（环境工程专业论文）绵阳市复合生态系统健康评价与概念设计.pdf

西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 生态城市作为一个崭新的城市发展模式，已成为国内外学者研究的热 点。绵阳市作为“巴蜀古郡，科技新都，山水之城”，建设山、水、城特色鲜 明的现代化生态城市具有先天的优势。本文以绵阳市为研究对象，基于城市 复合生态系统理念对绵阳市进行概念设计，为建设和谐绵阳、生态绵阳，推 动绵阳城市加快发展、科学发展、又好又快发展提供有益的参考。主要内容 包括： 1 、对国内外生态城市设计与建设研究简要回顾和评价，以及分析生态 城市研究的发展趋势；对生态城市的渊源、内涵与特点进行归纳和总结。 2 、应用熵技术支持下的赋权方法和多层次多目标模糊综合测度模型， 对赋权方法和多层次多目标模糊综合测度模型进行改进，并用于绵阳城市复 合生态系统健康评价。 3 、通过对绵阳市生态景观格局、环境敏感性的分析与评价，对绵阳市 复合生态系统进行概念设计。提出了“七大生态廊道”、“九大生态公园”、“四 片湿地”、“四山”、“三水”复合生态系统概念设计方案。 4 、基于城市复合生态系统理念，提出了复合生态系统建设内容、发展 方向、准入条件、保障体系，为绵阳市生态城市建设提供有益的参考。 关键词：生态城市复合生态系统健康评价概念设计绵阳 西南科技大学硕士研究生学位论文 第1 l 页 a b s t r a c t m i a n y a n g ， w i t hb r i g h tc h a r a c t e r i s t i c so fm o u n t a i n ，w a t e ra n db u i l d i n g s ， h a sat i t l ea s “t h ea n c i e n tc o u n t r yo fb a s h u ，t h en e w c i t yo ft e c h n i c a l ，t h et o 、v n o ft h es c e n e r y ，s oi th a sc o n g e n i t a l s u p e r i o r i t i e st ob ec o n s t m c t e di n t o a m o d e m i z a t i o ne c o l o g yc i t y t h i sp a p e r ，b a s e do nt h ec i t yc o m p o u n de c o s y s t e mi d e a t a k e nm i a n y a n g c i t ya sa ne x a m p l e ，c a r r i e so nac o n c e p t u a ld e s i g nt oe c o - c i t y i tp r o v i d e sa b e n e 6 c i a lr e f e r e n c ef o rt h ec o n s t m c t i o no fah a m o n i o u s ，e c o l o g i c a lc i t yf o r m i a n y a n g ，a l s os p e e du pi t sd e v e l o p m e n t t h em a i nc o n t e n ti n c l u d e s ： 1 t a k i n g ab r i e fr e v i e wa n da p p r a i s a lo nt h ed o m e s t i ca n di 0 r e i g n e c o l o g yc i t i e sl a y o u t s ，a n da n a l y z i n gt h ed e v e l o p m e n tt r e n do ft h ee c o l o g yc i t i e s r e s e a r c h ；a sw e l la st h ei n d u c t i o na n ds u m m a r yt ot h eo r i g i n ，c o n n o t a t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c so ft h ee c o l o g yc “i e s 2 u n d e rt h ea p p l i c a t i o no fe n t r o p yt e c h n i c a lt 0t h ew e i 曲to fi n d e x m e t h o d sa n dt h em u l t i - o b je c t i v ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l ，t h i s p a p e rm a k e sa ni m p r o v e m e n t t ob o t ht h e s et w oa p p l i c a t i o n s ，锄da l s oa p p l i e st h e i m p r o v e m e n tt ot h eh e a