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導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇城市生態系統的概念,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
1基本概念及研究方法
1.1城市生態系統健康的概念城市生態系統是一個由自然、經濟、社會復合而成的生態系統結構,其健康的概念應理解為:“城市生態系統結構合理,系統內生產活動和周圍環境之間的物質和能量交換形成良性循環;功能高效,物質、能量、信息高效利用;人類社會和自然環境高度和諧,自然、技術、人文充分融合;廢棄物被嚴格控制在環境承載力范圍內,城市生物的健康和成長不受不良影響”。由此看來,城市生態系統健康的最大特點是,它不僅強調從生態學角度出發的生態系統結構合理、功能高效與完整,而且更加強調生態系統能維持對人類的服務功能,以及人類自身健康及社會經濟健康不受損害[9]。
1.2城市生態系統健康評價方法目前對城市生態系統健康評價的系統深入研究較少。IDRC項目“人類健康的生態系統方法”探討了城市生態系統健康的概念及建立評價指標體系的理論、方法的建立問題[11],Jerry等人對采用驅動力—壓力—狀態—暴露—影響—響應(DPSEEA)模型建立評價指標體系的方法進行了研究[12],郭秀銳等構建了廣州生態城市健康評價指標體系[9],曾勇等則是以上海市為例,提出以主成分分析篩選指標和確定權重,并建立模糊優選評價模型,通過時間縱向上的自我比較來判斷系統的狀態和走勢[10],胡曉輝等對福州市生態系統健康進行了動態評價[13]。本文擬運用層次分析法來評價城市生態系統健康的變化。AHP方法是美國運籌學家Saaty于20世紀70年代提出的一種定性與定量相結合的決策分析方法。運用這種方法,決策者通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素,在各因素之間進行簡單的比較和計算,就可以得出不同方案重要性程度的權重,為最佳方案的選擇提供依據。
1.3城市生態系統健康評價指標目前眾多學者普遍認為,可通過生態系統的活力、組織結構、恢復力、生態系統服務功能的維持、管理選擇、外部輸入減少、對鄰近系統的影響及人類健康影響等8個方面來衡量生態系統的健康狀況[11]。這主要是針對自然生態系統的,將其引申到城市生態系統中,結合城市這一人工復合生態系統的特點,選擇活力、組織結構、恢復力、生態系統服務功能、人群健康狀況作為城市生態系統健康評價的5個要素,針對每個要素所涵蓋的內涵提出相應的指標,構成城市生態系統健康評價指標體系(表1)。
1)活力。活力即其活性、代謝及初級生產力。對城市生態系統來說,活力指的是生產功能,本文采用人均GDP及實際利用外資兩個指標來反映一個城市的經濟水平高低,采用萬元GDP能耗來反映一個城市的經濟效益。
2)組織結構。組織結構指生態系統組成及途徑的多樣性。城市生態系統的結構包括經濟結構、社會結構和自然結構,可分別用相應的幾個指標來反映。經濟結構,其具體指標可用第三產業比重、信息產業占GDP比重,科學、文教、衛生事業費占GDP比重來表示[9];社會結構,其具體指標可用市區人口密度和人口自然增長率來表示;自然結構,其具體指標可用建成區綠化區覆蓋率來表示。
3)恢復力。由恢復力的概念可認識到,恢復力在一定程度上可用生態系統的自我調節能力來體現,而城市生態系統的自我調節能力差,需要依靠人工管理措施來完成調節功能。本文擬采用城市的廢物處理能力(工業廢水排放達標率、汽車尾氣達標率)、物質循環利用率(工業固體廢棄物綜合利用率)和環境保護投資力度(城市環境保護投資指數)來體現城市生態系統的恢復力。
4)生態系統服務功能。生態系統服務功能的維持,是人類評價生態系統健康的一條重要標準。本文采用城市環境質量和居民生活質量來反映生態系統服務功能的優劣。城市環境質量具體指標可用飲用水源水質達標率、區域噪聲平均值和環境質量綜合指數;生活質量狀況具體指標可用人均住房面積、人均公路通車里程來表示。這兩個指標反映了生態系統的支撐,其為人類提供了生活和生產的載體[9,14]。
5)人類健康狀況。對以人為主體的城市生態系統來說,人類健康狀況則更值得關注。可從身體健康和文化水平兩方面來反映城市人群的整體健康狀況。身體健康具體指標可用恩格爾系數和萬人醫生數來表示;文化水平具體指標可用萬人擁有高中生數來表示。
2城市生態系統健康變化分析
2.1梅江區生態系統健康綜合評價本文評價的是2000—2004年近5年梅州市梅江區生態系統健康狀況的變化軌跡以及變化原因,原始數據來源于梅州市統計年鑒、梅江區統計年鑒、梅州市環境質量報告書。本文選擇的21個與城市生態系統健康密切相關的指標均有原始的數據來源,文中稱為原始數值,采用層次分析法進行計算,最終得到的是城市生態系統健康的具體數值,文中稱為健康指數。在研究中,以2000—2004年各指標原始數值中的最大值的生態系統健康指數設定為1,其他各年的生態系統健康指數為相對各指標原始數值中的最大值的相對數值,最后計算得出2000—2004年各評價因素值和健康指數(表2)。從2001年開始梅江區生態系統健康指數保持平穩上升,計算得其年平均增長率為4.28%。但是生態系統健康的結構嚴重不合理,在5個健康因素中,活力的貢獻率最大,組織結構的貢獻率次之,而城市恢復能力、生態系統服務功能、人群健康狀況的貢獻率較小,亟待提高。
2.2梅江區生態系統健康變化原因
2.2.1活力因素分析2000—2004年,活力是對梅江區生態系統健康指數貢獻率最大的因素之一。而活力因素的發展又主要體現在經濟水平的快速提高,具體來說主要是人均GDP和利用外資的增長,而工業萬元能耗則在波動中緩慢下降。從表3可以發現,梅江區的人均GDP在2002年以后有了較快的增長,5年間的年均增長率為13.19%,體現出了較強的經濟增長能力,同時實際利用外資也在5年間以年均4.64%增長率增長。而萬元GDP能耗在不斷下降,說明資源利用向有效方向發展,即,可以以較少的資源消耗得到高的產出,為城市的可持續發展提供保證。
2.2.2組織結構分析組織結構對城市健康的貢獻率也較大,2000—2004年,信息產業占GDP比重的增加趨勢比較明顯,且5年一直保持上升的趨勢,這對城市的結構優化及健康發展具有重要意義。但是,梅江區第三產業占GDP的比重提高速度很慢,影響了整個結構的優化。人口自然增長率在2002年之前持續快速的增長,在2002年之后則增長緩慢。科學、文教、衛生事業費占GDP比重在波動中有所下降,建成區綠化覆蓋率在波動中有所上升,表明居民生活水平上升。
