城市生态规划下生态承载力分析方法与具体应用.ppt

城市生态规划下生态承载力分析方法与具体应用 目录 1 城市生态规划2 城市生态承载力分析必要性及具体方法3 生态承载力具体应用 以银川市为例 1 城市生态规划 1 城市生态规划概要城市生态规划既可以是城市规划系统中包括城市生态环境建设和保护 城市景观生态建设和保护以及城市绿地系统建设和保护等规划在内的城市综合生态规划的总称 也可以作为城市总体规划和各专项规划的规划方法论 城市生态规划致力于将生态学思想和原理渗透于城市规划的各个方面 使城市规划生态化 强调运用生态系统整体优化的观点 在对规划区域内社会 经济 自然复合生态系统进行全面研究的基础上 提出城市相关资源合理开发利用 环境保护和生态建设的规划 而且也关注城市的社会生态 它与城市总体规划和环境规划紧密结合 相互渗透 是协调城市发展建设和环境保护的重要手段 1 2城市生态规划的主要内容 1 生态功能区规划2 土地利用规划3 人口容量规划4 环境污染综合防治规划5 资源利用与保护规划6 园林绿地系统规划7 城市综合生态规划 1 生态功能区规划的内容包括生态环境现状评价 生态环境敏感性评价 生态服务功能重要性评价 生态功能区方案 各生态功能区概述等 2 城市土地利用规划的内容包括 城市规划的确定 城市用地结构研究 城市用地布局研究和城市用地限制系统的制定 城市土地利用的方向 规划的管理与实施等 3 人口容量规划包括人口分布 密度 规模 年龄结构 文化素质 性别比 自然增长率 机械增长率和流动人口 4 环境污染综合防治规划包括城市大气环境综合整治规划 城市水环境综合整治规划 城市谷地废弃物综合整治规划 城市声环境综合整治规划 5 资源利用与保护规划包括制定对水资源 土地资源 大气环境 生物资源 矿产资源的合理开发 利用与保护的规划 2 生态承载力分析必要性及具体方法 2 1城市生态承载力分析的必要性 1 城市经济迅速发展 城市生态面临危机随着城市化进程的不断加快 城市生态环境问题正成为制约许多城市发展的重要瓶颈 城市生态系统面临的压力越来越大 阻碍了城市的可持续发展 在我国 快速城镇化更是引发了多种重大的城市生态环境问题 突出表现为 城市和区域频繁出现大面积灰霆 湖泊和流域普遍呈现富营养化趋势且日益严重 持久性有机污染物与环境激素的隐患日益凸现 固体废物无害化处置比率和资源化水平低 区域性生态系统功能退化 区域性地下水超采加剧 扩张占地威胁城市生态安全 生态需水制约我国大多数城市的良性发展 交通拥堵危害城市和谐和人体健康 食品污染严重威胁居民生活质量等10个典型问题 众多城市病使得城市生态压力越来越大 生态承载力下滑 为拓展更宽的城市发展路径 城市生态承载力的评估显得必要和需要 2 城市规划迫在眉睫 生态状况考虑优先城市生态承载力分析是建设优质生态城市的前提 城市发展带来城市建设用地的扩张及环境污染的加重 使城市发展可持续性降低 威胁人类对优质生存环境的向往 生态环境承载力原理是城市生态规划的基本原理之一 指正常情况城市生态系统维系其自身健康 稳定发展的潜在能力 主要表现为城市生态系统对可能影响甚至破坏其健康状态的压力产生的防御能力 在压力消失后的恢复能力及为达到某一适应环境 社会 经济的可持续发展的能力 城市的发展建立在资源承载力 环境承载力与社会经济发展能力的基础之上 生态承载力是人类社会经济活动与生态环境之间的联系界面 通过探讨社会一经济 自然复合生态系统中生态环境与经济活动之间的相互关系 表述生态环境对人类经济活动的支持力 作为城市生态环境与经济发展的协调判据 故城市规划视野下 研究城市生态承载力显得必要和必须 2 2城市生态承载力分析具体方法 对于生态承载力的量化 国内外提出了许多直观的 较易操作的定量评价方法及模式 但主要方法可归纳为以下几点 1 生态足迹模型 2 状态空间法 3 资源与需求的差量方法 4 脆弱性分析 5 遥感与地理信息系统分析等 1 生态足迹模型生态足迹模型是加拿大学者MathisWackernagel于1992年提出的一种依据人类社会对土地的连续依赖性 定量测度区域可持续发展状态的一种新理论和方法 生态足迹计量分析的重点是生态足迹计算 按照数据的获取方式 通常采用2种方法 第1种是自下而上法 第2种方法是自上而下法 按照生态足迹理论 可将地球表面的生态生产性土地可分为5大类 化石能源地 可耕地 牧草地 林地 建设用地和水域 