城市環(huán)境與生態(tài)保護(hù)—城市生態(tài)系統(tǒng).ppt

城市生態(tài)與環(huán)境保護(hù),5 城市土壤與生物群落,5.1 城市的土壤 1 城市化對土壤的影響及城市土壤特點 城市發(fā)展與建設(shè)導(dǎo)致形成廢墟式土壤 這類土壤較利于植物根系伸展，但養(yǎng)分布不均；通氣良好，但土體甚為干燥 城市道路交通使其兩側(cè)土壤性質(zhì)發(fā)生改變 瓦礫、磚、砂、混凝土等建筑廢料多，pH值高，鉛金屬含量大，緊實度增加,城市道路側(cè)旁土壤中及其上生長的植物體內(nèi)鉛含量,5 城市土壤與生物群落,城市化過程常常導(dǎo)致土壤含水量減少和地下水位降低 大部分降水形成地表徑流而流失，地下水得不到補償 城市地下設(shè)施(地鐵/地下停車場等)施工需要排出地下水,不同地表狀況下形成的地表徑流占降水量的平均比例,5 城市土壤與生物群落,2 城市環(huán)境污染對土壤的影響 土壤酸化: 酸雨影響的結(jié)果 垃圾污染: 城郊多有發(fā)生 污水灌溉: 造成土壤潮濕或過潮濕、通氣性變差，營養(yǎng)元素雖豐富但也富集了有害物質(zhì)。特別是由于鎘和鉛的富集，已不再適宜于蔬菜、農(nóng)作物和其他經(jīng)濟(jì)作物生長。此外通過放牧常常還對動物造成毒害,5 城市土壤與生物群落,綜上述，城市土壤具有較高污染物(重金屬、有機物等)含量。工業(yè)“三廢”和城市垃圾、廢物是引起土壤污染最重要的物質(zhì)來源 污染物質(zhì)通過 人類向水體排放或引工業(yè)污水和生活污水灌溉而進(jìn)入土壤。此類引起的土壤污染最普遍 進(jìn)入大氣，以飄塵、降塵的形式淋洗入土壤 廢渣、垃圾等固體廢物堆放，或作為肥料施用而進(jìn)入土壤,5 城市土壤與生物群落,5.2 城市生物群落 1 生境特點 生存空間狹窄: 群落在條帶狀或斑塊狀存在 自然光照少, 人工光照多: 夜間照明導(dǎo)致。24h持續(xù)光照, 一方面有利于植物生長, 另一方面也對植物生長產(chǎn)生間接不利影響: 主要體現(xiàn)在植物更易于受到大氣污染和早霜的傷害, 這一現(xiàn)象被稱為光污染,5 城市土壤與生物群落,小氣候：溫度高、濕度低、風(fēng)速小, 造成物候期較郊區(qū)提前 土壤：鹽離子濃、緊實度大、質(zhì)地較粗 生境類型 表面蒸發(fā)蒸騰強烈生境: 公園綠地, 綠化良好而寬闊的街道, 河流湖泊周邊, 夏季氣溫較低、濕度較高, 冬季較周圍區(qū)偏冷, 適合多種生物生存 空曠干燥生境: 未綠化的寬闊街道和廣場, 高溫、干旱, 不適于耐旱性差植物生存,5 城市土壤與生物群落,封閉狹窄生境: 狹窄的街區(qū)、被高大建筑物環(huán)繞的小空地; 夏季氣溫低, 風(fēng)速小; 冬季暖, 小氣候條件良好, 適合許多生物生存 人類活動產(chǎn)生的特殊生境： 屋頂 (干旱, 陽光充足, 瓦松生長) 建筑物外墻 (越老越利于植物生長) 路旁 (污染嚴(yán)重, 改變種間競爭關(guān)系, 地衣/苔蘚生長受抑) 鐵道側(cè) (熱條件好,喜城市植物可沿此分布很遠(yuǎn)),5 城市土壤與生物群落,2 城市植物群落的區(qū)系特征 城市植物通常指僅限于城市地區(qū)出現(xiàn)的植物種類,主要包括以下兩類： 以建筑群密集地段為最佳生境，在城市以外地帶缺失或即使存在，但只選擇該地帶內(nèi)有限的特殊生境的種類，這類植物通常被稱為喜城市環(huán)境種(urbanophile plant),如野大麥(Hordeum murinum), 大蒜芥(Sisymbrium altissimum)等,5 城市土壤與生物群落,生活的最佳生境局限于城市環(huán)境，或者說是受人類活動強烈影響的環(huán)境，即城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近,在城市以外地方亦可存在,這類植物被稱為城市環(huán)境中立種(urban neutral plant),如大車前(Plantago major), 黃花柳(Salix caprea)等 那些明顯回避城市生境的植物(多為典型的森林植物), 即使他們有時也出現(xiàn)在城市地區(qū),但并不能被認(rèn)為屬于城市植物,通常他們被稱為厭城市環(huán)境種(urbanphob plant),5 城市土壤與生物群落,城市植物區(qū)系的特征 往往只具有一種或少數(shù)幾種常見植物, 這一特點在城市行道樹的樹種組成中體現(xiàn)最為明顯, 如懸鈴木(Plantanus acerifolia), 國槐(sophora japonica), 槭(Acer spp.)