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城市生态评价与规划 1 生态规划 Ecologicalplanning 运用生态系统整体优化观点 对规划区域内城乡生态系统的人工和自然生态因子的动态变化过程和相互作用特征分析基础上 研究物质循环和能量流动的途径 提出资源合理开发利用 环境保护和生态建设的规划对策 人工生态因子 土地利用状况 产业布局状况 环境污染状况 人口密度和分布以及建筑 桥梁 道路 城市管线基础设施分布等 自然生态因子 气候 水系 地形地貌 生物多样性 资源状况等 概念 2 生态 环境 规划是为了解决生态环境问题而产生的 它是人类对环境问题的认识不断深化的产物与传统的环境规划不同 生态环境问题不仅关注环境污染问题 而且也重视生态破坏问题 并且是从生态系统的角度 提出解决生态环境问题的措施 拟定出规划方案因此 较之传统的环境规划 生态环境规划更为合理全面 3 确定规划范围 了解规划区域内存在的主要生态环境问题 明确规划目标 近 中 远期 近期目标 05 10年 较具体 属详细规划 范围涉及一个城市或城市中的某个区域中期目标 10 20年 控制性规划远期目标 20 50年 属战略性规划 一般仅针对大范围区域进行 提出区域总体发展目标和方向 4 国内生态规划的技术路线 生态环境规划的基本程序 5 生态规划的目的 为实现区域与城市生态系统的良性循环 保持人与自然 人与环境关系的持续共生 协调发展 追求社会的文明 经济的高效和生态环境的和谐 目的 6 整体优化原则 强调规划与设计目标与区域或城乡总体规划目标的一致性 追求社会 经济和生态环境的整体最佳效益协调共生原则 协调指保持部门与子系统各层次 各要素及周围环境间相互关系的有序 近远期规划目标的一致 共生是不同部门与不同子系统间有机联系 互惠互利 合作共存 搞好产业结构调整和生产力布局部门之间联系程度及其部门的多样性是衡量城市共生强弱的重要标志 原则 7 高效和谐与循环再生原则 系统内部物质代谢 能量流动 信息传递畅通 并形成环环相扣的网络 尽可能发挥自然系统的自净能力 促进废物资源化和再生利用 使能量损失最小 利用率提高最小风险原则 采取最小风险对策 使规划的建设活动风险值降至最低 给城市提供更大的发展机会 8 生态平衡与多样性保护原则 遵循生态平衡理论 合理规划各生态要素的功能分区 保护城市生态系统的多样性可持续发展原则 合理利用水 土 生物 矿产等自然资源 为后代维护和保留下较大的发展余地和充足的资源储备趋势开拓原则 在环境容量 自然资源承载力 生态适宜度为依据 寻求最佳的城市生态位 充分发挥生态系统的发展潜力 9 可操作性与可行性原则 规划方案要有便于实施的具体操作步骤 执行条件应完备 考虑因素包括社会接受性 技术支持 资金投入渠道 目标可达性等 区域分异原则 根据区域和城市生态要素的功能现状及发展趋势 充分利用城市环境容量 综合城市区域和总体规划方案 搞好生态功能分区 10 内容 从系统结构入手 改进城市生态系统的状态 城市内部合理布局是调控城市生态结构的关键 也是生态规划的首要内容 合理布局的实质是运用生态学原理 通过调整城市的土地利用结构来调控城市物质流 能量流 信息流 达到维持城市生态系统的平衡 提高城市生态系统效益的目的 抓主要层次与主要方面 11 根据城市生态适宜度 配置相应的产业结构 合理布局工业企业 搞好住宅与基础设施的建设布局 合理调整市区人口密度 建筑密度及服务设施密度 确定重点生态环境保护区 设计绿化系统和园林绿地布局 注意绿地分配 人均指标 种群搭配 生物物种保护等 制定人口适宜容量规划 环境污染防治规划 资源利用保护规划等 内容 12 1 生态要素的调查与评价体系的建立2 环境容量和生态适宜度分析3 生态功能区划与土地利用布局4 环境保护规划5 人口适宜容量规划6 产业结构与布局调整规划7 园林绿地系统规划8 资源利用与保护规划 内容 13 生态要素的调查与评价体系构建由于城市生态系统的结构 功能和协调度都是由许多可以定量且容易定量的因子和一些难以取得定量数据的因子组成的 生态调查 多采用网格法 由McHarg 1969 创立 即在筛选生态因子基础上 对小区按网格 基本单元 1km 1km 逐个进行生态状况调查与登记 必要时借助专家咨询 