（环境科学专业论文）包头市生态调控方法与生态环境规划研究.pdf

西安建筑科技大学工程硕士论文 a b s t r a c t b a s e do n e c o l o g y , e c o s y s t e m e c o n o m i c sa n d t h e o r y o fs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ，t h i sp a p e rd i s c u s sp r i n c i p l e sa n d t h e o r i e sf o u n d a t i o no f c i t ye c o l o g i c a l r e g u l a t i o n f r o mt h r e e a s p e e t s o f e p i s t e m o l o g y , m e t h o d o l o g y a n d e n g e e r i n g t e c h n i q u e s ，a n d d i s c u s s e sh o wt os e l e c t a p r a p e rc i t ye c o l o g i c a lp l a n a n di n d e x s y s t e m i ta l s os t u d i e st h ee c o l o g i c a lp l a no f b a o t o uc i t yt y p i c a l l y , a n do nt h eb a s i so f c i t ye c o l o g i c a l c o n t r o l t h e o r y o f i n t e g r a t e dc o o r d i n a t i o n , c y c l i c i t y , r e c y c l i n g a n d s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ，2 ) 0 4 - - - 2 0 1 0p l a n o fb a o t o u c i t y f o r e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n i sm a d e k e yw o r d s ：e c o l o g i c a lr e g u l a t i o n ；e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a l p l a n ； e c o l o g i c a le n g e e r i n g 声明 y6 1 6 6 8 8 本人郑重声明我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，赊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，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：铆红 关于论文使用授权的说明 日期：2 一啦豇囱j 日 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：召p 红导师签名：绰) 手。f 日期：卯晦钼闽 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学工程硕士论文 第1 章概述 1 1 引言 在城市化进程中，中国也在迅速城镇化与工业化，具体表现在：经济总量快速增 长，城市基础设施大规模建设，居民生活质量明显上升。城镇化快速的城镇化、工业 化进程首先是在东部沿海及内陆部分人口密集地区展开的，然后，向边缘地区扩展。 强烈的现代化需求、密集的人类活动、快速的结构性增长和高物耗、高污染性的产业 发展对城镇及区域生态环境的胁迫效应以正反馈形势发展。其直接的后果是对大气、 水体、土壤和生境严重污染，农田、森林、草原、湿地的生态破坏，环境事故、生态 灾难、生态难民及自然灾害频率的不断增加，生物多样性、水源涵养能力、生态服务 功能及生态系统健康水平的持续下降。 由于生境的恶化，给人民的身心健康、国家的环境状况以及经济的持续发展造成 了严重的威胁。为了改善城市生态环境，内地一些大中城市投巨资兴建了一批污水、 垃圾和烟尘治理工程，一些环境污染严重的企业也被责令限期治理其环境问题。尽管， 这种投资多、能耗大、运营成本高，对长期积累的后工业化国家是行之有效的末端治 理工程，并取得了明显的局部环境效益，但相对长期亏损的国营企业、技术粗放型的 乡镇企业和举步维艰的各级城市基础设旌建设来说末端治理工程是一个沉重的包袱。 为顺利实现国民经济和社会发展的第三步战略目标，我们必须寻求一条新的产业革命 和生态建设之路，需要我们从认识论、方法论和技术手段三方面去探索实现环境与经 济协调发展的适合我国国情的现代化模式。 