 的同时，还考虑了设旌的资源和能源消耗水平，将资源消耗和污染排放与全球环 境问题联系起来，从而全面揭示出一种工艺设施方案的优缺点。正是契合了绿色 生态住宅小区以生态( 自然和人文) 系统的良性循环为基本原则，实现经济、生 态和社会效益三结合的新型人类居住环境和建筑体系的特点。本论文将尝试利用 生命周期评价框架：目的与范围确定、清单分析、影响评价、改善分析四个步骤 评估和选择绿色生态住宅小区水环境系统工艺。 通过对实例的分析，认为：运用其对水环境系统进行了论证与评价，不仅可 以为将要新建的小区水环境系统提供参考数据，还可以为环境决策者了解小区水 处理设施对环境影响的危害程度，从而保证水处理工艺的经济性、技术性和环境 性，使小区水处理工艺向着可持续发展的目标前进。 关键词：绿色生态住宅小区，模糊数学综合评估，层次分析法，全寿命周期评价 英文摘要 a b s t r a c t r e s i d e n t i a ld i s t r i c ti sar e f l e c t i o no f c i t y sc i v i l i z a t i o na n d ai m p o r t a n ts y m b o lo f p e o p l e sc u l t u r eq u a l i t ya n dc i t y sm a n a g e m e n t l e v e l i no r d e rt oa c c e l e r a t er e s i d e n t i a l d i s t r i c t ss u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，g r e e ne c o l o g i c a lr e s i d e n t i a ld i s t r i c th a sb e e np a i d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o n w h i c hm a k es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta ss t r a t e g y , p r o t e c t i n g e n v i r o n m e n t a ls o u r c e sa n dh a r m o n i z i n g 、析ms u r r o u n de n v i r o n m e n t a le c o l o g ya st o p i c a n di t sc o r es e g m e n t - w a t e re n v i r o n m e n t sr e s e a r c hi so b v i o u s l y i m p o r t a n t i no u rc o u n t r y , g r e e ne c o l o g i c a lr e s i d e n t i a li si m m a t u r en om a t t e ri nt h e o r yo r p r a c t i c e w a t e re n v i r o n m e n ts y s t e m si n t e g r a t e da s s e s s m e n tc a np r o v i d ei m p o r t a n t f o u n d a t i o nf o rd e c i s i o n ：m a k i n gi ne c o l o g i c a ld i s t r i c t sp o p u l a r i z a t i o n s oi t su r g e n tf o r as u i t a b l ea n ds i m p l ya s s e s s m e n tf a c i l i t y t h i sp a p e rc u ti nf r o m “w h a ti sg r e e nr e s i d e n t i a ld i s t r i c t sw a t e re n v i r o n m e n t ”， a n a l y z ea n de v a l u a t ea l l r e l a t e dk i n do fs u s t a i n a b l ea s s e s s m e n t sm o d e l m a d et h e e c o l o g i c a lr e s i d e n t i a lw a t e re n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n t si n d e xs y s t e mw i t ht h eh e l po f s y s t e mm e t h o d ，d e f i n i t et h ei n d e x sp r o p o r t i o nw