城市生態(tài)學(xué)基本原理.ppt

1、,簡(jiǎn)單回顧,生境,生境指的是在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)生命有機(jī)體生活、生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖以及對(duì)有機(jī)體存活數(shù)量有影響的空間條件及其他條件的總和。,生態(tài)因子,組成生境的各種要素構(gòu)成稱為生態(tài)因子，包括非生物因子、生物因子和人為因素。,生態(tài)位,“生態(tài)位”（niche）指物種在群落中在實(shí)踐、空間和營(yíng)養(yǎng)關(guān)系方面所占的地位。,生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)是指一定范圍內(nèi)的生物有機(jī)體（包括動(dòng)物、植物和微生物等）及其生活的周圍無生命環(huán)境（包括空氣、水、土壤等）所組成的統(tǒng)一體。,生態(tài)系統(tǒng)平衡,“生態(tài)平衡是生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)與功能的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，其物質(zhì)和能量的輸入、輸出接近相等，在外來干擾下，能通過自我調(diào)節(jié)（或人為控制）恢復(fù)到原初穩(wěn)定狀

2、態(tài)。當(dāng)外來外來干擾超越了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，而不能恢復(fù)到原初狀態(tài)謂之生態(tài)失調(diào)，或生態(tài)平衡的破壞。生態(tài)平衡是動(dòng)態(tài)的?！?第三章 城市生態(tài)學(xué)基本原理,第一節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征,第二節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境,第三節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境,第四節(jié) 城市生境與生境制圖,第五節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)流,第六節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)分析,第七節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展,第一節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征,城市生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象是城市生態(tài)系統(tǒng),城市具有生態(tài)系統(tǒng)的一般特征，它既有動(dòng)物、植物、微生物和人類等生物有機(jī)體以及圍繞著它們的空氣、水、土壤等無機(jī)環(huán)境，同時(shí)其中也執(zhí)行著物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞等功能，所

3、以城市也是一種陸生生態(tài)系統(tǒng)。 此外，城市生態(tài)系統(tǒng)是人為改變了結(jié)構(gòu)、改造了物質(zhì)循環(huán)和部分改變了能量轉(zhuǎn)化的、長(zhǎng)期受人類活動(dòng)影響的、以人為中心的陸生生態(tài)系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)的特征,城市生態(tài)系統(tǒng)的特征,城市生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，人是這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的核心和決定因素。,城市生態(tài)系統(tǒng)是消費(fèi)者占優(yōu)勢(shì)的生態(tài)系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)是分解功能不充分的生態(tài)系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)是自我調(diào)節(jié)和自我維持能力很薄弱的生態(tài)系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)是受社會(huì)經(jīng)濟(jì)多重因素制約的生態(tài)系統(tǒng)。,特征一,特征二,特征三,特征四,特征五,因此，城市生態(tài)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的表示為以人群（居民）為核心，包括其他生物（動(dòng)物、植物、微生物等）和周圍自然環(huán)境以及人工

4、環(huán)境相互作用的系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)示意圖,城市生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合特性,由于城市生態(tài)系統(tǒng)的人為特征以及生活和生產(chǎn)多方面聯(lián)系的復(fù)雜特點(diǎn)，另外一些學(xué)者則認(rèn)為，“城市是人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和自然三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”，“是在原來自然生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)系統(tǒng)所構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”,城市生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合特性,城市生態(tài)系統(tǒng)是在原來自然生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)系統(tǒng)所構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。,城市生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合特性,城市生態(tài)系統(tǒng)又和它周圍的農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合成為城鄉(xiāng)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。,第二節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境,城市氣候與空氣污染,城市形成后，由于密集的建筑物以及水泥、瀝青鋪設(shè)的地面改變了下

5、墊面的性質(zhì)和城市的空氣垂直分層情況，化石燃料的大量使用，造成空氣污染，改變了大氣組成，同時(shí)加強(qiáng)了人為熱以及人為水氣的影響，導(dǎo)致城市內(nèi)部氣候與周圍郊區(qū)氣候的差異。這種差異不足以改變城市所在低點(diǎn)原有的氣候類型，但是在許多氣候要素上表現(xiàn)出明顯的城市特征。,城市熱島效應(yīng)(Urban heat island effect ; effect of heat island ;UHI),定義一：城市因其下墊面和人類活動(dòng)的影響，氣溫比其周圍地區(qū)偏高的現(xiàn)象。 定義二：城市氣候的主要特征之一。由于城市中輻射狀況的改變，工業(yè)余熱和生活余熱的存在，蒸發(fā)耗熱的減少，而形成的城市市區(qū)溫度高于郊區(qū)溫度的一種小氣候現(xiàn)象。,定義