我国原有的国营大中型企业产品结构单一、管理体制僵化、企业活力低下，已无 法适应当前市场经济发展的需求；而蓬勃兴起乡镇企业，由于机制灵活、市场竞争力 强，目前已成为我国生产的主力军之一。但乡镇企业技术装备落后、物耗能耗大、环 境污染严重、对区域生态及环境破坏显著；针对这种情况，需要根据当地生态条件调 整结构、改革工艺、引进技术、更新设备，从而促进其自身的规模化、现代化和生态 化。 我国各级城市的生产、生活与生态管理职能呈条块式分割；由于以产量、产值为 主的政绩考核指标及其短期行为，以及生态意识低下，生态教育落后的国民素质，是 产生全国生态环境虽然局部有所改善，但整体继续恶化的根本原因。人们习惯于追求 西安建筑科技大学工程硕士论文 物理的实效而忽视生态的过程；发展的目标往往集中于工程结构、经济过程及社会功 效，而忽视生态资产的流失和生态服务功能的退化。然而正是这些生态因素与状态， 构成了城市可持续发展的机会与风险。生态资产是指诸如水源涵养地、土壤肥力、气 候调节能力、景观和谐度、生物多样性及适宜的生态支持基础：生态服务功能是指生 态系统为城市人类活动所提供的资源供给、废弃物处理、空间支持、水源涵养、土壤 熟化、干扰缓冲、污染物净化等服务功能。 1 2 研究的意义和作用 1 _ 2 1 研究意义 倡导对城市的城市化进程进行合理规划、设计、研究、建设，使其发展及行动目 标主要集中在生态城( 村、镇) 、生态住宅、生态交通、生态代谢、生态能源、雨水资 源利用、生态恢复，以及生态产业的设计、规划、试验和管理等方面，为干旱的西部工 业城市发展奠定理论依据及行动保障。改变固有的城市生产、规划、建设模式，将解 决中国城市环境问题的基本思路由末端治理提升为生态工程建设，建立资源开发、加 工、消费、还原的规模化生态工程建设，并形成相应的研究、开发、生产、营销及回 收的全国性产业集团。 1 2 2 研究作用 本文的研究作用是：通过对包头市的生态调控方法与生态环境规划进行研究，依 据认识论基础，技术论与方法论的理论，找出包头市生态调控方法与生态规划方面存 在的问题，得出建议，为干旱的西部工业城市的可持续发展提供借鉴。 1 3 研究的目标和内容 1 3 1 研究目标 依据本篇论文的研究结果，调整包头市的生态调控方法与生态规划的具体措施， 确保通过技术更新、体制改革和能力建设促进资源的综合利用、环境的综合治理及人 的综合发展，使环境污染不转嫁邻居、生态影响不波及后代，实现环境废弃物的资源 化、环境工程的生态化和生态技术的产业化，变环境治理的政府行为为企业、民众、 政府联合的社会行为。按生态市建设指标与框架，完善各种因素。 1 3 2 研究内容 本篇论文的研究内容包括了以下三部分： ( 1 ) 认识论 2 西安建筑科技大学工程硕士论文 生态调控的理论依据是本篇论文的认识论基础，它从生态学规律、经济学规律及 可持续发展的原则三方面论述了：生态调控是与自然和谐相处，是实施源头控制、防 治环境污染的必由之路。 ( 2 ) 技术方法论 按照认识论所要求遵循的规律与原则，依据城市生态规划的系统方法、评价指标 体系及规划方法，进行城市生态规划；根据城市生态设计原理及工程技术建设城市生 态工程；并建立城市大气环境质量的生态管理与建设模式。 ( 3 ) 分析与研究 以认识论与方法论的理论为依据，对包头市生态调控方法及规划进行归类、分析 与研究。依据包头市环境、社会、经济现状分析及包头市生态承载力分析结果，制定 出包头市生态环境保护目标与内容以及进行了包头市绿地建设规划与包头市生态建设 规划，并整理出包头市生态环境保护的管理方法。 西安建筑科技大学工程硕士论文 第2 章生态调控的理论依据 2 1 生态调控应遵循的生态学规律 生态调控是个涉及多学科、多层次、多部门的宏大而极为复杂的系统工程。除 引用环境科学的有关理论外，其主要的理论基础是生态学。生态学是研究生物群体与 环境系统之间相互关系的科学。保护自然环境和自然资源涉及生态系统及其组成因子， 因而必须按照生态学的有关规律进行，否则会导致资源和环境的破坏。 2 1 1 相互依存与相互制约规律 生态学的相互依存与相互制约，反映了生物间以及生物与环境之间的协调关系， 它构成生态系统的基础。它表现为两种规律，即普遍相关性规律和相对制约性规律。 ( 1 ) 普遍相关性规律 自然界中，各种事物包括生态系统各组分之间都存在着相互联系、相互制约、相 互依存的关系。 自然界是由各种的生态系统组成的，每一个生态系统又包含多个组成部分，各组 分之间有着错综复杂的相互关系。如果改变个组分必然要影响到其它组分，以致影 响系统整体。各系统之间也彼此发生影响，有直接影响、也有间接影响，并且某些影 响所产生的结果可能需要在很长时间之后才能反映出来。 因此，要求人们在经济建设和资源开发利用中，必须注意调查研究、统筹兼顾、 全面安排；既要考虑经济效益，同时还要考虑生态效益和社会效益。 ( 2 ) 相对制约性定律 生态系统中，每一种生物都占有一席之地，具有特定的作用，它们相互依赖，彼 此制约。比如，被食者为捕食者提供了生存条件，它同时也为捕食者所控制；反过来， 捕食者也受制于被食者，它们相互制约，使接个生态系统成为协调整体。但是当一个 生物种从它原来的生态系统中移到其它系统时，往往由于该系统没有能控制它的物种 ( 天敌) ，使得该生物种种群数量爆发起来，并对其它系统造成危害。