等 具有較大比例的世界廣布種和歸化植物(naturalized plant): 有人認(rèn)為一地的植物區(qū)系中, 歸化植物種類數(shù)目占總種類數(shù)目的比率(歸化率)是表示城市化程度的標(biāo)志之一,5 城市土壤與生物群落,影響城市植被的植物區(qū)系種類組成的因素 首先取決于城市所處地區(qū)的自然條件, 如在南方城市中所常見的熱帶植物一般不會出現(xiàn)在北方城市中, 反之亦然 在很大程度上還受其本身目的或功能的影響，如為了滿足遮擋陽光、美化環(huán)境之目的，常常選擇冠幅大、色彩美的闊葉樹；而為了創(chuàng)造迷人的風(fēng)景，則常常選擇樹形優(yōu)美的常綠針葉樹種,5 城市土壤與生物群落,在不同地區(qū)和不同國家,還受其文化傳統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)等因素的影響 如我國許多古老城市的古跡周圍常分布著參天古柏或茂林修竹 又如在西方國家, 低收入階層居住區(qū)的植物群落中, 常常只能見到散生的、生活力衰退的老齡土生樹; 或見到以速生樹種為主的人工營造林地。而在高收入階層居住的區(qū)域,則?？梢姷阶匀涣值氐娜郝淦?5 城市土壤與生物群落,城市土地利用對植物區(qū)系的影響 大規(guī)模建筑群和不透水地面, 是城市中人類利用土地資源的典型形式。就一般而言, 這種土地利用形式的強度是從城市中心逐漸向外圍減弱的。與之相應(yīng), 城市植物區(qū)系中外來成分所占的比例亦從城市中心向城市外圍減少, 而非外來成分則沿此方向增多。這一現(xiàn)象很類似于古典城市生態(tài)學(xué)派的同心圓學(xué)說,柏林四個城市分區(qū)中植物區(qū)系組成的變化,5 城市土壤與生物群落,城市土地利用對植物區(qū)系的影響, 還表現(xiàn)在不同地區(qū)的城市,雖位于不同大陸不同氣候帶,但其植物區(qū)系組成具有一定相似性。如德國杜塞爾多夫的植物區(qū)系與北京的相似性為10%,與智利首都利馬的為7%。而在這些城市所處區(qū)域中,由氣候和土壤條件所決定的潛在自然植被, 在種一級水平上則沒有任何相似性。Kunick于1982年對中歐地區(qū)九個城市植物區(qū)系的比較結(jié)果表明, 在所有被統(tǒng)計的種類當(dāng)中, 有15%的種為這九個城市所共有。如果僅僅對這些城市中工業(yè)用地范圍內(nèi)的植物種類進(jìn)行統(tǒng)計, 則相似性程度可高達(dá)50%,5 城市土壤與生物群落,3 城市環(huán)境下的植物群落 城市植物群落的結(jié)構(gòu)特征 群落結(jié)構(gòu)簡單: 水平變化多為均勻結(jié)構(gòu); 垂直分層多為單層或雙層結(jié)構(gòu)。如草坪、公園綠地、行道樹群落均屬此類 種類組成單純并相似: 城市植物群落往往是為特定目的如綠化觀賞而營造的,而觀賞價值,在世界各地人們心目中有其共通之處,5 城市土壤與生物群落,城市植物群落中植物種的生態(tài)學(xué)特征 對光、溫度、大陸性和土壤反應(yīng)的平均指示值明顯向高值區(qū)移動, 而對濕度和氮素營養(yǎng)的指示值傾向于向低值區(qū)移動 中生植物居多, 但大多數(shù)具有旱生植物特點,絕少有濕生植物 具有較高比例的常綠植物 耐踐踏、競爭力較強、種子易于廣泛散布,5 城市土壤與生物群落,4 城市環(huán)境下動物區(qū)系的變化(Numata, 1978) 鳥的種類呈減少趨勢：如東京自然園內(nèi)的鳥類從58年的16種減少到77年的8種 因而以鳥類為天敵的害蟲得以大量繁殖，從而危害到城市樹木的生長 不休眠的赤家蚊的生態(tài)型地下家蚊（赤家蚊的生理性變種）逐漸擴(kuò)展,5 城市土壤與生物群落,鼠類發(fā)生變化：溝鼠正在排擠熊鼠-溝鼠以地下市街為居住場所，隨著地下建筑的建成與發(fā)展，溝鼠在那里不斷大量繁殖 魚的種類組成發(fā)生變化：喜歡清水的魚類由于河水污染而已經(jīng)消失，代之而來的是繁殖量很大的鯉科小魚如白票子等,城市生態(tài)系統(tǒng),前面已講內(nèi)容,城市環(huán)境 城市生態(tài) 城市氣候 城市土壤,城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模型,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6.1 城市社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng) 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 城市是一個以人為中心的自然、經(jīng)濟(jì)與社會的復(fù)合人工生態(tài)系統(tǒng)，其中城市社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)涉及到城市居民的物質(zhì)生活與精神生活諸方面，主要由生產(chǎn)、流通和消費三大系統(tǒng)構(gòu)成,城市社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),6 城市生態(tài)系統(tǒng),社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求一般是先物質(zhì)后精神： 