民意测验 登记内容 气象 水文 地形 土地利用 人口与经济密度 产业结构与布局 建筑密度 能耗密度 水耗密度 环境质量等 14 生态评价 对区域的资源与环境特征 生态过程稳定性 环境敏感性等进行综合分析 认识和了解区域环境与资源的生态潜力与制约 生态过程分析自然资源与能流 景观生态格局与动态 生产生活 交通 土地承载力 生态潜力分析了解单位面积土地上 光 温 水 土资源配合 能达到的初级生产力水平 及制约区域农 林业生产的主要环境因素 15 生态敏感性分析分析与评价区域内各组分对人类活动的可能反应及其速度与强度 内容通常包括水土流失 敏感集水区 具特殊价值的事物 人文景观 自然灾害及风险性 土地质量及区位评价 上述分析的综合归纳 评价指标包含自然与人文两个方面 但对不同规划目标 区位内涵存在差异 因而所选指标属性及体系亦不同 如绿地规划主要涉及气候 水分 土壤养分 植被覆盖等指标 16 生态影响评价 通过建立指标体系和定量分析 揭示人类活动对区域生态的现实影响 并预测由此将造成的对人类健康和经济发展的制约或促进作用 从而确定一个地区的生态负荷或环境容量 为制定区域规划和环境法规等提供科学依据 为了保护人类赖以生存和发展的生态过程和生命支持系统 使其免遭破坏 必须研究一个地区的开发建设生态负荷 特别是确定容许的生态负荷 17 城市生态评价 是根据生态系统的观点 运用生态学 环境科学的理论和方法 对城市生态系统各组分的结构 功能及协调度进行综合分析评价 以确定系统的发展水平 发展潜力以及制约因素 是生态规划和生态建设及管理的基础和依据 涉及城市生态系统的结构 功能 协调度3个方面遵循综合性 代表性 层次性 可比性 可操作性5条原则 18 城市生态评价的内容城市生态系统的结构 数量 质量及空间格局城市生态系统的功能 生活 生产及还原功能城市生态系统协调度 人 环境及资源质量高的生态评价 其成功建立在完美的评价指标体系 正确的评价方法和翔实的调研资料之上 19 城市生态评价的指标体系 目前采用的三级生态评价的指标体系见下图 20 城市生态评价指标体系框图 21 通用城市生态评价指标体系 22 实地调研 指标筛选和指标体系设计 专家咨询 指标标准确立 评价方法选择 基础条件和限制因子分析 单项评价 综合评价 专家咨询和民意测验 评价中间结果的修正与订定 评价报告提交 资料收集 资料调研 联机检索 待评城市资料 国内外相关资料 论证 验证 城市生态评价的一般程序 23 环境容量和生态适宜度分析本项工作为生态规划中区域与城市污染物的总量排放控制 城市功能分区和土地利用方案的制定提供科学依据 环境容量 是指环境单元所允许容纳污染物的最大数量 也指在人类生存和自然环境或环境组成要素 如水 空气 土壤及生物等 对污染物质的最大承受量或负荷量 生态适宜度 是指在规划区内确定的土地利用方式对生态因素的影响程度 或生态因素对给定的土地利用方式的适宜状况和程度 24 生态适宜度分析 是指在网格调查的基础上 对所有网格进行生态分析和分类 将生态状况相近的作为一类 计算每种类型的网格数 以及其在总网格中所占的百分比 生态适宜度分析只针对某种特定用途才有意义 即区分 何种地块 网格 的生态适宜度 该地块对何种利用方式的生态适宜度 例如 地势低洼 终年积水 对城建来说可能是生态适宜度较低的土地 而对水产养殖来说却是适宜的土地 生态适宜度分析步骤 见下图 25 筛选生态因子 生态登记 制定生态适宜度评价标准 分析结论 生态规划区网格化 确定土地利用方式 确定网格单因子评价值 制定综合生态适宜度值 确定网格综合适宜度 生态适宜度分析步骤 制定分级标准 26 明确生态规划区的范围 将规划区划分成网格 1km 1km 或其他适宜的大小 说明各网格内可能存在的土地利用方式或城市用地类型 用Delphi法分别筛选出对各种土地利用方式 用地类型 有显著影响的生态因子及其影响作用大小 即权重 No 1 所选生态因子对给定的利用方式具有较显著的影响所选生态因子在各网格中的分布存在着较显著的差异性 27 1 根据各生态因素对给定的土地利用方式的生态影响规律 首先制定出单因子的生态适宜度评价标准 制定生态适宜度评价标准 生态适宜度单因子评价标准依据生态因素 单因子 对给定的土地利用方式 用地类型 的影响作用规律生态规划区的实际情况 1 