大多数农业害虫 在它们原来的生境里是无害的，然而当它们一旦侵入或被无意地引入到一个新区域或 新的农业系统中时，就往往成为害虫。从一个生态系统中消除一个生物种，对该系统 也同样会引起或大或小的影响， 4 西安建筑科技大学工程硕士论文 2 1 2 能量流与物质循环规律 能量是所有生物生存的必要条件。如果，没有能量，生态系统不能运转。物质， 是生态系统的重要组成部分。没有物质，生态系统无从组建。通常在自然生态系统中， 能量只能通过生态系统一次，它沿食物链转移时，每经过一个级位( 层次) ，就有一大 部分( 8 0 9 0 ) 转化为热，逸散到外界，不能回收利用。在自然界中，能量流是有 规律的流通，而物质流却是往复循环，只有这样，才能使生态系统保持相对稳定。 ( 1 ) 生态学金字塔 在能量的流通过程中，能量的传递以十分之一的能量比传递着，其结构呈现出金 字塔形式。在营养及序列上，上一营养级总是依赖于下一营养级的能量，下一营养级 的能量只能满足数量更少的上一营养级消费者的需求。逐级向上，营养级的能量是阶 梯状递减。于是形成一个底部宽，上部窄的尖塔形，称为生态学金字塔。生态学金字 塔包含为：个体数金字塔、生物量金字塔和能量金字塔，其中以能量金字塔表达的营 养结构比较全面。 ( 2 ) 能量流通与物质循环规律的应用 生态系统是一个能量开放系统，要维持生态系统的功能正常进行，就得不断向 系统输入能量。 生态系统的物质循环规律告诉我们，要使生态系统维持相对稳定，保持动态平衡， 最基本的是：从生态系统获取的物质，并应当在适宜的时机采取其它途经归还给生态 系统。人们必须和生态系统保持“等量交换”的原则。如果某些元素长期入不敷出， 势必引起谈生态系统的退化，甚至瓦解。合理地施肥、灌溉和耕作能获得高产的原因 就在这里。 控制污染途径 由于物质在生态系统中反复进行着循环，其中有些物质必将随食物链在生物体内 富集。因此，对有害物质在环境中的出现必须加以注意，要寻找和发现有害物质排放 的地点和进入生态系统的渠道，以便有效地加以控制， 目前，分散、化学处理、自然净化与生物处理仍是控制污染的三大方法。分散只 能临时起作用，而无法真正控制污染；化学处理成本高，范围有限，其副作用业很大； 因此，根本性的污染控制必须是物质再循环，即采取近似于而不是有害于自然过程的 措施。控制污染的长期目标是：尽量减少我们对科学技术作为我们所依存的生态循环 西安建筑科技大学工程硕士论文 的调节器依赖，而尽可能地发挥生态环境的自净能力，实现生态领域的自然控制。所 以，自然净化与生物处理才是控制污染的主要途径。 2 1 3 负载定额规律 每一个生态系统对任何种类的外界压力也都有一定的忍耐极限，超过这种极限就 会引起系统的损伤、破坏，以至瓦解，这就是所谓的负载定额规律。 负载定额规律是一条重要的生态学规律。根据这一规律，在开发利用和保护自然 资源与自然环境中，就必须遵循： ( 1 ) 森林采伐、捕鱼狩猎、药材采集等，都不能超过能使其永续利用的产量。 ( 2 ) 放牧强度不能超过草场的载蓄量。 ( 3 ) 保护一个物种。必须有足够大的能够维持它生存和繁殖的空间。 ( 4 ) 排放污染物，必须考虑环境的自净能力，如果污染物的排放量超过环境的自净 能力，势必造成污染。 2 1 4 多样稳定规律 所有生态系统都在不断变化，不断发展着。生态系统发展的总的趋势是由简单到 复杂，由不稳定到稳定。一般来说，组成系统的生物种的多样性越大，连接各物种的 食物网的关系越复杂，系统也就越稳定。稳定的系统就是通常所说的平衡系统。但是 由于人类的干预，或其它外界原因，生态系统也可能从复杂向简单发展，从而削弱这 种稳定性，破坏了生态平衡。 原始形成的自然生态平衡，哪些应该保持? 哪些应该变更并建立适于人类需要的 新的平衡呢? 这要根据人类社会的利益而定。虽然在新的情况下可以建立起新的平衡， 但往往需要很长时间，并要付出很大的代价。因此，在开发利用自然资源时，要注意 保持物种的多样性和各种生态系统正常的自然机理，以维护自然界的生态平衡。 根据多样稳定规律，就要求我们建立合理的人工生态系统。合理的人工生态系统， 其结构、功能、效益往往优于自然生态系统，更能满足人类的各种需求。使其一切生 态系统倾向于稳定性，从而具有多样性和复杂性，并使它有越来越多的不同的动植物 种，直至达到定点或完美的情况。因此，根据这一规律，人们可以模仿原先存在的自 然生态系统，以便使有害物种的水平能够为无害于作物一被植物的物种所控制，使农 业这种合理的人工生态系统达到一个人为的顶点。 6 西安建筑科技大学工程硕士论文 2 1 5 因地制宜原则 每一地域都是特有的自然和社会经济条件的组合，从而构成独特的区域生态系统。 在开发利用与经营管理时都必须考虑适应它们的特点。这种因地区不同而采取不同对 策的原则就是“因地制宜”原则。 自然保护是通过对自然资源和环境采取一系列的合理管理措施来实现的。保护自 然绝对不意味着完全保护自然的原始状态和恢复到自然的原始状态，而不许人们去触 动它。