2.2.3其他因素分析恢復力、生態系統服務功能和人群健康的發展速度始終較低,成為梅江區生態系統健康的脅迫因子。從恢復力來看,盡管環境投資情況有了很大的改善(年均增長4.8%),但環境廢物處理和物質循環利用情況并沒有得到相應的改善。具體表現在工業固體廢棄物的綜合利用率5年來幾乎沒有增長,這將直接導致梅州市生態系統的自我調節能力和自我恢復能力難以快速發展,對城市的健康發展極為不利。從服務功能因素來看,環境質量綜合指數保持著良好的上升勢頭,飲用水水源水質達標率一直保持良好的狀態,區域環境噪聲平均值也并沒有提高。人均住房面積和人均公路通車里程這兩個指標在5年內保持持續的增長,反映了居民生活質量不斷提高。從人類健康因素來看,2000年至2004年萬人醫生數在波動中有所上升,反映了人民衛生健康和醫療發展水平的提高。恩格爾系數到2004年降低為47.5%,達到小康水平,表明城市居民由追求數量向講求質量、發展享受型轉變,但與恩格爾系數介于20%~40%之間的富裕型生活還有很大的差距,這在一定程度上影響了梅江區生態系統健康水平的提高。萬人在校高中生數在2001年后增長迅速,反映了梅江區提供中等教育服務的能力在迅速提高。
3結論與討論
通過對梅江區生態系統健康變化的各種因素分析和評價,可以得出以下結論。
1)影響梅江區生態系統健康的較為有利因素是生態系統的活力和組織結構,主要是近年來梅州市經濟發展水平較快,利用外資能力較強,以及梅州市本身的自然結構好。
生態系統的概念
什么是系統?整個系統是由各種相互關聯的部分組成,系統的各個部分稱為子系統,整體叫做系統。系統是有機的整體的統一,對某些物質自然形成的性質我們稱為自然系統;通過人工對某些共同構成的物質系統稱為人工系統。然而,城市系統是一個自然與人工的結合,它包括城市的地理環境和自然資源,以及主要城市的居民和他們的活動。
以生物或人類為主體,以周圍環境為客體,共同構成一個整體,這就叫生態系統。一片森林和林木的灌木、草叢,林中的動物、微生物,以及周圍的土地、水、大氣,共同構成一個森林生態系統;一塊農田,作物和周圍的土地,水,大氣也構成了農田生態系統;一個城市,居民和建筑物和設施周圍的地理環境構成了一個城市生態系統。所有的生態系統都是控制系統。任何控制系統,當輸入和輸出發生不等量的狀況時,系統內部會自動調整,反饋機制才會發生。
城市生態系統的組成
城市生態系統是以人類生活、生產為中心,由城市自然、經濟、社會三個子系統組成的復合的人工生態系統。城市生態系統包括社會環境系統、自然環境系統以及城市空間內的居民等方面內容,他們相互緊密的聯系在一起,從而形成一個整體。以人為主體同時也兼顧人工環境的城市生態系統,它具有開放系統大流量,大容量,高密度,快速的特點,是一種人類自我馴化依賴性很強,獨立性較弱的馴化系統。城市生態系統的組成包括三方面,第一方面是社會結構具體分為(人口,勞動,知識和其他資源),第二方面是資源結構具體分為(食品,能源,土地,水),第三方面是環境結構具體分為(綠地,大氣,水域等)。
“城市生態”實質是人類生態系統。城市是以人為主體,將空間和地域以及各種設施為生態系統的環境。此處所講的“生態”,而不是生物學,但生態和社會生態系統,在這里,沒有生物生態系統,人類的生態系統,是城市居民與城市環境對立統一的系統。
城市生態系統的功能
城市生態系統與自然生態系統的重大區別在于:城市生態系統的功能不僅包括了生態系統的“基本功能”,更重要的是它能服務于人類社會的供給功能,通過人工的主觀努力后,可以大幅度提高城市生態系統的自然調控與恢復力。城市生態系統的功能可以劃分為兩部分:外部功能和內部功能。外部功能主要的職責是聯系其他的生態系統,依據內部需求輸入與輸出物質和能量,以此保證內部的能量與物質運轉平衡和運行正常;內部功能則是起到了保證物流和能流的循環暢通,調節外部功能。城市生態系統的功能表現為系統內外的物質、能量、信息、貨幣及人流的輸入、轉換和輸出。城市生態系統功能研究實質上就是對這些流進行研究。因此, 城市生態系統的功能表現為幾方面:分別是人口流(死亡,移民,旅游,出生,旅游,移民,運輸),勞動流(就業,退休,轉業的流動,轉移),智力流(入學,畢業,教育,工作分配),物質流(食品,副食品,淡水,原材料和其他投入,產品和廢物輸出),能量流(燃料和動力輸入,余能和廢物的輸出),以及信息流(通信和交換的通信,廣播,電視,報紙,知識,文化等)。為了維持城市生態系統穩定而有序的發展,實現人類追求的社會、經濟與環境目標,必須人工調控這些流,使之協調、暢通。
城市化對城市生態系統進程的影響
城市是一個人類生存活動和文化發展以及政治經濟的中心。在今天,城市化是世界的潮流、更是一種趨勢,隨著城市化不斷加快發展的步伐,它對周圍的生態環境的影響和發展也越來越大,因此,面對城市的就業、糧食、人口、原材料、住房、能源、環境、水資源等方面的壓力越來越大,生態系統的影響變得越來越消極。城市生態系統是城市居民與其周圍環境相互作用形成的網絡結構,即由居民和城市環境組成的自然、社會、經濟三者相復合的生態系統。人類工業生產和經濟活動的發展在城市的生態系統中起著主導作用,城市化加快城市建設,從而導致耕地、湖水、植被面積的不斷萎縮;隨著城市高層建筑的增加,道路鋪裝率、覆蓋密度不斷擴大,改變了原有的城市覆蓋狀態,使城市的空氣流動量減少;建筑材料的改變使得光污染也越來越嚴重;能源的生產和使用使得熱輻射增強,城市熱島效應越來越嚴重;城市的運輸,工業的生產,以及居民生活所產生的廢棄,粉塵等有害物質造成的空氣,水污染也在不斷的破壞著現在的環境。
“城市生態”由美國芝加哥學派創始人帕克于1925年提出后,得到了迅速的發展。與自然生態系統成為生態學的研究中心一樣,城市生態系統也成為城市生態學的研究中心和重點。城市生態系統是指特定地域內的人口、資源與環境(包括生物的和物理的,社會的和經濟的,政治的和文化的)通過各種相生相克的關系建立起來的人類聚居地或社會、經濟、自然復合體。
在城市生態系統中,以人為核心,是一個融合了自然、經濟與社會的人工生態系統。城市生態系統是人類生態系統的主要組成部分,在人類生態系統的發展過程中,經歷了自然生態系統到農業生態系統的演變,最后才產生了城市生態系統。在工業革命以后,農村人口開始向城市轉移,出現了大規模的城市化。盡管城市生態系統的發展歷史在整個人類發展史中只占了很小的一部分,但是城市生態系統卻對整個人類生態系統起著越來越重要的作用,已經成為人類生態系統的主體。
二、城市生態系統的組成要素