l t ha s s e s s m e n to ft h ec o m p o u n de c o - c i t y 3 t h r o u 曲a n a l y s i sa n d 印p r a i s a lt h ee c o l o g yl a n d s c 印ep a t t e ma n dt h e e n v i r o n m e n ts e n s i t i v i t y ，t h i sp a p e rc a r r i e so n ac o n c e p t u a ld e s i g nt om i a n y a n g s c o m p o u n de c o s y s t e m ， a 1s op r o p o s e st h ec o m p o u n de c o s y s t e mac o n c e p t u a l d e s i g nl a y o u t o f s e v e ne c o l o g i c a lc o r r i d o r s ”， “n i n ee c o p a r k s ”，“f o u r w e t l a n d s ”f o u rm o u n t a i n s ”a n d “t h r e ew a t e r ， 4 b a s e do nt h ec i t y - c o n l p o u n de c o s y s t e mi d e a ，p r o p o s i n gt h ec o n t e n t ，t h e d e v e l o p m e n td i r e c t i o n ，t h ea d m i t t a n c ec o n d i t i o na n dt h es a f e g u a r ds y s t e mo fa c o m p o u n de c o s y s t e mc o n s t r u c t i o n ，a n da l s op r o v i d e sab e n e n c i a lr e f e r e n c ef o r t h ec o n s t r u c t i o no fe c o - c i t yf o rm i a n y a n g k e yw o r d s ：e c o - c i t y ；c o m p o u n de c o s y s t e m ；h e a l t ha s s e s s m e n t ；c o n c e p t u a l d e s i g n ；m i a n y a n g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究。工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 日期：劢杉 jtd 关于论文使用和授权的说明 本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅； 学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名； ，玺翩签名：磁 日 峨j 砷些。l 警 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 1绪论 1 1 研究目的与意义 1 1 1研究目的 在联合国m a b 计划的倡导下，生态城市( e c o c i t y ) 规划与设计已成为 国内外学者研究的热点。生态城市作为一个崭新的城市发展模式，对生态城 市的研究从最初生态学原理发展到包括城市自然生态观、城市经济生态观、 城市社会生态观和复合生态城市理论等城市综合生态理论。我国的上海、扬 州、成都等都开展了示范性的生态城市规划和建设。 城市作为一个以人为主体的自然一社会一经济系统，各子系统之间存在 着相互制约、相互推动、错综复杂的非线性关系。如何使各子系统有序、和 谐的发展，是生态城市建设的主要目的。为此，在对城市复合生态系统进行 建设之前，进行城市复合生态系统健康诊断以及概念设计显得尤为重要。 自然条件、资源与生态环境，是人类生活、社会生存和发展的自然基础。 自然资源和环境既是城市的立地条件，又是社会经济发展的依托。绵阳市作 为“巴蜀古郡，科技新都，山水之城”，建设山、水、城特色鲜明的现代化生 态科技城具有先天的优势。与此同时，绵阳市地处长江上游生态敏感区，是 长江的重要生态屏障。作为国家级科技城，在经济迅速发展的同时对生态环 境造成极大的压力。为实现绵阳市经济、社会和生态环境的可持续发展，建 设绵阳生态城市势在必行。 本文以绵阳市为研究对象，基于城市复合生态系统理念对绵阳市进行概 念设计，并通过自然子系统、经济子系统、社会子系统和科技子系统对绵阳 市生态城市进行建设，建立了一套城市复合生态系统设计和建设的框架，为 绵阳市的健康发展、生态城市建设提供有益的参考。 1 1 2 研究意义 城市复合生态系统健康评价是判断城市发展水平，并制定出提高城市发 展水平有效途径的重要手段之一。通过对城市运行状态的定量分析，有针对 性地制定和调整城市发展战略。