物質(zhì)生產(chǎn)部門的結(jié)構(gòu)和布局與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市環(huán)境質(zhì)量以及居民生活等關(guān)系密切 非物質(zhì)生產(chǎn)部門的發(fā)展和消費系統(tǒng)的完善, 隨現(xiàn)代化工業(yè)與社會的發(fā)展、居民生活水平的提高，從而對居住環(huán)境及生活服務(wù)的追求多樣化而發(fā)展,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市的基礎(chǔ)設(shè)施 城市水源、自來水廠與輸配水管網(wǎng)、排水系統(tǒng)及污水處理 道路、橋梁、隧道、公共交通 城市煤氣熱力廠及輸配管網(wǎng)、電力輸配網(wǎng) 郵電通訊 園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市基礎(chǔ)設(shè)施是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為城市的生產(chǎn)、流通、消費和國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境生態(tài)效益，是城市生產(chǎn)與城市居民正常生活的基本保證 城市基礎(chǔ)設(shè)施也是城市現(xiàn)代化水平和文明程度的重要標(biāo)志,城市基礎(chǔ)設(shè)施體系與人體生理機能比擬,6 城市生態(tài)系統(tǒng),我國的城市化往往發(fā)展不平衡, 城市人口增長速度遠(yuǎn)快于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。基礎(chǔ)設(shè)施水平與西方國家相比, 處于相當(dāng)落后的狀態(tài), 如: 城市供水緊張: 北方城市幾乎全部缺水, 日缺水達(dá)15106t以上; 排水設(shè)施落后, 97%的污水未經(jīng)處理排入江河, 造成水體污染 城市道路短缺, 交通擁擠: 地鐵線路尤其匱乏 城市居民住房緊張: 人均不足10m2 城市綠化覆蓋率低: 許多城市未達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn),6 城市生態(tài)系統(tǒng),6.2 城市人口 人口的數(shù)量和結(jié)構(gòu) 城市人口類型 增加型: 人口向該城市集中, 城市規(guī)模在擴(kuò)大 減少型: 人口向其他地區(qū)遷移,城市吸引力下降 靜止型: 人口相對保持穩(wěn)定,城市活力后勁不足,6 城市生態(tài)系統(tǒng),人口的自然結(jié)構(gòu) 性別結(jié)構(gòu): 是否均衡, 決定著城市內(nèi)部人口再生產(chǎn)過程的變動方向 年齡結(jié)構(gòu): 部分地決定著城市人口群體再生產(chǎn)的速度, 決定著能夠提供給社會的勞動力數(shù)量, 影響著對社會生活消費物品的需求量 質(zhì)量結(jié)構(gòu): 主要是指人口的先天素質(zhì)情況, 如發(fā)育屬于正常還是畸形, 有否殘疾, 比例多少等?,西安市人口年齡結(jié)構(gòu)分布圖(資料截止于1998年),男性,女性,北京市人口年齡結(jié)構(gòu)對比,6 城市生態(tài)系統(tǒng),北京市1990, 1982和1964年人口普查結(jié)果分析: 不滿周歲的乳兒、學(xué)齡前兒童和少年兒童人口占總?cè)丝诒戎? 1990年1964年, 分別增長9.03%, 3.95%和8.1%: 50s和60s生育高峰的結(jié)果; 1990年1982年, 分別回落5.43%, 0.64%和1.53%: 人口已進(jìn)入穩(wěn)定增長的階段,6 城市生態(tài)系統(tǒng),勞動年齡人口占總?cè)丝诘谋戎? 1982年 1964年, 較有大幅度的增長(高出17%), 1990年 1982年, 比重達(dá)到66.3%, 顯示出男女勞動力資源非常富足 老年人口占總?cè)丝诘谋戎? 1990年1982年1964年, 反映出居民生活水平提高, 醫(yī)療保健事業(yè)發(fā)展, 人口壽命有所延長; 同時也提示我們: 北京市人口開始出現(xiàn)老齡化跡象,6 城市生態(tài)系統(tǒng),一個地區(qū)人口的自然結(jié)構(gòu)，與該地區(qū)人口負(fù)荷量的變化、勞動力資源余缺程度、被撫養(yǎng)人口的增減等有十分密切的關(guān)系，是一項非常重要的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素指標(biāo)，也是在城市規(guī)劃與建設(shè)中，規(guī)劃各類(針對不同年齡人口的)服務(wù)設(shè)施(如托兒所、幼兒園、中小學(xué)、醫(yī)院、養(yǎng)老院等)的重要依據(jù),6 城市生態(tài)系統(tǒng),人口的社會構(gòu)成 包括人口的社會分布、職業(yè)構(gòu)成、民族組成等。 