（环境科学专业论文）基于城市生态学和可持续发展理论的生态城区建设.pdf

c u l t u r e , h a r m o n y , w e r e d i s c u s s e d . a n e c o n o m y - e n v i r o n m e n t e ff e c t iv e , - s o c i e ty h e a l t h a n d s o c i e ty - e c o n o m y j u s t i c i a l m e c h a n i s m s h o u l d b e e s t a b l i s h e d t o g e t t h e g o a l s o f e c o - c ity . ke y w o r d s : u r b a n e c o s y s t e m; e c o - c i ty; s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ; s u s t a i n a b i l i ty; m 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了 解南开大学关于收集、 保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内 容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国 家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电 子版; 在不以 赢利为目的的前 提下，学校可以 适当复制论文的部分或全部内 容用于学术活动。 学位论文作者签名: 划炳 a_ 2 . ,d 7年 了月2 2 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密， 在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名:学位论文作者签名:力炳汉 解密时间:年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: 内部 1 1 年 ( 最长3 年，可少于f , 年) 秘密*1 0 年 最长 1 0年， -一 机密天20年 ( 最长 ,( i 年 可少于l l 1 年) 可少于 2 。 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已 经注明引用的内 容外，本学位论文的研究成果不包含 任何他人创作的、己 公开发表或者没有公开发表的作品的内容。 对本论文所涉 及的研究工作做出 贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。本学 位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名:x 痴 l 2 - 年 19 -月 2 1 2 - 日 第一章绪论 第一章绪论 第一节问题的提出 城市是以空间和环境资源利用为基础，以人类社会进步为目的的一个集约 人口、经济、科学文化的 空间地域系统， 是一个经 济实体、政治社会实体、科 学文化实体和自 然环境实体的综合体， 是人类生产、 生活和文明成果最集中的 地域空间。城市又是一定空间内 组织生产力，实现社 会分工和联系，推动社会 生产力发展的 空间存在形式。 它集中了 一个 地区 生产力最先进、最重要的 部分， 代表着一个国 家或一个地区国民 经济的 发展水 平和方向 。 在漫长的农业社会中， 城市发展是十分缓 慢的， 城市数量少且规模一般都 比 较小，城市人口 所占比 重也很低，城市化现象不显 著，乡村是人类主要居住 形式。 2 0 0 多年前的工业化革命， 使城市走上迅速发展的道路， 世界人口加速向城 市集中， 城市数量越 来越多， 城市规模越来 越大。 1 7 8 0年世界城市 人口 只占 总 人口 的3 % ， 到1 8 5 0 年已 达到6 . 4 % 0 ，到1 9 0 0 年上升到1 3 . 6 % ， 而 1 9 8 0 年则上 升到 4 2 . 4 % ，以发达国家为主的地区，城市化程度最高，大多在 7 0 -8 0 % 以上。 根据联合国 人居中心 预测， 到 2 0 5 0 年， 世界城市化 水平将达到 6 1 % 。 世界正 向 “ 城市世界” 方向 发展， 城市作为人类的主 要聚 居地己 成为历史的必然。城 市化同 社会经济的 发展、 文化教育水平的提高、 普遍健康状况的改善联系在一 起。城市化促进了 人口 集聚、 产业集聚、文 化集聚， 但同时 造成城市不断向 外 扩张，城市规模急剧扩大，城乡间的发展也失去了平衡，带来了一系列问题和 种种危机， 城市发展开始面临困 境。因 此， 建立高效、公正、 健康、文明的城 市社会，实现城市可持续发展，探求更加合理的城市发展模式和人类聚居模式， 已成为当前各国政府、国际机构共同面对的一项重要而紧迫的任务。 第二节城市化及其生态效 应 城市化是人类历史长河中不断聚集资源、聚集财富、聚集能力的连续进程， 第一章绪论 是不断更新自己 的生 存方式与生产方式的 连续进程。 