i t ha h p , r e f e r e n c eo nr e l a t e dc o d e a n dl e v e lt od e f i n i t ea s s e s s m e n t sb a s ep o i n t ，am u l t i p l e a d m i n i s t r a t i v e l e v e l s ， m u l t i p l e f a c t o r sf u z z yi n t e g r a t e da s s e s s m e n t m o d e l i nt h ea s s e s s m e n to fw a s t e w a t e r st r e a t m e n t ，l c ac a nn o t o n l y a s s e s st h e p o l l u t i o na n de c o l o g i c a li m p a c tb u ta l s oc o n s i d e rt h er e s o u r c e sa n de n e r g y sc o s ta n d r e l a t ei tw i t ht h eg l o b a le n v i r o n m e n tt oa s s e s sa p r o j e c t sa d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g e f r o mw h o l ev i e w f r o mt h i sp o i n t , i t sj u s tc a t e ro nt h eg r e e nr e s i d e n t i a ld i s t r i c t s p r i n c i p l e - - - e c o l o g i e a lw e l l o r d e r e dr e c y c l e ，r e a l i z et h r e ei n t e g r a t e db e n e f i t - 一e c o n o m y ， e c o l o g y ，s o c i e t y t h i sp a p e r w i l la s s e s sa n ds e l e c tg r e e ne c o l o g i c a lr e s i d e n t i a ld i s t r i c t s w a t e re n v i r o n m e n t a lt h r o u g ht h ef o u r s t a g e o fl c a t h eg o a la n d sd e f i n i t i o n a s s e s s m e n t ，i m p l i c a t i o na s s e s s m e n t ，i m p r o v e m e n ta n a l y s i s a c c o r d i n gt oe x a m p l e ，i tc a nn o to n l yp r o v i d er e f e r e n c ed a t ef o rn e w - p l a n n e d r e s i d e n t i a lw a t e re n v i r o n m e n t ，b u ta l s o a c q u a i n t d e c i s i o n - m a k e rw i t ht h e e n v i r o n m e n t a lh a r md e g r e e ，e n s u r ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t se c o n o m i c a l ，t e c h n o l o g i c a l a n de n v i r o n m e n t a la d v a n t a g e k e y w o r d s ：g r e e ne c o l o g i c a l r e s i d e n t i a l d i s t r i c t ，f u z z y m a t h m a t i c a l i n t e g r a t e d a s s e s s m e n t ，a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，l i f e c y c l ea s s e s s m e n t i i i 1 绪论 1绪论 城市居住小区是展示城市文明的窗口，其质量好坏，是衡量居民文化素质及 城市管理水平的重要标志。高质量的居住外环境对扩展生活空间，促进居民身心 健康，邻里及社会安定起重大作用。为了促进人类住区的可持续发展，以可持续 发展战略为指导，以保护自然资源，创造健康、舒适的居住环境，与周围的环境 生态相协调为主题，推进住宅产业的可持续发展为目的的绿色生态住宅小区正受 到越来越多的关注。 