關于城市生態系統的組成要素有很多種不同的觀點,不過有一點是一致的:城市生態系統是一個以人為中心的復合型的人工生態系統,它具有很強的人工性。除了人這一主體之外,還包括自然系統、經濟系統與社會系統。這種劃分是一種廣義生態系統觀,是把整個城市當作一個巨大的生態系統,按照這種組成方式可以從整體上研究城市的生態機理,進行城市生態建設。
在社會學中,將城市生態系統分為城市社會和城市空間兩部分。城市社會包括了城市居民和城市組織,城市空間則是人工環境和自然環境的集合。將城市生態系統的組成要素重新分析,可分為兩部分:一是生命系統,指城市人群和自然生物(包括野生動植物和人工栽培或飼養的動植物)。二是環境系統,包括次生自然環境、人工環境和廣域環境。次生自然環境就是一些自然要素和自然資源;人工環境又分為物質環境和精神環境,廣域環境是在更大的范圍上來說的環境,包括城市周邊的郊區環境以及整個區域環境。這種組成形式嚴格遵循了生態系統的要素構成,人與環境之間的關系是城市生態系統中的主導關系。在城市中,自然生物的生長、發育和分布在很大程度上都是由人安排的,在人的干預下,城市生物種群單一,優勢物種突出,群落結構簡單,空間分布也受到人為的限制。
三、如何實現城市生態的可持續規劃
(一)生態城市與可持續發展
現代城市作為一個多元化、多介質、多層次的人工復合生態系統,各層次、各子系統之間和各生態要素之間的關系錯綜復雜,城市生態規劃堅持以整體優化、協調共生、趨適開拓、區域分異、生態平衡和可持續發展的基本原理為指導,以環境容量、自然資源承載能力和生態適宜度為依據,有助于生態功能合理分區和創造新的生態工程,其目的是改善城市生態環境質量,尋求最佳的城市生態位,不斷地開拓和占領空余生態位,充分發揮生態系統的潛力,促進城市生態系統的良性循環,保持人與自然、人與環境的可持續發展和協調共生。
城市生態規劃是與可持續發展概念相適應的一種規劃方法,它將生態學的原理和城市總體規劃、環境規劃相結合,同時又將經濟學、社會學等多學科知識以及多種技術手段應用其中,對城市生態系統的生態開發和生態建設提出合理的對策,辨識、模擬、設計和調控城市中的各種生態關系及其結構功能,合理配置空間資源、社會文化資源,最終達到正確處理人與自然、人與環境關系的目的。在生態規劃中,體現著一種平衡或協調型的規劃思想,綜合時間、空間、人三大要素,協調經濟發展、社會進步和環境保護之間的關系,促進人類生存空間向更有序、穩定的方向發展,實現人和自然的和諧共生。
首先,城市生態規劃強調協調性,即強調經濟、人口、資源、環境的協調發展,這是規劃的核心所在;其次,強調區域性,這是因為生態問題的發生、發展及解決都離不開一定的區域,生態規劃是以特定的區域為依據,設計人工化環境在區域內的布局和利用;第三,強調層次性,城市生態系統是個龐大的網狀、多級、多層次的大系統,從而決定了其規劃有明顯的層次性。城市生態規劃的目標更強調城市生態平衡與城市生態發展,認為城市現代化與城市可持續發展依賴于城市生態平衡和城市生態發展。
(二)城市生態規劃需遵循的設計原則
1.社會生態原則。這一原則要求生態規劃設計要重視社會發展的整體利益,體現尊重、包容和公正,生態規劃要著眼于社會發展規劃,包括政治、經濟、文化等社會生活的各個方面。公平是這一原則的核心價值。
2.經濟生態原則。經濟活動是城市最主要、最基本的活動之一,經濟的發展決定著城市的發展,生態規劃在促進經濟發展的同時,還要注重經濟發展的質量和持續性。這一原則要求規劃設計要貫徹節能減排、提高資源利用效率以及優化產業經濟結構,促進生態型經濟的形成。效率是這一原則的核心價值。
3.自然生態原則。城市是在自然環境的基礎上發展起來的,這一原則要求生態規劃必須遵循自然演進的基本規律,維護自然環境基本再生能力、自凈能力和穩定性、持續性,人類活動保持在自然環境所允許的承載能力之內。規劃設計應結合自然,適應與改造并重,減少對自然環境的消極影響。平衡是這一原則的核心價值。
4.復合生態原則。城市的社會、經濟、自然系統是相互關聯、相互依存、不可分割的有機整體。規劃設計必須將三者有機結合起來,三者兼顧,綜合考慮,使整體效益最高。規劃設計要利用這三方面的互補性,協調相互之間的沖突和矛盾,努力在三者之間尋求平衡。協調是這一原則的核心價值。以上這些原則都是普遍性的,但城市是地區性的,地區的特殊性又受自然地理和社會文化兩方面的影響。因此,這些原則的具體應用需要與空間、時間和人(社會)的結合,在特定的空間中有不同的應用。
(三)城市生態規劃的主要內容
1.高質量的環保系統。對不同的廢棄物按照各自的特點及時處理和處置,同時加強對噪聲和煙塵排放的管理,使城市生態環境潔凈、舒適。
2.高效能的運轉系統。包括暢通的交通系統,充足的能流、物流和客流系統,快速有序的信息傳遞系統,相應配套有保障的物質供應系統和城郊生態支持圈,完善的專業服務系統等。
3.高水平的管理系統。包括人口控制、資源利用、社會服務、醫療保險、勞動就業、治安防火、城市建設、環境整治等。保證水、土等資源的合理開發利用和適度的人口規模,促進人與自然,人與環境的和諧。
4.完善的綠地生態系統。不僅應有較高的綠地覆蓋率指標,而且還應布局合理,點、線、面有機結合,有較高的生物多樣性,組成完善的復層綠地系統。
5.高度的社會文明和生態環境意識。應具有較高的人口素質、優良的社會風氣、井然有序的社會秩序、豐富多彩的精神生活和高度的生態環境意識,這是城市生態建設非常重要的基礎條件。
從生態規劃內容可以歸納出一些具體的城市生態規劃目標:從人類的角度來說,城市中具有合理的人口規模,人與人、人與社會、人與自然之間關系和諧;從土地的角度來說,城市用地結構合理,開發有序,土地資源得到優化配置,城市功能獲得適宜的生態區位;從空間的角度來說,城市空間與其承載的城市功能相適應,具有高效、低耗的空間分布特征,城市空間的多樣性和異質性使得城市既呈現動態發展的態勢又保持穩定有序的結構;從環境的角度來說,城市功能的發揮不超過其環境容量的限制,促進城市健康、持續發展。
歸根到底,城市生態規劃最主要的目的是實現可持續發展,城市居民作為城市中的主體,在生態規劃中要體現出“以人為本”的精神,圍繞主體——人來展開各種規劃措施。城市生態規劃的對象主要是城市中的各種生態關系,這種生態關系又集中體現在以土地為基礎的人與環境的關系上,處理好人與環境的關系,不斷優化城市建設、利用保護城市資源、保護好生態環境。這樣才能實現城市生態規劃的主要宗旨,體現“城市讓生活更美好”的真正價值。
[參考文獻]
[1]沈清基.城市生態系統基本特征探討[J].華中建筑,1997.
[2]戴天興.城市環境生態學[M].北京:中國建材工業出版社,2002.