除了进行严格保护的少数地区和对象外，一般是合理利用和改造过程中进行保 护，使自然机制能正常地起作用，从而获得最大的经济效益、最佳的生态效益和最好 的社会效益，而不致于因为人们的利用、改造而遭到瓦解，造成生态的失调。 2 2 生态环境保护应遵循的生态经济学规律 简单的保护自然资源和自然环境不是我们的最终目的，保护生态环境的目的是在 于合理地、永续利用自然资源，保障人类的正常生存和发展。生态环境保护不仅涉及 了自然资源与自然环境，而且还涉及到经济发展和社会文明。社会经济发展决定了对 自然资源的开发利用方式、开发利用的合理程度，也就是说对自然资源开发的利用水 平。如何做到在生态系统承受能力所允许的限度内，最经济、最有效地开发利用每一 种自然资源，其实质是一种生态经济学问题。同样地，保护生态环境直接涉及到国家 经济力量与人们的环境意识，与经济、社会发展密切相关，它也属于生态经济学问题。 根本上，保护生态环境就是通过调整和限制人类的社会、经济、生活行为，使其施加 给环境的影响，不超出自然环境的合理容量与自我调节的能力。要在保护好自然资源 和自然环境的前提下，合理地开发利用自然资源优势，成为周围地区合理开发、利用 与保护自然资源与自然环境的模式地段。可见，单纯用生态学理论来指导生态环境保 护显然是不够全面的，还应当以生态生物学理论来指导生态环境保护。 2 2 ，1 生态经济学的主要特点 生态经济学研究，2 0 世纪六七十年代出现在西方国家，8 0 年代在我国发展起来。 它是一门从经济学的角度来研究由经济系统和生态系统复合而成的生态经济系统的结 构和运动规律的科学。它的研究对象不是像一般生态学那样只是研究生态系统运动规 律，也不是像一般经济学那样，专门研究经济系统内生产力和生产关系的对立统一规 律，而是要使二者结合起来，研究由生态系统和经济系统相互结合所形成的复合系统， 即生态经济系统各因素间相互联系、相互制约、相互转化的运动规律。生态经济学主 西安建筑科技大学工程硕士论文 要有以下特点： ( 1 ) 整体性 生态经济学把它的研究对象一生态经济系统，看作是一个具有内在联系的统一有 机整体。不但其中经济系统和生态系统的运动是密切联系的，而且其中各个分支系统， 以及分支系统的各个成分之间也是密切联系的。生态经济学是从整体上看待社会经济 发展，反对用孤立的、片面的观点去看待自然生态与社会经济的相互关系，只有这样， 才能够避免过去单纯追求经济效益而不顾生态效益所造成的各种损失。 ( 2 ) 综合性 生态系统本身就是一个极为复杂的综合体。其中生态系统的生命子系统包括各种 植物、动物和微生物；它的环境子系统包括光、热、水、土壤、及其中的各种无机营 养元素。而其中的经济系统则包括了生产、交换、分配、消费等各种环节和劳力、资 金、技术等各种经济要素。只有对这些要素统筹兼顾，才能取得最大的生态经济效益。 生态经济学强调综合性，它可以避免由于片面追求某种自然资源的单项开发利用，而 使其它资源遭受破坏等问题的出现。 ( 3 ) 协调性 生态经济系统中的多种因素，在系统中是按照一定的规律性有序组合而存在的。 因此，其中各子系统、各因素之间配合比例协调，是取得最大生态经济效益的基础。 ( 4 ) 战略性 社会经济发展中的生态经济问题，许多都是带有战略性的问题。例如人1 2 i 与资源 的关系问题，经济与环境的关系问题等等。这些问题处理是否恰当，会影响到国民经 济发展的全局和子孙后代的长远利益。生态经济学着眼于战略性问题的研究，就可以 从生态与经济的结合上，把社会经济发展的全局利益和局部利益结合起来，把长远利 益和目标利益结合起来，促进实现社会主义经济建设总体目标的最优化，使我国社会 经济发展的生态经济效益最高。 2 2 2 生态环境保护应遵循的生态经济学规律 ( 1 ) 经济效益与生态效益的共生性、统一性和相互转化性原则 在社会生产中，必须注意同时产生经济效益和生态效益，并合理地使二者统一起 来。因为生态效益是经济的基础，是保证经济效益的重要条件a 在社会生产中，把提高经济效益与生态效益结合起来，实现经济效益和生态效益 西安建筑科技大学工程硕士论文 的统一，使二者相得益彰，既促进经济发展，又可在经济高速发展中保护生态环境， 达到提高生态效益的目的，即实现生态与经济相互促进、协调发展。 如果经济效益和生态效益处于对立状态，相互矛盾，必将导致“生态破坏一经济 倒退”的恶性循环，使良性生态平衡遭到破坏。如果社会生产的生态效益较差，即使 社会生产的经济效益较好，那也是暂时的，迟早要受到其较差的生态效益的制约，从 而转化为较差的经济效益。 开发、利用自然资源与保护自然资源和自然环境，首先要树立提高生态经济效益 的观点。 ( 2 ) 对不同资源实行不同的最优利用和保护原则 对可再生的生物资源，实行增值资源、永续利用原则。 这是生态经济学体现在农、林、牧、渔自然资源和某些野生生物资源合理利用上 的最基本原则。因为所有生物资源( 植物、动物、微生物资源) ，都是可再生的资源。 它们能在较短时间内生产出来或循环再现，只要注意用养结合和增值资源，这类生物 资源就可以永续利用，源源不断地供应社会扩大再生产的需要。 对可循环利用的自然资源，实行充分利用的原则。 像光能、水能、风能等可反复利用的、取之不尽、用之不竭的自然资源，尽可能 地充分利用。像土壤肥力，如果能得到有效地保护，就能循环再用。