城市环境与规划

城市环境与规划金辉中山大学环境科学与工程学院E-mail:eesjh@Tel山大学汕头班课程本课程的主要内容城市的发展与城市化城市土壤与生物群落城市生态系统的特点城市环境问题城市环境规划1城市的发展与城市化1.1城市的概念和城市的形成与发展城市(city)—是非农业人口为居民主体,以空间与环境利用为基础,以聚集经济效益为特点,以人类社会进步为目的的一个集约人口、经济、科学技术和文化的空间地域综合体

—人类社会与地域空间的高度结合体城市与其周围环境的联系城市的形成(三次社会分工与私有制)1第一次:畜牧业与农业分离—聚落(城市胚胎) 第二次:农业与手工业分离—产生聚落中心

第三次:手工业与商业分离—“市”(集)形成2私有制产生—聚落争斗防卫—“城”(镇)形成城市的发展自然条件：大河冲积平原区；经济技术发展水平：冲破自然束缚向外扩张拓展城市化景观现代农业景观-1950~传统农业景观-1800~1950历史乡村景观-1100~1800铁器时代末期景观-约公元前1000新石器及青铜时代景观-原始自然景观-城市景观发展变迁过程自然→人工

海岸地面抬升(1cm/a)促使港口向河流下游深水处迁移,船只吨位(吃水深度)的增加亦加速了该过程—港口城市形成1.2城市化与城市问题城市化(urbanization)—通常是指农业人口转化为城市人口的过程。其表现为：空间上城市规模的扩大数量上农业人口转变为城镇非农业人口质量上城市居民生活方式的现代化城市人口增长:(以前)自然(目前)机械城市化发展过程孤立农家

市井集镇

老工业区

新工业区交通线形式对不同城市景观类型形成的影响深圳市的土地利用变化欧洲的城市化发展城市问题：由于城市化的发展和城市人口、工业、建筑的高度集中,带来了一系列的城市问题。当城市人口膨胀到一定程度，城市扩大到一定规模时，势必造成城市用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础设施滞后、环境污染、生态条件恶化，并导致失业率增加和犯罪率上升等一系列现代城市社会弊病。2城市土壤与生物群落2.1

城市的土壤1城市化对土壤的影响及城市土壤特点城市发展与建设导致形成废墟式土壤这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不均；通气良好，但土体甚为干燥城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变瓦砾、砖、砂、混凝土等建筑废料多，pH值高，铅金属含量大，紧实度增加城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水位降低大部分降水形成地表径流而流失，地下水得不到补偿城市地下设施(地铁/地下停车场等)施工需要排出地下水不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例2城市环境污染对土壤的影响土壤酸化:酸雨影响的结果垃圾污染:

城郊多有发生污水灌溉:造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬菜、农作物和其他经济作物生长。2.1

城市的土壤

综上述，城市土壤具有较高污染物(重金属、有机物等)含量。工业“三废”和城市垃圾、废物是引起土壤污染最重要的物质来源污染物质通过人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施用而进入土壤2.2城市生物群落1生境特点生存空间狭窄:群落在条带状或斑块状存在自然光照少,人工光照多:夜间照明导致。24h持续光照,一方面有利于植物生长,另一方面也对植物生长产生间接不利影响:主要体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤害,这一现象被称为光污染小气候：温度高、湿度低、风速小,造成物候期较郊区提前土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗

生境类型

表面蒸发蒸腾强烈生境:公园绿地,绿化良好而宽阔的街道,河流湖泊周边,夏季气温较低、湿度较高,冬季较周围区偏冷,适合多种生物生存

空旷干燥生境:未绿化的宽阔街道和广场,高温、干旱,不适于耐旱性差植物生存

封闭狭窄生境:狭窄的街区、被高大建筑物环绕的小空地;夏季气温低,风速小;冬季暖,小气候条件良好,适合许多生物生存

人类活动产生的特殊生境：

屋顶(干旱,阳光充足,瓦松生长)

建筑物外墙(越老越利于植物生长)

路旁(污染严重,改变种间竞争关系,地衣/苔藓生长受抑)

铁道侧(热条件好,喜城市植物可沿此分布很远)2

城市植物群落的区系特征城市植物—通常指仅限于城市地区出现的植物种类,主要包括以下两类：以建筑群密集地段为最佳生境，在城市以外地带缺失或即使存在，但只选择该地带内有限的特殊生境的种类，这类植物通常被称为喜城市环境种(urbanophileplant),如野大麦(Hordeum

murinum),大蒜芥(Sisymbrium

altissimum)等2.2城市生物群落生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇附近,在城市以外地方亦可存在,这类植物被称为城市环境中立种(urbanneutralplant),如大车前(Plantagomajor),黄花柳(Salixcaprea)等