近年來關于承載力的研究及其在生態學領域的應用倍受矚目,逐漸形成了其特有的理論體系及研究方法。通過文獻檢索,我們基本可以認為:承載力概念的發展經歷了從自然生態系統的種群承載力,到人類生態系統的資源承載力和環境承載力,再發展到生態系統承載力這一過程。而在每一個發展階段中,既包含了對前一階段概念的揚棄與擴展,同時也與生態學科自身的發展及人類經濟社會發展的背景存在著一定程度的相關性。
1、資源承載力
20世紀70年代初,羅馬俱樂部的研究報告《增長的極限》是對全球人口承載容量及相關資源和環境問題進行的具有廣泛影響力的一次深入探討。1977年,聯合國糧農組織(FAO)開展了發展中國家土地潛在人口承載能力的研究工作。較國際同行而言,我國對于資源承載力的研究工作起步較晚。1986年,中科院綜合運用多目標規劃模型、線性規劃模型、水土平衡模型等多種數學方法,對全國土地資源承載容量進行了初步估算,并分析了提高國土資源承載容量的方法和策略。此外,有學者從協調論的角度對土地承載力與人口容量的關系進行了考察,認為土地承載力與人口容量所處系統、層次、性質與特點均不同,是兩個既有本質區別,但同時又存在內在聯系的概念。
資源承載力的研究針對人類社會發展過程中出現的資源問題,從人地關系角度提出了具有指導意義的解決途徑,為區域人口規劃及適度人口規模估算提供了理論依據,其研究特點主要體現在以下幾方面:(1)研究對象由生物種群發展為人口資源;(2)從供需平衡角度研究人口與資源的關系,有助于在一定時期和一定范圍內對人口規模與資源利用方式進行有效調控;(3)對于土地資源的內涵理解不夠全面,未考慮人類長期活動的影響;(4)將研究區域視作封閉系統,結論具有片面性;(5)對人類生活水平問題理解不足,一般只將食物消費作為人口容量的衡量標準,而忽視了人們對于環境質量的需求。
2、環境承載力
環境承載力可被定義為某一環境狀態和結構在不發生對人類生存發展有害變化的前提下對所能承受的人類社會作用在規模、強度和速度上的限制,作為環境的基本屬性之一,是有限的自我調節及恢復能力的量度。北京師范大學曾維華教授提出環境承載力是指在一定的自然環境條件下,一定時期與范圍內,在維持環境系統結構不發生質的改變,環境功能不遭受破壞前提下,環境系統所能承受的人類活動的閾值,認為環境承載力是環境系統結構特征的抽象表示,具有矢量特征,即存在方向、強度與規模之分。曾維華教授將該理論與方法成功應用于湄洲灣開發區規劃中,選取5種主要資源環境限制因子作為承載力分量,采用綜合指數方法,對各小區的綜合承載力進行了簡單排序,從而為其產業結構調整提供一定的生態學依據。唐劍武、葉文虎等認為環境承載力是指在某一時期,某種環境狀態下,某一區域環境對人類社會經濟活動的支持能力的閾值。他們提出了環境承載力量化模型及指標體系,使用環境承載量和環境承載力綜合表征環境承載力。他們的研究盡管在理論層面取得了部分突破,但在具體運用上又僅限于對系統經濟規模的計算,且未能提出綜合表征環境承載量與環境承載力含義的概念。冉圣宏提出區域環境承載力的概念,并將之應用于北海市城市環境規劃中。他認為區域環境承載力是指在一定的區域范圍內,在維持區域環境質量不發生質的改變的條件下,區域環境系統所能承受的人類各種社會經濟活動的能力,可視作區域環境系統結構與區域社會經濟活動適宜程度的一種表示。
環境承載力的研究特點表現在:(1)增加了對社會經濟因素的描述;(2)既考慮到量的約束,也考慮到質的影響;(3)計量方法基本上局限于設定指標及指數構建;(4)對于承載對象的處理上,缺乏綜合性思維;(5)部分概念缺乏明確定義,如環境容量、環境人口容量、環境載力等;(6)承載力作用方式往往通過間接指標表達,掩蓋了承載基體與承載對象之間復雜的作用關系。
3、生態系統承載力
3.1 自然生態系統承載力
生態系統承載力的概念是從資源承載力和環境承載力的基礎上發展起來的。從承載力概念的發展及演變過程中可知,生態系統承載力與資源承載力和環境承載力概念相比,內容更全面,更接近于人類社會系統特點,同時更加復雜,描述及定量研究更為困難。
生態系統承載力是自然體系調節能力的客觀反映。然而,自然體系的這種維持能力和調節能力是有一定限度的,即存在最大容載量(承載力),超過最大容載量,自然體系將失去維持平衡的能力,由高等級自然體系降為低等級自然體系。生態系統承載力由于受眾多因素和不同時空條件的制約,直接模擬計算比較困難。但是,特定生態地理區域內第一性生產者的生產能力是在一個中心位置上下波動的,而這個數據是可以測定的,同時可與背景數據進行比較,偏離中心位置的某一數值可視為該區域生態系統承載力的閾值,因此可以通過對凈第一性生產力的估測確定該區域生態系統承載力的指示值。同時通過實測,可以判定生態環境質量現狀偏離本底數據的程度,以此作為自然體系生態系統承載力的指標,并據此確定區域的開發類型和強度。城市生態系統較自然生態系統更為復雜,不能只靠自然體系調節能力完成自我調節,基于此,需要對城市承載力作進一步研究。
利用強度也隨之快速增加;尤其城市化繼續擴展所呈現的都會化現象,需耗費更多的資源與能源,以從事開發建設、提供服務設施、刺激經濟成長,而該結果卻又誘發更多人口的移入,人口增加則又需更多的資源與能源投入。因此,當城市系統缺少回饋機制時,則在此單向惡性循環的刺激作用下,對環境的壓力、以至其他所衍生的問題將永無減緩的可能性。鑒于上述背景,本文的目的由生態工程理念的觀點,建構城市生態經濟經濟系統評估模型架構,據此解讀生態城市呃意義與內涵,并系統性地提出實踐生態城市的可行策略與行動。
一、生態經濟觀的城市生態經濟系統評估架構
過去傳統上一直認為城市經濟發展與生態環境之間,是相互矛盾沖突的消長關系,也因此過去城市成長的策略往往由經濟發展或生態保育的單一角度出發,而導致政策上的互斥性。事實上,自然環境與人類社會之間實存在著互動的動態關系。自然環境除具提供人類食物、能量、空氣、水等生存所需的“維系系統”功能外,并具稀釋、同化(assimilate)人類經濟活動所產生的污染物(廢棄物、污水)、以及養分循環等維持人類與生態體系間平衡的功能。此外,GAIA假說則進一步延申達爾文進化論,指出人類在利用環境資源時,往往改變其外在物理化學環境,使其可能更具維系功能的特性,也可能破壞其維系及生態價值。因此,生態系統可被視為人類生存與經濟發展的基礎,人類經濟系統在依賴、利用自然環境提供生產所需的資源之際,還應當深思如何在環境的容受能力范圍內達到可持續利用的目標。因此,人類經濟系統與自然生態系統間應存在界面關系,也即從區域的生態經濟觀點分析城市發展與自然生態系統的互動關系。
根據城市生態經濟系統的觀念,整體性的城市生態系統,除經濟活動及開發行為密集的城市地區外,還包含其提供維系服務的自然地區。其中,自然地區又包含由太陽能驅動的森林與海洋生態系統、由太陽能及其他自然界能量驅動的潮間帶及濕地生態系統、以及有人類介入并以太陽能驅動的農業及水產養殖生態系統;而城市地區則更復雜地涵蓋各種不同土地使用的地區。為了針對一個如此龐大復雜的城市生態經濟系統進行分析,本文以宏觀的一般系統理論,根據城市生態經濟系統的概念,簡化城市系統為自然地區、農業地區、及城市地區等三個次系統。基本上,城市生態經濟系統中的自然地區與農業地區,均為可以利用自然界再生資源(太陽能)以生產生物量的自營性生態系統;該自營性生態系統再將其生產的生態能源,以維系服務的型態提供予城市地區依賴性生態系統。此外,城市地區隨著其經濟活動的頻繁,還需要外界輸入能源品質較高的財務、勞務與化石燃料,以更有效率地從事經濟生產;城市地區的經濟發展再與外界市場產生互動,繼而吸引外界資金的投入及人口的遷移。
