第二章环境规划学理论基础03.ppt

第二章环境规划学的理论基础 余旭芳 考试重点 理解 环境系统 环境容量 环境承载力等基本概念 了解 环境容量在应用中存在的问题 掌握 人地系统持续发展理论 复合生态系统和空间结构理论 本章内容 2 1环境承载力2 2可持续发展理论2 3人地系统协调共生 持续发展理论2 4空间结构理论 2 1环境承载力2 1 1环境系统与环境规划 1 环境系统概念环境系统是一个复杂的大系统 由丰富多样 层次不一的元素组成 形成及其复杂的结构 并能不断依靠能量 物质和信息的输入 输出维持自身稳态运动 这是一个巨大的远离平衡态的开放系统 环境系统是自组织系统在保证与外界环境进行物质 能量 信息交换的条件下 系统自发产生新的有序结构 也就是说环境系统具有维持自身稳定和发展的能力 2 1环境承载力2 1 1环境系统与环境规划 2 环境系统的功能功能一 环境系统维持自身稳定和发展的能力 功能二 环境系统和外部介质相互作用的能力 提供自然资源和容纳净化污染物 2 1环境承载力2 1 1环境系统与环境规划 3 环境系统和环境规划关系环境系统是环境规划的对象之一 环境规划目的是协调环境和社会经济发展关系环境规划关注的是环境系统和人类社会的相互作用 功能之一 1 概念环境容量是一个复杂的反映环境净化能力的量 其数值应能表征污染物在环境中的物理 化学变化及空间机械运动性质 由于环境容量的概念较多地使用于环境规划之中 而在做环境规划时一般不去研究环境的自净机制 所以可用环境浓度标准值与背景值之差 并通过一定的输入输出关系转换成排放量 即以污染物的允许排放量作为环境容量 也就是简化表达的环境容量 在人类生存和自然生态不致受害的前提下 某环境所能容纳污染物的最大负荷量 绝对环境容量WQ WS 标准浓度 WQ M WS B M 环境介质的量B 本底浓度环境年容量 绝对环境容量乘以污染物年净化率 重量 2 1环境承载力2 1 2环境容量 2 1环境承载力2 1 2环境容量 2 环境容量在应用中存在的问题1 对环境系统的理解不够全面环境系统不仅仅是个纳污容器 如果将环境这样一个复杂的维持自组织的系统 视为一个容纳废弃物的 容器 显然是不合适的 环境容量应是一个描述系统特征的 与人类社会行为息息相关的量 2 环境容量不足以涵盖环境对人类发展的支持能力环境系统对人类发展的作用是多方面的 纳污 净污 提供资源 能源 给人以精神 美学上的享受 环境容量的概念表述了环境具有容纳污染物的能力 但这只是环境功能的一部分 除此之外 环境还为人类提供生存和发展所必需的资源 能源 为人类提供各种精神财富和文化载体 所以 环境对人类社会的支持作用远大于环境容量这一概念的内涵 3 以环境容量为基础的环境规划 不能很好地解决未来经济发展和环境的协调问题 不能很好的达到规划目的 在以环境容量为基础的环境规划中 环境容量是根据环境质量预测值和环境目标值的结果计算出来的 而各污染物的削减量是根据费用效益分析 以最小费用为目标来进行分配的 这里既不能很好的解决由环境质量浓度目标反推至各污染源强的分配中存在的不确定性的问题 也不能有效地给未来的一些不可预见的工业发展腾出预留的环境容量 所谓协调与经济的发展也仅能停留在费用效益分析上 而没有真正将其合二为一 2 1环境承载力2 1 3环境承载力 1 概念环境承载量 某时刻环境系统所承受的人类系统 对他 的作用量 环境承载力 某时刻环境系统所能承受的人类社会 经济活动的极限值 阈值 人类系统对环境的作用 从环境系统中获取资源 生态破坏向环境中排放污染物 污染环境这里的人类系统包括 社会和经济系统 2 1环境承载力2 1 3环境承载力 2 定量描述EBS F T S B 时间 空间 经济行为 三个自变量体现时间性 区域性和经济行为的关联性目前还没有准确函数用于计算 2 1环境承载力2 1 3环境承载力 3 指标体系从环境系统与人类社会经济系统之间物质 能量和信息的联系角度 可以将环境承载力指标分为三部分 