城市化是经济 增长和区域 发展的火车头。 城市化具有多维的特征，要全面地解 释城市化这一现代社会发 展的 重要现 象， 就需要从人口 、 经济、社会三方面去解 释。 周一星等认为，城 市化的实质 含义是人类进入工业社会时代，社会经济的发展开始了农业活动的比重逐渐下 降，非农业活动比重逐步上升的过程，与这种经济结构的变动相适应，出现了 乡村人口比 重 逐渐降 低，城市人口比重稳步 上升， 居民 点的 物质面 貌和人们的 生活方式逐渐向城市转化或强化的过程。 王祥荣3 1 在总结了 城市化的内 涵之后， 得出 城市化具有四 个基本特 征， 即 “ 空 间上， 城市规模的 放大;数量 卜 ，农业人口 转变为非农业人口:经 济上， 非农 经济代替农业经济;质量上，居民生活现代化。 ” 城市化作为 一种人类社会发展进程中重 要的现象， 是经济发展和 社会进步 的结果与标志，对区域发展具有强大的促进作用，在其形成和不断发展过程中， 对整个区域发展具有积极的带动作用。 城市化提高了 经济的规模效益和集约效 益，使单位国 土面积资 源的 利用效 率大大提高; 城市化解决了 农村剩余劳动力的 安置， 为解决 人口与就 业问 题创 造了 机遇; 城 市化也 极大地促进城镇基础设 施的现代化建设，同时也 促进旧的 生活方式向现代文明生活方式转变，改变着地域空间的面貌和人们的精神面貌。 因此，从某种 意义上说，推进城市化进程，已 成为解决目 前及未来诸多 社会问 题的关键手段。 但是，在城市化进程中， 在促进区域发展与 进步的同时， 也产 生了一系列负 面效应和矛盾问 题。城市化的 集聚效应所造成的 城市 人口的 持续 增长和高度集中， 迫使人类强烈干预自 然环境使其发生剧烈的 变化。 人口 高度 密集和经济活 动强度剧增使城市面临资 源枯竭、环境污染和生 态破 坏以 及交通 拥挤、住房紧张、环境质量下降等问题。 第三节我国城市化发展历程及其城市问题 与 世界各国 一样，中国 城市化进程与中国 社会经济发展状况关系密 切，随 着经济社会发展的曲折历程，我国城市化也经历了曲折发展。 我国城市化处于长期滞后局面的原因主要是，建国以来的一段时间里，我 国走的是一条 “ 积极推进工业化，相对抑制城市化”的道路，城市化严重的滞 第一章绪论 后于工业化。 随着改革开放的推进， 我国社会经济发生了 诸多变化，生 产力得 到显著 提高， 人们的观念也得到很大改观，许多城市化制约因素也不断 得到 改 善，使 我国城市化进程不断加快。 我国 城市化水平由 解放 初的 1 0 . 0 5 % 上升到 30 . 9 %e 我国城市化进程加快，在带动我国整个社会经济的快速发展起了极大的推 动作用，但现阶段我国城市化现象主要表现为城市的不断扩大和城市数量的增 长， 而城市内 部结构和功能并没有得到相应的提升和完善。 许多基础设 施和环 境保护措施不能配套进行、协调发展，于是导致一系列问 题产生，如 环境污 染 与破坏、 人口 拥挤、交通居住条件恶化、 基础设施建设滞后，资源过度消耗 而 匾 乏等，从而影响整个国民 经济和社会的发展，尤 其是环境污染与 破坏 4 ) ( 1 ) 城市大气污染相当 严重 城市是人口、工业集中区，随着城市工业的迅速发展， 矿物燃料消耗的增 长， 有毒气体、 烟尘、粉尘 排入大气的 数量不断 增加， 加之城市 交通业的发展， 汽车尾气向 低空排放的有害气 体， 使大气受到 严重污 染。 根据国 家 环保总局2 0 0 4 年环境质量公报，在监测的 1 1 3 个重点城市中，7 0 . 8 % 的城市的空气质量为三级 或劣于三级，暴露于未达标空 气质量的 城市 人口 占 统计人口的6 6 . 9 % . 特大、 超大型城市空气污染明显重于中小城市， 空气中 主要污染物二氧化 硫和颗粒物浓度超标的特大超大城市比例明显高于中小城市，空气质量达标城 市的比 例则低于中小城市。 随着城市化的推进，机动车的快速增长，由此引 起的 汽车尾气型污染已 部 分代替了 煤烟型污染，氮氧化物已成为北京、广州、 上海、 杭州、武汉等一 些 城市的首要污染物。 ( 2 ) 城市化带来的水资 源危机和水质危机 伴随着城市化的快速发展，城市规模越来越大， 城市人口 增加，工业迅速 发展，城市用水量急剧增加。然而许多地区水资源不足，使城市供水日 趋紧张 并导致水荒。 全国 3 0 0多 个城市缺水，其中 近百 个城市严重缺水。 地表水的短 缺促使许多城市超量开采地下水，从而导致地下水位下降， 地下水资源日 趋枯 竭，这不仅加剧了水资源危机，而且造成了地面沉降。 伴随着水资源危 机，作为人口和工业集中之地的城市同 时也是一个大污染 源。 近几 年的 环境状况公 报和环境统计数据 显示， 目 前我国 城市中8 0 % 以 上的工 业废水和生活污水未经处理排入水体， 使流经城市的7 0 % 的河段受到不同程度的 第一章绪论 污染，降低了城市的供水 能力。 水污染进一步导致了水资源 危机，南方城市水 污染导致缺水量占 这些 城市总水量的5 0 -7 0 % 0 ( 3 ) 城市固 体废物 对环境影响不断增大 城市生活垃圾伴随 着居民 生活水平的 提高 和人口 增长呈 大幅度增长。