那些明显回避城市生境的植物(多为典型的森林植物),即使他们有时也出现在城市地区,但并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为厌城市环境种(urbanphobplant)城市植物区系的特征往往只具有一种或少数几种常见植物,这一特点在城市行道树的树种组成中体现最为明显,如悬铃木(Plantanus

acerifolia),国槐(sophorajaponica),槭(Acerspp.)等具有较大比例的世界广布种和归化植物(naturalizedplant):有人认为一地的植物区系中,归化植物种类数目占总种类数目的比率(归化率)是表示城市化程度的标志之一影响城市植被的植物区系种类组成的因素首先取决于城市所处地区的自然条件,如在南方城市中所常见的热带植物一般不会出现在北方城市中,反之亦然在很大程度上还受其本身目的或功能的影响，如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿针叶树种在不同地区和不同国家,还受其文化传统和社会经济等因素的影响如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参天古柏或茂林修竹又如在西方国家,低收入阶层居住区的植物群落中,常常只能见到散生的、生活力衰退的老龄土生树;或见到以速生树种为主的人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域,则常可见到自然林地的群落片段城市土地利用对植物区系的影响大规模建筑群和不透水地面,是城市中人类利用土地资源的典型形式。就一般而言,这种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向外围减弱的。与之相应,城市植物区系中外来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围减少,而非外来成分则沿此方向增多。这一现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学说2.2城市生物群落柏林四个城市分区中植物区系组成的变化城市土地利用对植物区系的影响,还表现在不同地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带,但其植物区系组成具有一定相似性。如德国杜塞尔多夫的植物区系与北京的相似性为10%,与智利首都利马的为7%。而在这些城市所处区域中,由气候和土壤条件所决定的潜在自然植被,在种一级水平上则没有任何相似性。Kunick于1982年对中欧地区九个城市植物区系的比较结果表明,在所有被统计的种类当中,有15%的种为这九个城市所共有。如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植物种类进行统计,则相似性程度可高达50%2.2城市生物群落3

城市环境下的植物群落城市植物群落的结构特征群落结构简单:水平变化多为均匀结构;垂直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园绿地、行道树群落均属此类种类组成单纯并相似:城市植物群落往往是为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价值,在世界各地人们心目中有其共通之处2.2城市生物群落城市植物群落中植物种的生态学特征

对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指示值明显向高值区移动,而对湿度和氮素营养的指示值倾向于向低值区移动中生植物居多,但大多数具有旱生植物特点,绝少有湿生植物具有较高比例的常绿植物耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布4城市环境下动物区系的变化(Numata,1978)鸟的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟类从58年的16种减少到77年的8种因而以鸟类为天敌的害虫得以大量繁殖，从而危害到城市树木的生长不休眠的赤家蚊的生态型地下家蚊（赤家蚊的生理性变种）逐渐扩展2.2城市生物群落鼠类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠--沟鼠以地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖鱼的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖量很大的鲤科小鱼如白票子等2.2城市生物群落3城市生态系统3.1

城市社会经济系统系统基本结构城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的复合人工生态系统，其中城市社会经济子系统涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，主要由生产、流通和消费三大系统构成城市社会经济系统的结构社会经济发展的需求一般是先物质后精神：物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、城市环境质量以及居民生活等关系密切非物质生产部门的发展和消费系统的完善,随现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化而发展3.1

城市社会经济系统城市的基础设施

城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统及污水处理

道路、桥梁、隧道、公共交通

城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网

邮电通讯

园林绿化、环境卫生

安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降3.1

城市社会经济系统城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，是城市生产与城市居民正常生活的基本保证城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度的重要标志3.1

城市社会经济系统城市基础设施体系与人体生理机能比拟

我国的城市化往往发展不平衡,城市人口增长速度远快于城市基础设施建设~~。基础设施水平与西方国家相比,处于相当落后的状态,如:城市供水紧张:北方城市几乎全部缺水,日缺水达15

106t以上;排水设施落后,97%的污水未经处理排入江河,造成水体污染城市道路短缺,交通拥挤:地铁线路尤其匮乏城市居民住房紧张:人均不足10m2城市绿化覆盖率低:许多城市未达国家标准3.1

城市社会经济系统3.2

城市人口人口的数量和结构城市人口类型增加型:人口向该城市集中,城市规模在扩大减少型:人口向其他地区迁移,城市吸引力下降静止型:人口相对保持稳定,城市活力后劲不足人口的自然结构性别结构:是否均衡,决定着城市内部人口再生产过程的变动方向年龄结构:部分地决定着城市人口群体再生产的速度,决定着能够提供给社会的劳动力数量,影响着对社会生活消费物品的需求量质量结构:主要是指人口的先天素质情况,如发育属于正常还是畸形,有否残疾,比例多少等?3.2

城市人口西安市人口年龄结构分布图(资料截止于1998年)男性女性北京市人口年龄结构对比北京市1990,1982和1964年人口普查结果分析:不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口占总人口比重:1990年<1982年<1964年,计划生育工作取得的显著成果青年、兵源和育龄妇女人口占总人口的比重:1982年>1964年,分别增长9.03%,3.95%和8.1%:50’s和60’s生育高峰的结果;

1990年<1982年,分别回落5.43%,0.64%和1.53%:人口已进入稳定增长的阶段3.2

城市人口劳动年龄人口占总人口的比重:

1982年>1964年,较有大幅度的增长(高出17%),1990年>1982年,比重达到66.3%,显示出男女劳动力资源非常富足老年人口占总人口的比重:

1990年>1982年>1964年,反映出居民生活水平提高,医疗保健事业发展,人口寿命有所延长;同时也提示我们:北京市人口开始出现老龄化迹象3.2

城市人口一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与建设中，规划各类(针对不同年龄人口的)服务设施(如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养老院等)的重要依据3.2

城市人口人口的社会构成包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。可被分为三大类:基本人口:工矿交通企业、行政机关事业单位及高等院校在册人员,对城市规模起决定性作用服务人口:指为本地区服务的企业单位、文教、医疗和商业单位的在册人员被抚养人口:未成年、未参加工作和丧失劳动能力的人3.2

城市人口城市规划部门一般将人口比例控制在基本人口:30%~40%服务人口:12%~20%被抚养人口:45%~50%3.2

城市人口根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类,又可将城市人口分为:生产性劳动人口:工业职工、基本建设职工、农林水职工、交通邮电职工非生产性劳动人口:商业服务系统职工、城市公用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金融部门职工、国家机关与人民团体的职工非劳动人口:除上述两类外不从事社会劳动人口

城市劳动人口比例一般应占在45%~60%左右人口密度—单位面积空间内生存容纳的居民人口数,是区分城市大、中、小等级的主要依据城市人口密度也说明区域的拥挤程度,间接地反映着城市的环境质量

人口密度大是我国城市人口的一大特点:如北京市1995年底已达1251.1万人,平均745人/km2,其中城区人口密度超过15000人/km2

与人口密度相关的问题是城市人均用地状况:英国每人大于100m2

美国每人大于150m2

俄罗斯每人大于200m2我国1985年全国城市用地为每人73m2,上海每人仅为26m2我国城市在用地的比例上,工业用地偏大,生活用地偏紧针对人口密度的高低对城市生态系统的利弊,存在两种截然相反的观点:1一派认为:传统的生理、心理和社会学观点表明:人口密度增加将加重人的生理和精神压力,降低生活水平,恶化环境质量,使犯罪率上升等2另一派提出:适当增加人口密度,将有助于降低按人口平均的资源消耗和环境影响,减少运输量,

节约能源,充分发挥城市功能,提高经济效益3.2

城市人口

事实上,这里牵涉到一个适度人口密度的问题:固然人口密度增加,有利于降低按人口平均的资源消耗和环境影响,提高经济效益;然而过高的人口密度,必然造成人的生理和精神负担加重,从而使人的生活质量和工作效率降低,甚至罹患疾病,到头来仍然会使城市背上沉重的经济包袱有关城市合理人口密度问题,将在后面章节—城市规模与城市资源和环境容量关系继续讨论3.3城市生态系统的特点城市生态系统的概念城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络,是人类生产和生活活动集中的较大场所,是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊空间地域综合体该空间地域综合体是自然实体和社会,、经济和科学文化实体的有机统一:占有一定空间,有包括人类在内的生物和非生物组成等要素要素间存在物质—能量代谢、生物地球化学循环以及物质供应(输入)和废物处理(输出)要素间相互作用构成有内在联系的统一整体因而可将城市看成是一个(马世俊等,1984)：

自然—经济—社会复合生态系统—SENCE,i.e.,Social-Economic-NaturalComplexEcosystem在这个复合生态系统中:各种自然及物理组分是城市赖以生存的基础各个部门的经济活动和代谢过程是城市生存发展的活力和命脉每个人的社会行为及文化观念是城市演替与进化的动力泵3.3城市生态系统的特点严格地讲,城市只是人口集中居住的地方,是当地自然环境的一部分,并非一个完整的、自我稳定的、典型的生态系统:1)城市所需的物质和能量大都来自周围其它生态系统,城市之状况如何往往取决于外部条件2)城市同时也具有生态系统的某些特征,如组成城市的生物成分,除人类外,还有植物,动物和微生物;能够进行初级生产和次级生产;具有物质循环和能量流动等功能3.3城市生态系统的特点上述类似或不似典型生态系统的方面,因人类的参与而发生大小不等的变化。然而不管怎样,城市与其周围的自然和人工生态系统间存在着各种联系,彼此间相互影响,相互作用。因此将城市看作一个生态系统,研究其物质和能量的高效利用,社会与自然的协调发展,系统内部的动态调控,不仅有益于城市本身的规划与管理,也有利于处理和协调城市与其周围地区的关系,从而达到整个区域的可持续发展3.3城市生态系统的特点城市生态系统的组成自然系统:居民赖以生存的基本物质环境,如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等自然景观要素经济系统:生产、分配、流通与消费的各个环节,包括工业、农业、交通、运输、贸易、金融、建筑、通讯、科技等社会系统:物质生活与精神生活诸方面,如衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态,以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑3.3城市生态系统的特点城市生态系统的结构空间结构:土地利用的空间排布形式社会结构:包括人口结构