本文应用熵技术支持下的赋权方法和多层次 多目标模糊综合测度模型，对赋权方法和多层次多目标模糊综合测度模型进 行改进，并用于绵阳城市复合生态系统健康评价；在此基础上，基于城市复 合生态系统理念，通过对绵阳市生态景观格局、环境敏感性的分析与评价， 西南科技大学硕士研究生学位论文第2 页 提出了复合生态系统概念设计方案，并提出了复合生态系统建设内容、发展 方向、准入条件、保障体系。对绵阳生态城市建设有一定的参考价值。 1 2国内外关于生态城市研究简要回顾及未来趋势 生态城市概念提出后，经过国内外学者不断地探索与发展，生态城市的 内涵不断得到丰富和完善。生态城市己从最初的生态学原理发展到城市自然 生态观、城市经济生态观、城市社会生态观和复合生态观等综合城市生态理 论。 1 2 1国外研究概况 1 9 7 5 年，理查德雷吉斯特( r i c h a r d r e g i s t e r ) 强调生态城市是指生态 方面健康的城市，它所寻求的是人与自然的健康发展，并充满活力与持续力。 雷吉斯特倡导成立了一个以“重建城市与自然的平衡( r e b u i l dc i t i e si nb a l a n c e w i t hn a t u r e ) ”为宗旨的非赢利性的城市生态组织，出版了“e c o t i t y b e r k e l e y b u i l d i n gc i t i e sf o rah e a l t h yf u t u r e ”一书( 19 8 7 ) 和生态城市刊物 “城市生态学家( u r b a ne c o l o 西s t ) ”( 1 9 9 6 ) ，论述了建设生态城市的意义、 原则【l 】。这些原则从最初简单的包括土地开发、城市交通和强调物种多样性 的自然特征，发展到涉及城市社会公平、法律、技术、经济、生活方式和公 众的生态意识等多方面的丰富的原则体系。 同期，苏联城市生态学家亚尼茨基( o y a n i t s k y ) 1 2 j 认为：生态城市是 一种理想的城市模式，是按生态学原理建造起来的人类聚居地，它可以实现 社会、经济、自然的协调发展，以及物质、能量、信息的高效利用，其所有 的生态要素都进入一种良性循环，人的创造力和生产力得到最大限度的发 挥，居民的身心健康和环境质量都得到最大程度的保护。 19 9 2 年，在澳大利亚阿德莱德召开的第二届国际生态会议上，建筑师 唐顿( p f d o 、硼t o n ) f 3 】贝0 把生态城市的作用提高到决定人类命运的高度，认 为生态城市能够拯救当今世界，生态城市是治愈地球疾病的良药，它包括了 道德伦理和人们对城市进行生态修复的一系列计划。 1 2 2国内研究概况 自1 9 8 4 年我国生态学家马世骏和王如松4 1 提出城市是典型的社会经济 自然复合生态系统以来，国内学者在生态城市建设、生态城市设计原理等方 西南科技大学硕士研究生学位论文第3 页 面开展了深入研究1 5 7 1 ，归纳起来可划分为山水城市、复合生态系统2 个主 流方向。 山水城市方向：作为具有中国民族文化特色，山水城市的理念体现东方 文化特色的生态城市类型。“山水城市”这个概念最早是钱学森先生在1 9 9 0 年7 月给清华大学吴良墉教授的信中首先提出来的。吴良墉院士认为：山水 城市作为一般意义是城市要结合自然，强调城市的山水，有生态学、城市气 候学、美学、环境科学的意义i l 引。山水城市还在于它特殊的文化意义，即 中国山水文化、山水美学意义。山水的特色构成城市环境的特征，已经成为 一种特有的环境意境，如王希孟千里江山图，山水村镇融为一体，使人 流连在山峦叠翠、云水交融的山水环境中【1 7 】。李先逵认为“山水城市”的思想 具有“共生、共存、共荣、共乐、共雅”五大特征。鲍世行认为：山水城市是 尊重自然生态，尊重历史文化，重视现代科技，重视环境艺术，为了人民大 众，面向未来发展l j 。顾孟潮认为：山水城市概念、模式和学说，表现出“四 高”、“三性”。即高文化、高技术、高情感、高级生态城市；科学性、民主 性、时代性【l 引。他还认为山水城市的模式有着更深厚的科学、技术、文化、 信息社会的背景和内涵【2 们。杨柳认为山水城市思想特征包括深刻的生态学 哲理和自然保护意识，强烈的中国文化特色，突出的文化自我整合能力【2 1 1 。 唐晓莲等认为“山水城市”观念的核心精神可分为两个层次：一是城市建设要 结合自然环境，切合当今世界环境保护和可持续发展的主题、以高科技为依 托；二是城市建设要反映地域文化、要因地制宜，以“仁者乐山、智者乐水” 的儒家传统美学思想为内涵1 2 引。 城市复合生态系统方向：黄光宇等人【2 3 】认为，生态城市是根据生态学原 理，综合研究社会经济自然复合生态系统，并应用生态工程、社会工程、 系统工程等现代科学与技术手段而建设的社会、经济、自然可持续发展，居 民满意，经济高效，生态良性循环的人类住区。在此基础上，提出了生态城 市的规划设计方法和三步走的生态城市演进模式【2 4 1 。 陈勇提出了生态城市的时空定位，并从哲学、文化、经济、技术等四个 方面对生态城市思想进行了剖析1 2 引。 沈清基认为：从城市生态学角度看，城市是由社会、经济和自然三个子 系统构成的复合生态系统。一个符合生态规律的生态城市的复合生态系统应 该是结构合理、功能高效、关系协调、达到动态平衡状态的城市生态系统。 