该生态因子在生态规划区内的时空分布情况 2 该生态规划区社会 经济等有关指标 No 2 单因子生态适宜度的评价分级三级 适宜 基本适宜 不适宜五级 很适宜 适宜 基本适宜 基本不适宜 不适宜六级 很适宜 适宜 基本适宜 基本不适宜 不适宜 很不适宜 28 2 在前述基础上 结合本地实际情况 并应用特定数学模型 制定出生态规划区内土地利用对给定的土地利用方式的综合适宜度评价标准 No 3 生态适宜度综合评价值 其数学表达式主要有以下3种 1 代数和表达式2 算术平均值表达式3 加权平均值表达式 29 1 代数和表达式i 网格编号 或地块编号 j 土地利用方式编号 或土地类型编号 s 影响土地利用方式 或用地类型 的生态因子编号n 影响土地利用方式 或用地类型 的生态因子总个数Bijs 土地利用方式为j的第i个网格的第s个生态因子对该利用方式 或类型 的适宜度评价值 简称单因子s的评价值 Bij 第i个网格 其利用方式是j时的综合评价值 30 2 算术平均值表达式3 加权平均值表达式式中 Ws 第s个生态因子的权重值 其余符号的含义同上 31 据上述工作成果 逐网格确定单因子的适宜度评价值后 应用特定的数学模型 必须与前一步所使用的数学模型一致 由单因子生态适宜度评价值或评分求出各网格对给定土地利用方式的生态适宜度的综合评价值 No 4 生态适宜度综合评价标准的依据 单因子生态适宜度评价标准生态规划区生态适宜度综合评价值该市经济 社会发展规划该市总体规划 32 制定标准的方法 假设某市经过专家咨询所筛选出来的对工业用地适宜度有影响作用的生态因子共5个 用A B C D E表示 其单因子生态适宜度分级标准如下页表 经专家咨询后确定的各因子权重 A为0 50 B为0 20 C为0 15 D为0 10 E为0 05 权重值总和为1 0 33 单因子生态适宜度分级标准 34 由单因子评价值合成综合评价值时采用加权平均数学模型 即 综合生态适宜度每一级都和一个评价值区间相对应 所以寻找各区间端点或上下界是判断综合生态适宜度分级标准的关键 35 生态适宜度分级界限 例 考虑到某地区实际情况 将适宜度各级的界限选择情况列入下表 36 其中将适宜 第二栏 的上界灵活掌握为A B C很适宜 D E适宜 结果如下 9 很适宜的上界 9 8 7 适宜的上界 8 7 7 基本适宜的上界 7 5 基本不适宜的上界 5 3 不适宜的上界 3 1 不适宜的下界 1 37 编制生态规划区域生态适宜度综合评价表 并同时给出每一土地利用方式的生态适宜度图 No 5 38 生态功能区划与土地利用布局 生态功能区划 根据生态要素的空间结构特点 区域污染物排放量 环境负荷承载力等 将规划区域划分为类型不同的单元区 并为各区提供具体管理对策 目的 是充分发挥生态要素对各城市功能分区的反馈作用 能动调控生态要素功能 使之朝良性方向发展 39 功能区划应综合考虑生态要素的现状 问题 发展趋势及生态适宜度 在此基础上提出工业 农业 商务 居住 对外交通 仓储 公共建筑 园林绿化 游乐等功能区 以及大型生态工程的综合划分和布局方案 具体操作时 可将土地利用评价图 工业和居住用地适宜度图等 以图纸迭加的方式进行综合分析 划分生态功能分区 40 功能分区应遵循下列原则 必须有利于经济和社会发展必须有利于生态环境建设 并使区域的环境容量得以充分利用必须有利于区域内居民的生活 41 土地利用布局土地利用空间配置直接影响到生态环境质量的优劣 故无论是新建城市或改建城市 其生态规划都必须因地制宜地进行土地利用布局研究 土地利用空间布局除应考虑城市性质 规模大小和产业构成外 还应综合考虑地貌 山脉 河流 气候 水文及工程地质等自然要素的制约与便利 42 城市用地构成 工业用地 生活居住用地 市政设施用地 道路交通用地 绿化用地等 各类用地对环境质量要求不同 本身又会给环境带来不同特征 不同程度的影响 在城市生态规划中 应综合研究城市用地状况与环境条件的相互关系 按照城市的规模 性质 产业结构和城市总体规划及环境保护规划的要求 提出调整用地结构的建议和科学依据 促使土地利用布局趋于合理 43 各类用地的选择 根据生态适宜度分析的结果 确定选择的标准 同时还应考虑国家有关政策 法规以及技术 经济的可行性 在恰当的标准指导下 结合生态适宜度 土地条件等评价结果 