劳动力结构

智力结构劳动力~

—劳动人口中不同职业劳动力所占比例,反映城市的经济特点和主要职能智力~—具有一定专业知识和技能的劳动力部分,能反映城市的文化水平和现代化程度,并往往决定着城市的经济发展前景3.3城市生态系统的特点营养结构:为一特殊的倒三角形(见下页图)

3.3城市生态系统的特点植食动物肉食动物植物动物人植物(a)

自然生态系统(b)

城市生态系统城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较在城市生态系统的结构研究中,最能反映系统内部运动规律的关键因素有:城市人口变动城市经济活动

城市土地利用—对之研究尤其重要,因为它是人类社会经济活动规模与水平的综合反映,是城市空间结构状况的实际反映城市生态系统的特点城市生态系统是以人为主体的生态系统身兼数任:生产者、消费者、主宰者城市生态系统是容量大、流量大、密度高、运转快、高度开放的系统城市生态系统是人类自我驯化的系统城市生态系统是多层次的复杂系统3.3城市生态系统的特点上述城市生态系统特点表明:与周围其它生态系统高速而大量的能流和物流交换,主要并必须靠人类活动来进行协调,使之趋于相对平衡,从而最大限度地完善城市生产和生活环境,满足城市生产和居民生活的需要正是由于城市生态系统的这种非独立性(对其它生态系统的依赖性),使城市生态系统显得特别脆弱,传统生态意义上的自我调节能力极小3.3城市生态系统的特点

3.4城市生态系统的功能组织社会生产,方便居民生活1城市生态系统的能量流能量流动的基本过程原生次生有用最终自然界加工转化,便于输送或贮存做功利用转移至产品中或投入到使用中分解者肉食者植食者环境能量流动物质循环生产者生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较转化率原生能源次生能源有用能源最终能源热热热热热热传输率利用率利用率城市生态系统能流的基本过程能量流动的性质

1)遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有损耗,不能构成循环(单向性);2)能流的特点体现在物质流中:除部分热损耗由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。但是能量在流过每一个能级时,并不服从所谓的“百分之十律”(10%law)

3.4城市生态系统的功能城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市的污染状况,但城市能源利用政策既不能走所谓“多多亦善”论的道路,也不必刻求“零增长”论的效果“多多亦善”论—发展城乡经济必须相应增加体外能量投入,愈多愈好,形成所谓规模效应“零增长”论—能量消耗的指数增长已造成严重生态破坏,决不能再持续下去,否则会导致人类的毁灭,故必须把能量消耗严格限制在现有水平

3.4城市生态系统的功能Comments:

两者均过于极端化,其实在这两者之间有一条更合理的道路:加快能源结构改造,积极开发无污染和商业价值更大的新能源,开发并合理利用能够提高能效的新技术这样,人类就有可能在不是无限增加人均能量消耗的情况下,仍然保持社会经济的持续增长,使人类的生活水平逐步得到提高,生活质量得到不断改善

3.4城市生态系统的功能2城市生态系统的物质流可从资源货物流、人口流等方面分析:人口流:城市人口在时间与空间上的变化常住人口流:出生/死亡迁入/迁出规则或不规则的市内流动:合理的城市布局可以使居民的上下班时间缩短,也会使居民生活感到方便

3.4城市生态系统的功能西安市城区道路网示意图流动人口流:旅游、探亲、过境、出差、经商、做生意,和“打工族”—8000万(1993年)

流动人口同样参与城市的物流与能流,消耗的物质与能量常常超过常住人口的水平,从而大大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调查,外国游客比本市居民排放的生活污水多6.8倍,生活垃圾多9.8倍,废气多8倍。国内游客比本市居民排放的生活污水多2倍,生活垃圾多2.5倍,废气多2倍……

3.4城市生态系统的功能资源货物流:包括资源流(如水流)和货物流等资源货物流不仅仅是简单的输入与输出,还包括其中的开发、生产(形态与功能的转变)、交换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在系统中所经过的一切过程货物流程(见下页图)

3.4城市生态系统的功能生产库存输出消耗

(生产,生活)废弃物累积

(如建筑物,道路等)输入城市生态系统中的货物流示意唐山市物质流动估算(1981~1983年平均)不同规模、不同性质的城市,其物质输入、输出的规模、性质、代谢水平不同:如工业城市输入以原材料、能源资源为主,输出以加工产品为主;风景旅游城市输入以消费品为主,输出以废弃物垃圾为主城市物质流的输入输出收支平衡非常重要:凡输入近等于或略大于输出的城市,其规模和内部积蓄量变动较小,维持着相对的动态平衡;输入比输出大得多的城市是发展型的城市;输入比输出小得多的城市,是整体已开始衰落的城市

3.4城市生态系统的功能城市的物流运转,消纳,输入与输出可看做城市的物质代谢。研究城市物质代谢的重点:物质的来源、利用、分配、管理废物的排放、扩散、处理、再生城市的负载能力、环境容量污染物质的流动规律及对人和物理环境的影响等问题