结构合理是指适度的人口密度、良好的环境质量、充足的绿地系统、完善的 基础设施、有效的自然保护：功能高效是指资源的优化配置、物力的经济投 西南科技大学硕士研究生学位论文第4 页 人、物流的畅通有序、信息的快速便捷；关系协调是指人和自然协调、社会 关系协调、资源利用和资源更新协调、环境胁迫和环境承强力协调。所以， 生态城市强调社会、经济、自然协调发展和整体生态化，即实现人和自然和 谐发展，生态良性循环的城市【2 6 l 。 黄肇义和杨东援总结了国内外生态城市理论认为：生态城市是全球区域 生态系统中分享其公平承载能力份额的可持续子系统，它是基于生态学原理 建立的自然和谐、社会公平和经济高效的复合系统，更是具有自身入文特色 的自然与人工协调、人与人之间和谐的人居环境1 2 7 1 。 上述观点都强调了城市发展过程中社会、经济、自然复合系统的协调发 展，城市发展与生态平衡相得益彰，生态城市建设不仅要求自然生态保持平 衡，更要求自然与人工生态系统协调、人与人和谐。 1 2 3 生态城市研究趋势 国内外研究相比，国外学者对生态城市基本理念的研究具有较强的实践 性，注重具体的设计特征和技术特征，强调针对西方国家城市的现实问题( 如 低密度、小汽车方式为主导和生活高消费等) ；而国内的生态城市理论研究 和建设实践更多地强调继承中国的传统文化特征，注重整体性和系统的理论 研究。 从总体来看，国内外生态城市研究的发展趋势是：从单一学科的视角到 综合的研究思路；从城市的组分生态到系统的整体和谐；从理论、方法及工 程技术的各自为战到相互间紧密结合；从追求纯生态或纯经济发展到人与自 然和谐的可持续发展等等。城市中的人、生物与环境是一个相互依赖、共同 发展的不可分割的整体，城市发展研究的重心需要摒弃绝对的人类中心模 式，同时亦不能倒向纯粹的生态中心主义，而是必须向人与自然和谐发展的 模式转型。生态城市研究就是要弄清这种合一的机制，为城市发展提供理论、 方法和工程技术体系的一整套指导方略。 1 3 研究内容和创新点 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 对国内外生态城市设计与建设研究简要回顾、评价和生态城市研 究的发展趋势分析；对生态城市的渊源、内涵与特点进行归纳和总结。 ( 2 ) 构建城市复合生态系统健康评价指标体系，运用a h p 法、信息 西南科技大学硕士研究生学位论文第5 页 论中的熵技术、专家群民主决策方法，通过多层次多目标模糊综合测度模型 对绵阳市复合生态系统进行健康评价。 ( 3 ) 通过对绵阳市生态景观格局、环境敏感性的分析与评价，对绵阳 市复合生态系统进行概念设计。 ( 4 ) 基于城市复合生态系统理念，提出复合生态系统各子系统建设内 容、发展方向、准入条件、保障体系。 1 3 2 主要创新点 ( 1 ) 改进了熵技术支持下定性指标定量转化的赋权方法和多层次多目 标模糊综合测度模型，为城市复合生态系统健康评价定量化做出有益尝试。 应用熵技术支持下的赋权方法和多层次多目标模糊综合测度模型，对赋 权方法和多层次多目标模糊综合测度模型进行改进，并用于绵阳城市复合生 态系统健康评价，不仅在定量评价方法是一个有益的探索，而且对绵阳生态 城市建设指标调整有一定的参考价值。 ( 2 ) 运用复合生态系统理念，对绵阳城市复合生态系统进行概念设计， 为绵阳市生态城市建设提供参考。 基于城市复合生态系统理念，通过对绵阳市生态景观格局、环境敏感性 的分析与评价，构建了“七大生态廊道”、“九大生态公园”、“四片湿地”、“四 山”、“三水”复合生态系统概念设计方案，并提出了复合生态系统建设内容、 发展方向、准入条件、保障体系。为建设和谐绵阳、生态绵阳，推动绵阳城 市加快发展、科学发展、又好又快发展提供有益的参考。 1 4研究方法 本文主要用到以下几种研究方法： ( 1 ) 历史寻踪法 通过系列的地图资料结合遥感影像图片，可以显示城市空间格局动态发 展的轨迹。本文分别选取1 9 4 9 2 0 0 2 年7 个时间点，绘制了绵阳市城市空间 结构演化图。 ( 2 ) 实地调查法 实地调研是增加感性认识和获得第一手数据资料的重要途径。为弥补现 有文献资料不足，本研究对绵阳市典型街道和社区的进行了不间断地实地调 查。 西南科技大学硕士研究生学位论文第6 页 ( 3 ) 数学模型法 本文用到数学模型主要有：熵技术支持下的层次分析法指标权重系数赋 值方法、专家群民主决策支持下定性指标定量转化的赋权重方法、多层次多 目标模糊综合测度模型、多样性指数、优势度指数、破碎度指数、均匀度指 数。 ( 4 ) 图表法解释 图表法最大的特点和优势就是直观、形象，易于理解。本文在说明绵阳 市基本概况、生态景观格局分析与评价以及小流域非点源污染控制体系时使 用了该方法。 ( 5 ) g i s 空间分析 空间分析是g i s 的重要功能之一，通过对地理事物的空间位置和形态的 矢量化处理，提取所需的空间信息并建立空间数据库。本文利用此方法对绵 阳市环境敏感性进行评价和对绵阳市进行功能分区。 ( 6 ) 专家咨询法 本文应用专家咨询法、层次分析法对城市复合生态系统健康评价指标体 系赋权系数，对绵阳市复合生态系统进行健康诊断。 