划定出各类用地的范围 位置和大小 各类用地的开发次序 在充分考虑土地条件的前提下 按照生态适宜度的等级以及经济技术水平 确定用地开发次序的标准 根据拟定的标准 确定土地的开发次序 44 主要应考虑两个前提 一 根据污染源和环境质量评价和预测结果 准确掌握当地环境质量现状 发展趋势以及未来社会经济发展阶段的主要环境问题 二 要针对主要环境问题 确定污染控制目标和生态建设目标 环境保护规划 45 在此基础上 进行功能分区 研究污染总量控制方案 并通过一系列控制污染的工程性措施和非工程性措施对策 进行必要的可行性论证 形成环境保护规划 大气环境综合整治规划水环境综合整治规划固体废弃物综合整治规划声环境综合整治规划 46 人类的生产和生活活动对城市的发展起着决定性的作用 人口容量规划 在生态规划编制工作中 必须确定近远期的人口规模 提出人口密度调整意见和人口素质提高对策以及人口规划实施对策 规划内容包括人口分布 规模 自然增长率 机械增长率 男女性比 人口密度 人口的组成 流动人口基本情况等 具体规划略 人口适宜容量规划 47 在人口容量规划中 确定合理的人口密度是一项关键性的工作 人口密度反应了不同类别城市中人口集中程度 即在有限的地域空间范围内 人口集中居住 生活和工作的平均状态 人口密度间接反映了城市的环境质量 适宜的人口容量将有助于降低按人口平均的资源消耗和环境影响 提高城市的综合功能 48 经济再生产过程是城市很重要的环节 产业结构是经济结构的主体 影响着城市的结构和功能 为促进物质良性循环和能量流动 增高城市活力 必须不断改进城市的产业结构 产业结构 指城市产业系统内部各部门 各行业 之间的比例关系 可用产品产量或产值来表示 其不同比例对环境质量有着很大的影响 产业结构与布局调整规划 49 目前发达国家城市产业结构的比例多为3 2 1 第三产业 第二产业 第一产业 结构 我国大多数城市的产业结构比例为2 3 1 第三产业 第二产业 第一产业 经济发达地区城市的第三产业比重正处于逐步上升时期 但一些老的重工业城市第二产业比重 尤其是重化工业比重一直偏高 对环境的压力很大 如某城市重工与轻工之比约为2 1 而重工业中原材料和初级产品生产又占多数 轻工业中以农副产品为原料的占60 工业结构能耗大 排污量大 现状 50 城市的产业结构还有生产工艺合理设计的问题 即在功能区 工业区 中要设计合理的 生态工业链 推行清洁生产工艺 促进城市生态系统的良性循环 调整 改善老城市产业布局 搞好新建城市产业的合理布局 是改善城市生态结构 防治污染的重要措施 下面的例子足以说明产业合理布局的重要性 措施 51 例1 国内某城市冬季盛行风向是西北风 而夏季盛行风向是东南风 该城市的工业区却布置在城市的西北部和东南部 工业污染常年向市区扩散 造成严重污染 例2 日本北海道某城市 市中心平坦地带布局居民区和商业区 在城市四周近郊的丘陵地带布置工业区 规划工作者本意是阻止工业污染向市内扩散 但因热岛效应形成的局部环流 导致丘陵地带的工业污染反而向市中心扩散 52 城市产业布局应遵循的原则符合生态学要求 据风向 风频等自然环境条件 在生态适宜度大的地区设置工业区 与其他规划步调一致 各项规划协调统一 如以城市总体规划为指导 并与城市环境保护规划保持一致 生态 生产双兼顾 既要利于改善生态结构 促进生态良性循环 又要有利于发展经济 53 具体选取时 从协调社会经济发展与环境保护的关系着手 于参考和采纳传统指标的同时 在各类指标的选取及权重考虑中 重点突出以下生态指标的地位 人口密度 土地利用强度 绿地覆盖率 人均公共绿地 建筑密度 经济密度 能耗强度与密度 污染负荷密度 交通量 土地承载力等 其中土地承载力指标因其综合性而尤为重要 评价中应给予更多的注意 54 土地承载能力评价 应考虑以下几者 度量值 间的关系 发展变量 人口和社会经济的未来发展期望值或预测值 生态负荷 对生活在该地区的人和生物不致引起不利后果 也不导致自然环境质量变坏的资源环境开发利用限度 限制因子 是指限制一个地区人类活动进一步增长的因子 包括环境因子 如水质等 技术经济 如基础设施 因子及心理因子等方面 估算限制因子对发展变量的限制程度是土地承载力分析的关键 55 例 假定某城市规划区内一特定河流中的溶解氧 DO 为一个限制因子 其溶解氧的最小允许值为6mg