3.4城市生态系统的功能3城市生态系统的信息流:信息(information,

message)—就是指消息,是对某一事物不确定性的度量,或者说指对某事物知道和了解的程度。一个事物越复杂,它其中所包含的信息就越多,要想了解该事物,就需要掌握更多的信息。信息虽无形,但却有价信息具有三个作用:传递知识:通过发布消息、宣传广播、输出数据、图象、指令、信号等,可以传递和散播知识,把知识变成生产力

3.4城市生态系统的功能传递情报:战争时代的军事情报,和平时代的政治、经济和科技情报,都要依靠灵通的信息传递。掌握了情报,往往就会在竞争中居于有利地位节省时间提高效率:信息出时间,出效率。据国外资料报道,交通部门采用调度通讯,可使运输能力提高50%以上;基建部门利用电信指挥,可以提高劳动生产率15%以上。日本有人计算,靠电话及电报传真进行业务联系,可节约交通能源60%城市的信息功能(反映城市的现代化程度):具有完善的新闻传播网络系统,可在广阔范围内高速、高容、及时传播信息具有现代化的通信基础设施,能以信息系统连接生产、交换、分配和消费的各个领域和环节,高效组织社会生产和生活输入分散的无序信息,输出经加工浓缩的有序信息。对于政治、文化、科学、商业中心城市,这一功能尤其重要:输出精神产品

3.5城市生态系统的平衡与调控1城市生态系统的平衡—城市自然—社会—经济复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相对稳定有序的一种状态:人类与自然环境间相互协调各个组成部分比例结构合理系统的输入与输出均衡,功能得到正常发挥各经济部门有计划按比例发展社会安定,人民安居乐业从定义出发,可以想像,城市生态系统的平衡与自然生态系统的平衡间最大的不同点在于:前者是在人类有意识的参与和调控下才能达到。这是因为城市不能自给自足,需要周围腹地支持供养城市为高度开放系统,与自然有物能交流,资源来自自然,向自然排放污染物,发展最终决定于自然容量内部组分之间关系错综复杂2城市生态系统平衡的标志1)城市生存发展的基础资源环境(水,土地)土地资源

前已述及,我国城市与世界其他国家城市相比,人均用地面积偏小。就本国来说,也有差异:我国不同规模城市人均占地情况

3.5城市生态系统的平衡与调控考虑到我国人口众多的特点,大城市的用地按104人/km2或1人/100m2的标准来规划,比较实际,也比较合理。据此,我国制定了城市发展的基本方针:控制大城市规模合理发展中等城市积极发展小城市大城市拥有雄厚的物质条件和技术优势,专业门类齐全,协作条件好;并具有科学文化发达,交通便利等优势,因此经济效益较高然而城市规模过大,将会受到供水、能源、交通、环境等许多因素的限制,当规模超过一定限度时,城市各部门就会运转不灵,效率下降城市规模的控制,主要是人口和土地利用规模的控制按照我国目前的经济和技术发展水平,城市的最佳规模以不超过50万人口为宜,占地约50km2,城市直径为7~8km,职工上下班交通,无论是骑自行车,还是乘公交车,耗时一般不超过半小时。若人口再增加,占地面积势必过大,不仅需加密交通网,污染问题也会变得严重如果城市面积过小,公共设施不易完善,企业之间难以协作,投资建设的经济效益比较低,城市本身的发展亦受到限制城市土地作为各项工程建设的基础,对其质量一般有以下几点要求:地形较平坦,一般情况下坡度应小于10

;具有一定的承载力,通常不小于1000g/cm2或100kg/m2;不易受洪水淹没,排水较畅通,地下水埋深应大于1m淡水资源

淡水是城市居民生活和城市生产不可缺少的重要资源,水既是生活必需品,又是原材料,还是传递物质和能量的载体。如洗涤用水是污染物的载体,发电和冶金用冷却水是余热(能量)的载体。每发1000kW·h电、炼1t钢、造1t纸,大约都需要200t水一座百万人口的城市,仅就生活用水而言,若按人均用水300L/d计算,100万人每年需要至少1

108t水我国大城市人均用水明显低于世界发达国家世界几个主要城市的居民生活用水量(1980’s)我国是水资源并不丰富的国家,淡水资源的人均拥有量仅为世界的四分之一,北方城市缺水是普遍现象。许多北方和沿海城市,水源不足已成为限制城市发展的重要因素。为此,在城市规划、建设和管理过程中,必须周密地考虑城市人口与淡水资源之间的平衡,合理分配生产用水和生活用水,并要注意节约用水解决城市水资源缺乏的关键药方是什么?