可被分為三大類: 基本人口: 工礦交通企業(yè)、行政機關(guān)事業(yè)單位及高等院校在冊人員, 對城市規(guī)模起決定性作用 服務(wù)人口: 指為本地區(qū)服務(wù)的企業(yè)單位、文教、醫(yī)療和商業(yè)單位的在冊人員 被撫養(yǎng)人口: 未成年、未參加工作和喪失勞動能力的人,城市規(guī)劃部門一般將人口比例控制在 基本人口: 30%40% 服務(wù)人口: 12%20% 被撫養(yǎng)人口: 45%50%,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6 城市生態(tài)系統(tǒng),根據(jù)勞動職工按國民經(jīng)濟(jì)部門統(tǒng)計的九大部類, 又可將城市人口分為: 生產(chǎn)性勞動人口: 工業(yè)職工、基本建設(shè)職工、農(nóng)林水職工、交通郵電職工 非生產(chǎn)性勞動人口: 商業(yè)服務(wù)系統(tǒng)職工、城市公用事業(yè)職工、科教、文化、衛(wèi)生部門職工、金融部門職工、國家機關(guān)與人民團(tuán)體的職工 非勞動人口: 除上述兩類外不從事社會勞動人口 城市勞動人口比例一般應(yīng)占在45%60%左右,6 城市生態(tài)系統(tǒng),人口密度單位面積空間內(nèi)生存容納的居民人口數(shù), 是區(qū)分城市大、中、小等級的主要依據(jù) 城市人口密度也說明區(qū)域的擁擠程度, 間接地反映著城市的環(huán)境質(zhì)量 人口密度大是我國城市人口的一大特點: 如北京市1995年底已達(dá)1 251.1萬人, 平均745人/km2, 其中城區(qū)人口密度超過15 000人/km2,6 城市生態(tài)系統(tǒng),與人口密度相關(guān)的問題是城市人均用地狀況: 英國每人大于100m2 美國每人大于150m2 俄羅斯每人大于200m2 我國1985年全國城市用地為每人73m2, 上海每人僅為26m2 我國城市在用地的比例上, 工業(yè)用地偏大, 生活用地偏緊,6 城市生態(tài)系統(tǒng),針對人口密度的高低對城市生態(tài)系統(tǒng)的利弊, 存在兩種截然相反的觀點: 1 一派認(rèn)為: 傳統(tǒng)的生理、心理和社會學(xué)觀點表明: 人口密度增加將加重人的生理和精神壓力, 降低生活水平, 惡化環(huán)境質(zhì)量, 使犯罪率上升等 2 另一派提出: 適當(dāng)增加人口密度, 將有助于降低按人口平均的資源消耗和環(huán)境影響, 減少運輸量, 節(jié)約能源, 充分發(fā)揮城市功能, 提高經(jīng)濟(jì)效益,6 城市生態(tài)系統(tǒng),事實上, 這里牽涉到一個適度人口密度的問題: 固然人口密度增加, 有利于降低按人口平均的資源消耗和環(huán)境影響, 提高經(jīng)濟(jì)效益; 然而過高的人口密度, 必然造成人的生理和精神負(fù)擔(dān)加重, 從而使人的生活質(zhì)量和工作效率降低, 甚至罹患疾病, 到頭來仍然會使城市背上沉重的經(jīng)濟(jì)包袱 有關(guān)城市合理人口密度問題, 將在后面章節(jié)城市規(guī)模與城市資源和環(huán)境容量關(guān)系繼續(xù)討論,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6.3 城市生態(tài)系統(tǒng)的特點 城市生態(tài)系統(tǒng)的概念 城市是城市居民與其周圍環(huán)境相互作用形成的網(wǎng)絡(luò), 是人類生產(chǎn)和生活活動集中的較大場所, 是人類在改造和適應(yīng)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上建立起來的特殊空間地域綜合體 該空間地域綜合體是自然實體和社會,、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化實體的有機統(tǒng)一:,6 城市生態(tài)系統(tǒng),占有一定空間, 有包括人類在內(nèi)的生物和非生物組成等要素 要素間存在物質(zhì)能量代謝、生物地球化學(xué)循環(huán)以及物質(zhì)供應(yīng)(輸入)和廢物處理(輸出) 要素間相互作用構(gòu)成有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一整體 因而可將城市看成是一個(馬世俊等, 1984)： 自然經(jīng)濟(jì)社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)SENCE, i.e., Social-Economic-Natural Complex