全国 3 8 0 多个城市年产生生 活垃圾 达 6 0 0 0 万吨， 并以 每年 1 0 % 的 速度递增。 然而对 于全国 大多数城市来说， 生活 垃圾无害化处 理只是处于刚刚 起步阶段。 根据2 0 0 4 年城考的5 0 0 个城市 统计结果， 全国 城市生 活垃圾无害化处 理率平均为5 7 . 7 6 % , 而且绝大多数城市以简单填埋、填充洼地、地面堆积、挖坑填埋、露天焚烧等 处理方式为主。即使已经建成的垃圾填埋场，由于建设标准低，缺乏污染控制 措施， 并不能有效保 证其对 环境的安全性， 有的 甚至存在潜在隐患。 除了 生活垃圾， 城市中的 工业固体废 物污染也很严重， 据统计， 2 0 0 2年， 全国 工业固 体废物 产生 量为9 . 5 亿吨，工 业固 体废物排放量为2 6 3 5 . 2 万吨， 综 合利用率为5 2 % ，危险 废物产生量为1 0 0 0 万吨，集中 处理率 平均为6 0 . 4 4 % ， 有 3 0 % 城市的 危险废物处 理率为零。 ( 4 )噪声污染严重 我国 城市噪声 污染较严重， 大部分 城市都 处于中 度至轻 度污染水平。2 0 0 2 年3 2 5 个城市进行了 道路 交通噪声监测， 其中4 . 9 % 的城市 道路交通噪声污染较 重，1 7 . 2 % 的 城市属于中 度污染， 6 4 . 3 % 的 城市属于 轻度污染， 3 1 9 个监测区域环 境噪声的城市，1 3 . 4 % 的 城市 污染较重， 9 2 . 8 % 的城市属于 轻度 至中 度污染16 1 ( 5 ) 对自 然生态 及土 地的 破坏与 污染 城市化使一些城市在用 地面积扩大过程中 盲目 侵占 耕地，占而不用，占 而 不建，使城市近郊大量肥沃的农田被搁置、荒芜。特别是9 0 年代以来，大量开 发区及工业园建设，使耕地面积急剧减少，如长江三角洲地区 1 9 9 2 年以来，耕 地面积递减率超过 1 % 。 此 外， 建设中 不注意保护原 有的 优良自 然生态或景观， 而是 “ 一刀切” ，将原来生机盎然的绿色世界变成一片 “ 白色”世界。 第四节城市发展的生态觉醒 城市化带来了人类经济社会的繁荣，但出现了资源耗竭、环境污染和生态 破坏等生态问题，同时，城市化也在一定程度上直接威胁到人类 自身的可持续 发展。城市化带来了物质财富的聚集，但作为城市核心的人的处境却往往被忽 第一章绪论 略了，以 至于 “ 人创造了 城市，却失去了 对城市的 控制， 在城市中 逐渐丧失了 自 我” ( 黄光宇 2 0 0 2 年) 7 面对城市化带来的 严峻的 环境资源问 题， 人们开 始对原 有的生存空间、生 活方式和价值观念进行反思.1 9 7 1年联合国教科文组织将城市生态系统列入人 与生物圈 ( m a)国际 计划的第 1 1 项专题， 建议将城 市作为 一个复合系 统， 更 大范围 地研究城市环境问 题，同时将人的价值 观、 创造性、 直觉等主观因 素综 合进城市生态系 统研究中。 美国生态学家 雷吉 斯特于1 9 7 5 年 成立了以“ 重建 城 市与自然的平衡”为宗旨的 “ 城市生态组织” ，国际社会中环境保护思潮的不断 涌现，揭开了 人类城市发展史上 “ 生态觉醒”的 一页。 2 0 世纪8 0 年代以 来， 以追求人与自 然和 谐为目 标的生 态化运动， 已 在 世界 范围内蓬勃展开，并且正向各方面渗透，世界范围内的环境保护运动方兴未艾， 追求可持续发 展己 成为2 0 世纪末最深入人心的 全球性 运动u 第五节本文研究的目的 和方法 作为人类主要聚集地的城市， 走生态化发 展道路， 建设生态 城市已 成为 城 市发展的必然趋势，也是城市发展以自然为本向以人为本，再到以人和自 然协 调发展为本的进化过程。 开展生态市建设，建设 生态城市， 是我国 城市 发展的 方向，也 是促进经济社会与生态环境协调发 展和可持续发 展的 客观要求。 本 文以天津市南开区建设生态城区作为案 例， 进行基于城市生 态学 和可持 续发展理论的生态城区建设研究， 运用城市生 态学和可持续发展理论， 在阐 述 城市生态系统基础理论和生态城市可持续发展 理论的基础上， 系统分析南开区 生态环境 现状，生态环境的组成及特点， 运用系统工程方法， 探讨南开区生态 城区建设的理念、目标和重点。 第二章城市生态系统基础理论综述 第二章城市生态系统基础理论综述 第一节城市生态系 统的基本概念 城市生态系统是特定区 域内人 类、资 源、 环境 ( 包括自 然环境、 社会环境 和经济 环境) 通过各种生态网 络和社会经 济网络 机制而建立起来的 人类聚集地 或社会、 经济、自 然的复合 体，是人类在改 造和 适应自 然环境基础上建立起来 的 特殊的 人工生 态系 统。 城市作为人口 密集， 建筑物密集， 工厂、商店、 机关、 学校等汇集的地方，也是资源与能源大量消耗，产品和废物大量制造，物资和 财富大量 集中， 劳力和人才大量汇集的场所。因 此，从生态学角 度看， 城市生 态系统与 其他人工生 态系统一样，是一个由自 然组分和人工组分相互渗透形成 的受人 工千预的，具 有多 层次结构和多功能的 大系统。 第二节城市生态系 统的主要特征 2 . 2 . 1 城市生态系统是人工生态系统 城市生态系统是人类为了生存和发展，伴随着各种生产和生活活动，通过 集聚过程的发展和演化而形成的。