合理制定水价2)城市容量城市容量—在一定自然背景基础、生产力技术水平和生产条件下,城市所能供养的人口数量对于一个未城市化的原始地区,其人口容量主要取决于自然条件,人口容量相对很小。随着人类社会和经济的发展,劳动生产率不断提高,人类改造自然的能力逐渐增强,人口容量随之增强

3.5城市生态系统的平衡与调控由此可见,城市容量一般与下列因素密切相关:城市所在地区的自然条件:不同的自然条件下所能提供的水、土资源和对污染物的自净消纳能力不同,限制着城市人口规模的发展城市的技术经济发展水平:城市能容纳的劳动力数量一般随城市的经济发展而增大;城市生态环境可通过追加资金投入和加强管理得到改善,从而使城市的容量得以扩大

3.5城市生态系统的平衡与调控一般认为,城市容量主要分成以下三个方面：城市生产发展人口容量:城市容纳劳动力人口的最大数量城市生活条件人口容量:住房、市内交通、供水、供电、商业网点、学校、医院、文化娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量城市生态环境的人口容量:城市提供物质、能量和消纳、处理生活及工业垃圾的能力

3.5城市生态系统的平衡与调控3)城市生态平衡的标志就是城市生态系统的高度有序:生态协调,经济发展,社会安定。表现为城市三个效益达到最佳,城市各子系统间协调有序,比例适当:居民消费需求、经济发展需求与自然环境自我补偿能力之间的平衡人口数量与城市基础设施的平衡生产发展与生活消费之间的平衡

3.5城市生态系统的平衡与调控城市生活质量不断提高城市生活质量不同于城市生活水平的概念,生活水平多以货币和实物的数量来反映。生活水平是生活质量的基础,但是单纯的、丰富的物质生活享受并不能全面反映生活质量的提高生活质量还包括以心理上的满足与满意程度为准则的感觉评价

3.5城市生态系统的平衡与调控城市生活质量的(8字)目标:舒适:生活、居住、工作、休息的满足与满意方便:居民的各种生理和心理需要在时间和空间上得到合理分配的水平和质量和谐:物质、精神、社会政治生活之间的有序,人与人(社会)、人与物(自然)之间的融洽;城市结构与功能,自然与人文景观美之间的和谐康乐：居民心理和生理上的健康发展,涉及医疗保健、文化享受、旅游休憩和社会安全感等

3.5城市生态系统的平衡与调控衡量生活质量的指标可以参照如下表达式:

Ii—对某一生活领域i的满意指数

P—因素的实际状态

S—因素的期望状态

Wi—权重生活质量的表达式可由下式得出:

1,2,…,n为生活领域的维数

3.5城市生态系统的平衡与调控衡量生活质量也可以用生态环境适宜度来表示生态环境适宜度—城市生态环境为人类的生存和延续所提供的各种条件与人类对这些条件需求之比的总合。这些条件包括人口密度指数、人类活动强度指数、物质生活指数、居住指数、教育服务指数、医疗服务指数、交通便利指数、环境污染指数、安全指数等如这些单项因素的适宜度用S1(t),S2(t),…,Sn(t)表示,则有n维矢量

3.5城市生态系统的平衡与调控显然,各种因素对人类生存和延续所产生的影响是不同的,即权重不一样,由此定义适宜度指数为

3.5城市生态系统的平衡与调控式中,

i—Si(t)的权重,并有李自珍和陈维东(1986)对全国18个百万以上人口大城市的适宜度指数进行调查,得出如下有意思的结果

3.5城市生态系统的平衡与调控全国百万以上人口城市的适宜度指数3城市生态系统的调控1)调控的原则协调共生原则:节约和合理配置资源循环再生原则:废物利用,污染净化持续自生原则:保障供给,决策正确2)调控的途径生态工艺的设计与改造:能源,物质,景观等生态关系的规划与协调:发挥比较优势潜力生态意识的普及与提高:生态哲学与伦理学

3.5城市生态系统的平衡与调控3)走向生态城生态城(ecopolis)—高效、和谐的理想人类居住环境:社会、经济协调发展,物质、能量高效利用,人与自然良性互动生态城标准:(天人合一)

地尽其能—生态环境改善,自然景观、历史文化、现代文明共存共荣

人尽其才—由自发的人走向自为的人,创造力得到充分发挥,身心健康得到有力保障

3.5城市生态系统的平衡与调控4城市环境问题环境问题

由自然或人为因素引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。城市环境问题

由城市的发展引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响城市的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。4.1城市环境问题的表现形式