Ecosystem,城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模型,6 城市生態(tài)系統(tǒng),在這個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中: 各種自然及物理組分是城市賴以生存的基礎(chǔ) 各個部門的經(jīng)濟(jì)活動和代謝過程是城市生存發(fā)展的活力和命脈 每個人的社會行為及文化觀念是城市演替與進(jìn)化的動力泵,6 城市生態(tài)系統(tǒng),嚴(yán)格地講, 城市只是人口集中居住的地方, 是當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的一部分, 并非一個完整的、自我穩(wěn)定的、典型的生態(tài)系統(tǒng): 1) 城市所需的物質(zhì)和能量大都來自周圍其它生態(tài)系統(tǒng), 城市之狀況如何往往取決于外部條件 2) 城市同時也具有生態(tài)系統(tǒng)的某些特征, 如組成城市的生物成分, 除人類外, 還有植物, 動物和微生物; 能夠進(jìn)行初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn); 具有物質(zhì)循環(huán)和能量流動等功能,6 城市生態(tài)系統(tǒng),上述類似或不似典型生態(tài)系統(tǒng)的方面, 因人類的參與而發(fā)生大小不等的變化。然而不管怎樣, 城市與其周圍的自然和人工生態(tài)系統(tǒng)間存在著各種聯(lián)系, 彼此間相互影響, 相互作用。因此將城市看作一個生態(tài)系統(tǒng), 研究其物質(zhì)和能量的高效利用, 社會與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展, 系統(tǒng)內(nèi)部的動態(tài)調(diào)控, 不僅有益于城市本身的規(guī)劃與管理, 也有利于處理和協(xié)調(diào)城市與其周圍地區(qū)的關(guān)系, 從而達(dá)到整個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng)的組成 自然系統(tǒng): 居民賴以生存的基本物質(zhì)環(huán)境,如陽光、空氣、雨露、植被、土壤、動物等自然景觀要素 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng): 生產(chǎn)、分配、流通與消費的各個環(huán)節(jié),包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運輸、貿(mào)易、金融、建筑、通訊、科技等 社會系統(tǒng): 物質(zhì)生活與精神生活諸方面,如衣、食、住、旅、醫(yī)等和人們的心理狀態(tài),以及文化、藝術(shù)、宗教、法律等上層建筑,城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu): 土地利用的空間排布形式 社會結(jié)構(gòu):包括人口結(jié)構(gòu)勞動力結(jié)構(gòu)智力結(jié)構(gòu) 勞動力 勞動人口中不同職業(yè)勞動力所占比例,反映城市的經(jīng)濟(jì)特點和主要職能 智力 具有一定專業(yè)知識和技能的勞動力部分,能反映城市的文化水平和現(xiàn)代化程度,并往往決定著城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6 城市生態(tài)系統(tǒng),營養(yǎng)結(jié)構(gòu): 為一特殊的倒三角形(見下頁圖),城市生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較,6 城市生態(tài)系統(tǒng),在城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研究中, 最能反映系統(tǒng)內(nèi)部運動規(guī)律的關(guān)鍵因素有: 城市人口變動 城市經(jīng)濟(jì)活動 城市土地利用對之研究尤其重要, 因為它是人類社會經(jīng)濟(jì)活動規(guī)模與水平的綜合反映, 是城市空間結(jié)構(gòu)狀況的實際反映,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng)的特點 城市生態(tài)系統(tǒng)是以人為主體的生態(tài)系統(tǒng) 身兼數(shù)任: 生產(chǎn)者、消費者、主宰者 城市生態(tài)系統(tǒng)是容量大、流量大、密度高、運轉(zhuǎn)快、高度開放的系統(tǒng) 城市生態(tài)系統(tǒng)是人類自我馴化的系統(tǒng) 城市生態(tài)系統(tǒng)是多層次的復(fù)雜系統(tǒng),6 