6、三：熱島是由于人們改變城市地表而引起小氣候變化的綜合現(xiàn)象，是城市氣候最明顯的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更大的熱容量和吸熱率，使得城區(qū)儲(chǔ)存了較多的熱量，并向四周和大氣中幅射，造成了同一時(shí)間城區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)氣溫，高溫的城區(qū)處于低溫的郊區(qū)包圍之中，如同汪洋大海中的島嶼，人們把這種現(xiàn)象稱之為城市熱島效應(yīng)。,城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生的原因,簡(jiǎn)單的講，城市人口密集、工廠及車輛排熱、居民生活用能的釋放、城市建筑結(jié)構(gòu)及下墊面特性的綜合影響等是其產(chǎn)生的主要原因。,氣候條件是造成城市熱島效應(yīng)的外部因素，而城市化才是熱島形成的內(nèi)因。一般認(rèn)為，熱島成因有五

7、：,原因一,城市內(nèi)擁有大量鍋爐、加熱器等耗能裝置以及各種機(jī)動(dòng)車輛）。這些機(jī)器和人類生活活動(dòng)都消耗大量能量，大部分以熱能形式傳給城市大氣空間。,原因二,城區(qū)大量的建筑物和道路構(gòu)成以磚石、水泥和瀝青等材料為主的下墊層： 這些材料熱容量、導(dǎo)熱率比郊區(qū)自然界的下墊層要大得多，而對(duì)太陽光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下墊層表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣溫，其中瀝青路面和屋頂溫度可高出氣溫817此時(shí)下墊層的熱量主要以湍流形式傳導(dǎo)，推動(dòng)周圍大氣上升流動(dòng)，形成涌泉風(fēng),并使城區(qū)氣溫升高;在夜間城市下墊面層主要通過長(zhǎng)波輻射,使近地面大氣層溫度上升。,城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生的原因,原因三,由于城區(qū)下墊層保水性差，水分蒸發(fā)散耗

8、的熱量少（地面每蒸發(fā)1g水，下墊層失去2.5kJ的潛熱），所以城區(qū)潛熱大，溫度也高。,原因四,城區(qū)密集的建筑群、縱橫的道路橋梁，構(gòu)成較為粗糙的城市下墊層、因而對(duì)鳳的阻力增大，風(fēng)速減低，熱量不易散失。 -在風(fēng)速小于6 m/s時(shí)，可能產(chǎn)生明顯的熱島效應(yīng)， -風(fēng)速大于11 m/s時(shí),下墊層阻力不起什么作用，此時(shí)熱島效應(yīng)不太明顯。,原因五,城市大氣污染使得城區(qū)空氣質(zhì)量下降，煙塵、S02、，N0 x，C0，含量增加，這些物質(zhì)都是紅外輻射的良好吸收者，至使城市大氣吸收較多的紅外輻射而升溫。,城市熱島效應(yīng)的影響,影響一,由于熱島中心區(qū)域近地面氣溫高，大氣做上升運(yùn)動(dòng)，與周圍地區(qū)形成氣壓差異，周圍地區(qū)近地面大氣

9、向中心區(qū)輻合，從而在城市中心區(qū)域形成一個(gè)低壓旋渦，結(jié)果就勢(shì)必造成人們生活、工業(yè)生產(chǎn)、交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)中燃燒石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳?xì)浠衔锏却髿馕廴疚镔|(zhì)在熱島中心區(qū)域聚集，危害人們的身體健康甚至生命。表現(xiàn)在：,大量污染物在熱島中心聚集，濃度劇增，直接刺激人們的呼吸道粘膜，輕者引起咳嗽流涕，重者會(huì)誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病。,影響二,大氣污染物還會(huì)刺激皮膚，導(dǎo)致皮炎，甚而引起皮膚癌。有的物質(zhì)如鉻等，若進(jìn)入眼內(nèi)會(huì)刺激結(jié)膜，引起炎癥，重者可導(dǎo)致失明。汞的含量較多，可損害人的腎臟，引起劇烈腹痛、嘔吐。汞慢性中毒還會(huì)損害人的神經(jīng)系統(tǒng)。,城市熱島效應(yīng)的影響,影響三,長(zhǎng)期生活在熱島中心區(qū)的人們會(huì)表