L 而该河流中的溶解氧为7mg L 则还有1mg L可用于适当的发展 再假定 该区位于城中无重大工业及商业污染物排放地带 而其发展变量是人口 那么人口与河水可承受的DO值之间的定量关系可通过下列方式得出 56 首先利用河流水质模型求出在DO下限值6mg L内可允许的最大排污量然后根据人均产污量将最大排污量换算成最大允许人口数如果假定限制本地区发展的因子还有交通及供水能力 分析结果见下页表 则以限制最为严重的供水系统所决定的8万人口为本地区土地的最大人口承受能力 57 土地承载能力假设分析结果 58 园林绿地系统规划参第六章城市生物环境 城市植物 资源利用及保护规划水土资源保护规划 略 生物多样性保护与自然保护区建设规划 略 59 城市生态建设与管理 60 城市生态建设 一 城市绿地系统的建设 城市绿地系统建设的生态学原则1 建成群落原则2 地带性原则3 生态演替理论4 潜在植被理论5 保护生物多样性原则6 景观多样性原则7 整体性和系统性原则 61 城市绿地建设程序1 施工现场生境调查 施工现场地形和土壤调查 施工现场小气候调查 施工现场水管网道和水源调查2 植物种类选择和群落结构设计3 现场施工布设 种植形式 规则型 自然型及混合型 种植法 大树搬迁 苗木移植 直接播种4 养护管理 62 二 城市生态保护工程 水 大气 固废1 水污染生态防治工程 水生植物生态工程技术将水生植物种植于浅塘 污水在其中停留较长时间 通过植物对污染物的同化 贮存等过程 机理 向根区输送氧气 为微生物提供载体等途径净化污水 63 污水湿地处理技术将污水有控制地排放到土壤中使其经常处于水饱和状态 再种植芦苇等沼生植物 原理是当污水沿一定水平方向通过时 污染物被土壤表面和植物根区表面的微生物降解而得到净化 主要 另一方面 被植物吸收 分解 次要 水体富营养化防治生态工程种植大型水生植物 64 2 大气污染生态防治工程加强城市绿化建设3 固体废弃物处理工程 固体废弃物资源化利用技术能源化技术 生活垃圾堆肥技术及物质再利用技术 无害化技术 65 4 工业污染防治生态工程清洁生产战略包括清洁能源 少废或无废清洁生产过程及对环境无害的清洁产品 66 三 城市生态社区建设1 生态社区基本特征 以人为本 强化居住功能 具有相应的社会保障 生活保障 环境保障和心理保障 生态社区基尧提供舒适安全方便的人居场所 还要提供便利的就业条件和满意的社区服务设施 67 生态社区要有一流的洁净的生活环境 舒畅的住房空间和睦的邻里关系 亲切的乡土感情 与人的活动场所 宜人的居住区景观 生态社区要有便捷的交通 生态社区环境建设要与社区经济发展同步适应 具有可持续发展的前景 68 2 生态社区建设途径 合理规划 加强社区管理 提高社区环境质量 加强社区绿地系统建设 全面提高社区两个文明建设 加强社区环境法制建设 69 生态管理 一 原则1 人与自然和谐2 资源利用与更新协调3 环境胁迫与环境承载力协调4 三大效益同步5 城乡协调 70 二 管理内容1 资源管理 水体 土地 能源2 环境管理 水 土 气的污染管理 城市环境卫生管理3 人口管理4 景观管理5 综合管理 71 三 管理途径1 行政手段2 法制手段3 经济方法4 社会方法 72 四 生态评价 规划 建设与管理的辩证关系生态评价为生态建设和生态管理提供依据 生态建设和评价为生态管理内容和途径提供指导原则 生态建设和规划评价过程也要贯彻生态管理的原则 生态管理是实施生态规划和搞好生态建设的重要保障 只有在管理的保障下 生态建设才能充分发挥其效率 才能长期维持其功能 73 城市生态系统服务功能 生态系统服务功能的理论分析城市生态系统服务功能价值评估 74 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成 维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用 它不仅为人类提供食品 医药及其他生产生活原料 还创造与维持了地球生命支持系统 形成人类生存所必需的环境条件 一般认为 生态系统服务功能主要包括生活与生产物质的提供 生命支持系统的维持 以及精神生活的享受等3大类型 生态服务的内涵 75 生态服务功能发展过程 1974 Holdren和Ehrlich提出生态系统服务功能概念1977 