城市环境问题的表现形式主要有大气污染、水污染、噪声污染、垃圾污染等。大气污染是指人类生产和生活活动向大气排放各种污染物，超过了环境所能允许的极限，使大气的质量发生恶化，从而对人们的生活、工作、身体健康和精神状态，建筑物及设备财产等方面，直接或间接地产生破坏性恶劣影响。造成大气污染的污染源，从产生来源看，主要有三种：城市居民燃烧煤炭等燃料做饭和取暖所排出的烟尘，各种类型的工矿企业排放的烟气，以及汽车、飞机、火车等各类交通工具所排放出的尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅等污染物。随着工业发展和生活水平提高，大气污染日益加剧，造成的各种损失十分惊人。大气污染影响人体健康的恶性事件，最有名的有缪斯河谷事件、多诺拉事件、帕莎利卡事件、伦敦事件、博帕布尔事件，以及由汽车废气产生的洛杉矶光化学污染事件等。根据日本的调查，由于大气污染造成的经济损失，札幌市1965年为16亿日元左右，大贩市1966年约120亿日元，每个家庭损失不少于14,060日元；川崎市1967年损失约17亿日元，每个家庭损失约6941日元，普通小商店损失为8642日元。我国现有城市中，大气中等污染的有22个，严重污染的18个。以降尘为例，国家规定标准为每月每平方千米6～8吨，而据几个主要城市工业区测定，分别达到100多吨、500多吨，有的甚至高达1000多吨，超过排放准标10倍到100多倍。水污染指外来物质进入水体的数量达到破坏水体原有用途的程度。水污染的来源很多，城市工业废液和居民生活废水是最重要的来源。目前，我国工业废液每天排放7000多万吨，大部分都未经处理，任意排放，使水源质地受到严重的破坏。据44个城市的地下水质调查，其中有41个城市受到污染。目前，不论是大城市还是小城镇，水污染都十分严重。造成水污染的原因与生产和生活大量用水有关。如用水较多的造纸、纺织、化学等工业都是最大的污染源。污染水不仅对人体健康有害，而且腐蚀管道，破坏城市内部娱乐用水域。还有些有机污染物，会使水体营养化，造成水中溶解氧缺乏，影响鱼类和其它水生物的生存。生活用水因城市生活现代化已大大增加。家庭耗水量，每天每人约300升，大部分为浴室、冲洗厕所、冲洗汽车用水。这种未经处理、含有大量细菌和需氧污染物的生活污水，成为流经世界上一些大城市河流变黑发臭的主要原因之一。噪声是指妨碍人们休息、工作和交谈，以及损害人体健康的声音。当噪声成为城市环境中的普遍问题时，就构成了噪声污染。城市环境噪声源主要来自交通运输、工业生产、建筑施工和社会活动。交通噪声主要来自各种机动车辆，它是各种环境噪声中最严重的一种。国外一些调查表明，80～90%的噪声来自汽车。对上海市区进行的调查测试表明，交通噪声35%，住宅区占26%，工厂占17%，其它占22%。据测试，重型车辆的噪声约在89～92分贝，轻型车辆噪声约在82～85分贝。随着城市交通车辆的增加，城市交通噪声也将越来越严重。在房屋修建和道路施工期间，各种建筑机械和运输车辆产生的施工噪声，对周围居民的干扰很大。此外，还存在由社会活动和家庭生活而产生的社会噪声，如娱乐场所、车站、菜场、学校等噪声。垃圾污染垃圾污染是指随着工业生产发展，建设规模扩大，居民消费水平提高，城市固体垃圾等废弃物急剧增加而未得到及时处理，达到危害人体健康和环境的程度。城市垃圾包括炉渣、粉煤灰、生活垃圾中的纸类、塑料、食品等，以及建筑固体废弃物，如灰土、砖瓦等。据估计，世界每年大约有100亿吨垃圾，其中美国约4～5亿吨，日本约3亿吨。我国约6000多万吨，并且以每年10%的速度递增。我国垃圾无害处理率低，1987年全国仅有城市垃圾粪便处理厂23座，处理能力为每年27万吨，处理率仅有1.69%。另外尚有15%垃圾不能及时清运，清运到郊外又污染了农村。城市堆积如山的废弃物，不仅占用土地，而且还含各种有毒物质和各种腐蚀性酸，长期无法降解的有机材料及重金属，对地下水源、饮用水和耕地都造成污染，更严重的是危害了人体健康。世界所有国家都面临垃圾污染问题，如果垃圾有增无减，人类几乎是向地球环境宣战，最终也是向人类自己的财富遗产宣战。4.2中国城市环境保护面临的主要问题

1、粗放型的经济增长方式和城市人口的不断增长加剧城市的环境压力

中国城市经济一直保持高速增长态势，并且长期以来延续的是一种“高投入、高消耗和高排放”的粗放式增长模式，城市化进程的加快，城市人口的增加，人民生活水平的提高和消费升级，都给原本趋紧的城市资源、环境供给带来更大的压力，一些城市污染物排放总量超过环境容量，保护和改善城市环境质量的任务十分艰巨。2、城市环境现状和改善的进度尚不能满足公众的要求

目前，影响中国城市空气质量的首要污染物是颗粒物，根据2004年500个“城考”城市的统计结果，有290个城市的环境空气质量达不到国家环境空气质量二级标准（居住区标准），有119个城市超过三级标准；有50个城市的水环境功能区水质达标率低于50%，一部分城市的饮用水水源水质尚达不到标准；垃圾围城、机动车污染、噪声扰民、扬尘污染、油烟污染等环境问题，已成为城市居民环境投诉最多的问题，直接影响城市居民的生活质量。3、城市环境基础设施尚难支撑城市的可持续发展

中国城市环境基础设施建设相当薄弱。根据2004年“城考”的500个城市的统计结果，全国城市生活污水处理率平均仅为32.33%,有193个城市的生活污水集中处理率为零；全国城市生活垃圾无害化处理率平均为57.76%,有160个城市的生活垃圾无害化处理率为零。全国危险废物集中处理率（特指医疗垃圾集中处理率）平均为60.44%，有155个城市的危险废物集中处理率为零。4、出现一系列新的环境问题