绿色生态住宅小区是指开发商在开发过程中以建筑美学为目标，以保障生态 系统的良性循环为原则、以绿色经济为基础、绿色社会为内涵、绿色技术为支撑、 绿色环境为标志而建立起来的全新住宅小区。它在设计上吸取以往的经验教训， 在设计理念上将自然、人和环境统一在一起，不仅考虑到人的生活和建筑物之间 的相互影响，而且也特别注意维护人们与生存的自然条件融洽和遵循其自然发展 规律。它的最终目标是在其生命周期的整个过程中与自然平衡发展，做到降低资 源消耗，保护生态系统，对人健康无害、舒适健康，它所代表的是一种可持续发 展的建筑模式1 1 j 。 水是生态环境中最具动感、最活跃的因素，大面积水域能吸收空气中的尘埃， 起到净化空气的作用，这对居民的健康大有裨益。水还可以增强居住的舒适感， 使住宅小区更有回归自然的感觉。湖景也好、植物也好、湖边场所和空间也好， 都是希望以人的行为和感受为出发点，人身处其中可以得到美的享受，同时环境 跟人的活动能够结合起来。故绿色生态住宅小区水环境质量是影响小区整体环境 的一个相当重要的方面。换而言之，水是绿色生态住宅小区建设的灵魂。 1 1 本研究课题的背景综述 1 1 12 l 世纪将是全球生态和水危机的世纪 全球生态环境日趋恶化 以大量消耗能源、资源为基础的现代文明在给人类社会带来巨大进步的同时， 也使人类面临空前危机：能源危机、环境污染、人口膨胀、全球温室效应、荒漠 化、气候巨变等。在过去的几个世纪中，我们大量消耗石油、煤炭，其速度为这 些能源积聚速度的2 0 0 万倍。人们远远高于自身生存所需的生活方式令大自然付 出沉重的代价。 人口：世界上过去5 0 年所增加的人口等于自从人类直立行走以来4 0 0 万年 中人口的总量，目前全球人口6 0 亿，2 0 5 0 年将达9 0 亿 重庆大学硕十学位论文 生物：4 6 0 0 种哺乳动物中的2 5 ，9 7 0 0 种鸟类的1 1 ，1 0 0 0 0 种鱼类的 2 0 ，在近l o 年中濒临灭绝 森林：过去十年中，1 4 亿公顷的森林消失了，总面积等于法国、德国、意 大利、荷兰、奥地利、比利时的总和 水；用水的消耗量每年增加3 ，致使地下水位下降，1 l 亿人口缺水，2 4 亿人口饮水不卫生 沙漠化和水土流失：世界上每年表层土的流失己超过新土生成量，非洲因 水土流失每年损失7 0 亿美元【2 j 口 水危机时代 随着社会和经济的不断发展，环境和资源问题日益突出，水便是其中的主要 问题之一。1 9 9 7 年联合国水资源会议曾郑重向全世界发出警告：“水，不久将成 为继石油危机之后的下一个社会危机”。我国是一个缺水的国家，人均水资源拥有 量仅为2 1 5 0 m 3 a ( 按1 3 亿人计) ，不到世界人均水平的四分之一，排在世界第 1 0 9 位。特别是“三北”( 东北、华北和西北) 地区和经济发达的沿海地区，水的 供需矛盾已十分突出。有关资料表明，我国每年园缺水而影响工业产值已达2 3 0 0 多亿元。预计到本世纪末，全国年总需水量将达到7 0 0 亿m 3 ，而缺水量也将达到 7 0 亿m 3 ，水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。 水资源是基础性自然资源，是生态环境的控制性因素之一，同时，又是战略性经 济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。展望将来，水资源正日益影响全球的 环境与发展，甚至可能导致国家间的冲突。探讨2 1 世纪水资源的国家战略及其相 关科学问题，是当今全球共同关注的问题和世界各国政府的重点议题之一。 在今后的5 0 年中，随着人口的进一步增加、人们生活水平的提高和生产的发 展，我国对水资源的需求将持续增长。据水利部门预测，到2 0 3 0 年我国人口增至 1 6 亿时，人均水资源量将降到1 7 6 0 m 3 ，已接近国际公认的水资源紧张标准；全国 实际可能合理利用的水资源量约为( 8 0 0 0 9 5 0 0 ) 1 0 8 m 3 ，而到2 0 5 0 年，全国总需 水量将达( 7 0 0 0 8 0 0 0 ) 1 0 8 m 3 ，已接近可合理利用水量的极限，未来我国水资源 的形势十分严峻。因此，必须尽快采取措施来解决这一危机【3 】。 1 1 2 水的可持续发展的重要性 就全球发展战略而言，2 1 世纪是将可持续发展战略走向实施的世纪。可持续 发展的确切定义为“满足当代人的需求又不损害子孙后代需求的发展” ( w c e d ，1 9 8 7 ) 。可持续发展是一种新的发展思想和发展战略，从本质上说，它 是人类发展模式的一次历史性转变，也是人类生产方式，消费方式乃至思维方式 的革命性变化。 我国水资源数量位居世界第6 位，但人均占有量却排在世界第1 0 8 位，被联 2 合国列为贫水国之一。在全国5 1 7 座城市中，缺水城市就有3 0 0 多座，其中严重缺 水的城市有1 3 0 多座，城市每年缺水量为6 0 亿m 3 。每年因缺水而造成的经济损失 达2 3 0 0 亿元。由于缺水造成了我国西北干旱地区生态环境的严重恶化。