在城市生态系统中，人类成为系统的主体， 从事社 会经济活动的 人类扮演着生产者的角色， 又是主要的消费 者。 而其还原 功能除了 依靠自 然生态系统的 微生物外， 人类制 造的各种人工设施起到了 更大 的作用。总之，人类活动不仅改变了城市原有的自然生态系统的组成，而且， 使其形 态和结构发生了实 质性的变化。大 量的 人工技术物质决定 和影响 着城市 生态系统的结构和功能。 2 .2 . 2 城市生态系统的开放性 城市生态系统由 于其组成和结 构完全 不同 于自 然生态系统，必 然要有外围 地域的其他系统输入资源物质和能源以及大量的人力、资金、技术、信息等， 第二章城市生态系统基础理论综述 才能维系“ 城市生态系统” 的正常发展、 演化及其形态、结构 与功能的 协调与 发展。 城市 作为重要的社会经济地域组织， 还具有强 大的超过自 身 “ 消费” 能力 的非生物生产功能。它一方面需要从城市外部系统吸收大量的能源、物质，另 一方面，其 “ 合成加工”的产品除了一部分满足系统本身 “ 消费”以外，还需 要向外部 输送，形成城市系统合理的“ 供需平衡” 的经济关系， 才能真正保证 城市系统的持续发展。 另 外，由 于城市生产和还原功能存在差异，它将产生 超过自 身还原能力的 废 物， 需要利 用其他系统的自 净能力进行“ 异地 分解” ， 从而达到“ 生 产与还原” 的平衡。 2 . 2 . 3 城市生态系统的复合性 城市生态系统是在以 人为中心的 城市空间范围内 各种因 素组成的 地域综合 体， 是典型的社会一经济 一自 然复合生态系统。 城市生态系统的 组成要素可分 为经济、社会、自然三个子系统。自然生态子系统以生物结构和物理结构为主 体， 包括植物、 动物、微生物等生物群体， 城市气候， 城市地质地貌， 城市水 文、土地资源等 自然环境，以及人工设施环境。社会生态子系统以城市人口为 主体，以 高密度的 人口 和高强 度的生活消费为特征，以 城市人口 结构、 规模、 居住、 交通、教育、生活、社 会组织等等有序发展为内 容。 经济生态系统则是 以 城市生 产为核心，以物 质资源要素转化 和流动以 及能源消耗为特征，由 工业、 农业、建 筑、 交通、贸易、 金融、科教等 三大产业体系组成。 城市生态系统的自 然、经济、社会三个子系统之间密切联系、相互作用、 相互影响，形成一个有机整体。 总之， 城市生态系 统是自 然生态系统、 社会经 济系统叠加组合、相互作用的复合体。 2 . 2 .4 城市生态系统的不稳定性 由于 城市系统是人工复合生态系统，自 然生态系统长期进化过程中形成的 各种物质能量生态网络被人类改变和破坏，失去了原有的自我调节机制与结构， 使得城市生态系统具有极大的不稳定性。城市生态系统的发展主要取决于城市 社会 经济系统的调控能力和水平，以 及人类对生态环境的认识和生态道 德文明 第二章城市生态系统基础理论综述 的建设， 而不再是自 然生 态规律。 它需 要强大的 人工技术物质体系来管理， 完 善和维护其正 常机制和发展 e 7 第三节城市生态系统的结构与功能 城市生态系统的基本运行功能包括支持、 生产、 消费 和还原，因此，按照 城市生态系统的运行功能，城市生态系统可分为生态支持系统和生产消费系统 两个亚系统。 2 . 3 . 1 生态支持系统 城市生态支持系统是维持城市运作的基础，也是城市发展的源泉。其包括 三个方面:自 然环境、人工 环境、 广域环境。 ( 1 )自 然环境 自 然环境由自 然要素 ( 如:气候、 水文、 地质、地貌、生物) 和自 然资源 ( 太阳 辐射、水、土地、 岩矿) 组成。自 然环境不但向 城市生态系统提供必要 的资源与能源，同时还向城市提供必要的生态服务功能，如气候调节、防洪、 降噪等。 ( 2 ) 人工环境 人工环境由 物质环境和 精神环境组成， 其中 物质环境包括建 筑、 人工景观、 废物处理设施、资源配置和 流通系统等。精神环境包括文化、教育、科 技、 信 息等。 城市是高 度人工化的生 态系统，是人 类对自 然生态系统改 造的结 果。 在 城市环境中，城市人工环境是人类活动的结果，但同时，人类自身所创造的人 工环境支撑着人类的生存和发展。 ( 3 ) 广域环境 城市是一个高度开 放的 系统， 城市的 运转离 不开其 城市复 地的支 持， 广域 环境中 的自 然要素，自 然资 源，资 金、信息、 产品 也是 城市生 态系统 运转的 基 础 。 2 . 3 .2 生产消费系统 城市生态系统与自然生态系统最本质的区别是城市活跃的经济政治生活和 第二章城市生态系统基础理论综述 高度的 物质信息生 产过程。 城市的生 产消费系 统是 城市生态系统的核心， 是城 市得以 存在和运行的 关键。 它主要是以 人为主 体， 将各种自 然资 源进行加 工、 处理和消费的 运作系 统。 该系统又分为生 产系统和消费系统两个 子系统。 ( 1 ) 生产系 统 包括人类进行物质、 能量、 信息的 等方面 循环转 化并直接或间接产生 经济 效益的各 种经济活动。 一般由 物质生 产、 信息生 产、 流通服务及行政管理 等组 成。 物质生产主要是城市各部门 设法从系统内 部或外 部获取物质能量，并按照 社会的需 要转换成有一定 功能的 产品。 