城市生態(tài)系統(tǒng),上述城市生態(tài)系統(tǒng)特點表明: 與周圍其它生態(tài)系統(tǒng)高速而大量的能流和物流交換,主要并必須靠人類活動來進(jìn)行協(xié)調(diào),使之趨于相對平衡,從而最大限度地完善城市生產(chǎn)和生活環(huán)境,滿足城市生產(chǎn)和居民生活的需要 正是由于城市生態(tài)系統(tǒng)的這種非獨立性(對其它生態(tài)系統(tǒng)的依賴性),使城市生態(tài)系統(tǒng)顯得特別脆弱, 傳統(tǒng)生態(tài)意義上的自我調(diào)節(jié)能力極小,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6.4 城市生態(tài)系統(tǒng)的功能 組織社會生產(chǎn), 方便居民生活 1 城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流 能量流動的基本過程 原生次生有用最終 自然界加工轉(zhuǎn)化,便于輸送或貯存做功利用轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品中或投入到使用中,生態(tài)系統(tǒng)中的能量流與物質(zhì)流特征的關(guān)系比較,城市生態(tài)系統(tǒng)能流的基本過程,6 城市生態(tài)系統(tǒng),能量流動的性質(zhì) 1) 遵循熱力學(xué)第一、第二定律, 在流動中不斷有損耗, 不能構(gòu)成循環(huán)(單向性); 2) 能流的特點體現(xiàn)在物質(zhì)流中: 除部分熱損耗由輻射傳輸外, 其余的能量均由物質(zhì)攜帶。但是能量在流過每一個能級時,并不服從所謂的 “百分之十律”(10% law),6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市能源的利用率和利用形式直接影響著城市的污染狀況,但城市能源利用政策既不能走所謂“多多亦善”論的道路,也不必刻求“零增長”論的效果 “多多亦善”論發(fā)展城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)必須相應(yīng)增加體外能量投入,愈多愈好,形成所謂規(guī)模效應(yīng) “零增長”論能量消耗的指數(shù)增長已造成嚴(yán)重生態(tài)破壞,決不能再持續(xù)下去,否則會導(dǎo)致人類的毀滅,故必須把能量消耗嚴(yán)格限制在現(xiàn)有水平,6 城市生態(tài)系統(tǒng),Comments: 兩者均過于極端化,其實在這兩者之間有一條更合理的道路: 加快能源結(jié)構(gòu)改造, 積極開發(fā)無污染和商業(yè)價值更大的新能源, 開發(fā)并合理利用能夠提高能效的新技術(shù) 這樣, 人類就有可能在不是無限增加人均能量消耗的情況下, 仍然保持社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長, 使人類的生活水平逐步得到提高,生活質(zhì)量得到不斷改善,6 城市生態(tài)系統(tǒng),2 城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流 可從資源貨物流、人口流等方面分析: 人口流: 城市人口在時間與空間上的變化 常住人口流: 出生/死亡 遷入/遷出 規(guī)則或不規(guī)則的市內(nèi)流動: 合理的城市布局可以使居民的上下班時間縮短,也會使居民生活感到方便,西安市城區(qū)道路網(wǎng)示意圖,6 城市生態(tài)系統(tǒng),流動人口流: 旅游、探親、過境、出差、經(jīng)商、做生意, 和“打工族”8000萬(1993年) 流動人口同樣參與城市的物流與能流, 消耗的物質(zhì)與能量常常超過常住人口的水平, 從而大大加劇城市環(huán)境污染和交通擁擠。據(jù)桂林市調(diào)查, 外國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, 廢氣多8倍。國內(nèi)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, 廢氣多2倍,6 城市生態(tài)系統(tǒng),資源貨物流: 包括資源流(如水流)和貨物流等 資源貨物流不僅僅是簡單的輸入與輸出,還包括其中的開發(fā)、生產(chǎn)(形態(tài)與功能的轉(zhuǎn)變)、交換、分配、消耗、累積、及廢物排放等物質(zhì)在系統(tǒng)中所經(jīng)過的一切過程 貨物流程 (見下頁圖),城市生態(tài)系統(tǒng)中的貨物流示意,唐山市物質(zhì)流動估算(19811983年平均),6 城市生態(tài)系統(tǒng),不同規(guī)模、不同性質(zhì)的城市, 其物質(zhì)輸入、輸出的規(guī)模、性質(zhì)、代謝水平不同: 如工業(yè)城市輸入以原材料、能源資源為主,輸出以加工產(chǎn)品為主;風(fēng)景旅游城市輸入以消費品為主,輸出以廢棄物垃圾為主 城市物質(zhì)流的輸入輸出收支平衡非常重要:凡輸入近等于或略大于輸出的城市,其規(guī)模和內(nèi)部積蓄量變動較小,維持著相對的動態(tài)平衡;輸入比輸出大得多的城市是發(fā)展型的城市;輸入比輸出小得多的城市,是整體已開始衰落的城市,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市的物流運轉(zhuǎn),消納,輸入與輸出可看做城市的物質(zhì)代謝。