10、現(xiàn)為情緒煩躁不安、精神萎靡、憂郁壓抑、記憶力下降、失眠、食欲減退、消化不良、潰瘍?cè)龆唷⑽改c疾病復(fù)發(fā)等，給城市人們的工作和生活帶來說不盡的煩惱。,在中國(guó)，素有“火爐城市”之稱的南京、武漢、重慶等許多大城市在發(fā)展中都不同程度地出現(xiàn)了以上這些現(xiàn)象，所以，城市熱島效應(yīng)已成為城市發(fā)展中應(yīng)正確面對(duì)、亟待解決的問題。,新三大火爐。,福州、杭州、長(zhǎng)沙,城市熱島效應(yīng)的防止措施,1選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設(shè)置，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。 2居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)合的管理機(jī)制斌且建立相關(guān)的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。 3要統(tǒng)籌規(guī)劃公路

11、、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，營(yíng)造綠色通風(fēng)系統(tǒng)，把市外新鮮空氣引進(jìn)市內(nèi)，以改善小氣候。 4應(yīng)把消除裸地、消滅揚(yáng)塵作為城市管理的重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應(yīng)為草坪所覆蓋，甚至在樹冠投影處草坪難以生長(zhǎng)的地方，也應(yīng)用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽，以提高地表的比熱容。 5建設(shè)若干條林蔭大道，使其構(gòu)成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團(tuán)布局，減弱熱島效應(yīng)；,一、從綠化城市及周邊環(huán)境方面,城市熱島效應(yīng)的防止措施,1、控制使用空調(diào)器，提高建筑物隔熱材料的質(zhì)量，以減少人工熱量的排放；改善市區(qū)道路的保水性性能。 2、建筑物淡色化以增加熱量的反射。 3、提

12、高能源的利用率，改燃煤為燃?xì)狻?4、此外，“透水性公路鋪設(shè)計(jì)劃”，即用透水性強(qiáng)的新型柏油鋪設(shè)公路，以儲(chǔ)存雨水，降低路面溫度。 5、形成環(huán)市水系，調(diào)節(jié)市區(qū)氣候。 因?yàn)樗谋葻岽笥诨炷恋谋葻?，所以在吸收相同的熱量的條件下，兩者升高的溫度不同而形成溫差，這就必然加大熱力環(huán)流的循環(huán)速度， 而在大氣的循環(huán)過程中，環(huán)市水系又起到了二次降溫的作用，這樣就可以使城區(qū)溫度不致過高，就達(dá)到了防止城市熱島效應(yīng)的目的。,二、在現(xiàn)有條件下，應(yīng)考慮：,此外，市區(qū)人口稠密也是熱島效應(yīng)形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市規(guī)劃時(shí)，可以考慮，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部門，其余部門應(yīng)遷往衛(wèi)星城，再通過環(huán)城

13、地鐵連接各衛(wèi)星城。 綜上所述，熱島效應(yīng)給人們帶來的危害的確不小，但若能夠正確的利用已有的技術(shù)，控制城市的過快發(fā)展，合理規(guī)劃城市，這個(gè)問題并非不可解決。,城市熱島效應(yīng)的防止措施,城市中，集中的工業(yè)、密集的人口以及化石燃料的大量使用，使空氣中增加了許多有害成分，高密度的建筑物不利于這些污染物的稀釋與擴(kuò)散，加重了他們的濃度和滯留時(shí)間，超過一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)對(duì)有機(jī)體產(chǎn)生不良的影響以致傷害。 城市中空氣污染物的來源主要有兩種：固定源和流動(dòng)源。 （1）固定源主要是指污染物從固定地點(diǎn)排放，如發(fā)電廠、鋼鐵廠等各種類型的工廠，從這些固定源向空氣中排放的污染物主要是來自煤炭、石油等化石燃料的燃燒，以及工業(yè)生產(chǎn)過程中

14、排放的廢氣。 （2）流動(dòng)源是指排放污染物的地點(diǎn)不固定的污染源，主要指交通工具，如汽車、火車、飛機(jī)和輪船等。這種流動(dòng)源與工廠等固定污染源相比，雖然排放量小而分散，但數(shù)目龐大，活動(dòng)頻繁，排放出來的污染物總量還是不容忽視的。其中，城市汽車是最大的污染源，主要有一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏取?城市空氣污染,城市空氣污染,插圖4-12,城市環(huán)境對(duì)空氣污染的影響,城市空氣污染程度雖然取決于污染源排放的污染物特性和排放總量，但是它對(duì)周圍環(huán)境造成影響的大小則和氣象、地形、地物等因素有關(guān)。,首先是風(fēng)向和風(fēng)速，風(fēng)向決定著空氣中污染物的輸送方向，在污染源下風(fēng)的地區(qū)，空氣污染就比較嚴(yán)重，相反，在上風(fēng)向的地區(qū)，空氣