水资源也是这样， 如果能有效地控制水污染，或采取一定的处理措施实行污水资源化，同样是可以反复 利用的。应当注意的是，对不同自然资源应实行不同的利用和保护对策。 对不可再生的资源，如各种矿产资源，要坚持节约利用和综合利用的原则。 ( 3 ) 生态经济系统结构的最优化原则 任何系统都是具有一定结构和功能的有机整体，系统的结构就是组成该系统的各 要素之间稳定的内在联系。系统的结构和功能是对立的统一，结构决定功能，而功能 又会对结构有反作用。对于由经济系统和生态复合而成的生态经济系统来说，其结构 就是由经济系统的经济结构和生态结构复合而成的结构，即生态经济结构。生态经济 系统功能的优势，最集中的体现在其生态经济效益的高低上。 合理的生态结构表现在它能促进经济系统内经济物质、经济能量的合理循环和流 动，从而获得虽大的经济效益。 合理的生态结构表现在它能促进生态系统的自然物质和自然能量的合理循环和流 9 西安建筑科技大学工程硕士论文 动，生产出较多的有机物和无机物质，获得最大的生态效益。 合理的生态经济的结构，就是合理的经济结构与合理的生态结构的有机结合。它 能促进经济系统的经济物质和经济能量与生态系统的自然物质和自然能量之间的合理 循环和流动，使经济系统取之于生态系统的自然物质和自然能量在种类、数量的比例 上较合理。这样，既能使经济系统得到足够的自然资源而又不破坏生态系统的后备资 源和固有的调节机制；同时还能保证自然资源的再生产，并防止对生态环境的污染和 破坏。总之，合理的生态经济结构，能同步提高生态效益和经济效益，即生态经济效 益。生态经济结构的最优化就是要求实行生产力系统与生态系统结构的最佳结合， 2 3 生态调控应遵循的城市可持续发展的基本原则 良好的城市建设和发展计划需要有新的思维，新的思维需要有新的科学，人类生 态学的主要研究对象是人类生态系统。人类文明史就是一部人与自然环境、社会环境 及心理环境竞争与共生、改造与适应的发展史或生态史。可持续发展的目的就是要处 理好眼前与长远、局部与整体、效益与效率、环境与发展、自然与社会间以及政府、 企业、个人行为问复杂的生态冲突关系，实现一种经济高效、环境合理、系统和谐、 行为合拍的持续、稳定、健康的综合发展。 2 3 1 可持续发展的基本原则 ( 1 ) 整体性原则 人类社会的可持续发展是全人类的共同事业，具有空间上的全球性和时间上的无 限性。必须是在所有国家、地区和行业、部门在不同时段的有序发展或协调发展的基 础上，以人与自然、人与人的和谐为核心内容的人类社会行为在空间和时间上的综合 协同。具体讲，整体性原则，就是从全球的角度( 横向) 与过去、现在和未来这个历 史的角度( 纵向) 来认识和协调人类与环境之间的关系。经济活动与社会活动的全球 性表现为资源开发、商品生产、信息传递与环境污染的全球性，这些活动影响到世界 每一个国家和地区，甚至影响到每一个人。协调人类与环境的关系应当是一种全球性 的行为。 ( 2 ) 差异性原则 差异性原则及空间非均衡性原则，就是从世界各国资源环境条件的差异、民族文 化和经济社会的差异的实际出发，建立大家都能够接受的协调人类与环境关系的正确 策略。 1 0 西安建筑科技大学工程硕士论文 ( 3 ) 共同性原则 共同性原则表现为人类愿望的一致性与人类实现经济环境协调发展目标的一致 性。人类必须从强化生命支持系统的角度，谋求社会经济发展与环境优化之间新的、 更高层次上的平衡。 ( 4 ) 公平性原则 实现可持续发展是人类的共同任务，需要全人类共同参与。公平性是协调国际关 系、区际关系、人际关系的基本原则。应当实现国际公平、同代人之间的公平和代际 公平。 ( 5 ) 持续性原则 持续性原则具体反映在生态持续性、资源持续性、经济持续性、社会持续性、科 技创新的持续性和人类健康的持续性，从总体上反映时代的进步。 ( 6 ) 效益优先原则 实现经济效益、生态效益和社会效益的统一是实施可持续发展战略的基本要求。 在这里，经济效益是核心，实现经济的可持续增长；同时要促进社会公正、稳定、进 步；还要实现人与自然得协调，人类福利与环境质量同步提高。 ( 7 ) 建立新伦理道德的原则 可持续发展既是全球范围的人与自然协同进步的过程，又是衡量人类社会有序演 化程度的标准。人类社会的可持续发展，其外部受控环境生产力，既取决于全球自然 资源的生产能力和存量，以及环境质量的高低和消纳废弃物的功能强弱；其内在动力 则是当代和未来人口对物质、精神消费与环境优美享受的要求。可持续发展是通过调 控人类行为来实现的，要求人类必须具备符合可持续发展要求的伦理道德。必须树立 环境意识、可持续发展意识、生态系统成员义务意识。人类应当将自己作为人类生态 系统中的成员，在利用资源、享受环境的同时，要尽到保护资源、环境的义务。 2 _ 3 2 城市的可持续发展 城市可持续发展是指在一定的时空尺度上，以长期持续的城市增长及其结构进化， 实现高度发展的城市化和现代化，从而既满足当代城市发展的现实需求，又满足未来 城市的发展要求。实际上可持续发展是城市数量、规模和结构由小到大、由低级到高 级、由不协调到协调、由非可持续到可持续的变化过程。 