研究城市物質(zhì)代謝的重點: 物質(zhì)的來源、利用、分配、管理 廢物的排放、擴(kuò)散、處理、再生 城市的負(fù)載能力、環(huán)境容量 污染物質(zhì)的流動規(guī)律及對人和物理環(huán)境的影響等問題,6 城市生態(tài)系統(tǒng),3 城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流: 信息(information, message)就是指消息,是對某一事物不確定性的度量,或者說指對某事物知道和了解的程度。一個事物越復(fù)雜,它其中所包含的信息就越多,要想了解該事物,就需要掌握更多的信息。信息雖無形,但卻有價 信息具有三個作用: 傳遞知識: 通過發(fā)布消息、宣傳廣播、輸出數(shù)據(jù)、圖象、指令、信號等,可以傳遞和散播知識,把知識變成生產(chǎn)力,6 城市生態(tài)系統(tǒng),傳遞情報: 戰(zhàn)爭時代的軍事情報, 和平時代的政治、經(jīng)濟(jì)和科技情報, 都要依靠靈通的信息傳遞。掌握了情報, 往往就會在競爭中居于有利地位 節(jié)省時間提高效率: 信息出時間, 出效率。據(jù)國外資料報道,交通部門采用調(diào)度通訊,可使運輸能力提高50%以上; 基建部門利用電信指揮,可以提高勞動生產(chǎn)率15%以上。日本有人計算, 靠電話及電報傳真進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系,可節(jié)約交通能源60%,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市的信息功能(反映城市的現(xiàn)代化程度): 具有完善的新聞傳播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可在廣闊范圍內(nèi)高速、高容、及時傳播信息 具有現(xiàn)代化的通信基礎(chǔ)設(shè)施, 能以信息系統(tǒng)連接生產(chǎn)、交換、分配和消費的各個領(lǐng)域和環(huán)節(jié),高效組織社會生產(chǎn)和生活 輸入分散的無序信息,輸出經(jīng)加工濃縮的有序信息。對于政治、文化、科學(xué)、商業(yè)中心城市,這一功能尤其重要: 輸出精神產(chǎn)品,6 城市生態(tài)系統(tǒng),6.5 城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡與調(diào)控 1 城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡城市自然社會經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在動態(tài)發(fā)展過程中, 自身保持相對穩(wěn)定有序的一種狀態(tài): 人類與自然環(huán)境間相互協(xié)調(diào) 各個組成部分比例結(jié)構(gòu)合理 系統(tǒng)的輸入與輸出均衡,功能得到正常發(fā)揮 各經(jīng)濟(jì)部門有計劃按比例發(fā)展 社會安定,人民安居樂業(yè),6 城市生態(tài)系統(tǒng),從定義出發(fā),可以想像,城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡與自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡間最大的不同點在于: 前者是在人類有意識的參與和調(diào)控下才能達(dá)到。這是因為 城市不能自給自足, 需要周圍腹地支持供養(yǎng) 城市為高度開放系統(tǒng), 與自然有物能交流, 資源來自自然, 向自然排放污染物, 發(fā)展最終決定于自然容量 內(nèi)部組分之間關(guān)系錯綜復(fù)雜,6 城市生態(tài)系統(tǒng),2 城市生態(tài)系統(tǒng)平衡的標(biāo)志 1) 城市生存發(fā)展的基礎(chǔ)資源環(huán)境(水,土地) 土地資源 前已述及, 我國城市與世界其他國家城市相比, 人均用地面積偏小。就本國來說, 也有差異:,我國不同規(guī)模城市人均占地情況,6 城市生態(tài)系統(tǒng),考慮到我國人口眾多的特點, 大城市的用地按 104人/km2或 1人/100m2的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃, 比較實際, 也比較合理。