Westman提出了 nature sservices 这一概念及其价值评估问题 但因缺乏相应的价值评估理论与方法 进展缓慢 1979 Cook提出自然资源价值的概念 随后又有人提出生态价值 生物多样性价值等自然与经济相结合的概念 1981 Ehrilship在研究生态系统对土壤肥力与基因库维持的作用以及生物多样性的丧失对生态系统的影响时 首次使用 生态系统服务 一词 并很快为其他生态学家所引用 76 生态服务功能发展过程 1992 GordonIrene在NatureFunction一书中第一次系统论述了不同生态系统对人类生产生活带来的影响1997 Daily主编的Nature sService SocietalDependenceonNaturalEcosystem的出版及Costanza等人的 TheValueoftheWorld sEcosystemServicesandNaturalCapital 在Nature上的发表 标志着生态系统服务的价值评估研究成为生态学和生态经济学研究的热点和前沿 目前 生态系统服务经济价值的定量评估 已成为当前生态学与资源经济学 环境经济学和生态经济学研究的交叉前沿领域 77 城市生态服务功能的系统关联 自然水土气生矿 城市生产消费融通还原管理 整体协同循环自生 服务功效生态安全生态卫生生态健康生态代谢生态景观 服务功能供给涵养支持调节流通 78 城市的自然生态服务类型 供给功能 为城市生产和生活活动提供水 能 气 土 矿产 生物质等代谢物质和能量 涵养功能 活化土壤 稳定大气 保持水土 调节水文 孕育生境 调节功能 调节局地气候 净化环境 减缓灾害 有害生物防治 生物多样性维持 流通功能 养分循环 废弃物循环再生 传授花粉 基因遗传 污染物扩散 支持功能 为经济建设 社会发展 科研教育 文化精神生活等提供承载 容纳 欣赏 休闲的物理空间 生态景观和美学环境 79 城市生态服务功效 生态安全 生态安全旨在为市民提供安全可靠的工作和生活的基本条件和环境 包括清洁安全的饮水 空气 食物 住房 交通 社会和自然环境 以及防灾减灾的能力等 80 城市生态服务功效 生态卫生 生态卫生是城市生活活动中按整体 协同 循环 自生规律运行的废弃物管理系统 它由人居环境系统 废物管理系统 卫生保健系统 农田生产系统共同组成 81 生态健康是人与环境关系的健康 是城市各子系统的结构和功能的完好状态 包括个体的生理和心理生态健康 人居环境和社会环境的健康 以及区域生态系统的健康 城市生态服务功效 生态健康 82 城市生态代谢是城市生产活动中资源从自然流向城市再回到自然的生产 加工 消费 流通 还原的全生命周期过程 以及能量从太阳能及其转化而来的化石能的合理消费及耗散过程 城市生态服务功效 生态代谢 83 城市生态服务功能的测度 空间测度 土地生产力 承载能力 面积当量时间测度 逆向演替所需时间如森林 土壤当量测度 水当量 能当量 人当量 钱当量格局测度 主导性与多样性 整合度与破碎度 标识度与特征性序理测度 竞争效率 共生和谐度 自生活力 84 生态服务功效的测度 正面 副面 正向 逆向直接 间接 绝对 相对局地 区域 短效 长效 85 生态服务的负面功效 86 Costanza等提供了一种可供借鉴的方法生态系统分类计算各种类型生态系统服务的单位面积资本汇总得到总资本R 区域生态系统服务总价值Vij 第i类生态系统第j项生态系统服务功能的单位价值Ai 第i种类型的生态系统的面积 城市生态系统服务功能价值评估 87 城市生态系统服务功能价值评估举例 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 2 广州市生态系统功能价值评价方法 徐俏何孟常杨志峰 2003 88 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 方法 依据深圳市2000年土地利用变更调查资料 并结合当年的TM影像 将深圳市自然生态系统分为林地 园地 耕地 草地 沼泽 湿地 红树林 水域等7类 具体计算上 根据园地和耕地所发挥生态服务功能的实际效果 将其面积折算为有效林地面积 折算系数分别为0 6 0 2 计算得深圳市2000年的生态系统结构为 有效林地总面积82289hm2 