生态足迹模型由于其具有较完善 科学的理论基础和简明的指标体系 以及普适性的方法 很快作为一种新的理论方法用于定量分析世界各地的可持续发展问题 如 李翔 许兆义等人基于生态足迹模型研究了珠海2008 2020年生态足迹的变化 并对生态承载力进行估算 对该地区生态盈余 赤字作出分析 张绍修等人利用生态足迹分析方法对成都市2000 2004年的生态足迹进行了计算和研究 比较成都市生态足迹与生态承载力的差额关系 2 状态空间法状态空间法主要用于区域承载力的定量化研究 状态空间是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法 通常由表示系统各要素状态微量的三维状态空间轴组成 利用状态空间法中的承载状态点 可表示一定时间尺度内区域的不同承载状况 不仅不同的人类活动强度对资源环境的影响程度差别十分悬殊 而且不同的资源环境组合所对应的人类活动强度也不相同 所有状态空间中由不同资源环境组合形成的区域承载力点构成了区域承载力曲面 任何低于该曲面的点代表某一特定资源环境组合下人类的经济社会活动低于其承载能力 而任何高于该曲面的点则表明人类的经济社会活动已超出该选定资源环境组合的能力 毛汉英等人利用状态空间法测定了环渤海地区的生态承载力 此方法也是需要建立一定的指标体系 同样不能得到具体的生态承载力大小 仅对是否超载做出评价 3 资源与需求的差量方法王中根认为区域生态承载力体现了一定时期 一定区域的生态环境系统 对区域社会经济发展和人类各种需求在量各与质方面的满足程度 衡量区域生态环境承载力某地区现有的各种资源量与当前发展模式下社会经济对各种资源的需求量之间的差量关系 以及该地区现有的生态环境质量与当前人们所需求的生态环境质量之间的差量关系入手 此方法将生态承载力的指标体系分为2大类 社会经济系统类和生态环境系统类 GDP利用工业 农业和第3产业产值代替 资源类指标的计算及预测根据社会经济发展计划确定 环境质量的计算利用生态环境质量评价指标体系计量方法计算 此方法理论相对而言比较简单 但某些指标的确定需要运用其它稍复杂的方法 而且这个指标体系中并没有环境污染的具体指标 也没有将其体现到其他指标中去 经济类指标选取过于简单 仅仅是工业产值 其它的诸如人口状况及人类消费状况没有体现 无法反映人类的活动以及生活质量的变化对生态承载力的影响 4 脆弱性分析生态脆弱性分析从最初的自然生态系统脆弱性研究发展到人地耦合系统脆弱性的研究 主要关注区域脆弱性的程度 形成机理及其改善途径 其中 自然灾害 气候变化等自然科学领域认为脆弱性是系统由于灾害等不利影响而遭受损害的程度或可能性 侧重研究单一扰动所产生的多重影响 将脆弱性定义为 系统或系统的一部分在灾害事件发生时所产生的不利响应的程度 贫穷 可持续生计等社会科学领域认为脆弱性是系统承受不利影响的能力 注重对脆弱性产生的原因进行分析 将脆弱性定义为 社会个体或社会群体预测 处理 抵抗不利影响 气候变化 并从不利影响中恢复的能力 由此可见 生态脆弱性评价是生态承载力评价的有益补充 尤其对脆弱性产生的驱动因素能够给出准确的分析 但脆弱性分析侧重于风险性 适应性和恢复力方面的研究 无法给出生态系统对于环境污染物 资源消耗 具有一定生活水平的人口的承载能力 即生态承载力阈值 因此 生态脆弱性评价需要与其他方法结合 才能更好的进行生态承载力分析 5 遥感与地理信息系统分析遥感 RS 是借助地球人造卫星 以物理 数学 地学分析为基础的综合性技术 具有宏观 综合 动态和快速的特点 可作为数据采集的主要手段之一 遥感用于区域变化 尤其是人类活动对土地覆盖 土地利用的研究已经成为一个重要的手段 达到很精细的程度 地理信息系统技术 GIS 是一种以空间数据库为核心 采用空间分析方法和空间建模方法 适时提供多种空间和动态的资源与环境信息的计算机技术系统 利用GIS技术结合RS手段可以对区域环境开发 人类活动对区域生态承载力的影响进行透彻的分析 对影响的累积 生态承载力的大小可以在区域 局域和局部进行多层次的转换 并进行细致地分析 GIS的分析手段能通过展现空间 拥挤 和 破碎 效应来分析生态承载力在人类开发活动累积影响下的空间结构变化 3 城市生态承载力具体应用案例分析 银川市城市生态承载力分析赵亚峰 王永洁该案例采用生态足迹理论和方法 定量估算了2003年银川市生态足迹 生态承载力 生态盈亏等 