二、城市生態系統的生態城市評估實踐策略
依據生態經濟系統觀念,本文所稱的生態城市的輪廓指區域性的城市概念。在生態系統法則或機制下,一個城市要落實可持續呃生態規劃與設計,即可基于系統觀念并以本文的城市生態架構,檢討適于該城市的實踐策略。依上述所建立的城市生態系統架構,可就系統的組成及互動關系分為七個部分,根據城市環境與資源特性分別研討可落實生態城市的評估策略。
一是自然地區次系統。自然地區次系統,是指城市生態系統中扮演提供維系物質與能源、同化城市地區污染與廢棄物的角色的自然區域;故針對該地區的策略,即通過環境管理確保自然地區的完整性、強化該地區的資源基礎、并維護其物種多樣性。
二是農業地區次系統。農業地區次系統,系指提供城市發展所需之維系物質與設施,并具半自然環境的調節功能以同化城市污染的區域;故針對此地區之策略,應通過環境管理確保農業地區之完整性、建立完善農業政策、并輔導健全的農銷管道。
三是城市地區次系統。城市地區次系統,是指城市生態系統中實質已開發的區域,其包括實質及非實質環境。基于生態城市的實質層面,針對此地區的策略實應針對土地使用、交通運輸、公共設施、居住環境等,以生態規劃與設計的手法,建全符合生態、生活、生產的三生環境。
四是維系服務。自然環境與農業地區除提供城市與經濟系統的經濟活動所需的原料、食物、能源外,也承受來自城市與工業系統所排放的廢棄物。因此,開發利用自然界的資源時,還應當思考該區域的容受能量及自然資產的耗竭問題,以確保其可持續的維系服務功能。
五是城市經濟生產。城市系統獲取自然環境系統的資源,并輸入外界化石能源,以持續其內部經濟活動的發展。然而,一個城市與工業系統,其成長規模并非毫無限制的,應以環境容受力為前題考量,以成長管理為手段,達到合理的可持續發展。
六是經濟副產物。經濟生產與消耗行為的過程中,必然產生所謂廢棄物之副產物(by-products),該副產物無論經處理或未經處理,排放至自然界均會加重環境系統的負荷,進而影響其維系服務能力。因此,在從事經濟生產的同時,應當積極發展“減廢”的技術,以減輕對自然環境系統的壓力。
七是回饋機制。可持續呃生態城市的發展除上述介面的調整外,更應發揮系統自我回饋的機制,一方面將經濟生產的副產物視為資源以適當的回收再利用,減輕對環境系統的壓力并減緩資源的耗竭;一方面通過適當的環境管理策略,以確保并強化自然環境資源的基礎。
關鍵詞:城市生態系統;問題;城市規劃;措施
Key words: urban ecosystem;problem;urban planning;measures
中圖分類號:F292文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0128-01
1城市生態系統的特點及城市生態規劃
城市在自然界占有很小的空間,卻集中了大量的人口、交通和信息流。城市的人工設施,工業生產等破壞了城市的生態環境,產生了大量的污染,改變了原來的生態平衡。城市生態系統是個復雜的大系統,它的特點體現在:以人為主體的生態系統;人工與自然生態復合系統;復雜開放的巨生態系統;自適應的具有反饋特征的生態系統。城市生態系統中,城市化的發展過程不斷影響著人類自身,改變了人類的生產、生活形態,創造了高度的物質文明,同時其造成的環境污染也影響了人類的健康,引發公害。城市是一類脆弱的人工生態系統在生態過程上是耗竭性的,城市生態系統是不完全的和開放式的需要其它生態系統的支持,需要人為的輸入大量的能源與物質。為此我們在做城市規劃時尤其是在估算城市規模時應該考慮城市周圍城市預留地和城市生態用地,為城市生態系統的平衡做支持。城市生態規劃是與可持續發展概念相適應的一種規劃方法,它將生態學的原理和城市總體規劃、環境規劃相結合,對城市生態系統的生態開發和生態建設提出合理的對策,從而達到正確處理人與自然、人與環境關系的目的,維持城市生態系統的平衡。城市生態規劃是聯系城市總體規劃和環境規劃及經濟規劃的橋梁,其內涵是強調規劃的能動性、協調性、整體性和層次性,其目標是追求社會的文明,經濟的高效和生態環境的和諧。城市生態規劃的提出說明日益加劇的城市環境問題和生態后果已迫使人們必須為維護與改善人類賴以生存的生態環境條件采取協調的行動,促使人與自然、人與環境的和諧。
2城市的兩個生態問題在城市規劃中解決的措施
城市生活中有四種最基本的生態問題,即空氣污染、水污染、垃圾污染和噪音污染,而這些污染都是人類活動造成的,在此我僅談談關于空氣污染和水污染方面在城市規劃中運用生態理論的解決措施。防治大氣污染,從源頭治理空氣污染是一個重要方面,控制污染排放是改善空氣質量的根本措施,從城市規劃的角度防治大氣污染的主要途徑有以下幾個措施:合理布局工業,搞好環境規劃,有污染的工業盡量布置在城市夏季主導風向的下風向,蘭州市的空氣質量差就是因為工業布局不合理造成的;改變能源結構,推廣清潔燃料,尤其在北方城市冬季供暖季節空氣質量差,就是因為大量煤的燃燒,由于煤的質量不高和煤的燃燒不充分造成城市的大氣污染;使用清潔生產工藝,減少污染物排放,現階段工業城市的大部分工業生產或多或少都有污染物的排放,可以將幾個工業集中布置實現工業協作,在污染物排放前先凈化后排放,實現工業協作可以節約投資;強化節能,提高能源利用率,一些日照集中的城市可以利用太陽能,在房頂規劃設計好太陽能發電;對于各種建筑施工過程中產生的建筑灰塵,在施工過程中應該采取防護措施,用維帳把施工現場圍起來,盡量減少對城市大氣的污染;強化環境監督管理和老污染源的治理,實施總量控制和達標排放嚴格控制機動車尾氣排放,機動車尾氣排放也是大氣污染的主要來源,植物有過濾各種有毒有害大氣污染物和凈化空氣的功能,樹林尤為顯著,所以綠化造林是防治大氣污染的比較經濟有效的措施,因為植物能夠吸收空氣中的污染,城市綠化應是多方面的,要形成草地、灌木及多種喬木的生態系統,這樣綠化效果才好,而且最好是間隔種植樹木,植被才能健康成長,不易得病蟲害,即使一兩棵樹得了病蟲害,其它樹種也不易感染,不用專門噴農藥,鳥就能吃掉蟲子,自然解決。我國是一個貧水的國家,城市居民卻沒有好好珍惜,把污水排到干凈水中,水污染主要來自于工廠污水排水和生活污水排放。在做各個城市的城市規劃時一定要做到在每個工廠中設置污水處理設施,將排出的污水經過處理后排入河流;我們的生活污水,把剩飯、剩菜倒入下水道,讓水沖走,大部分城市的生活污水沒有經過任何處理就直接排放到河流中,造成了河流的污染。還有就是不珍惜天降之水,比如說為了交通順暢往雪上灑鹽,就把非常好的淡水資源用鹽污染了,應該盡量把雪鏟到馬路兩邊的土地上,把水保留下來,對于交通要道的融雪用鹽,要盡量減少鹽的用量,這樣對地面有益,對兩邊的樹根也沒有傷害。在城市規劃設計中尤其是南方城市的屋頂應設置雨水收集系統,用蓄積的雨水來沖馬桶或者用雨水管把雨水收集起來排放到房前屋后的綠化用地中,作為綠化的灌溉用水。城市中的建筑物的綠化可以采取立體綠化的方式,例如種爬山虎之類的植物,可以遮擋陽光直接的照射和雨雪的侵蝕,屋頂鋪上草后,頂樓就不會太熱,同時草皮可以吸納屋頂的灰塵,減少空氣中的懸浮顆粒物,下雨時又可以滯留雨水,從而減少雨水的流失。
城市規劃是科學嚴謹的,要想建設好城市,必須普及城市規劃知識,要在城市規劃中加強生態理論的應用,將生態理論思想滲透于城市規劃的各個方面和部分,使城市規劃考慮到現今的生態關系和生態質量,又要考慮到城市未來的生態關系和質量,使城市和城市生態系統可持續發展。
參考文獻:
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[2]董憲軍.生態城市論[M].北京:中國社會科學出版社,2002.