我国人均 占有水量为2 3 4 6 m 3 a ，为世界人均占有量的2 5 ，水资源严重不足。而且水的 时空分布很不均匀，总的格局是东南多，西北少；夏秋季多，春冬季少；与人口 耕地的分布不相适应，大大降低了水资源的可利用率。在我国经济较发达，人口 相对集中的京津、华北地区，水资源更是严重短缺，给这些地区的经济发展带来 严重障碍。在此需特别指出的是：1 9 9 2 年，印度的g d p 增长率为1 0 左右，而 水污染所引起的负增长就为6 ，即相当一部分的g d p 增长率为水污染的负增长 所抵销。中国当前的g d p 增长率在7 5 左右，虽对水污染所引起的负增长方面 没有准确的统计，但其严重程度却是可想而知1 4 j 。 中国在实施可持续发展战略中，水的可持续发展处于十分重要的地位，正如 江泽民总书记指出：“水是人类生存的生命线，是经济发展和社会进步的生命线”。 正是由于水已经成为我国经济和社会发展的重要制约因素，这就必然引发政府部 门、社会各界就水的发展战略、管理体制、技术路线、市场开发等全方位的关注。 水已经成为中国2 l 世纪的热点问题，凡是能形成世纪热点的问题就一定会蕴藏着 巨大的改革和发展机遇。水有其自然属性，它既是一种特殊的、不可替换的资源， 又是一种可重复使用、可再生的资源；水又有其经济和社会属性，不仅工业、农 业的发展要靠水，水更是城市发展、人民生活的生命线。 当前面临的问题是：水资源的紧缺与用水的浪费并存；水资源过度开发，造 成对生态环境的破坏；水环境恶化和水质污染迅速发展，已到极为严重的程度。 总之，我国水环境总的态势是局部有所好转，整体持续恶化，形势十分严峻，前 景令人担忧。 1 1 3 小区建筑物用水对生态系统和人类的影晌及小区污水分散处理 的重要性 小区建筑物对生态系统和人类的影响 人类生存环境的恶化是绿色思潮兴起的直接原因。人口膨胀、食物不足、资 源短缺、能源匮乏、生态破坏是全球危机的五大因素，这五大因素多与住宅建设 有密切的联系。住宅的建设是以消耗大量的自然资源以及造成沉重的环境负面影 响为代价的。长期以来，由于我国在开发建设中对资源的占用和环境的破坏污染， 使资源的稀缺性日益明显，生态环境急剧恶化。 在建筑物整个生命周期的不同阶段中，建筑物及相关的人类行为不可避免地 要与环境产生密切的联系。这种联系从消极面看就是环境危害。据统计，全球能 量的5 0 左右都消耗于建筑的建造和使用过程，而在环境总体污染中，与建筑有 3 重庆大学硕士学位论文 关的空气污染、光污染、电磁污染等就占了3 4 。 小区水环境存在的问题 随着房地产业的迅猛发展，居住小区的不断出现，和人们生活质量密切相关 的水环境问题越来越引起大家的重视，而在传统的用水习惯和以往城市建设中， 小区建筑物的供水和污水处理主要存在以下问题【5 l ：1 ) 用户对清洁水的不良浪费 习惯及误用清洁水于工业生产、浇洒道路、绿化灌溉、洗车等造成大量生活清洁 用水的浪费。2 ) 水源受到污染，供水管道的老化使水在输配途中遭受污染和净水 厂能力不足等原因造成人为的供水污染。3 ) 供水管道生锈和氯气消毒造成不良的 饮水口感。4 ) 生活污水和污泥不完善的处理造成的一系列污染问题和陈旧的污水 处理设施造成的异味。5 ) 雨水收集和保留不善造成雨水的浪费和部分地区积水。 针对这些问题，笔者认为在绿色生态住宅小区水环境建设中必须在设计规划阶段 便建立起目标体系，详见下章分析。 小区污水分散处理的重要性 纵观污水处理的发展史，除了技术发展的脉络之外，我们似乎还可以总结出 另外一种发展规模上的变化，即从分散处理向集中的污水处理方向的发展。污水 集中处理具有运行费用低，管理维护方便的优点。但是也同时存在以下的缺点。 1 ) 在进行大规模污水集中处理时，必然进行相应的管网的建设，将流域范围 内的污水进行收集，需要庞大的管网系统，中途提升泵站。投资巨大，运行维护 费用昂贵。 2 ) 当水资源短缺成为全球面临的严重问题时，污水的水回收与再用成为解决 各地区水资源短缺的必由之路。这样就需要将处理后的回收水，再配给到用户的 管网系统和多次的中途提升泵站。这时就出现了水在城市的管网系统中进行至少 二次的输送。在输送过程中浪费了大量的基建费用和运行维护费用。这部分的投 资已经成为巨大的经济负担，甚至超过城市污水集中处理厂的费用。而在长距离 的输水过程中，污水的品质下降，可能到了终端用户时，回用水的水质已经达不 到回用用途的要求。 3 ) 水在城市的管网中进行长途运输时，由于渗漏，从供水处理厂到用户要损 失大约供水量的3 0 ，同样的在回用管网中还要再损失3 0 左右，而用于这部分 水处理的费用，即处理与运行费用6 0 是无效的，巨大的经济浪费，很显然是不 符合可持续发展的要求的1 6 】。 4 ) 中国目前出现的居住区的建设已经不再是单一的建筑物，而是引入了居住 小区的概念，而在整个居住小区的范围内实行小区污水的分散处理显得更有意义。 在全球可持续发展的战略的影响下，人们开始重新审视水处理科学家们一直 倡导的污水集中处理的概念和哲学体系，回首上一个世纪污水处理的历程，发现 4 1 绪论 在水资源短缺的今天，集中污水处理以巨大的能量损失为代价，换来的是岌岌可 危的环境污染问题，水资源短缺问题和饮用水安全问题，使全球几乎没有安全的 饮用水水源了。