用指标体系来间接表达 包括 资源供给指标 水 土地 生物等自然资源社会影响指标 经济实力 污染治理投资 公共设施 人口密度污染容纳指标 污染物排放量 绿化状况 污染物净化能力指标体系中的指标要和环境承载力的大小成正比关系 经处理后得到环境承载力的相对值 通过环境承载力指标体系 我们可能得到某一区域的环境承载量和环境承载力 环境承载力可以被应用于环境规划 并作为其理论基础之一 成为从环境保护方面规划未来人类行为的一项依据 2 1环境承载力2 1 3环境承载力 环境承载力理论 环境承载量在一定时空条件下是有限度的 社会 经济的发展不应超越环境承载力 否则将造成生态破坏和环境污染 应通过规划不断提高环境承载力 在环境承载力范围内制定社会经济发展的最优方案 2 2可持续发展理论 1 概念2 可持续发展的目标3 可持续发展的实质4 实现可持续发展的技术途经5 可持续发展和环境规划的关系 2 2 1可持续发展的概念 既满足当代人的需要 又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展 当代人 后代人 人类 群体 而非个人分三层次解释 宏观 人类和自然共同协调进化 人 天关系 天人合一 中观 满足当代后代 局部全球的共同需要 人 地关系 微观 经济 社会 环境协调发展 人 人关系 不吃祖宗饭 不断子孙路 2 2 2可持续发展的目标 连续性 人类社会生活的连续 经济发展的连续 关键是不能超越环境承载力 稳定性 生活的稳定 环境的稳定 多样性 物种多样性 生态平衡 自然资源利用 均衡性 各地区均衡发展 当代人间的公平 独立性 个体发展的独立性 因地制宜 保持活力 更新性 生活水平的提高 发展 2 2 3可持续发展的实质 在社会经济发展的同时 a 保持人类生态系统的平衡 b 对可更新资源的开发利用速度不超过其可更新速度 可持续发展最早是在林业 渔业等领域提出 c 对不可更新资源的开发利用速度不超过其可更新替代物的开发速度 d 污染物的排放不超过环境容量 可持续发展主要关心的是环境和自然资源问题 需要通过环境规划实现 2 2 4实现可持续发展的技术途经 1 清洁生产 污染主要来源于生产过程 污染防治选用清洁的原料 清洁的能源 采用清洁的生产工艺 生产出清洁的产品 2 生态技术 生态保护建立自然保护区 规划保护城市 郊区复合生态系统 3 利用政府职能 管理和规划强制手段 法律 法规 政策经济手段 奖励 罚款 税收 2 2 5可持续发展和环境规划的关系 a 可持续发展是环境规划的理论基础之一为何要规划 怎样进行规划 都可从可持续发展理论上得到解释 b 可持续发展是环境规划的目的 任务 可持续发展是全球的总目标 c 环境规划是可持续发展实施途径 2 3人地系统协调共生 持续发展理论 2 3 1概念2 3 2人地系统协调共生2 3 3人地系统持续发展理论 2 3 1人地系统概念 人地系统 是人地关系地域系统的简称 是地球表层的 人 人类及其经济社会活动 与 地 地理环境 在特定地域中相互联系 相互作用而形成的一种动态结构 是一个由自然 经济和社会子系统组成的复杂系统 地理环境 下起岩石圈表层 上至对流层顶部 10 30km 是岩石圈 水圈 土圈 大气圈 生物圈相互渗透 转化的交错地带 提供生存环境 生活生产的资源 2 3 1人地系统概念 人地系统经历了 环境决定论 生产力水平不高 人类中心论 人定胜天 九天揽月 五洋捉鳖 人地协调共生论 可持续发展的组成部分 2 3 2人地系统协调共生2 3 2 1耗散结构 耗散结构理论 自组织理论的组成部分 是指远离平衡态的复杂系统 在外界能量流 物质流 信息流的支持下 能通过自组织形成一种新的有序结构 耗散结构 耗散结构是非平衡结构 是个活的结构 它的形成和维持需要外界能量流 物质流 信息流的支持 人地系统是耗散结构 要稳定 要协调共生需要外界能量流 物质流 信息流的支持 2 3 2人地系统协调共生2 3 2 