1、生態園林城市的概念
1.1生態園林城市提出的背景
我國從1992年開始園林城市的創建活動,其重點在城市的綠化建設,實行了十多年后,全國城市的生態化傾向越來越明顯。因此, 2004年9月22日,國家建設部向全國又發出了創建生態園林城市的號召,提出建設生態園林城市的新目標,其根本目的在于落實以人為本,全面、協調、可持續的科學發展觀,促進我國城市的可持續發展。由于目標明確單一,可操作性強,適合目前我國的國情,對于改善我國城市的生態環境,以及建設生態城市都具有重要的現實意義和基礎作用,所以創建“生態園林城市”成為建設生態城市的階段性目標。
1.2生態園林城市的內涵
生態園林城市的理論尚在發展之中。保護非再生自然資源;珍惜賴以生存的生態環境;搶救逐漸消亡的歷史文化;統籌經濟發展與環境建設;建設舒適宜人的綠色家園;縮小區域差異與平衡發展;重視科學規劃與有效實施;承擔歷史賦予的社會責任。建設“生態園林城市”就是要利用環境生態學的原理,規劃、建設和管理城市,進一步完善城市綠地系統,有效防治和減少城市大氣污染、水污染、土壤污染、噪聲污染和各種廢棄物,實施清潔生產、綠色建筑,促進城市中人與自然的和諧,使環境更加清潔、安全、優美、舒適。真正的生態園林城市應該是生態之城、美麗之城、高效之城、和諧之城。
2、以科學理論為指導搞好城市生態園林的規劃與設計
科學規劃是建設生態園林城市的前提,城市生態園林規劃設計要堅持以人為本,以人類的福利為出發點,追求與實現人、園林植物及其景觀、城市環境三者間的和諧共存。應用城鄉規劃學、生態學、系統學、風景建筑學、植物學、林學、藥學、地理學、社會學、心理學、美學和文化學等學科的原理和方法,充分認識到城市生態系統是一個開放的系統,它與城市外部其他生態系統必然進行物質、能量、信息的交換。必須用系統的觀點從區域環境和區域生態系統的角度考慮城市生態環境問題,制定完整的城市生態園林的發展戰略規劃;以生態學中廊道的作用、結構與斑塊的關系等理論為城市道路、濱河等線狀發地提供科學選擇依據,以景觀生態學中斑塊的大小、形狀及邊緣生態效應等理論應用于城市生態園林中點及重點面的規劃,主要尋求城市中點及主要專用綠地(面)的布置位置、大小、形式的生態效應及其相連關系;運用島嶼生物地理學原理,在城市各生境島之間以及與城外自然環境之間修建“廊道”(綠化帶),把這些分散分布的公園、綠地連接起來,以形成城市生態園林的有機網絡。
3、城市生態園林規劃實現的思路
3.1城市結構生態化
生態園林城市的功能源于城市結構,并依附于城市結構;城市功能的強弱,城市競爭力的大小,根本在于城市結構是否合理和先進。城市功能實現生態化的前提就是城市結構實現生態化。城市功能生態建設規劃的著力點也在于城市結構生態化的建設規劃,因此,城市結構生態化是生態城市規劃的基礎和前提。我國學者劉天齊等認為,城市生態規劃的出發點和歸宿是促進和保持城市生態系統的良性循環,要改善城市生態系統的狀態就必須從調整城市生態系統的結構入手,調控城市生態系統結構是城市生態規劃的首要內容。因此,實現城市結構生態化是生態園林城市規劃的首要核心任務。城市結構具有復雜性和多樣性,但是無論從城市生態學的角度考察還是從我國的生態園林城市建設發展水平看,我國生態園林城市結構生態化首先應從實體結構生態化開始,然后才能逐步實現高層次的城市社會生態化。
3.2城市功能生態化
傳統的城市功能主要有城市政治功能、經濟功能、社會功能、文化功能、生態功能等。但是結合生態園林城市的內涵、特征及我國現行的行政管理模式,本文認為生態園林城市功能具有更為廣泛的含義,其功能主要包括產業、社會、人居、交通、水域、園林、景觀和生態環境類功能。其中,社會、產業、人居、交通為城市實體功能,水域、園林、景觀和生態環境為生態服務功能。生態園林城市的功能生態化就是指產業、人居、交通、園林、水域、景觀、環境和社會類功能的全面生態化。
3.3生態園林建設的類型
3.3.1觀賞型人工植物群落
觀賞型人工植物群落是生態園林中植物利用和配置的一個重要類型,它將景觀、生態和人的心理、生理感受進行綜合研究。并運用美學原則,強調意與形的統一。①美學原則的應用。運用節奏與韻律,統一與微差,對比與協調等美學原則,采用有障有敞、有透有漏,有疏有密、有張有弛等手法造景,富有季相色彩,給人以美的享受。②意與形的統一。強調意與形的統一,情與景的交融,利用植物寓意聯想來創造美的意境,寄托感情。如利用優美的樹枝,蒼勁的古松,象征堅韌不拔;青翠的竹叢,象征挺拔、虛心勁節;傲霜的梅花,象征不怕困難、無所畏懼;利用植物的芳名:金桂、玉蘭、牡丹、海棠組合,象征“金玉滿堂”;桃花、李花象征“,桃李滿天下”等。
3.3.2環保型人工植物群落
環保型人工植物群落是以保護城鄉環境,減災防災、促進生態平衡為目的的植物群落。
3.3.3保健型人工植物群落
保健型人工植物群落是利用植物的配置,形成一定的植物生態結構,從而利用植物的有益分泌物質和揮發物質,達到增強人體健康、防病治病的目的。例如:枇杷樹、丁香+桃樹+八仙花-八角金盤,林沿種枸骨-蔥蘭;銀杏、廣玉蘭+香樟、桂花、胡頹子-薰衣草;含笑+蠟梅+丁香+桂花-結香+梔子-玫瑰、月季;其中,枇杷安神明目,丁香止咳平喘,廣玉蘭散濕風寒,許多香花樹種如含笑、桂花、廣玉花、梔子等,均能揮發出具有強殺菌能力的芳香油類,銀杏葉含有氫氰酸,故保健和凈化空氣能力較強。
4、總結
人類渴望自然,城市呼喚綠色,城市生態園林以豐富的植物為材料、模擬與再現自然植物群落、提倡自然景觀的創造,形成城市生態系統的自然調節能力,改善城市環境,維護生態系統平衡,保證城市的可持續發展,滿足人們的休閑、游憩和觀賞能需要。
參考文獻:
[11王浩,趙永艷.城市生態園林規劃概念及思路田[J].南京林業大學學報,2000,24.