城市可持续发展，环境可持续发展是基础，经济可持续性是条件，社会可持续是 目的，这三者的协调发展是实现城市可持续发展的关键。 西安建筑科技大学工程硕士论文 第3 章城市生态规划方法 3 1 城市生态规划的系统方法 作为城市生态系统内部的联系是非常广泛、多样的。而城市生态规划的关键是能 否量化目标体系的所有联系，能否找到城市管理的最优办法及能否用传统方法模拟出 整个城市生态过程。城市生态规划的系统方法试图运用系统思维、生态模拟、部分辨 识和局部分析来组合建立城市生态规划的系统方法。城市生态规划的系统方法具体概 括为以下三个方面：生态网络的局部辨识方法、面向过程的人机交互式优化方法、民 众参与的综合规划方法。 3 1 1 生态网络的局部辨识方法 城市生态系统的功能流不仅仅局限于城市本身，而在于城市各元素间及系统问的 联系。因此，在一个抽象的生态关系中，边界的定义就很模糊，它不一定是空间的定 义，而往往由我们所关心的问题、过程和政策来确定。在空间上其边界可能是不连续 的，我们在研究过程中也可根据不同的目的而改变其边界。 人类生态系统中生态单元的数量及其相互联系几乎是无穷的，但主要行为的联系 是有限的，其中包含关键组分的数量及与目标问题直接相关并决定的系统。因此，实 际工作中我们只需要辨识其部分控制论关系，模拟其部分动力学机制就行了。 ( 1 ) 3 尉关键利导因子、关键反馈环、关键限制因子) 辨识法 在城市生态系统中，总存在一些环境和生物( 主要是人) 的利导因子，以及一些 促进其组分增长的反馈过程，还有一些限制因子和稳定系统发展的负反馈过程。通过 使用各种定量的和定型的方法，我们可以对其主导的利导因子和限制引资、关键的正 负反馈过程及其重要的生态风险和机会加以分析。 ( 2 ) 3 - p ( 过程、问题、政策) 模拟法 虽然模拟整个城市生态系统有困难，但我们可以从问题诊断、过程辨识和政策检 验出发进行局部模拟，就像医生对待病人一样。在城市研究中，我们选择住房和土地 利用问题、水流动和城镇化过程、旧城改造和绿带建设对策为起点模拟系统行为，与 地方决策人员一起获得了一些有用的结论。 3 1 2 面向过程的人机交互式优化方法 传统数学规划的实质是把复杂的系统简化为较简单的数学模式，并根据固定的法 西安建筑科技大学工程硕士论文 i 则对其进行优化，尽管这种方法对有严格定义和良好结构的物理系统是一种很好的方 法，但对城市生态系统根本不适应。因为，人类既不可能完全理解，也无法按自己的 意愿去理想地控制人类与自然交互作用的系统，人们制定决策时往往不是通过优化， 而是通过简单的试错法。从大量的模式中选择出来的结果往往比通过严格数学运算所 得出的结果更可行、更令人满意。它提醒我们在城市系统生态学研究中，重要的事情 不是寻找一种思想的控制模式，而是跟踪其过程，探索、发掘出合理而健康的城市发 展模式，我们称之为“面向过程的人机交互优化方法( p o l o ) ”。 运用p o l o 方法，目的是在于通过地方决策者和人类生态学家的合作，运用生态 控制论和系统分析的方法来重新认识、重新组织城镇的发展过程。 3 1 3 民众参与的综合规划方法 可行的生态规划不仅仅依赖于规划者的理性和能力，而且有赖于当地居民、企业 家和决策者的参与。他们的意见在整个规划中受到重视和考虑：并综合参与包括人类 资源综合( 科学家的知识、专家的经验、决策者的偏好、公众的意向等) 、科学综合( 自 然科学、社会科学、工程学、哲学、系统科学、计算机科学等) 、数据综合( 定量和定 向数据、图表、图像、地图等) 、方法综合( 机理性和经验性、系统优化和专家知识、 局部定量和整体定性) 等因素。 一种所谓的“生态建设运动”，十年前就在中国的一些乡村和城镇已经得到提倡。 这一运动包括了生态产业、生态体制和生态文化建设。其目的在于通过跨区域、跨世 代、跨部门、跨学科和跨体制的规划和改造，将各个孤立的系统组分、原因与结果联 系成一个相互促进的系统，从“隐形”的生态关联中挖掘出当地的资源潜力。 城市生态建设可以通过技术革新、体制改革和行为管理来实施，其实施手段包括： ( 1 ) 技术革新：革新传统的生产技术，并寻求通过加强再生循环功能、充分利用 本地资源和废弃物的替代方法。 ( 2 ) 体制改革：通过加强共生关系，改革和调整不合理的实业产品和结构、空间 布局、管理体制与法令法规。 ( 3 ) 行为诱导：采取诱导措施帮助群众加强生态环境意识，提高决策者按生态控 制论进行决策的能力，增强城市系统自然调控能力，让群众自己解放自己。 ( 4 ) 生态建设的重点应放在：如何在不同的社会、经济和自然目标中如何权衡利 弊，建立一个资源高效利用、发展速度适中而可持续、不可更新资源利用消耗率低、 西安建筑科技大学3 - 程硕士论文 中等福利水平的人类栖息地，以及如何帮助当地人民去自我组织、自我管理、自我调 节。 3 2 城市生态规划的评价指标体系 3 2 1 全球生态学指标 全球生态学指标包括大气圈与气候和生物多样性两个方面的定性与定量指标。首 先，从大气圈与气候来说，城市生态规划致力于通过减少居民生活和交通燃料的使用 量以及使用可更新燃料取代矿物燃料以减少c 0 2 的释放，或者通过城市绿化等生态途 径增加对c 0 2 的吸收。 