2熵变描述 熵 系统的无序性 混乱度熵变 ds dsi dsedsi 人地系统内部相互作用过程产生的熵 根据热力学第二定律 dsi 0 可逆过程 0 不可逆 0 dse 人地系统和外界的熵交换 可正 可负 可零 系统的熵增 协调障碍 功能紊乱 无序增加 人地系统 环境污染 生态破坏 矿产枯竭 系统熵减 系统有序 稳定 输出污染物 投入资金治污 投入资金生态建设 外部调入所需矿产资源 引入水资源等 负熵流 促进有序的物质流 能量流和信息流 2 3 2人地系统协调共生2 3 2 2熵变描述 ds0熵增 混乱 无序 人地冲突ds 0熵值不变 维持原有状态 警戒协调ds 熵变无规律 方向不定 混沌怎样才能熵减 人地协调共生呢 2 3 2人地系统协调共生2 3 2 2熵变描述 熵变 ds dsi dse人地系统协调共生的充要条件是从外界获取负熵流 区域可持续发展战略也以人地关系协调共生为核心 力求将人类系统熵的产生降至最低 把地理环境系统为人类活动系统可持续发展提供负熵的能力提高到最高 根据熵变规律 创造协调共生人地系统 必须进行环境规划 2 3 2人地系统协调共生2 3 2 2熵变描述 人地系统中 人的一方面首先是要适应其生存环境 另外通过社会经济活动又影响着环境的结构 功能 而 地 的一方面 首先环境为人类提供生存空间 环境资源为人类生存发展提供物质基础 另外 环境又制约着人类的生产 生活 人类活动的规模 强度和效果 2 3 3人地系统持续发展理论2 3 3 1人地关系 在这人地辩证关系中 人是主要方面 处于主导地位 人在生存 享受 发展三大需求的驱动下 必然推动人地系统的发展 人地系统协调共生 持续发展 主要关注人的活动 要进行环境规划 约束规划人的行为 其中要关注科学技术的进步 双刃剑 环境问题 2 3 3人地系统持续发展理论2 3 3 2人地系统发展的动力 2 3 3人地系统持续发展理论 区域人地系统的持续发展 可以看作是资源开发 产业结构调整 经济增长 社会进步和环境保护等物质实体发展 又要包括科技教育 政策体制和法规标准等非物质实体发展的多维综合协调发展过程 把区域经济活动作为整体 寻求最经济的同生态环境协调 把人类的生存利益同经济效益结合起来用经济活动同改革社会活动结合 提高社会整体宏观效益 不同类型的区域 由于其自然条件 资源禀赋 经济社会发展基础 发展先后及开发难易程度 面对的机遇 存在问题和挑战 发展目标及决策的不同人地之间矛盾激化程度不同 所处区域发展状态也应不同 一些区域可能处于机械增长型发展状态 人地系统持续发展 必须相对准确的判断某区域所处发展状态 给予科学定位 调整人地作用关系 科学地制定区域性环境 资源人口协调型规划 在编制经济与环境协调型规划时 必须明确人地系统协调观念 注意区域经济发展的 不经济 不仅要在规划中体现能源效率 环境容量使用效率生存负荷效率 社会进步效率 各种资源使用效率和空间效率等 还要在维护人类良好生态环境前提下 分析人地系统的交叉效率及其整体协调程度 以保证人地系统协调持续发展 2 4复合生态系统理论 环境问题的实质都是生态问题 现在人们生活的环境明显不同于自然环境 它受了人类活动的太多的影响 单纯的生态学理论不完全适用于这个人类生存的环境 因此我国生态学家马世骏1981年提出复合生态系统理论 人类赖以生存的社会 经济 自然三大系统是一个整体 是个复合生态系统 社会上经济的上层建筑 经济是社会的基础 又是社会联系自然的中介 自然则是整个社会 经济的基础 是整个复合生态系统的基础 以人的活动为主体的系统 如农村 城市及区域 实质上是一个由人的活动的社会属性以及自然过程的相互关系构成的社会 经济 自然复合生态系统 2 4 1复合生态系统的结构 自然系统是基础 物质基础 经济系统是条件 社会进步 环境保护的必要条件 社会系统是目标 稳定 优质的生活是全人类的共同追求 三者紧密相关 相互联系 相互制约 只有经济发达 社会繁荣 生态保护三者保持高度和谐 