信息生 产主要由科技、教育、文艺、宣 传、出版 等部门旨 在为 社会积累、 加工、 传授和推广 信息， 培养、输送人 才， 满足社会在生产和生活活动中的信息及人才需求.流通服务不直接生产产品， 只是为各 个生产和生活部门 牵线搭桥， 横向联系，保证城市社会经济活动正常 进行。行政管理则是通过各种纵向联系和管理维持城市功能的正常发挥和社会 的正常秩序。 ( 2 ) 消费系统 消费系统是人类为满足各种社会需求而进行的各类活动。人类的需求有层 次地分为生 理需求、 安全 需求、 尊重需 求、自 我实现需求等。 消费 系统最基本 的是 满足生理需求所 进行的 活动， 即维持城市人 类正常 活动所进行的消费 活动。 包括对食物、淡水、衣着等 日常生活用品，燃料、动力供应等消耗性物品以及 住房、交通、教育和医疗等的使用，以保证人体新陈代谢的正常进行和人类种 群的持续繁衍。 第四节城市生态系统的基本功能过程 城市生 态系统的 基本功能过程包括 支持、生产、 消费和还原四大功 能。 这 些功能的发 挥是靠系 统中 连续不断和密集的物质流、 信息流、 人口 流等生 态流 来实 现和维 持的。正是这 些生态 流以 物质循环、 能量流动和信息传递的 运动方 式和过程，实现了城市的支持、生产、消费和还原功能.因此，这些生态流是 城市生态系统的功能 过程和动态表现。弄清这些生态流的 动力学机制和调 控方 法，也就基本掌握了城市生态系统中错综复杂的生态系统。 第二章 城市生态系 统基础理 论综述 2 .4 . 1 城市生态系统的物质流 物质流是指物质在时空 上所发生的输入、 转化、 输出以及循 环运动过程的 总称。城市生态系统是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 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域，借助于这些密集高效的物质流， 使城市不断地进行新陈代谢，保持其活力和发展。 2 .4 . 2 城市生态系统的能量流 能量流是指各种形态的能量在系统内部和与其他系统之间的流动状况。城 市生产系统要维持其经济功能和生态功能，必须不断的从外部输入能量，如输 入食物、煤、 石油、天然气、水能等， 并经过加工、储存、 传输、 使用、 综合 利用等环节，使能量在城市生态系统中流动。城市的能流是随着物质的流动而 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。能量 流的特点一是单程的， 是不可逆过程， 二是在运动过程中 是逐级减弱的，能 量 传递是以 耗散的状态进行的， 三是城市的能 流是由 低质能量向高 质能量 转化和 消耗高质能量的过程。 2 . 4 . 3 城市生态系统的信息流 在城市生态系统中，伴随着物质流、能量流、人口流等还进行着大量的信 息流动。这种信息流表现为城市生态系统的主体一 人对系统的各种 “ 流”的状 态的认识、 加工、 传递和控制过程。城市生态 系统的 任何运动都要产生一定的 信息，如属于自然信息的水文信息、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，属于经济信息的 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。 因此， 城市生态系 统是一种信息高度集中的 地域，信息流是系统中最具 有本质特征的 流。 信息流 具有非消耗性、非守恒性、强时效性等特点。 第二章城市生态系统基础理论综述 2 .4 . 4 人口流 密集的人口 流是城市生态系统功能的 重要动态表现。 这种人口流 包括空间 范围内 的流动( 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 口自 然增长 和机械增长) 。此外， 城市生态 系统中的 人口 流还指城市系统内 部人 口 的流动，即 城市人口 在城市 宅间的 位移所 形成的 “ 流，o 第五节城市生态系 统的 运行结构 城市生态系统的各要素是组成系统的基础，是系统运行结构的基本功能单 元即生态元。各生态元之间通过相互联系、相互作用行使着支持、生产、消费 和还原 功能， 形成了 一个完整的 系统。城 市生态系 统的生态元 之间的联 结， 构 成了链状的运行结构，链与链之间又祸合成为网状结构，最后由链与网、网与 网之间相互作用祸合成为具有一定时间特性的复杂的主体网络结构。因此，城 市生态系统的运行结构是由元一 链一一 网祸合而成的复杂运行体系. 城市生态环境问题的实质是城市生态系统流、网、序 ( 序指人的经营、管 理和控制能力)的失 衡，是 系统结构功能和过 程的失调。通常表现为资 源利用 效率低下，系统关系的不和谐和系统 自我调控能力低下。而要解决这些问题， 则需运用生态工程、 生态规 划和生态管理的办法，达到流的高效、网的和谐 和 序的完善。 第三章生态城市可持续发展系统分析 第三章生态城市可持续发展系统分析 第一节生态城市基本概念 3 . 1 . 1 生态城市概念 2 0 世纪7 0 年代， 联合国 科教 文组织 发起的 “ 人与生 物圈” 计划中， 首次 提 出了生态城市这一崭新的城市概念和发展模式，指出生态城市是 “ 人与自 然生 态和社会心理两方面去创造一 种充分融合技术和自 然的人类活动的最优 环境， 诱发人的创造力和生产力，提供高水平的物质和生活方式” 。