據(jù)此, 我國制定了 城市發(fā)展的基本方針: 控制大城市規(guī)模 合理發(fā)展中等城市 積極發(fā)展小城市,6 城市生態(tài)系統(tǒng),大城市擁有雄厚的物質(zhì)條件和技術(shù)優(yōu)勢, 專業(yè)門類齊全, 協(xié)作條件好; 并具有科學(xué)文化發(fā)達(dá), 交通便利等優(yōu)勢, 因此經(jīng)濟(jì)效益較高 然而城市規(guī)模過大, 將會受到供水、能源、交通、環(huán)境等許多因素的限制, 當(dāng)規(guī)模超過一定限度時, 城市各部門就會運轉(zhuǎn)不靈, 效率下降 城市規(guī)模的控制, 主要是人口和土地利用規(guī)模的控制,6 城市生態(tài)系統(tǒng),按照我國目前的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平, 城市的最佳規(guī)模以不超過50萬人口為宜, 占地約50km2, 城市直徑為78km, 職工上下班交通, 無論是騎自行車, 還是乘公交車, 耗時一般不超過半小時。 若人口再增加, 占地面積勢必過大, 不僅需加密交通網(wǎng), 污染問題也會變得嚴(yán)重 如果城市面積過小, 公共設(shè)施不易完善, 企業(yè)之間難以協(xié)作, 投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益比較低, 城市本身的發(fā)展亦受到限制,6 城市生態(tài)系統(tǒng),城市土地作為各項工程建設(shè)的基礎(chǔ), 對其質(zhì)量一般有以下幾點要求: 地形較平坦, 一般情況下坡度應(yīng)小于10; 具有一定的承載力, 通常不小于 1000g/cm2或100kg/m2; 不易受洪水淹沒, 排水較暢通, 地下水埋深應(yīng)大于1m,6 城市生態(tài)系統(tǒng),淡水資源 淡水是城市居民生活和城市生產(chǎn)不可缺少的重要資源,水既是生活必需品,又是原材料,還是傳遞物質(zhì)和能量的載體。如洗滌用水是污染物的載體,發(fā)電和冶金用冷卻水是余熱(能量)的載體。每發(fā)1000kWh電、煉1t鋼、造1t紙,大約都需要200t水 一座百萬人口的城市,僅就生活用水而言,若按人均用水300L/d計算,100萬人每年需要至少1108t水,6 城市生態(tài)系統(tǒng),我國大城市人均用水明顯低于世界發(fā)達(dá)國家 世界幾個主要城市的居民生活用水量(1980s),6 城市生態(tài)系統(tǒng),我國是水資源并不豐富的國家, 淡水資源的人均擁有量僅為世界的四分之一, 北方城市缺水是普遍現(xiàn)象。許多北方和沿海城市, 水源不足已成為限制城市發(fā)展的重要因素。為此, 在城市規(guī)劃、建設(shè)和管理過程中, 必須周密地考慮城市人口與淡水資源之間的平衡, 合理分配生產(chǎn)用水和生活用水, 并要注意節(jié)約用水 解決城市水資源缺乏的關(guān)鍵藥方是什么? 合理制定水價,6 城市生態(tài)系統(tǒng),2) 城市容量 城市容量在一定自然背景基礎(chǔ)、生產(chǎn)力技術(shù)水平和生產(chǎn)條件下, 城市所能供養(yǎng)的人口數(shù)量 對于一個未城市化的原始地區(qū), 其人口容量主要取決于自然條件, 人口容量相對很小。隨著人類社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 勞動生產(chǎn)率不斷提高, 人類改造自然的能力逐漸增強, 人口容量隨之增強,6 城市生態(tài)系統(tǒng),由此可見, 城市容量一般與下列因素密切相關(guān): 城市所在地區(qū)的自然條件: 不同的自然條件下所能提供的水、土資源和對污染物的自凈消納能力不同, 限制著城市人口規(guī)模的發(fā)展 城市的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平: 城市能容納的勞動力數(shù)量一般隨城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增大; 城市生態(tài)環(huán)境可通過追加資金投入和加強管理得到改善, 從而使城市的容量得以擴(kuò)大,6 城市生態(tài)系統(tǒng),一般認(rèn)為, 城市容量主要分成以下三個方面： 城市生產(chǎn)發(fā)展人口容量: 城市容納勞動力人口的最大數(shù)量 城市生活條件人口容量: 住房、市內(nèi)交通、供水、供電、商業(yè)網(wǎng)點、學(xué)校、醫(yī)院、文化娛樂設(shè)施等綜合起來能夠容納的人口數(shù)量 城市生態(tài)環(huán)境的人口容量: 城市提供物質(zhì)、能量和消納、處理生活及工業(yè)垃圾的能力,6 城市生態(tài)系