于是出现了目前全世界科学家都积极倡导的污水分散处理的思想， 就地处理就地回用，实现水平衡和水循环。 1 2 绿色生态住宅小区水环境 1 2 1 绿色生态住宅小区的概念与特性 工业革命推动了全球城市化进程，一些发达国家城市人口已达到全国人口的 7 5 ，城市化为国家和区域经济的发展带来了巨大的综合效益，同时也使城市土 地的扩张、人口的激增更加激烈，从而加剧城市交通的混乱、住房的紧张和生活 环境的恶化。提高城市人居环境质量是城市可持续发展所面临的紧迫问题之一。 因此西方发达国家在城市规划、居住区规划设计中已经越来越多的引入生态学、 环境学的思想和理论，以解决目前城市中越来越严重的人居环境恶化问题。在我 国随着国民经济的快速发展，城市化的趋势很明显，城市人口的比重也已由19 4 9 年的1 0 6 上升至目前的3 0 左右。为了保障城市的可持续发展，满足居民对环 境、文化、物质等日益提高的需求，针对城市居住小区的建设，就必须在城市总 体规划的指导下，从系统的角度、生态的角度、以及生活舒适性的角度对小区进 行综合规划。 绿色生态住宅小区的特性归纳起来有以下几点：第一，尽可能节约资源与不 可再生资源的消耗。体现3 r 原则( r e u s e ，r e d u c e ，r e c y c l e ) ，即再利用，再节约， 再循环。对于环境来说，在不影响建筑与小区的结构和功能的条件下，材料与能 源的使用是越小越好。第二，保护生态系统，坚持人与自然的和谐共生。主要体 现在选择和利用对环境影响小的材料；在建造的过程中，尽量降低对现场生态系 统的影响；不影响当地整个住宅小区的人文环境等。第三，对人的健康无害、使 入感到舒适健康，主要体现在材料的选择使用上，必须使用绿色建材或低污染、 无毒的建材。设计中必须体现人性化的设计。有使人健康舒适的通风，安静的声 环境，健康的空气质量等；施工中必须防止噪音、污染物、废弃物等对人体的不 良影响。 1 2 2 绿色生态住宅小区水环境概念及特性 绿色生态住宅本质是物质系统的首尾相接，即一个建筑物在其运行过程中对 资源和能源的产出、消耗和回收利用以达到一种内在的平衡，且在理想状态下， 这种平衡应是长期、持续、稳定和广泛的。既然每天的用水不可避免，那我们日 常生活中排放的污废水，能不能经过我们所居住的建筑设备依照生态学原理、占 用少量能源处理后，又能供我们回用，从而造成无废无污，高效和谐，开放与闭 5 重庆大学硕士学位论文 合相结合的良性循环的局面，其意义在于最终把我们对环境的影响降低到最低， 并且实施3 r 原则一- - r e d u c e ( 减少) 、r e u s e ( 重复利用) 、r e c y c l e ( 循环使用) 。 以往，水环境建设在整个建筑设计中只居配合的、从属的地位，而生态住宅中给 排水设计与建筑设计只有同步发展才可能达到建筑整体节能的理想效果。 依照绿色生态住宅小区的概念特性及居住小区水环境现存的问题，绿色生态 住宅小区水环境系统的建设重点应放在节水、水的重复利用与水环境系统集成三 个方面。根据国家节水条例及节水型城市必备的条件，在节水方面，重点宜放在 节水器具的使用上。 在水的重复利用方面，重点宣放在中水使用和雨水收集上。国家科技产业工 程的分子专题居住区节水技术途径研究专题报告指出，从保障居住小区水供 应的可靠性和周围环境质量的改善来讲，在缺水地区，建设小区中水系统是最经 济有效的办法。在目前水资源十分紧缺的情况下，一方面，城区需水量仍在上升， 且污染问题也日趋严重；另一方面，每年又有相当量的雨水资源白白地从境内流 出，并且随着城市规模的扩大，城区的建筑、道路、绿地的占地面积的不断变化， 降雨产生的径流量也在不断变化。而且随着城区不透水面积的不断增加，雨水的 流失量随之增加，这样地下水的补给就会减少，城市的洪涝灾害威胁就会增加， 并且大量初期雨水对河流水体也构成了严重污染，整个城市的生态环境会日趋恶 化。因此将雨水作为一种优质的水源进行开发利用势在必行。 在水环境系统集成方面，重点宜放在水环境系统的规划、设计、施工、管理 方面，特别是水环境系统的水量平衡、输入输出关系以及系统运行的可靠性、稳 定性和经济性。提倡系统设计时注重优化，工艺选择时讲究集成，设备运行时力 求稳定，维护管理时必须简明。水环境系统的建设目标应符合下列基本要求：小 区的整体节水率应能达到3 0 ，各类水质必须符合国家相应的标准【7 “。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 绿色生态住宅的发展及研究现状 出现于1 9 世纪末的生态学概念，将生态学定义为：“研究生物有机体与无机 环境之间相互关系的科学”。经过1 0 0 多年的发展，生态学内涵不断发展和充实， 从生物个体生态学向种群，群落以至生态系统生态学扩展。现代生态学是“一门 多科学性的自然科学，研究生命系统与环境系统之间的相互作用规律及其机理” ( 马世骏，1 9 7 9 ) 。生态学发展的历史始终与人与自然关系的认识密切相关。 