由此，在世界范围 内出 现了 城市改造运动，如健 康城市、清洁 城市、绿色城市等， 推动了国际 生 态城市建设实践的开展， 使生 态城市建设的 理论和内 涵不断提高丰富。 我国 生态学者王如 松 10 1 等 根据我国城市生态建设实践， 对生态城市 概念进 行了论述:生态城市是指在生态系统承载力能力范围内，运用生态经济学原理 和系统工程方法去改变 城市的生 产和消费方式、决策和管理方法，挖掘 城市内 一切可以 利用的 资源和资 源潜力，建设一类 经济发达、生态高效的产业， 生态 健康、 景观适宜的 环境，体 制合理、社会和 谐的文化，以 及人和自 然和 谐共生 的 康实、 健康、文明的 社区. 生态城市是经 济社会与生态环境协调发展、 各个 领域符合可持续发展要求的区域，是人类发展的生态价值取向的必然结果，是 生态价值观、生态哲学和生态伦理意识的综合体现。 3 . 1 .2 生态城市内 涵 ( 1 ) 从生态哲学角度， 生 态城市的实 质是人与人、人与自 然的 和谐。生 态 城市强调人是 自 然界的一部分，人必须在人一一 自 然系统整体协调、和谐的基础 上实 现自 身 的发展， 强调整体是生 态城市的 价值取向 所在。 ( 2 )从系统论的角度，生态城市是一个结构合理、功能稳定、达到动态平 衡状态的社会一 经济一 自 然复合生态系统。 城市中各类生态网 络完善， 生态 流运行高效流畅。 第三章生态城市可持续发展系统分析 ( 3 ) 从生 态经济学角度， 生态城市要求生 态支持系统生 态承载力和环境容 量作为社会经济发展的 基准。生 态城市既要保证经济的 持续增长以 提供相 应的 生产生活条件，满足居民 的基本 需求，更要保证经济 增长的 质量。生态城市要 有与生态支持系统承载力相 适应的合理的 产业结 构、能 源结 构和生 产布 局， 采 用既 有利于维持自 然资源存量、 又有利于创造社会文 化价值的生态技术来建 立 城市的生态产 业体系， 实现 物质生产和社 会生 产的生 态化， 保证城市经济系 统 的高效运行和良 性循环。 生态 城市倡导绿色能 源的 推广和普及， 致力于可再生 能源高效利用和不可再生能 源的循 环节约 使用， 关注人力资 源的 开发和培养。 ( 4 ) 从生态社会学角 度， 生态城市不单 是单纯的自 然生 态化， 而是人类生 态化，即以教 育、科技、 文化、 道德、法律、 制度等的 全面生态化为 特色， 推 崇生态价值观、生态哲学、生态伦理和自 觉的生态意识，以形成资源节约型的 社会生产和消费体系，建立 自 觉保护环境、促进人类 自 身发展的机制和公正、 平等、 安全、舒适的社会环 境。 ( 5 ) 从地域空间角 度， 生 态城市不是一 个封闭的系统， 而是以 一定的区域 为依托的社会、经济、自然综合体，因而，在地域空间上，生态城市是一个城 乡复合体，即 城市与周边关 系趋于整体 化， 形成城乡 互惠 共生的统一体，实 现 区域可持续发展llj。 3 . 1 . 3 生态城市的基本特征 根据生态城市的概念和内 涵，生态城市的基本特征是: ( 1 )健康、和谐。生态城市是生态系统健康和谐的区域，具有合理的生态 结构，和谐的生态秩序，完善的生态功能，能够提供正常、稳定的生态服务功 能，拥有持续积累和盈余的生态资本，强调系统内部、系统外部以及系统之间 的和谐、均衡。 ( 2 )高效、 活力。 生态城 市是多 层次、 多要素、开 放的 生态系统， 追求系 统整体功能的高效和 活力， 以 达到物尽其用、地尽其得、 人尽其才，各施其能， 各得其所，实现资源的高效利用以及生态功能的增值。 ( 3 )持续、公 平。 生态 城市是可持续发展思想在区 域形态上的重要表现， 它要求合理、公平配置资 源， 兼顾社会、 经济和环境的 整体效益， 协调发展与 保护、发展与公平的关系，满足不同地区和今世、后代的发展需求。通过分享 第三章 生态城市可持续发展系统分析 技术、资源、信息、 经济等成果，形成城乡互惠共生的统一体，实现城乡融合， 促进区域的均衡持续发展。 第二节生态城市可持续发展基本理论 ( 1 ) 发展是人类的 主题， 可持续发展是人类在总结自 身发展历程之后，提 出的新的发展模式。1 9 8 0年国际自 然保护联盟首次使用 “ 可持续发展” 概念， 1 9 8 7年 我们共同的 未来提出了“ 既 满足当 代人需求，又不对后代人满足其 需求的能力构成危害的发展”的可持续发展概念.1 9 9 2年联合国在里约召开的 联合国 环境与发展大会， 通过了 2 1 世纪议程 ， 可持续发展开始成为世界各国 政府重要的行动纲领。 可持续发展包含了发展和可持续两个概念。 其中发展不单单是指物质财富 的增加，同时也包括人们福利和生活质量的提高。可持续包括生态可持续、经 济可持续和社会可持续。其中生态可持续是基础， 经济可持续是条件， 社会可 持续是目 的。可持续发展是能动地调控自 然社会复合系统，在不超越资源与环 境承载能力的条件下， 促进经济发展，保持资源永续利用和提高生活质量。 ( 2 ) 城市可持续发展是指在一定时期和科学技术条件下 ( 生态支持系统的 供给、 还原约束条件下) 持久、有序、稳定与协调的发展。