15、污染就相對(duì)較輕。 風(fēng)速?zèng)Q定著空氣中污染物的擴(kuò)散稀釋速度，風(fēng)速越大，污染物收到空氣稀釋作用越大，同時(shí)也由于氣流擴(kuò)散增強(qiáng)，污染物與空氣的混合加強(qiáng)，所以在基本條件相同時(shí)，風(fēng)速越大，空氣中污染物濃度就越低。,氣象因素,地形因素,沿海地形（海陸風(fēng)），谷地地形（不易擴(kuò)散）,城市地物,建筑物、大小、高度、街道。（街道風(fēng)）,其它污染,（1）城市水文、水污染（污水處理廠的設(shè)置通常在城市主要河流的下游區(qū)域；工業(yè)廢水排放，日本水俁?。?（2）城市土壤和土壤污染（近郊城鄉(xiāng)結(jié)合部的土壤多作為蔬菜和副食品生產(chǎn)基地，由于接近城市，受城市生產(chǎn)和生活影響比較顯著，污水、垃圾都影響到土壤，增強(qiáng)了污染） （3）城市建筑和交通。（城

16、市生活居住用地一般占城市總建設(shè)用地的30%50%，生態(tài)型建筑。）（城市道路，道路網(wǎng)間距，人均路網(wǎng)面積）,建筑生態(tài),其他污染,（4）城市噪聲污染 噪聲污染屬于感覺公害，沒有什么污染物。城市噪聲主要分為交通噪聲、工廠噪聲和生活噪聲。 噪聲在0120dB(A)的范圍內(nèi)分為三級(jí)： 級(jí) 3059dB(A) ：可以忍受，但已經(jīng)不舒服，達(dá)到40dB(A)時(shí)開始困擾睡眠 級(jí) 6089dB(A)：對(duì)植物神經(jīng)系統(tǒng)的干擾增加，聽話困難，85dB(A)是保護(hù)聽力的一般要求。 級(jí) 90120dB(A)：顯著損害神經(jīng)系統(tǒng)，造成不可逆的聽覺器官損傷。,其他污染,（4）城市垃圾 城市垃圾主要是指城市生活垃圾，不包括工業(yè)廢棄物

17、。城市垃圾的產(chǎn)生量與居民物質(zhì)生活水平以及市政建設(shè)情況密切相關(guān)。,第三節(jié) 城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境,城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境主要是關(guān)于植物、動(dòng)物和微生物，重點(diǎn)介紹下城市植物。,城市植物,城市植物最大的特點(diǎn)就是具有顯著的人為加工特點(diǎn)。主要分為城市森林、城市草坪、道路植被、灌木、公園綠地等等。,城市綠地規(guī)劃,“城市森林”,“城市森林”位于中國(guó)重慶，是一座70層的摩天大樓，由 MAD Architects 為中國(guó)設(shè)計(jì)。 該“城市森林”的設(shè)計(jì)方案由MAD建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感來源于國(guó)畫中的多山的景觀。這座高聳的商業(yè)大樓每層樓都為抽象的曲線形，大樓中心有一個(gè)圓柱體結(jié)構(gòu)，每層樓都由玻璃包圍作為墻體結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)增加了建筑的透明性，同時(shí)使得每層樓看起來好像懸浮于下面一層之上。建筑總體設(shè)計(jì)結(jié)合綠色的空間和廣闊的城市景色，將自然帶入到這個(gè)大都市之中。 MAD的新作重慶城市森林這座摩天樓設(shè)計(jì)，高調(diào)者說，它是未來高密度城市與重返綠色自然的有機(jī)結(jié)合，它是綠色立體城市的先驅(qū)性試驗(yàn)。但從可行性上講，它也許只是建筑師的一次理想表達(dá)而已。,第四節(jié) 城市用地分類和城市生境,城市生態(tài)分區(qū),人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響強(qiáng)度從城市外圍向城市中心不斷增加，致使不同地區(qū)無論在無機(jī)的物理環(huán)境和有機(jī)的生物環(huán)境方面都存在