1 5 研究框架 1 5 1总体框架结构图 绵阳市复合生态系统健康评价与概念设计 图卜1总体框架结构图 fi 9 1 1 t h et e c h n i c a lr o u t eo ft h ed i s s e r t a t i o n 西南科技大学硕士研究生学位论文第7 页 1 5 2 篇章结构安排 第一章：绪论 研究目的、意义；对国内外生态城市设计与建设研究简要回顾、评价和 生态城市研究的发展趋势分析；研究重点内容、方法和研究特色和创新点； 论文的框架结构安排。 第二章：生态城市与城市复合生态系统 系统阐述了生态城市的渊源、内涵；提出复合生态系统概念是对生态城 市认识上的一次飞跃，为生态城市建设提供重要的理论依据；介绍了生态城 市的特点、城市复合生态系统概念及相关理论：人地关系理论、可持续发展 理论、协同学理论、空间结构理论。 第三章：绵阳市复合生态系统健康评价 选择系统活力、系统组织结构、系统恢复力、系统服务功能、人群健 康状况及教育水平五个要素构建城市复合生态系统健康评价指标体系，运用 a h p 法、信息论中的熵技术、专家群民主决策确定权系数，通过多层次多 目标模糊综合测度模型对绵阳市复合生态系统进行健康评价。结果显示：绵 阳市复合生态系统运行状态良好。 第四章：基于城市复合生态系统理念的绵阳生态城市设计 在g i s 技术支持下，利用系列的地图资料结合遥感影像及历史图片， 绘制了1 9 4 9 2 0 0 2 年绵阳市城市空间结构演化轨迹；在复合生态系统概念 设计原则指导下，通过对绵阳市生态景观格局、环境敏感性的分析与评价， 对绵阳市复合生态系统进行概念设计。设计方案为“七大生态廊道”、“九大 生态公园”、“四片湿地”、“四山”、“三水”的生态空间格局。 第五章：绵阳市复合生态系统建设 基于城市复合生态系统理念，提出自然子系统、经济子系统、社会子系 统、科技子系统的建设内容、发展方向、准入条件、保障体系，为建设和谐 绵阳、生态绵阳，推动绵阳城市加快发展、科学发展、又好又快发展提供有 益的参考。 第六章：结论与展望 西南科技大学硕士研究生学位论文第8 页 2 生态城市与城市复合生态系统 2 1生态城市的渊源和内涵 2 1 1生态城市的渊源 生态城市尽管是2 0 世纪8 0 年代以来迅速发展起来的，但其思想渊源却 相当久远。在漫长的历史长河中，从古代的原始村落到高楼林立的现代化都 市，无不打上了人与环境相互演化的烙印，承载着内在的生态基础。 在西方，从古希腊柏拉图( p l a t o ) 的理想国，到1 6 世纪英国空想 社会主义者康帕内拉( t c a m p a n e l l a ) 的太阳城、托马斯莫尔( t m o r e ) 的乌托邦，都寄托着人类自身与自然之间以及人与人之间关系和谐的理 想型城市的向往。在古老的中国，无论是体现着劳动人民对自然规律经验积 累的风水理论和技术，还是古代圣哲们所倡导的“天人合一或“物我齐一 的理念，都映射着古代城市建设中尊重自然生态环境的思想光辉，对目前我 国生态城市理论的构建和实践亦具有重要的借鉴价值1 2 引。 一般认为，现代生态城市思想的直接起源为1 8 9 8 年英国社会学家霍华 德( e d w a r dh o w a r d ) 明日的花园城市( ) 中的 田园城市理论。2 0 世纪以来，特别是中后期，由于工业文明发展所带来的 城市环境污染、公害事件以及世界资源能源危机，迫使人类重新认识和反思 人与自然的关系问题。一些生态学、化学和生物学等方面的学者首先觉醒， 在城市发展与生态环境保护方面进行了探讨。如，赛特( s e r t ) 于4 0 年代将3 0 年代c i m a 会议的文件总结成书c a no u rc i t ys u r v i v e ，警示了环境 破坏的后果1 2 9 】；芒福德( l e w i sm u m f o r d ) 认识到城市发展带来人与自然关系 失衡，进而敲响了反对小汽车和城市无序蔓延的警钟；1 9 6 2 年生态学家卡 尔逊( r c a r s o n ) 发表的警世名作寂静的春天( t h es i l e n ts p r i n g ) ，以 及此后以增长的极限( t h el i m i t st og r o 叭h ) 和生存的蓝图( ab l u e p r i n t f o rs u n ，i v a l ) 为代表的许多力作陆续引发了人们对生态环境的普遍关注；以 美国芝加哥学派创始人帕克( r e p a r k ) 为代表的一批城市生态学研究者将生 态学的思想和原则引入到城市的环境、卫生、规划、市政等综合研究中，极 大地推动了人们环境意识的提高和城市生态研究的发展1 3 叭。 1 9 7 2 年，由联合国教科文组织发起的“人与生物圈( m a b ) 计划最 早正式提出了“生态城市 的概念。在该计划的倡导下，“生态城市 已成 为一个面向未来的、崭新的城市发展模式，代表着国际城市可持续发展的方 西南科技大学硕士研究生学位论文第9 页 向。 2 1 2 生态城市的内涵 一个城市要成为一个生态城市，强调的是在以人为本、以自然生态系统 为依托、资源流动为命脉、社会体制为经络，构建“社会经济自然 的复 合生态系统，各关系之间的和谐发展。 一般地，一个城市复合生态系统的具体表现在以下几点： ( 1 ) 优美的城市环境 环境美是现代城市文明的标志，也是城市生态良好的具体表现。生态城 市不仅要有良好的自然生态系统、较低的环境污染、良好的城市绿化，还有 完善的自然资源可循环利用体系。 ( 2 ) 合理化、高级化的城市经济结构 生态型农业高效持续，生态工业布局科学合理，第三产业高度发达，信 息技术产业突飞猛进，知识经济和资本经营成为经济发展的主流，经济运转 灵活有效，基本形成“三、二、一 的理想经济结构模式：经济结构实现资 源的最佳配置，使城市经济尤其是工业活动对环境的污染最小，实现“绿色 的经济增长”。通过经济的信息化和知识化、清洁生产、环保产业、资源再 利用产业以及相应的环境经济政策去调整现有的经济运行模式，形成低投 入、高产出、低污染、高循环、高效运行的生产系统和控制系统。 ( 3 ) 高素质、多样化的城市社会生态文明 倡导生态价值观、生态伦理观，提倡节约资源和能源的可持续消费方式， 公众要有自觉的生态意识( 包括资源意识、环境意识、可持续发展意识等) 和环境道德观，保护和继承文化遗产并尊重居民的各种文化和生活特性，居 民守法，具有良好的主人翁意识和强烈的集体荣誉感：以生态为主题的文化， 经济融合为一体，市民精神状态良好，共同宣扬着城市的生态特征，提高城 市的文化品位。还要有完善的城市管理体系和健全的法律政策体系。 ( 4 ) 高水平、现代化的城市基础设施 生态城市是理想的居住场所，这必然要求具有现代化的、高水平的城市 基础设施，包括发达的交通体系；迅捷的信息网络；可持续的能源、资源利 用体系；发达的污染处理设施和技术：完善的市政服务系统等。 西南科技大学硕士研究生学位论文 第l o 页 2 2 生态城市与城市复合生态系统 2 2 1生态城市的特点 我国2 0 世纪7 0 年代，主要从环境保护和城市建设的协调发展考虑，现 今生态城市已经超越了这个范围层次，而融合了自然、社会、经济、文化、 历史等因素，向更加全面的方向发展，体现的是一种广义的生态观。 简言之，生态城市是指社会和谐、经济高效、生态良性循环的人类住区 形式。它具有如下特点： ( 1 ) 整体性 城市是人、物、空间三位一体，以人为主体的复合生态系统。人、物、 空间( 自然、经济、社会) 相互依存，互相制约，形成一个互惠共生不可分割 的有机的整体。 ( 2 ) 和谐性 和谐是生态城市的核心内容，包括人与人的和谐、人与自然的和谐、自 然系统的和谐三个方面的内容。其中，自然系统和谐、人与自然和谐是基础、 是条件，入与入和谐才是生态城市的目的和根本。 ( 3 ) 高效性 生态城市旨在寻求建立一种良性循环发展的新秩序，通过高效地利用各 种资源，提高一切资源的利用效率，不断创造新的生产力，物尽其用，地尽 其利，人尽其才，各施其能，各得其所。 ( 4 ) 均衡性 生态城市是一个系统，是由相互依赖的经济、社会、自然等生态子系统 织成。各子系统在“生态城市 这个大系统整体协调下均衡发展。生态城市 在形态、构造和功能上是集中与分散的均衡，任何一个组分( 或要素) 在时空 上的过度密集或分散，都会造成生态城市的过度发展或衰退，危及生态系统 的安全。 ( 5 ) 区域性 生态城市是在一定的区域空间范围内，人类活动与自然环境资源利用完 美结合的产物，只有很强的区域性，是建立在区域平衡协调基础之上。 2 2 2 复合生态系统概念 围绕生态城市的特点、内涵，1 9 8 4 年，我国生态学家马世骏和王如松 提出了“社会一经济一自然复合生态系统”的理论，该理论指出，人类社会是 西南科技大学硕士研究生学位论文第l l 页 一类以自然生态系统为基础，人类行为为主导，物质、能量、信息、资金等 经济流为命脉的社会经济自然复合生态系统( 图2 1 ) 。在复合生态系统概 念的基础上，马世骏、王如松还明确提出城市就是一个典型的社会一经济一 自然复合生态系统。城市复合生态系统概念是对生态城市认识上的一次飞 跃，为生态城市建设提供重要的理论依据。 2 3 城市复合生态系统相关理论 2 3 1人地关系理论 城市地域系统是在一定地域空间，以人地关系为纽带，在人地相互作用 的基础上，由诸多经济、社会、资源与环境要素( 子系统) 时空分异与组合 形成的具有高效性、时空关联性和协调与矛盾的辩证统一性的复杂巨系统， 是高层次人地相关地域系统的一个子系统【3 l 】，即城市地域系统是因人地关 系( 主体与载体之间的相互依赖、相互影响和相互制约) 而生，因人地相互 作用( 经济社会发展与资源环境约束) 而发展的。因此，必须以人地关系理论 为指导，以对入地关系本质与内涵的客观、科学认知为基础，才能实现对于 城市可持续发展能力成长动因和成长过程的客观、科学认知。 人地关系的本质是人地相互作用的结果和时空表现，内涵在于人类社会 系统的主体性与主观能动性和地理环境系统的载体性与客观被动性之间相 互协调与相互矛盾的两个基本面。其中，相互协调的一面维系着系统的持续、 协调发展；相互矛盾的一面则构成了系统持续、协调发展及其可持续发展能 力成长的根本障碍，不断协调、克服城市地域系统演化发展过程中产生、动 态变化的人地矛盾是城市可持续发展能力成长的实质所在【3 2 】。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 2 页 fi9 2 1t h ec o m p o u n de c o s y s t e mc o m p o sitio n 入地关系论是人们对人地关系认识的理论概括，是对人地相互影响、相 互作用程度的哲学观讨论。