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:
人們利用生物圈中各種資源創造物質財富的同時,既不能忽視生態系統自身的特點和規律,也不能忽視人類活動對各種生態系統造成的脅迫效應和影響,更不能將充滿生命的生物圈簡單地看作人類的資源庫和蓄污池。在城市規劃和建設中,我們利用自然資源的同時,要尊重自然,保護生態平衡,才能持續利用大自然賜予人類的寶貴財富,實現人類社會的可持續發展。
1 生態城市規劃基本概念
生態城市規劃主要是將現代生態理念融合在城市規劃設計中,結合科學的生態學原理把城市看成完整的生態系統實施規劃改革。無論是從社會學還是生態學角度看,城市都是人們日常活動最集中、最密集的區域,而城市的自然發展、生態環境發展、經濟發展等都形成了極為復雜的生態環境體系。這些復雜的生態環境綜合體都是按照這一系統順利運行的,能夠引導城市健康持續發展著。生態城市規劃是以建設生態城市為目標,以社會一經濟一自然復合的城市生態系統為規劃對象,結合生態學的原理、方法,應用規劃科學、系統科學的手段,去辨識、設計和模擬人工生態系統內的各種關系,確定最佳生態位,并提出人與城市復合生態系統相協調的優化方案的規劃。
2 生態學原則在城市生態設計中的應用
城市是一個復合的高度人工化的生態系統,具有依賴性大、不完善、不穩定的特點,缺乏像自然生態系統那樣較為完善和諧的自控機制,為此,應用生態學的原則和方法去調控城市內部各要素之間的關系,提高物質轉化與能量利用的生態效率,開發城市未被利用的人力、物力和環境資源,促進人與自然的和諧,對維護城市的生態平衡十分重要。
2.1 整體性原則。在研究城市生態系統的規劃建設時,應注重宏觀的整體效益,謀求經濟、社會、環境3個效益的協調統一與同步發展。
2.1.1城市發展與環境質量的平衡。一是在了解城市生態系統結構的基礎上,樹立全局觀念,完善和執行城市的總體規劃設計;二是在城市規劃設計上,對城市環境實施容量控制。環境容量是指環境可承受的既定利用方式的綜合上限,包含人口容量、土地容量、綠化容量及交通容量等;三是在注重經濟與環境平衡的基礎上,優化城市的生態結構,考慮城市與郊區、鄉村的合理區劃及功能配置。
2.1.2注重整體與局部的關系。要強調區域性,生態問題的發生、發展都離不開一定的區域。生態規劃要將城市放在特定的區域中,從大的背景設計人工化環境在區域內的布局和利用。
2.2 循環再生與節能。生態系統中強調物質的循環和能量的流動,兩者緊密聯系,共同進行。一方面是新物質不斷合成,另一方面又被分解為可利用的形式,周而復始的循環,構成生態系統存在、發展、演替的基礎。
3 生態城市規劃的主要內容
3.1 生態要素的調查。主要目的是調查搜集規劃區域內的自然、社會、人口、經濟與環境的資料與數據,包括歷史資料的搜集、實地取證、測試、社會調查與遙感技術應用等,為充分了解規劃區域的生態特征、生態過程、生態潛力與制約提供基礎。
3.2 生態分析與評價。主要目的在于運用復合生態系統的觀點及生態學、環境科學的理論與技術方法,對評價區域的資源與環境的性能生態過程特征、生態環境敏感性與穩定性進行綜合評價分析,以認識和了解評價區域內環境資源的生態潛力和制約。生態分析與評價主要包括以下幾個方面:生態過程分析;生態潛力分析;土地質量及區位評價;生態敏感性分析;生態適宜度評價。
3.3 評價指標體系的建立及規劃目標的研究。生態城市規劃的工作中,建立評價指標體系及規劃目標具有重要的作用,其內容應包括社會、經濟和環境3個方面的內容。
3.3.1評價指標體系。評價指標體系是描述和評價某種事物的可量度參數的集合,應根據人工復合生態系統的特點,采用系統工程中的德爾斐專家咨詢法和多目標決策法,在參考和吸收傳統指標的同時,結合城市生態系統外向型經濟發展的特點,從協調社會經濟發展與環境保護的關系著手,充分發揮人對復雜系統的辯識能力,建立一套科學、綜合、簡潔、完備的評價指標體系。
3.3.2規劃目標和年限。確定生態城市規劃的總目標、近遠期目標和年限,應同城市總體規劃近遠期目標和相應的年限一致,以利用同步、協調、可比、互為應用。
3.4 生態功能區劃與土地利用布局
3.4.1生態功能區劃。生態功能區劃是進行生態城市規劃的基礎,根據城市生態系統結構特點及其功能,劃分為不同類型的單元,研究其特點、結構、環境污染、環境負荷以及承載力等問題,為各生態區提供管理對策。區劃的方法可采用數值聚類法等。具體操作時,可將土地利用評價圖、工業和居住用地適宜度等圖紙進行疊加,并結合城市建設總體規劃綜合分析,進行城市功能分區。
3.4.2土地利用布局。城市土地利用的空間配置直接影響到城市生態環境質量的優劣,故無論是新建城市或改建城市的生態規劃都必須因地制宜地進行土地利用布局的研究。在生態城市的規劃中,應綜合研究城市用地狀況與環境條件的相互關系,按照城市的規模、性質、產業結構和城市總體規劃及環境保護規劃的要求,提出調整用地結構的建義和科學依據,促使土地利用布局趨于合理。
3.5 環境污染綜合防治規劃。環境污染綜合防治規劃是生態城市規劃中的重要組成部分,應從整體出發制定好污染綜合防治規劃,實行主要污染物排放總量控制,并建立數學模型對城市環境要素的發展趨勢、影響程度進行預測,分析不同發展時期環境污染對城市生態狀況的影響,根據各功能區不同的環境目標,按功能區實行分區生態環境質量管理,逐步達到生態規劃目標的要求。
3.6 人口適宜度規劃。人類的生產和生活對城市生態系統的發展起著決定性的作用。在生態城市規劃的編制工作中,必須通過研究人口分布、規模、自然增長率、機械增長率、男女性比、人口密度、人口組成、人口流動等基本情況,從而確定近遠期的人口規模,提出城區人口密度調整意見、提高人口素質對策以及實施人口規劃對策。
3.7 產業結構與布局調整規劃。產業結構是城市經濟結構的主體,影響著城市生態系統的結構和功能。城市產業結構不僅表現在3個產業的比例關系,還有生產工藝合理沒計的問題,即在功能區(工業區)中要設計合理的“生態工業鏈”,推行清潔生產工藝,促進城市生態系統的良性循環。調整、改善老城市產業布局、搞好新建城市產業的合理布局,是改善城市生態結構、防治污染的重要措施。
3.8 生態綠地系統規劃。在生態城市的規劃工作中,必須充分認識到城市綠化的重要性,將治污與綠化、美化相結合,根據城市的地形地貌、河湖水系、氣候、環境特征等,合理組織綠地,制定出城市各類綠地的用地指標,合理安排整個城市園林綠地系統的結構和布局形式,研究維持城市生態平衡的綠量(市區綠地覆蓋率、人均綠地、人均公共綠地等),合理設計群落結構、選配植物,并進行綠化效益的估算,形成一個點線面結合、綠地、水面自然相融的城市生態綠地系統。
3.9 資源利用與保護規劃。在城市建設與經濟發展過程中,普遍存在對自然資源的不合理使用和浪費現象,掠奪式開發導致了人類面對資源枯竭的危險。因此,生態城市規劃工作應根據國土規劃和城市總體規劃的要求,依據城市社會發展趨勢和環境保護目標,制定對水、土地資源、大氣、動植物物種資源、礦產資源等的合理開發利用與保護的規劃。
4 結束語
生態城市是社會和諧、經濟高效、生態良性循環的人類住區形式,城市現代化建設發展使得自然資源得到了有效利用,在利用自然資源的過程中必須充分肯定自然在城市發展中的作用,維持良好的生態系統,促進人類的可持續發展。