2 0 世纪6 0 年代，r e c h e lc a r s o n 发表的“寂静的春天”和m e a d o w s 等人发表 的“增长的极限”，反映了人类重新认识人与自然关系的转折点。正是对人与自然 关系认识的加深，促进了人类社会的深刻变化。自2 0 世纪6 0 年代以来，生态学 6 1 绪论 面临着根据逐步完善的生态学理论，对许多应用性问题提供专门指导，解决一些 现实和未来问题。因而生态学与经济学，社会学等学科逐渐融合。马世骏，王如 松( 1 9 8 4 ) 提出的社会一经济一自然复合生态系统理论，强调自然，经济，社会 三个子系统的整体，协调，循环，自生，将生态学扩展为自然科学与社会科学的 综合1 0 1 。 1 9 9 7 年，o d u me p ( 1 9 9 7 ) 更是将生态学称为“科学与社会的桥梁”。从哲学， 系统学，工程学和社会科学的角度阐明了生态学不同于一般自然科学和社会科学 的特点。反映了当前生态学内涵和生态学科的最新发展口“。 美国生态学学会前任主席，m e y e rj 在1 9 9 6 年全美生态学第8 1 届年会上所作 的大会报告“走向黑暗一面向未来的生态学”中，回顾了生态学这一学科定义与 研究范围的发展过程，总结了近年来在全球变化及其它生态问题推动下，生态学 在生态监测，包括全球变化，生物多样性保护，生态系统管理以及生态系统的恢 复等领域的新进展。提出当今生态学发展方向，应能为可持续的未来提供理论基 础与技术。而且提出“生态学必须为人类与社会发展服务”的观点。 1 9 7 1 年多国合作实施的“人与生物圈计划”( m a n a n d b i o s p h e r ep r o g r a m ) 在 一定程度上标志着生态科学正在向对人和自然普遍的相互作用问题进行深入研究 的阶段发展。生态科学的发展为可持续发展战略的提出提供了必要的条件。1 9 7 6 年在温哥华召开的联合国首届人居大会提出了“以持续发展的方式提供住房、基 础设施和服务”的目标，相继成立了“联合国人居委员会( c h s ) ”和“联合国人 居中心( u n c h s ) ”，先后提出了“反映可持续发展原则的人类住区政策建议”和 “持续性住区”发展的规划、设计、建造和管理模式的具体建议。 1 9 9 2 年联合国环境与发展大会通过的“2 1 世纪议程”将“促进人类住区的可 持续发展”单独列章予以重点论述，对改善住区规划和管理，综合提供环境基础 设施，促进住区可持续发展的能源和运输系统等制定了行动依据、目标、活动和 实施手段。1 9 9 4 年，中国政府通过了中国2 1 世纪议程人口、环境与发展白 皮书。提出：人类住区发展的目标是促进其可持续发展，并动员全体民众参加， 建成规划布局合理、环境清洁、优美、安静、居住条件舒适的人类住区。1 9 9 6 年， 联合国第二次人居大会提出“人人享有适当的住房城市化进程中人类住区可持 续发展”。1 9 9 9 年，第2 0 届世界建筑师大会通过北京宪章。指出：建立人居 环境循环体系，将新建筑与城镇住区的构思、设计纳入一个动态的、生生不息的 循环体系之中，以不断提高环境质量。 随着生态科学和人类住区可持续发展战略的不断实践与创新，人们对生态住 宅与可持续发展住宅内涵的理解也不断深化。建设生态住宅的要求正在被专家和 广大民众所接受，并逐渐成为人们关注的焦点，许多国家纷纷制定出台了与之有 7 重庆大学硕士学位论文 关的评估体系、技术规范等，用以促进生态住宅健康、快速发展。 发达国家在8 0 年代就开始组织起来，共同探索实现住宅建筑可持续发展的 道路，如：“绿色建筑挑战”( g r e e nb u i l d i n gc h a l l e n g e ) 行动，采用新 技术、新材料、新工艺，实行综合优化设计，使建筑在满足使用需要的基础上所 消耗的资源、能源最少。 近几年，随着可持续发展观念的深入人心，很多国家的政府都在大力提倡发 展生态住宅( 或称绿色住宅) 。与之相关的技术协会、研发组织也如雨后春笋般发 展起来，研究、制定了相应的技术评估和产品认证体系，如：美国绿色建筑理事 会( u s g b c ) 、德国兰色天使标识( b l u e a n g e l ) 等。与此同时，各种类型的 绿色生态建筑及绿色建材在世界各国风行涌现，这极大地推动了绿色生态住宅的 发展。 国际绿色生态住宅的发展具有以下特征：高新技术在这一领域中占有重要地 位，如：新能源、新材料、生物工程等；与此同时，因地制宜地采用地方性材料 和技术以降低成本也已成为发展趋势：总之，绿色生态住宅的发展已从单项技术 和产品的使用走向系统技术的集成，进而形成一个以可持续发展为战略、以高新 技术为先导，全方位提升住宅品质的新领域。 我国由于在绿色生态住宅小区方面的理论研究与实践都比国外起步得晚，和 国外相比主要存在以下几个方面的不足：( 1 ) 对环境保护、走可持续发展之路的认 识不足。虽然早在1 9 9 2 年世界各国首脑在巴西里约热内卢的联合国环境与发展大 会上通过了里约宣言和二十一世纪议程，它标志着以“绿色”为代表的生 态问题已成为当前和下一世纪全球共同关心的问题。但是在我国的房地产开发领 域，对这一问题的认识还远远不够，当前的开发还停留在取褥经济利益最大化的 初级阶段。