人地关系协调论是二战后人地关系上的重大发 展，协调论认为人地关系是一个复杂的巨系统，它与所有系统一样服从下列 规律1 3 3 】：系统内部各因素相互作用；系统对立统一的双方中，任何一 方不能脱离另一方那个而孤立存在；系统的任何一个成分不可无限制地发 展，其生存与繁荣不能以过分损害另一方为代价，否则自己就会失去生存条 件。 因此，人与自然应该互惠共生，只有当人类的行为促进人与自然的和谐、 完整才是正确的。保持生态系统就是保持人类自身，因此人类自身的道德规 定就扩展到包容生态系统，在促进整个人地系统的和谐、完整的同时，也就 促进了该系统各组成部分的发展和完善。吴传钧先生【3 4 】强调，人地关系协 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 3 页 调一定要有整体性、有序性、层次性和地域性，以动态的观点去度量各个国 家和地区发展。动态协调、综合协调、战略协调、全球协调、地域协调、科 学协调、主导协调。这便是中国学者对人地关系协调论的充实与拓展。 2 3 2 可持续发展理论 可持续发展，就是一种满足当代人的需求又不对后代人满足其需求的能 力构成危害的发展模式，这是在当代以及在人类可预见的未来内符合人类最 终发展目标的发展模式，是担负着保证人类永续地生存于地球上唯一道路 【3 引。它兼顾人类个体利益和整体利益、局部利益与全局利益，又兼顾眼前 利益与长远利益。可以概括为在空间上区域与区域之间具有公平的发展机 会，在时间上当代人和后代人具有公平的发展机会。因此可以说，可持续发 展既是一种发展模式，又是人类近期的发展目标，其核心实际上是资源作为 一种物质财富和文化作为一种精神财富，在当代人之间以及在代与代之间公 平合理分配，以适应人类整体的发展要求。而要达到这个目标，其充要条件 就是在每一时间断面上做到资源、经济、社会与环境之间的协调。只有资源、 经济、社会与环境这四大系统的运动处于协调状态才能保证社会持续不断地 向有序演化。 2 3 3 协同学理论 城市生态复合生态系统是一个复杂的耗散结构，要是系统可持续运行就 必须运用协同学理论。协同学在处理各种复杂系统时的“硬核 是描述不稳 定性、序参量和役使过程的基本原理【3 6 】。 序参量和相变。一般的相变是子系统间具有不同聚集状态之间的转变。 它是普遍存在的一种突变。不同的相具有明显不同的有序或无序性。系统的 相变是突然发生的，这是一种临界现象。标志相变出现的参量就是序参量。 ( 2 ) 绝热消去原理和役使原理。在系统中，特别对临界行为，系统参量可 分为两类：绝大多数参量仅在短时间起作用，它们临界阻尼大、衰减快，对 系统的演化过程、临界特征和发展前途，不起明显作用。这类参量称快弛豫 参量。另一类参量只有一个或者少数几个，它们出现临界无阻尼现象，在演 化过程中从始至终都起作用；并且得到多数子系统的响应，起着支配于系统 行为的主导作用，所以系统演化的速度和过程都由它决定。这就是慢弛豫参 量。为了抓住在演化过程中起支配作用的慢弛豫参量，而忽略快弛豫参量的 变化对系统演化的影响，即快弛豫参量对时间的导数等于零，然后将得到的 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 4 页 关系代入其它方程，从而得到只有一个或者几个慢弛豫参量的演化方程 序参量方程。这个处理过程就是绝热消去原理。 ( 3 ) 涨落。在复杂系统中总存在于系统的独立运动，及它们间各种可能产 生的局部耦合，加上环境条件的随机波动等，都反映在系统的宏观量的瞬时 值经常会偏离它的平均值而出现的起伏上。这种起伏就是涨落。它分为内部 涨落和外部涨落两类。即使系统处于有序状态，涨落也仍然存在。只是当系 统在稳定状态时，这种涨落的幅度与宏观量相比是很小的，并是哀减又快， 因此常常可以把它忽略。然而，当系统进入相变临界点时，子系统自发的独 立运动与它们之间关联所形成的协同运动已进入均势阶段。在这个混乱无序 的过渡阶段的初期，子系统间的各种可能的耦合相当活跃，而是这些局部耦 合所形成的涨落不断冲击着系统。 ( 4 ) 自组织。在一定的环境条件下，由系统内部自身组织起来，并通过各 种形式的信息反馈来控制和强化这种组织的结构称为自组织结构，相应的描 述称为自组织理论。自组织理论是协同学的核心理论，序参量是通过自组织 状态来维持的。 协同学提出了三个基本原理：不稳定性原理、序参量原四和役使原理。 不稳定性在新旧结构转换中起重要的媒介作用。由此产生序参量，序参量又 导致役使原理。役使原理包括性变量原理、经热消去原理和中心流形原理、 它们说明系统在临界点附近的竞争和协同的动力学理论。它不仅有基本原理 和普适理论，而是有具体方法、基本方程、数理机制和定量模型，是目前研 究系统演化最成熟的理论。 2 3 4 空间结构理论 空间结构理论是研究人类活动空间分布及组织优化的科学。它是在区位 论基础上产生的，并且基本上沿用了区位论学者考察问题的方法，即区域基 础状况的假设一几何图解及简单的公式数学推导一模型的归纳一模型的检 验及与实际情况相对照，作有效性分析。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 5 页 陌2 2 区域空间几何结构 f 1 9 2 - 2 r 。