才能使复合生态系统结构 功能最优化 2 4 2复合生态系统的功能 生产 生物生产 经济再生产生活 为人提供方便 舒适的居住环境还原 还原自净 自然资源 可再生 永续利用 污染物自净信息传递 不仅指营养 化学 物理 行为信息 利用信息为人类服务 利用信息调控生态系统功能 2 4 3复合生态系统的特点 以城市生态系统为例 1 人工性 2 脆弱性 依靠外界输入物质和能量 3 可塑性 聪明 理智的人是绝对的主导 4 高产性 人工生态系统的特点 5 地带性 自然子系统的特点 6 综合性 三大系统联系紧密 互为因果 互相制约 互为补充 2 4 4复合生态系统的内部矛盾 要求自然环境相对稳定而实际剧变自然环境改变的快速性和恢复调节的缓慢性 改造自然的能力越来越强 恢复调节本领还不够资源有限而人类需求无限 地球体积 物质有限而人口增长无限 需要进行环境规划 2 4 5复合生态系统理论在环境规划中的应用 不要将现有环境当作纯粹自然环境来规划 规划要以生态为导向 注重生态保护 规划中要注重社会 经济因素 应根据社会经济发展变化而相应地调整 复合生态系统演替 发展 改变 动力来源于自然和社会两种作用力 自然力的源泉是太阳能 社会力的源泉有三 一是经济杠杆 资金 二是社会杠杆 权力 三是文化杠杆 精神 复合生态系统理论对环境规划的指导作用研究了解一个区域的复合生态系统 对本区域的环境规划有着深刻的指导作用 因此 环境规划要以经济和社会发展的要求为基础 针对现状分析和趋势预测中的主要环境问题 通过对相关资源和能源的输入 转换 分配 使用和污染全过程的分析 确定主要污染物的总量及发展趋势 弄清制约社会经济发展的主要环境资源要素 结合环境承载力分析 从经济社会发展复合色生态系统的结构 特性 规模与发展速度的角度协调与环境的关系 提出相应的协调因子 反馈给复合生态系统 并针对这些协调因子的实现 从政策和管理方面提出建议 同时归纳出环境治理措施和战略目标 2 5空间结构理论 研究人类活动空间分布及其组织优化的科学 城市空间结构理论又叫城市形态理论 城市的形态纷繁复杂 但又有一定的规律可循 城市处于不同的发展阶段具有不同的空间结构 世界各国已提出了多种城市空间结构理论模式 如西方的通信带理论 扇形理论和多核理论等 前苏联东欧和中国提出的分散集团模式等 2 5 1城市空间结构 研究城市空间结构特点及其演化规律 城市空间结构演化过程分四个阶段 1 城市膨胀阶段 2 市区蔓生阶段 3 城市向心体 4 城市连绵带 2 5 1城市空间结构 2 5 1 1城市膨胀阶段 城市发展的初期 市区围绕市中心向四周扩展 形成了向心环带的空间结构 其形态为团块状 我国的中小城市处在这一阶段 团块状结构 结构紧密 中小城市及人口小于100万的大城市 2 5 1城市空间结构 2 5 1 2市区蔓生阶段由于中心对外围的吸引力随城市的膨胀减小 城市近郊沿交通线兴起了新建的工业区 居民区 文教区功能齐备 城市中心对外围的吸引力减小 新区吞没了一 二代卫星城由团块变为星形结构 2 5 1城市空间结构 2 5 1 3城市向心体 向心体系结构 而非整体 远郊第三代卫星城 相对独立 与目城保持一定联系 市中心的吸引力更弱 2 5 1城市空间结构 2 5 1 4城市连绵带 多个大城市利用卫星城相互衔接 连绵成带例如美国东北部 都市区 波士顿 纽约 费城 华盛顿 我国北京 天津有意创建 滨海新区的建立表明合作的开始 2 5 1城市空间结构 也不是每个城市都有这四个发展阶段 区域环境承载力和社会经济条件的限制 不同的城市结构应有不同的规划方式 如 团块状的城市要将这作为一个整体来对待 星状大城市结构不能作为单一体对待 应考虑多中心集团式布局 2 5 2城市空间结构的环境经济效应 2 5 2 1企业的集聚效应共用基础设施 有利于技术 产品 信息交流 巨大经济效益共用环保基础设施 统一环境管理和污染治理 环境效益 2 5 2城市空间结构的环境经济效应 2 5 2 2功能区的邻近效应临近功