( 2 ) 相关绿色技术、绿色材料的发展还较为落后。由于绿色生态住宅小 区是一个能与环境相互作用的、智能化的、可自动调节的系统，因此，它对相关 的技术和材料有更高的要求。要实现这一目标离不开高新技术的支持。( 3 ) 缺少相 关产业政策的支持。绿色生态住宅小区在房地产开发领域是一个新兴事物，要解 决制约我国绿色生态住宅小区发展的瓶颈问题，不仅要解决技术上的问题，而且 同样需要建立一种新的价值观和行为观。特别是在当前的开始阶段，我国还没有 建立一套良好的经济、社会和道德方面的激励机制用以补偿开发商在绿色生态住 宅小区的额外投入【l “。 l - 3 2 绿色生态住宅水环境的发展及研究现状 绿色生态住宅小区水环境的发展的鼻祖是生态卫生系统或称生态卫生( 排水) 系统，国外一般称“e c o l o g i c a ls a n i t a t i o n ”，其常用缩写为“e c o s a n ”。九十年前德 国建筑师l e b e r r e c h tm i g g e 就提出了生态卫生( 排水) 系统的概念，并在城市地 8 区付诸实施1 1 3 】。2 0 世纪后期，全球人口的不断增加，城市化和经济的快速发展， 传统浪费用水的模式以及水污染的加剧使得水短缺问题在越来越大范围内出现。 据联合国有关资料统计，目前全球有约1 3 亿人得不到安全的饮用水，2 6 亿人没 能使用安全的卫生设施。寻求从根本上解决水危机的方法是国际社会面临最具挑 战的任务之一。 人们在不断深入探讨解决水危机应实施的基本策略时，也对传统的供排水系 统进行了更加深入的思考，并开始向传统的用水模式和排水系统提出了挑战。 早期的供水系统，即用水泵抽取提升原水，不经净化就用管网配送到用户。 十九世纪在英国伦敦、北美匹兹堡和一些欧洲城市曾先后多次发生因饮用水污染 而导致流行性霍乱和伤寒的爆发。直到十九世纪末，人们才开始了工业化净水技 术的研究和应用并逐步形成了近代供水系统【1 ”。当时人们认为淡水资源是“取之 不尽，用之不竭”的。净化了的可饮用的水被输送到人们生活和生产应用的各个 角落。所有用水的地方都使用这种饮用水。与此同时，为排除使用过的污水建设 了“沟渠工程”和“排水管网”，近代水冲马桶卫生设旌日益普及，水载重力流排 污系统逐步推广，由于水污染的不断加剧，饮用水净水厂和污水处理厂处理工艺 越来越复杂，建设和运行费用越来越高。沿用传统用水方式，花费巨额资金兴建、 维护和运行这种供排水系统，似乎己成为保障社会经济发展不容置疑的传统基本 模式。 然而，世界各国传统模式供排水系统发展的历史表明，直到目前为止，世界 上仅有约5 - - 1 0 污水进行了处理【1 ”。影响这一传统排水系统模式进一步推广 的主要原因是建设、运行和维护相关排水管网和污水处理厂需要的巨额资金难以 承受。据联合国的一位专家估算，全球每年为建设、运行和维护传统排水系统的 经费约需3 0 0 亿美元；到2 0 2 5 年该项费用大约为7 5 0 亿美元【1 6 。 在二十世纪后期人们开始认识到为什么要用可以直接饮用的清洁水，去冲洗 便器并用来输送粪便和其他废物? 为什么要把居民少量排泄物和其他大量污水混 合稀释，并通过漫长的排水管将其汇集到城市下游，再花费大量能耗提升和处理? 为什么大量有机营养物质不能施用于农田和园艺，同时又使土壤因得不到有机肥 的滋养而退化? 1 9 9 2 年世界环发大会曾通过了著名的4 2 1 世纪议程，该议程对于“保护淡 水资源的质量和供应”以及“固体废弃物的无害环境管理以及同污水有关的问题” 等都单独列章予以讨论。要求到2 0 0 5 年发展中国家应对至少5 0 的污水、废水 与固体废弃物进行处理或处置，要求到2 0 2 5 年处置所有的污水。当时还未在世界 范围内提出要建设生态卫生( 排水) 系统，改变传统排水系统的任务。 2 0 0 0 年9 月联合国千年会议时，宣布要对淡水供应领域存在的紧迫问题采取 9 重庆大学硕士学位论文 措施，明确提出，水资源的不可持续开发利用原有模式将不得不逐步终止，水管 理策略上的变化将在区域和国家层次上开展。 接着2 0 0 0 年1 0 月，在德国波恩召开了有关生态卫生( 排水) 系统的国际讨 论会，会议的主题是“闭合有关废水管理和卫生系统的环路”( e c o s a n c l o s i n g t h e l o o p i n w a s t e w a t e r m a n a g e m e n t a n ds a n i t a t i o n ) 。来自世界各国的2 0 0 位专家出席了 会议。会议为加强在生态卫生( 排水) 系统领域的国际信息交流与合作做出了重 大贡献，同时，也为德国正在实施的“生态卫生( 排水) 系统项目”计划开展国 际间的合作奠定了更好的基础。这次会议的召开标志着建立生态卫生( 排水) 系 统问题己在世界范围引起了广泛关注，并建立了相关信息网络。会议认为特别应 在城市范围建立有关生态卫生( 排水) 系统的示范项目。 