生态城市可持续发 展是指城市生态系统全方位的趋向于结构合理、组织优化、运行高效的均衡协 调的演化过程。 ( 3 )就其性质而言，生态城市可持续发展是指上代发展不能损害下代的发 展，一部分人的发展不能以另一部分人的发展为代价，城市发展不能建立在牺 牲广域环境发展的 基础上，即在发展经济的同时， 要充分考虑到经济活动的外 在性，使当代人与后代人都能满足要求，使本地区与外地区都能共生发展。从 城市可持续发展的机制来看，生态城市可持续发展的核心是不损害资源与环境 再生能力基础上的持续发展，故称之为生态可持续发展。 “)按照系统动力学原理，生态城市可持续发展强调融合能力，其关键是 各要素的平衡与协调，包括系统内部各要素之间的平衡与协调，系统与系统之 间的平衡与协调，区内与区外的协调等，从而实现城市整体发展的良 性循环。 城市各要素之间的平衡与协调，最基本的要求是城市的开发与生产活动的强度 不能超过生态支持系统资源再生能力与净化能力.而这些目 标可能受到限制因 第三章生态城市可持续发展系统分析 子的 约束，因 此， 生态城市的可 持续发展 过程表现为对限制因子的克服， 这就 要求城市技术创新、生态创新和制度创新。 因此，生态城市的可持续发 展是通 过不断 创新， 对城市系统发 展条件进行改 善， 促使城市系统不断 地从低级阶段 向 高级阶段发 展， 从而实现生态城市的可 持续发 展1 1 2 1 第三节生态城市可持续发展建设原则 生态城市是保证城市经济效率和生 活质量的前提下， 使能 源和其他自 然资 源的消费和污染最小化，达到人与 自 然健康、持续发展。生态城市建设是一项 系统工程，是城市管理者和决策者运用人力、物力、财力、技术、信息、时间、 自然资源、环境资源等来调节与控制城市生态经济系统的发展和演化，确保城 市系统运行的稳定有序。而稳定有序的关键是城市 “ 进化”过程中必须遵守以 下基本原则: 3 . 3 . 1 系统性原则 城市作为一种特殊的生态系统，它不同于其它生物群落，它是以人的行为 为主导，以生态环境为依托，以物质流动为命脉，以社会体制为经络的人工生 态系统。一座可持续发展的城市，它有赖于资源持续供给的能力，有赖于生态 支持系统的自 我调 节能力和社会经济系统的自 我组织、自 我调节能 力， 有赖于 城市生产、消费、还原的生态功能的协调，有赖于社会的宏观调控能力、部门 之间的协调行 为及公众的参与意识。因 此，生态 城市建设必须遵循生态系统原 理，从系统 观点出 发， 把自 然、经济、 社会结 合起来作为一个整体进行综合分 析、评价。 .3 . 2 循环再生原则 城市的 物质资源是有限 而并非 无限的， 城市系统中的资源、 产品 和废弃物 的多重利用和循环再生是扩 大生态支持能力的 重要保证，也是生态城市长期生 存并不断 发展的基本要求。 城市各 种生态 环境问 题产生的原因在于城市缺乏 这 种内在的物质和产品的循环再生机制，致使城市吸纳了大量的物质资源后，只 有少量的成为产品，大量的以废弃物的形式排放，不仅资源利用程度低，而且 第三章生态城市可持续发展系统分析 诱发 大量的 环境问题 产生。因此，生态城市建设需改变 城市生态系统中资 源利 用方式， 在城市资 源和废弃物之间，内 部和外部 之间构成一个利于循 环再生的 通道，才能提高城市的生态和环境效益。 . 3 . 3 和谐共生原则 和谐性是生态城市调控的核心内容。生态城市本质是要处理如人与 自 然、 城市与乡村、 人工环境与自 然环境的关系， 任何 一个组 分对 立统一的 关系没有 协调好， 都会影响到城市生 态系统的正常 循环运行。生 态城市不仅要 求每一组 分彼此间协调好， 而且要求 所有组分的有 机配合，只有系统内 所有组 分的 协调 共生才是系 统实现最优的 充分必要条 件。 系统优化共生的结果不 仅节省了资 源、 能源、能量和信息，而且使系统获得综合效益。 生态 城市可持续发展的 本质是要建立资 源利用代际公 平， “ 自 然一 社 会一 经济” 协调发展， 需求欲望与 物质财富相 适应， 经济效 率与社会公 平相兼顾， 自 然竞争与有序规范相配套 等机制，以促 进系统的 可持 续运行，实现 生态城市 可持续发展的目 标。 第四章 国内 外生态城市建设的 理论与实践 第四章国内外生态城市建设的理论与实践 第一节国外生态城市建设理论与实 践 4 . 1 . 1 国外生态城市建设理论研究状况 生态城市尽管是 2 0 世纪8 0 年代以来迅速发展起来的，但其理念渊源流长。 现代生态城市思想直接起源于霍华德的追求城市与自 然平衡的田园城市理论 ( 黄光宇 2 0 0 2 年) 1 3 ) 2 0 世纪7 0 年代联合国科 教文组织发 起的 “ 人与生物圈 ( m a b ) ” 计划中， 提 出了生 态城市这一崭新的城市 概念和发展 模式。 1 9 7 2年斯德哥尔 摩联合国 人 类 环境会议明确 提出 “ 人类的定居和城市化工作必须加以 规划，以 避免对环境的 不良 影响” 。 1 9 7 5 年雷吉 斯特等人成立了以“ 重建城市与自 然平衡” 为宗旨 的“ 城 市生态”组织并开展了一系列的生态建设活动，产生了国际性影响。同期，国 际 上城市生态研究得到蓬勃发 展， 生态城 市理论也得到不 断发展 14 8 0 年代雷吉斯特提出 了建 立生态城市的原 则和基本 理论。 