城市发展的另一个致命问题是容易破坏野生生物的栖息地，以及由此造成的基因 库的丧失。因此，城市生态规划还要特别注意改善、保护各种类型的生境以及稀有的 和濒临灭绝的生物物种。 3 2 2 自然资源指标 自然资源指标主要涉及城市地区的空气、水、土地、矿产资源、能源等方面的持 续再生能力。例如，在城市地区，如果规划中对发展交通和工业采取不慎重的方法， 就容易使城镇居民生活空间的大气质量变得的极为恶劣。不仅如此，还容易造成臭氧 层的耗竭、酸雨等大气污染。此外，由于城市大多是水泥路面，缺乏开阔空间和绿地， 暴雨往往容易造成地表径流的聚集以及洪水的发生。因此，城镇生态规划应强调自然 资源的持续再生和保护( 见表3 - 1 ) 。具体地说，就是要搞好大气质量规划、水资源保 护与水污染防治规划、土地使用与绿化建设规划、土地利用与交通建设规划、矿产资 源与能源持续使用规划等。 表3 】城市生态规划中自然资源的可持续性 资源类型可持续性 大气维持、改善当地大气质量( 包括有丰富的0 2 、较少的污染物和c o ：排放等) 水改善水道和水体的质量，保护供水系统 维持、改善绿化空间的土壤肥力 土地防止土壤侵蚀与水土流失 防止土壤及地下水的污染 减少非再生资源的消耗 矿产与能源发掘再生资源的潜力 充分利用太阳能、风能 1 4 西安建筑科技大学工程硕士论文 3 2 _ 3 建筑环境指标 建筑环境指标是城市可持续发展的关键指标，它主要涉及四个方面： ( 1 ) 在便利的地区内容易获得或者容易更新合适的居住、社会和商业建筑空间； ( 2 ) 能够长期提供充足的、必要的和安全的交通与社会服务等基础设施； ( 3 ) 具备城市居民容易前往的合适的开放空间； ( 4 ) 保证有良好的居室环境质量。 3 2 4 社会可持续性指标 社会可持续性发展指标是城市生态规划必须考虑的一个重要因素，它包括： ( 1 ) 整个城市的经济增长和国民生产总值； ( 2 ) 城市居民的生活质量( 涉及个人、家庭的收入以及生活情趣等； ( 3 ) 城市居民的健康和营养状况； ( 4 ) 城市居民获得资源与服务的平等性。 3 2 5 美学与文化指标 美学与文化指标即是根据光、声、嗅觉和感觉等，对城市环境的质量做出的评价， 也包含了提出清理、保护城市系统中文化遗产的计划，包括受保护的考古遗迹、历史 遗址、美丽的建筑和迷人的城镇景观。 3 2 6 生态市指标体系 可持续发展囊括了社会、经济的方方面。概括来说，可以将可持续发展指标体系 分为四大部分，即图3 1 所示：经济发展指标体系、社会发展指标体系、环境与资源指 标体系、域外影响与可持续发展能力指标体系。 可持续发展指标体系 经济发展 经济发展状况 各行业发展状况 能源和物质消耗 社会发展 人群生活质量 卫生与教育水平 信息与服务 环境与资源 环境质量 污染损失 自然资源消耗 域外影响与 能力域外影响 包括科技、贸易 等方面，压力包括 政府行为 图3 1 可持续发展指标体系的组成 西安建筑科技大学工程硕士论文 图3 2 可持续发展指标体系的组成 根据适合我国国情的环境可持续发展指标体系框架设计的原则，借鉴国际可持续 发展指标体系的研究框架，针对我国环境统计和国民经济统计的实际情况，建立出我 国的环境可持续发展指标框架，如图3 2 。 在上述框架的基础上，对各个层次的指标进行细化，从而建立了中国环境可持续 发展生态市指标，见表3 2 。 表3 - 2 生态市建设指标 序号名称单位指标 1人均国内生产总值 经济发达地区元人3 3 0 0 0 经济欠发达地区2 5 0 0 0 经 2年人均财政收入 济 经济发达地区元，人5 0 0 0 发 经济欠发达地区 3 8 0 0 展 3农民年人均纯收入 经济发达地区元 入 1 1 0 0 0 经济欠发达地区 8 0 0 0 西安建筑科技大学工程硕士论文 4 城镇居民年人均可支配收入 经济发达地区 元人2 4 0 0 0 经济欠发达地区 1 8 0 0 0 5第三产业占g d p 比例 4 5 6 单位g d p 能耗吨标煤万元1 , 4 7单位g d p 水耗 矗历元1 5 0 8应当实施清沽生产企业比例 1 0 0 规模化企业通过i s 0 1 4 0 0 0 认证2 0 比率 9森林覆盖率 7 0 山区4 0 丘陵地带1 5 平原地区1 7 1 0受保护地区占国土面积比例9 0 1 l退化土地恢复率 1 2城市空气质量好于或等于2 级 南方地区的天数，年3 3 0 北方地区2 8 0 1 3城市水功能区水质达标率 1 0 0 ，且城市无超4 类水体 近岸海域水环境质量达标率 1 4主要污染物排放强度 k g t j 元( o d p i 硝0 二氧化硫 9 0 3 3 城市生态规划的基本方法 为了实现城市的可持续发展，在生态规划过程中，就必须充分了解城镇的自然环 境特点、生态过程及其与人类活动的关系，重点发挥城市资源的潜力与优势，强调经 济发展、资源开发与城市生态环境条件的协调以及城市可持续发展能力的提高。目前， 可持续城市生态规划的基本方法主要有：城市生态调查、城市环境质量评价与城市生 态决策分析。 3 3 1 城市生态调查 城市生态调查的主要目标是调查收集城市规划区域的自然、社会、人口与经济的 资料与数据，为充分了解所规划城市的生态过程、生态潜力与制约因素提供科学基础。 