并应用数学模型对银川市2004年 2020年未来的资源能源消费 水资源消费 环境负荷等的生态足迹需求进行预测计算 为银川市总体规划 生态建设和可持续发展提供借鉴 1 生态足迹模型生态足迹是指能够持续地提供资源或消解废物并具有生物生产力的地域空间 人均生态足迹EF的计算公式 式中 ei表示人均生态足迹分量 rj为第j种类型的均衡因子 i为消费项目类型 Ai为第i种消费项目折算的人均生态足迹分量 Ci为第i种消费项目的人均消费量 为生物生产土地第i种消费项目的世界平均产量 Pi Ii Ei分别为第种消费项目的年生产量 年进口量和年出口量 N为人口数 3 1 模型简介 2 生态承载力计算 不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的平均产量同世界平均产量的差异可用 产量因子 表示 某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率 将现有不同的土地类型乘以相应的均衡因子和当地的产量因子 就可得到某个国家或地区的生态承载力 人均生态承载力的计算公式如下 式中 Cj为第j种类型的人均生态承载力分量 aj为第j种类型的人均生物生产面积 rj为第j种类型的均衡因子 y表示产量因子 3 生态盈余和生态赤字计算 生态赤字与盈余用来判断一个国家或地区的可持续发展状态合适与否 如果区域的生态足迹超过区域所提供的生态承载力 就出现生态赤字 如果小于区域承载力 则出现生态盈余 3 2计算结果与分析 银川市生态足迹计算中 将银川市的土地利用类型划分为耕地 草地 林地 建筑用地 化石能源用地和水域五种类型 从资源 能源 环境 水资源等四方面计算出银川市2003年的生态足迹 生态承载力计算主要包括土地承载力 水资源承载力 环境容量三部分内容 将其结果汇总后 求出总生态承载力 即总生态足迹供给 通过计算可知银川市2003年生态足迹大于生态承载力 出现生态赤字 其值为生态赤字的存在 表明了区域对自然资源的利用程度超过了区域现有自然资源的供给程度从全球范围内来讲 必须消耗自然资本存量来弥补 从而造成生态环境的恶化但在一个开放的区域经济中 生态赤字也可通过适当的贸易安排进行弥补 从而缓减区域环境恶化的趋势 结果显示 1 从资源来看 人均生态赤字为0 86742hm2 人 这主要说明了银川市农业现代化水平相对较低 在现有耕地的生态承载力范围之内 不能满足生态足迹需求 2 从能源来看 电力折算为建筑面积 均衡后面积为0 01204hm2 人 建筑用地供给面积均衡后为0 04080hm2人 完全可以满足生态足迹需求 3 从水资源消费来看 水资源生态足迹均衡后的结果为0 6095hm2 人 均衡后的生态供给为1 02042hm2 人 生态盈余0 41092hm2人 水资源的供给量大于需求量 3 从环境容量来看 均衡后生态需求面积为0 3606hm2 人 生态供给量为0 27812hm2 存在生态赤字0 08248hm2 人 通过对银川市未来17年生态足迹计算与分析 人均生态足迹需求大幅上升 2020年可达到6 2175hm2 人 按照目前生态供给水平 很难满足城市可持续发展的需要 这说明未来银川市生态承载力严重不足 生态功能水平薄弱 生态赤字显著 生态环境压力不断增加 生态环境将面临巨大压力 因此 要建立科学的生态环境预警系统 密切关注生态系统的变化过程 采取积极措施 改善环境质量 改变生产 生活方式 约束工业和城镇建设对生态空间的占用 加强生态意识和生态伦理教育 有效缓解经济和社会发展对生态环境造成的压力 银川市资源 能源 水资源生态足迹需求的变化呈现上升趋势 增幅较大 整个变化趋势平稳上升 环境负荷生态足迹需求的变化相对平缓 导致人均生态足迹需求上升的根本原因是资源 能源以及水资源生态足迹需求的较大幅度上升 银川市2019年以前的资源消耗均衡面积值小于世界平均水平 2020年略大于世界平均水平 说明银川市城市生态环境状况较好 如果能采取适当的对策或措施 合理利用现有资源 提高利用效率和水平 减少净消费量 合理利用土地 银川市未来生态系统承载力有望达到生态盈余状态 未来银川市要实现可持续发展 保持持续稳固的生态系统承载力水平 就应在不降低人们生活水平的前提下 减少生态足迹的需求 其措施有一下几点 1 培育优势农产品 加快农产品的转化及科技水平 提高自然资源单位面积的生物