1 9 8 7 年前苏联亚 尼克斯 基阐 述了 生态城市的 概 念。 8 0 年代以 来， 前苏 联、日 、德、 美等国 开始 研究城市生态规划，进行城市结构调整， 规模设 计、 产业布局、 资源开发、 环 境保护等多功能、多层次、多目 标的建设规划。 到了9 0 年代，城市生态系 统研究更成为 可持续发展的 基础。国 际生态 学会 专门成立了城市生态专业委员会，把城市生态学作为国际生态学的重点研究领 域。 城市生 态组织 1 9 9 0 年成功 地在巴克利召 开了 第一届国际 生态城市大会以 后， 第二届( 1 9 9 2 年) 、 第三届( 1 9 9 6 年) 、 第四届 ( 2 0 0 0 年) 、 第五届( 中国深 q 2 0 0 2 年)国际 生态城市大会的 相继召开，在全 球产生了 广泛的 影响， 大大推动了国 际生态城市建设的 开展。随 着环境影响的日 益加剧和 城市可持续发展研究的 不 断 深入，城市人类活动对生态环境的胁迫效应和自 然生态系 统的响 应机制将是 现代国际生态城市研究的 主要内 容。人居生态学、 产业生态 学和城市生 命支持 系统生态学将成为生态城市理论研究的重要内容。 第四章国内外生态城市建设的理论与实践 4 . 1 . 2 国外生态城市建设实践 生态城市在国 际上有着广 泛的影响，目 前全球有许多 城市正 在按生 态城市 目标进行规划与建设，例如印度的班加罗尔、巴西的库里蒂巴和桑托斯市，澳 大利亚的 怀阿拉市， 丹麦的哥本哈根， 美国 的克利夫兰等。 各地根据自 己的 特 色， 纷纷进行了 生态市规划和建设， 但各地的生态城市建设原则、内 容和目 标 存在较大的差 异n s l 4 . 1 . 2 . 1 库 里蒂巴的 生态城 市建设 位于巴 西南部的库里蒂巴 是巴西的 生态之都， 被认为 是世界 上最接近生态 城市的城市。该市以可持续发展的城市规划典范而享誉全球，也受到世界银行 和世界卫生组织的称赞， 还由 于垃圾循环回收利用、 联合国的 环境项目 、能源 保护项目 而分别获奖。库里蒂巴的生态建设经验主要包括: ( 1 )公 交导向 式的 城市开发规划沿着0 条交 通轴线 进行高 密度线状开发， 改造内 城。以 人为本而非以小 汽车为本， 并确立了 优先发展的内容: 增加公园 面积和改进公共交通。 不 仅鼓励混合土地利用开发的 方式， 而且总体规 划以 城 市公交站所在的道路为中心，对所有的土地利用开发密度进行分区。 ( 2 )关 注社会公益 项目。 生态城市的内 涵还体 现在 社会可持续发展 方面。 库里蒂巴 有几百个社会公 益项目 ，改造环境并 保护文 化遗产、垃圾回收项目 等。 使得城市在环境和社会方面走上了一条健康发展之路。 ( 3 ) 对市民 进行 环境教育。一个城市 成为生 态城市的 前提是其对市民 进行 环境教育，培养市民环境责任感。儿童在学校受到与环境有关的教育，而一般 市民在免 费环境大学接受 与环境 有关的 教育。 4 . 1 . 2 .2 丹麦哥本哈根 生态城市建 设 丹麦哥本哈根生态城市建设别具特色: ( 1 ) 建立绿色帐 户。 绿 色帐户记录了 一个城市、 一个学校或一 个家 庭日 常 活动的资 源消费， 提供了 有关环境保护的背 景知识，有利于提高 人们的 环境意 识。使用绿色帐户能够比较不同地区的资源消费结构，确定主要的资源消费量， 并为有效削减资源消费 和资源循 环利用提 供依据。 ( 2 )生态市场交易日。这是改善地方环境的又一创意活动。从 1 9 9 7年 8 月开始，每个星期六商贩们携带生态产品 ( 包括生态食品)在城区的中心广场 第四章国内外生态城市建设的理论与实践 进行交易， 通过生 态交易日 ，一方面鼓励了 生态 食品的生产 和销售，另一 方面 让公众了 解到生态城 市项目 的 其他内 容。 ( 3 ) 吸引学生 参与。 吸引 学生参与是发 动社区成员参与的 一部分。 丹麦生 态城市项目 十分注意吸引 学生参与，其绿色帐 户和分配资 源的生态参数和 环境 参数试验对象都选择了学校。在学生课程中加入生态课，甚至一些学校的所有 课程设计都围 绕生态城市主题， 对学生和学生 家长进行与项目 实施有关的 培训 等。 4 . 1 .2 . 3 澳大利 亚怀阿 拉生态 城市建设 1 9 9 7 年4 月1 日 怀阿拉市 政府通过了 一项决议， 将目 前的所有 环境计 划融 合到一起实施生态城市建设计划，承诺为 市民 创造一个更好的居住环境， 长久 地实现更加可持续的发展，降低社区的 真正费用， 为实现环境目 标进行最好的 实践。 怀阿拉生态城市项目 充 分融合了可持 续发展的 各种技术， 其战略要点 包括: ( 1 )设计并实施综合的水资源循环利用计划 ( 2 ) 在城市开发政策 上实行强制性的 控制， 对新建住宅和主要的 城市更新 项目要求安装太阳能热水器，并在设计上改进能源效率。 ( 3 ) 对安装 太阳能 热水器的给予财政刺 激措施。 ( 4 ) 2 1 世 纪议程的 环境规划过程 ( 5 ) 开展 宣传优良的、 可持续的 建筑技 术的 大众 运动。 ( 6 )形成一体化的循环网络。 ( 7 )建立能源替代中心。 4 . 1 .2 .4 德国的e r l a n g e n 生态 城市建设 e r l a