其中 林地64478hm2 园地27561hm2 耕地6372hm2 草地65 71hm2 沼泽 湿地3222hm2 红树林304 4hm2 水域219 63hm2 89 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 深圳市生态系统服务功能平价项目1 1调节气候的价值1 2固碳释氧的价值1 3保持土壤的价值1 4涵养水源的价值1 5净化环境的价值1 6减弱噪声的价值生态系统生态服务功能总价值 90 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 1调节气候的价值一株大树蒸发一昼夜的调温效果等于1046kJ 相当于10台空调机工作20h 以室内空调机耗电0 86度 台 电费按0 40元 度计 则为0 344元 h 台 以林地树木100株 hm2 每年按60d使用空调器计 则深圳市生态系统调节气候功能的经济价值为 82289hm2 100 株 hm2 10台 株 20h d 60d a 0 344元 h 台 339 69亿元 a 91 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 2固碳释氧的价值城市是人口和工业集中的地方 O2的吸收量和CO2的排放量都很大 一方面人的呼吸 排泄物的氧化 能源的燃烧 微生物的繁衍等消耗大量氧气 另一方面 城市工业燃烧煤 石油和天然气又放出大量的CO2 城市生态系统通过光合作用和呼吸作用与大气交换CO2和O2 从而对维持大气中CO2和O2的动态平衡起着不可替代的作用 成人每天需消耗0 75kgO2 排出0 9kgCO2 对于1个城市居民来说 平均10m2的森林或50m2以上的草坪 就能得到足够的O2供应 并清除呼出的CO2 92 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 2固碳释氧的价值1 2 1CO2的固定及其价值 按造林成本法计算 深圳市生态系统每年固定CO2的总经济价值为78 41亿元 用碳税法评估则为360 63亿元 用这2种方法的平均值219 52亿元 93 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 2固碳释氧的价值1 2 2O2的释放及其价值 以O2的价格3000元 t计算 则深圳市生态系统每年释放O2的经济价值为676 19亿元 因此 深圳市每年生态系统服务固氮释氧功能的总经济价值为895 71亿元 94 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值自然生态系统保护土壤主要通过减少表土损失量 保护土壤肥力 减轻泥沙淤积灾害 减少风沙灾害等4个相互联系的生态过程来实现其经济价值 95 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 1森林与草地每年减少土壤侵蚀的总量 1 潜在土壤侵蚀量 96 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 1森林与草地每年减少土壤侵蚀的总量 2 森林 草地覆盖区年土壤侵蚀量以林地 草地平均侵蚀模数分别为0 5t hm2 a 0 63t hm2 a 计 估算出深圳市森林 草地年均土壤侵蚀量分别为41144 5t与41 41t 合计41185 91t 97 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 1森林与草地每年减少土壤侵蚀的总量 3 森林 草地覆盖区年减少土壤侵蚀量根据上面所估算的森林 草地区潜在土壤侵蚀量和实际土壤侵蚀量的对比 可得到每年深圳森林 草地最低减少土壤损失1 58 107t 最高减少3 69 107t 平均减少2 63 107t 98 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 2森林 草地减少的土壤侵蚀的损失估计土壤侵蚀的后果主要包括可耕地面积的减少 土壤肥力 营养物质 的损失 泥沙对江河湖泊的淤积等方面 99 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 