2 0 0 1 年1 2 月召开的国际淡水讨论会( i n t e r n a t i o n a l c o n f e r e n c eo n f r e s h w a t e r ) 也指出，非可持续发展的用水模式是使有限水资源日益短缺的重要原因，会议提 出的主要对应措施之一就是“提高水的利用效率”。会议也对传统的用水模式和排 水系统提出了质疑。 有关生态卫生( 排水) 系统的发展更多地被列入世界范围的国际讨论会，说 明生态卫生( 排水) 系统的研究和实践已在世界范围越来越多的国家和地区展开。 德国联邦政府经济与合作发展部( b m z ) 于2 0 0 1 年5 月起动了一项将用5 - 6 年时间完成的生态卫生( 排水) 系统计划，其名称是“生态的和经济地可持续发 展的废水管理和卫生系统”( e c o s a n e c o l o g i t a l l y a n d e c o n o m i c a l l y s u s t m n a b l e w a s t e w a t e m a n a g e m e n t a n ds a m t a t i o ns y s t e m s ) 。其目标是用2 年左右的时间研究制 定可用于指导国家和国际上发展生态卫生( 排水) 系统的导则；以人口密集的城 市为主要目标建立生态卫生( 排水) 系统示范工程，并要求形成产业化生产的相 关产品：建立一个全球共享的信息知识网络，传播和交流有关生态卫生( 排水) 系统开发研究的情况【l ”。目前该项目正在按计划步骤实施。 丹麦政府于1 9 9 7 年决定资助4 2 0 0 万丹麦元实施旨在研究排水系统设施的“生 态活动计划”( e c o l o g i c a la c t i o n p l a n ) 。重点研究废水的生态处理方法和营养物质 的及雨水的回收利用问题。 澳大利亚c s i r o 研究所于上世纪末起动了“城市水计划”( u r b a nw a t e r p r o g r a m - u w p ) 项目研究，目的在于减少用水和废水处理对生态环境产生的影响， 并降低供水，排水和雨水设施服务的成本。 英国最近开展了“多学科综合评价水循环技术的选择”项目研究。重点研究 被收集的污水和雨水处理回用技术，并对其相应可能带来的危险进行研究，并要 求对不同的选择在居民、学校、医院、办公区等实旌的可行性进行评估【l 引。 另外，一些发展中国家，如尼目利亚、赞比亚、埃塞俄比亚、印度和孟加拉 l o 1 绪论 等国也结合本国具体情况在有关生态卫生( 排水) 系统不同层次的问题方面进行 了广泛的研究和实践。 德国正在实施的a k w a 2 1 0 0 研究项目是个典型的代表。该项计划的名称是： “城市废水基础设施系统的方案选择”( a l t e m a t i v e nd e rk o m m u n a l e nw a s s e r v e r u n da b w a s s e r e n t s o r g u n g2 l o o ，简称a k w a 2 1 0 0 t 1 9 】，该计划是一项由多学科、部 门和单位参加的长期研究项目。选择了有不同地区特征的两个城市作为研究示范 地点。一个是德国西部鲁尔区的多特蒙沽市市郊的a s s e l n 市，另一个是莱茵河北 部s e l n 市郊的b o r k 市。该项目的目地是对未来城市供水和排水系统发展方案做 出战略选择。该项目拟定了三种不同的系统方案。 第一方案：延续性方案。即在现有城市供水和排水系统基础上，通过更新用 水设旌和器具以及推广高效用水设备和大量回用处理的污水来达到减少用水的目 的。这种方案和我国目前的总体思路相似。预计人均用水可降至1 0 0 升日左右。 第二方案：城市水回用方案。该方案特点是，厕所排出的尿液已被单独分离， 并被专用卡车收集用于制造含氮肥料；其他污水与粉碎的厨余有机废物均排入下 水道一并处理，处理后的水通过另一条并行的管道分别供给居民冲厕、消防用水 和工业用水，这样做更有利于解决厌氧处理污水时碳源相对不足的问题；雨水则 直接用于非饮用目的用水或渗流补给地下水；同时也通过更新采用高效用水器具 来降低人均用水量。人均用水有可能降至9 0 升日左右( 其中非饮用水3 0 升日) 。 第三方案：就地循环方案。不设立集中式供水系统和排水系统。独立式或组 团式居民建筑均由就地独立的高效水处理系统提供供水和排水服务，以就近的水 体、地下水或雨水作为水源。设立不同用水水质的供水系统和回用水供水系统。 预计人均用水可降至7 0 升日左右。 该项目将通过己建立的综合评估体系，运用层次分析法对不同方案进行评估， 其结果将作为城市规划建设决策的依据。 1 4 研究目的与内容 国内现有的绿色住宅水环境开发不论从深度还是广度上看，无论从理论还是 实践上看，都有很大的局限性。首先，目前人们对绿色水环境的理解仅限于技术 上，主要是节能技术。这与绿色水环境的全生命周期特性相比而言是及其狭隘的。 其次，目前绿色水环境开发尚未形成系统的理论体系，没有建立规范化的标准， 缺乏操作的指导依据和评价依据，这成了阻碍开发商积极推广绿色开发的主要因 素之一。 目前对于水环境系统的相关评价体系，主要是基于环境学家的角度，而并 非从建筑、住宅的角度研究分析，数据