在城市生态规划过程中，首先必须掌握规划城市或规划范围内的自然、社会、经 济特征及其相互关系。尽管规划的目标千差万别，但实现规划目标所依赖的区域自然 环境与资源的基础往往是共同的，通常包括自然环境与自然过程、人工环境、经济结 构、社会结构等。 由于城市生态规划的对象与目标不同，对所涉及因素的广度与深度的要求也不相 同，虽然资料的收集通常针对规划目标所规定的特殊要求，但资料获得的方法和手段 往往有其共同之处，通常资料的收集可以包括为历史资料的收集、实地调查、社会调 查与遥感技术应用等四类。 通过实地调查获取所需资料，是城市生态规划收集资料的种直接方法。尤其是 在小区域大比例尺的规划中，实地调查尤为重要。 由于在超大城市、大城市生态规划中，不可能对所涉及的范围就所有的因素进行 1 8 西安建筑科技大学工程硕士论文 全面地实地考察，因此，收集历史资料在规划过程中占有非常重要的地位。在城市生 态规划中，必须十分重视城市人类活动与自然环境的长期相互影响与相互作用，如资 源枯竭、土地退化、水体与大气污染、自然环境的破坏等生态环境问题均与过去人类 活动有关，而且往往是不适当的人为活动直接的或间接的后果，因此，对历史资料的 调研十分重要，它可以给规划者提供一些线索，以探讨城市密集的人类活动与城市生 态环境问题的关系。 城市生态规划强调公众参与。通过社会调查，可以了解到城市各阶层居民对城市 发展的要求以及所关心的共同问题或矛盾的焦点，以便在规划过程中体现公众的愿望。 同时，还可以通过社会调查、专家咨询，把对规划城市十分了解的当地专家的经验与 知识应用于规划之中。 3 3 2 城市生态评价 城市生态评价的主要i f l 的，在于运用城市复合生态系统及景观生态学的理论与方 法，对城市及其周边的资源与环境的性能、生态过程特征，以及生态环境敏感性与稳 定性进行综合分析，从而认识和了解城市环境资源潜力和制约因素。 ( 1 ) 城市生态过程分析 城市生态过程的特征是由城市生态系统以及城市景观的结构与功能所确定的，其 自然生态过程实质上是生态系统与景观生态功能的宏观表现，如自然资源及能流特征、 景观生态格局及动态，都是以组成城市景观的生态功能为基础的。同时，由于城市中 的工农业、交通、商贸等经济活动的影响，城市的生态过程又被赋予了人工特征。显 然，在城市生态规划中，收及其密集的人类活动影响的生态过程及其与自然生态过程 的关系是应当关注的重点。在可持续城市的生态规划中，往往对能流、物流平衡、水 平衡、土地承载能力及景观空间格局等与城市发展和环境保护密切相关的生态过程进 行综合分析。 城市复合生态系统的能量平衡与物质循环是城市生态系统及景观生态能量平衡的 宏观表现。由于人的密切的经济活动的影响，使城市能流过程带有强烈的人为特征： 如城市生态系统的营养结构简化、城市生态系统及景观生态格局的改变和辅助物质与 能量投入大量增加以及人与外部交换更加开放。由于自然能流的结构和通量被改变， 生产者、消费者与分解还原者被分离，因此，系统内很难完成物质的循环再生和能量 的有效利用。许多城镇单元、社区“镶嵌体”及交通“廊道”的增加，成为城镇物流 西安建筑科技大学工程硕士论文 的控制器，使物流过程人工化。以自然过程为基础的郊区农业更加依赖于化学肥料的 投入，工业则完全依赖于城市外的原料的输入。城镇地面的固化及人为活动的不断强 化，使自然物流过程失去平衡，导致地表径流进入污水系统以及土地退化加剧，再者 由于人工物流过程的不完全，从根本上导致有害废弃物的大量产生和不断积累，大气 污染、水体污染等城市环境问题日益加剧。通过对城市物流与能流的分析，可以深入 认识城市环境与可持续发展的关系。 ( 2 ) 城市生态潜力 在城市内部单位面积土地上可能达到的第一性生产水平称为城市生态潜力。它是 综合反映城市生态系统光、温、水、土资源配合效果的一个定量指标。 根据这四种自然资源的稳定性和可调控性，资源生产可以分为四个层次，包括光 合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力及土地承载能力。城市生态系统光合、光 温及气候生产潜力分析主要针对城市所处区域的自然生态系统的生态潜力与生态效率 特征，它反映了该城市所处区域气候资源的潜力。城市的土地承载能力不仅是城市系 统可持续性的反应，而且还是该城市所处区域农业土地资源及区域农业生产特征的体 现。 通过分析与比较城市及所处区域的生态潜力与现状、土地承载能力，可以找出制 约城市可持续发展的主要生态环境因素。 ( 3 ) 城市生态格局分析 城市密集的人类活动长期改造的结果，给城镇景观结构与功能赋予了明显的人工 特征。在城市内部，密集的居住区和繁华的商业区往往成为控制城市功能的镶嵌体； 公路、铁路及街区人工绿化带与区域交错的天然及人工河道、水体与残存的自然镶嵌 体，共同构成城市的景观格局。这种以自然生态系统为基础，由人类活动产生的城市 景观，我们称之为城市人类景观生态格局，是城市复合生态系统的空间结构。 从区域上来说，城市通常是区域的社会及中心，并通过发达的交通与信息网络等 廊道与农村和其它城市进行物质、能量和信息的交换，残存的自然生态