2森林 草地减少的土壤侵蚀的损失估计 1 森林 草地每年减少土地损失面积及其间接价值根据土壤侵蚀量和土壤耕作层的平均厚度来推算土地面积减少量 以我国耕作土壤的平均厚度0 5m作为森林 草地的土层厚度 若以深圳森林 草地每年的土壤保持量的平均值2 63 107t 土壤密度1 3g cm3计算 则每年可能保持土壤面积4 05 103hm2 100 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 2森林 草地减少的土壤侵蚀的损失估计 1 森林 草地每年减少土地损失面积及其间接价值采用土地的机会成本来估计森林 草地减少的经济价值 1985 1990年 林业 牧业生产的平均收益分别为263 58元 hm2 a 与245 50元 hm2 a 对林地 草地采用各自生产的机会成本 估算森林 草地每年减少的土地废弃面积的经济价值为1 07 105元 101 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 2森林 草地减少的土壤侵蚀的损失估计 2 减少土壤肥力损失的间接价值根据主要森林土壤和草地土壤的有机质和全氮 全磷和全钾等含量的平均值和每年森林 草地分别减少的土壤侵蚀量 对森林 草地每年最少减少的有机质损失量以及氮 磷 钾等元素的损失量进行估算 以我国化肥平均价格2549元 t 可以估计出每年生态系统因减少的土壤氮磷钾而减少损失的经济价值8 39亿元 102 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 3保持土壤的价值1 3 2森林 草地减少的土壤侵蚀的损失估计 3 减少泥沙淤积的经济价值一般土壤侵蚀流失的泥沙有24 淤积于水库 江河 湖泊 这部分泥沙直接造成了水库 江河 湖泊蓄水量的下降 即每年减少379 2万t泥沙淤积 减少的泥沙 相当于3 65 106m3的库容 我国1m3库容的水库工程费用为0 67元 深圳以草地 森林为主的陆地生态系统每年保持土壤的总经济价值为8 42亿元 103 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 4涵养水源的价值1988 1991年全国水库建设投资测算的每建设1m3库容需投入成本费为0 67元 深圳市多年平均降水量为1933 3mm 深圳市林地面积82289hm2 水域面积219 63hm2 则可得到深圳市林地 水域全年涵养水源功能价值 82289hm2 219 63hm2 1933 3mm a 0 67元 m3 10 69亿元 a 104 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 5净化环境的价值绿色植物净化大气的作用主要有2个方面 一是吸收CO2 放出O2等 维持大气环境化学组成的平衡 二是在植物抗性范围内能通过吸收而减少空气中硫化物 氮化物 卤素等有害物质的含量 105 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 5净化环境的价值1 5 1吸收SO2的价值阔叶林对SO2的吸收能力为88 65kg hm2 a 针叶林平均吸收能力值为215 60kg hm2 a 平均每公顷可脱硫152 05kg 按林地面积为82289hm2计算 其吸收SO2量为1 25 104t 以SO2治理代价每吨3000元计 如果没有林地对SO2的吸收作用 消除这些SO2的费用为0 375亿元 106 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 5净化环境的价值1 5 2吸收NOx的价值目前汽车尾气脱氮治理的代价是每吨1 6万元 一公顷林地一年可以吸收氮氧化物380kg 深圳现有林地吸收氮氧化物的功能价值为 82289hm2 0 38t a hm2 1 6万元 t 5 00亿元 a 107 1 深圳市生态系统服务功能价值评估初探 彭建 王仰麟 2005 1 5净化环境的价值1 5 3滞留过滤降尘和飘尘的价值针叶林的滞尘能力为33 2t hm2 阔叶林的滞尘能力为10 11t hm2 平均值为21 65t hm2