g l o 蚰ls p a “s t r u c t u r c l ng c 0 e l r y ( 1 ) 医域空间结构类型 区域的空间结构可划分为点、线、而3 类几何要素，它们之间的相互组 合构成，区域实体类型：网络、地带、地域类型”l 。 网络：由点、线要素构成的区域实体类型，如水系、交通网、城镇体系 等； 地带：由线、面要素构成的区域实体类型，如气候带、作物带、运输通 道、 生态席道、发展轴线、城市带等i 地域类型：由点、面要素构成的区域实体类型，如工业区、经济技术开 发压、城市各种功能小区( 如居住小区、科学园) 等。 ( 2 ) 区域的空间几何结构与开发理论 目前，有关区域开发的空间理论主要有：农业区位理论：中心地理论： 增长极理论；“点轴”理论：t 字型：t y i s ；弓箭型：a 字型i 梯度理论：反 梯度理论：生产地域综合体：网络模型。空间几何结构( 点一线面) 与区域 开发理论的映射关系见图2 3 。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 6 页 图2 3 空间几何结构( 点一线一面) 与区域开发理论的映射关系 f i 9 2 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns p a t ；a i s t u r c t u r ea n dr e gio n aid e v eio p m e n tt h e o r y 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 7 页 3 绵阳市复合生态系统健康评价 31 绵阳市基本概况 311 地理位置 绵阳市位于四川盆地西北部，成都市的东北部，东临厂儿和南允，南接 遂宁，两与德阳、阿圳州接壤，北与甘肃陇南相连。地理世标为东经10 3 。4 5 1 0 5 。4 4 ，北纬3 0 。4 2 3 8 。0 2 之间。宝成铁路纵穿南北，1 0 8 国道横贯东西 ( 图3 一l 所示) 。 尽 。 i ：y j 奠捌 7 ”。7 。? ， 重庆日 有尹 圈3 1纬阳市行政交通区位圈 f 1 9 3 1t h b i t m 8 po f - i a n y d n gt r a f f ie ，d is t r i c ta n d8 d _ in ib t r a t iv e 0夕7 ，l 5 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 8 页 3 1 2地质地貌 绵阳市大地构造单元：西北部为扬子准地台与松潘甘孜地槽褶皱系( 南 北向) 、昆仑秦岭地槽褶皱系( 东西向) 的结合部位：东南部属扬子准地台 范围。全市出露地层基本齐全，绵阳市区地质构造简单，阶地平坦，同一阶 面相对高差接近，地壳活动基本稳定。依据中国地震烈度区划图，城市 区域基本地震烈度为v i 度。 绵阳市地貌受地质构造制约，地势自西北向东南倾斜，中部比较平缓， 海拔最高7 2 8 米，最低4 2 9 米，地貌也由山地向丘陵过渡。按地貌主要类型 分为：山区占6 1 0 ，丘陵区占2 0 4 ，平坝区占1 8 6 。丘陵相对高度一 般在5 0 米左右，丘坡平缓，呈条状分布，其中以浅丘面积较大。 3 1 3 气候与水文 依据全国气候区划，绵阳市处于中国东部季风区和四川盆地亚热带湿润 季风气候区，按热量类型，绵阳市属于北亚热带湿润季风气候。全市平均气 温1 4 7 1 7 3 ，年均降水量8 2 5 8 1 4 1 7 0 m m 。受盆地地形地貌和下垫 面的影响，绵阳市除具有亚热带湿润季风气候区的一般特点外，尚有独特的 地方特色。其基本气候特征为：气候温和，四季分明。即冬无严寒，夏少酷 暑；春早秋凉，日照适度；热量较多，雨量充沛，但季节分配不均，雨量多 集中于夏季和初秋，冬春常有干旱，但近地面和下垫面的湿润状况良好，空 气年平均相对湿度均在7 0 以上，因而终年湿润。冬季，绵阳市虽受到偏北 气流控制，因有高原、山脉的阻挡，使源自西伯利亚和蒙古的冷气团很难直 袭四川盆地。因而绵阳市境内无霜期长，加上雨热同期，特别适宜农业生产 发展。 绵阳市属于亚热带湿润季风气候。由于地质构造复杂，地形变化大，加 上降水充沛，故江河众多。据统计，市域内有大小江河及溪流3 0 0 0 多条， 以涪江水系为主。流经绵阳市区的主要河流有涪江、安昌河、芙蓉溪( 季节 性河流) 等，涪江是嘉陵江右岸的第一大支流，全年水质基本保持在2 级水 平，是绵阳市的主要供水源。绵阳市多年平均地面径流总量1 4 6 1 9 亿方米， 平均径流深5 8 0 毫米，单位面积产水量年平均每平方公里产水5 8 万立方米。 其中市境年径流总量1 1 7 6 1 亿立方米：涪江河源段及涪江支流通口河、凯 江、鄣江等由市境外流入市境内的过境水2 7 3 5 亿立方米；人民渠第六期、 第七期工程多年平均从岷江引入市境客水量为1 1 亿立方米。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 9 页 3 1 4 土壤及动、植物 绵阳土壤类型相对单一，主要受不同成土母质控制。主要土壤类型有： 水稻土，主要分布于涪江、安昌江两岸一级阶地之上，其成土母质为晚更新 世河流冲积物；黄褐土，主要分布于涪江两岸的四、