一是城市环境污染边缘化问题日益显现。城市周边地区的水体（包括地表水和地下水）、土壤、大气污染问题突出，影响了城市区域和城乡的协调发展。二是机动车污染问题严峻。中国已经成为世界汽车第四大生产国和第三大消费国，2004年汽车保有量达到2742万辆。三是城市生态失衡问题加重，出现“城市热岛”、“城市荒漠”等问题。城市自然生态系统退化，进一步降低了城市自然生态系统的环境承载力，加剧了资源环境供给和城市社会经济发展的矛盾。4.3中国城市环境保护的主要对策

1、以城市环境容量和资源承载力为依据，制定城市发展规划

一是从区域整体出发，统筹考虑城镇与乡村的协调发展；二是调整城市经济结构，转变经济增长方式，发展循环经济；三是统筹安排和合理布局区域基础设施，实现基础设施的区域共享和有效利用；四是把合理划分城市功能、合理布局工业和城市交通作为首要的规划目标2、提高城市环境基础设施建设和运营水平，积极推进市场化运行机制。

加大环境投入，提高城市环境基础设施建设和运营水平。在继续发挥政府主导作用的同时，要重视发挥市场机制的作用，充分调动社会各方面的积极性，积极推进投资多元化、产权股份化、运营市场化和服务专业化。3、实施城乡一体化的城市环境生态保护战略

统筹城乡污染防治工作，防止将城区内污染转嫁到城市周边地区，走城市建设与生态建设相统一、城市发展与生态环境容量相协调的城市化道路。4、继续深化城市环境综合整治增加污染排放强度和资源生态效率、促进城市经济增长方式转变的指标，增加与群众生活密切相关的环境问题和群众的满意度的内容，增加强化环保统一监督管理、提高环境保护的能力建设的内容等。4.4珠江三角洲城市内河涌治理

——河道立体生态治理系统（RTE）简介河道立体生态治理系统主要针对珠江三角洲地区的水环境污染特点，采用现代生物工程技术、基因工程技术、新型材料技术、污染治理工程技术而形成的污染河道综合性治理技术。河道立体生态治理系统（RTE）简介在修复和治理珠江三角洲地区河流水污染以及河流底泥污染方面具有其他技术无法比拟的优点：针对性强，该项技术主要针对珠江三角洲的污染河流治理以及河流底泥治理；费用低，本系统具有高效去除污染物的特点，充分利用微生物、水生生物等对污染物的协同去除作用，使系统具有较高的去除效率，同时水生植物新陈代谢产生的氧气可以最大限度的被微生物和水生动物利用，只需补充少量的人工曝气充氧，使得系统具有较低的建设成本（河道污水处理厂的十分之一）与运行费用（河道污水处理厂的二十分之一）；河道立体生态治理系统（RTE）简介适应性强，去除污染物范围广，可以针对不同种类的污染物而筛选合适的、针对性的植物群落。适合于河流的流动特性，不必建坝蓄水：构建的立体生态治理系统具备良好的移动特性，可以随水位的变化而变化，不影响水流的流动，可以对流过的水体中的污染物进行有效的去除，不必在河流中建坝蓄水后再进行处理；河道立体生态治理系统（RTE）简介处理效果稳定：采用新型的生物载体、生态浮床等为微生物提供了良好的稳定的生长空间，同时生长稳定的植物系统以及为水生动物创造的良好空间均保证了系统的运行效果稳定。在治理河流污染的同时可以使河流污染底泥得到有效治理：立体生态治理系统在治理河流污染的同时也会使污泥得到治理，逐步分解污泥中的有机物，消除河流底泥的厌氧状态，使其逐步恢复到原始形态。4.42004年中国城市环境状况大气环境2004年监测的342个城市中，132个城市达到国家环境空气质量二级标准（居住区标准），占38.6%，比上年减少3.1个百分点；空气质量为三级的城市有141个，占41.2%，比上年增加9.7个百分点；劣于三级的城市有69个，占20.2%，比上年减少6.6个百分点。

城市空气质量级别比例重点城市空气质量

113个大气污染防治重点城市中，33个城市空气质量达到二级标准，占29.2%；51个城市空气质量为三级，占45.1%；29个城市空气质量劣于三级，占25.7%。47个全国环境保护重点城市中，20个城市环境空气质量达到二级标准；21个城市空气质量为三级；6个城市劣于三级标准，空气污染严重。

2004年重点城市空气质量状况

空气质量级别113个大气污染防治重点城市47个环境保护重点城市2003年2004年2003年2004年达标城市数（个）37332420三级城市数（个）40511621劣三级城市数（个）362976

在47个重点城市中，饮用水源地水质达标率为100％、99.9％～80％、79.9％～60％、59.9％～0.1％和0的城市分别为25个、8个、3个、10个和1个，与上年相比，城市饮用水源地水质达标率略有提高。饮用水源地水质地下水地下水水质