摘要:城市生態系統作為一種高度人工化的自然-社會-經濟復合的生態系統,強調生態系統能維持對人類的服務功能以及人類自身健康及社會經濟健康不受損害。以湖北省咸寧市為例,采用聯合國經濟合作開發署(OECD)的PSR模型框架,從資源環境壓力、資源環境狀態、人文環境響應3個方面建立健康診斷指標體系,采用層次分析法確定指標權重,以灰色模型GM(1,1)預測咸寧市各指標的變化。研究結果表明:①對咸寧市生態系統健康指標診斷,結果顯示在2015年,咸寧市生態健康診斷預警指標體系32個指標中將沒有巨警(紅燈),重警(黃燈)主要是經濟發展壓力所屬指標即人均污水排放量、人均工業廢氣排放量。②整體來看,從2004年到2015年,咸寧市生態系統綜合健康指數呈現減小的趨勢,從巨警(0.85)轉向輕警(0.17),顯示咸寧市生態系統健康狀況整體好轉。在要素層的3個子系統中,壓力子系統指標逐步加大,到2015年將為重警(0.66)。其余兩個子系統到2015年將得到較好改善,對支持咸寧市生態健康整體好轉發揮了積極作用。
關鍵詞 :生態系統;健康診斷;預警;PSR模型;咸寧市
中圖分類號: S153.6;F595 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)02-0480-06
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.057
生態系統健康概念的提出可追溯到20世紀40年代,美國著名生態學家、土地學家AldoLeopold于1941年提出了土地健康(Land health)的概念[1]。周文華等[2]提出城市生態系統健康(Urban ecosystan health)是指系統內人類生產生活通過與周圍環境、各群落之問進行的物質和能量交換所形成持續的良性循環,以及城市生態系統內人類種群的健康。
Spiegel等[3]采用驅動力-壓力-狀態-暴露-影響-響應(DPSEEA)模型對古巴首都哈瓦那城市生態系統健康進行了評價。聯合國經濟合作開發署(OECD)于1994年建立PSR(Pressure-state-response)模型[4]、UNCSD于1996年建立DSR(Driving force-state-response)模型[5]。歐洲環境署(EEA)1998年提出了DPSIR(driving force-pressure-state-exposure-effect-action)模型[6]。Polsky 等[7]受美國公共空間計劃整合框架的啟示,發展了基于“暴露-敏感-適應”的VSD 評價整合模型(Vulnerability scoping diagram)。牛文元運用系統學的方法,把人口控制、資源消耗、生態環境質量的動態變化、政府管理能力等結合起來,建立了DSP指標(Degree of sustainable development)。魏婷等[8]利用突變級數法對廈門市生態系統健康進行了定量評估和趨勢分析。劉耀彬[9]認為城市化與資源環境概念內涵復雜,具有層次性,在PSR框架的基礎上,提出了城市化與資源環境相互作用的擴張EPSR模型(Extended pressure-state-response)。此外,物元可拓模型法[10]、屬性綜合評價法[11]和主成分投影法[12]等在城市生態系統健康研究中也得到了應用。
本研究在對咸寧市生態系統基本狀況進行綜合分析的基礎上,利用層次分析建立咸寧市生態系統健康評價體系,進行診斷預警,結合實際全面分析造成咸寧市生態系統破壞的主要原因,診斷咸寧市生態系統的健康狀況及變化趨勢,評價污染壓力對咸寧市生態系統的影響,為咸寧市綠色發展提供科學決策。
1 研究區概況
咸寧市位于湖北省東南部,素有“湖北南大門”之稱,是武漢城市圈“8+1”的成員城市之一,與湖南省、江西省接壤,地理位置跨東經113°32′-114°58′,北緯29°02′-30°19′。下轄1市1區4縣,分別是赤壁市、咸安區、通城縣、通山縣、嘉魚縣、崇陽縣。
2 研究方法及指標體系構建
2.1 模型構建
本研究采用PSR概念模型。在PSR框架內,環境問題可以表述為3個不同但又相互聯系的指標類型[13]:狀態指標用以衡量由于人類行為而導致的生態系統的變化;壓力指標則反過來表明生態環境惡化的原因;響應指標則顯示社會為減輕環境污染和資源破壞所做的努力。根據PSR概念模型,從資源環境壓力、資源環境狀態、人文環境響應等方面選取反映城市生態系統健康的相應指標(表1)。
上述指標體系中的數據由2004~2010年《咸寧市統計年鑒》直接查得。對于部分無法直接得到的數據,借鑒已有的數據,采用替代方法近似對指標賦值。為了消除數據的量級以及量綱的不同,選擇下式的方法對數據進行規范處理,公式如下:
式中,i為年份,j為指標序號;xij為指標數據。在本研究中,診斷預警警限界定是值越大警情越重(表2)。為統一指標的方向,對于指標值越大,對生態環境健康越有利的指標要進行變向處理,變向處理的公式為:
2.2 權重的確定
本研究采用層次分析法與專家調查法相結合的方法[15]。各指標的權重確定步驟如下:
1)專家打分:根據咸寧市生態健康指標體系表1建立專家評分表,用成對比較法和1~9尺度。分值分布為1~9,最高分為9,表示最重要,最小值為1,表示最不重要。
2)確定特征向量;對每一成對比較陣計算最大特征根和特征向量,作一致性檢驗。本研究中利用DPS數據處理軟件得到最大特征根及特征向量。一致性檢驗公式為:
式中,λ為DPS軟件計算的最大特征根,n為n階陣的階數(指標個數)。一致性比率CR,CR=CI/RI,RI可以根據n查Saaty表。當CR<0.1時,通過一致性檢驗。
3)確定權重:利用上面計算的特征向量,進行歸一化處理,得到權重。其計算的指標權重值如表1。
4)根據權重系數及標準化的指標體系,通過逐層的矩陣運算方法,構造綜合目標函數:
式中,βj為各層的權重系數,xj標準化的指標,F(x)為目標函數,n為某一層次中指標個數。根據目標函數與診斷預警警限比較,作出預警判斷。
2.3 評價標準及預警分級
在對指標進行預警判斷,分為巨警、重警、中警、輕警、無警5個級別,其判斷標準是根據相關的科研結論及文獻報道。其5個級別的劃分見表2。采用層次分析法,對2004~2015年咸寧市生態系統進行健康診斷,具體警限見表3。
2.4 灰色預測
灰色系統理論于20世紀80年代創立。灰色預測是對系統行為特征值的發展變化進行的預測,對既含有已知信息又含有不確定信息的系統進行的預測,也就是對在一定范圍內變化的、與時間序列有關的灰色過程進行預測。在DPS軟件GM(1,1)模型支持下對2015年咸寧市各項指標進行預測。
3 結果和討論
3.1 各分指標的診斷預警
對照咸寧市生態健康預警指標界限表2,對 2015年的生態系統健康狀況進行預診斷,其結果如表3。32個指標層中,沒有巨警(紅燈);重警(黃燈)有2個指標,分別是C8(人均污水排放量)、C9(人均工業廢氣排放量)。在2004~2010年中,人均污水排放量、人均工業廢氣排放量最小值分別為30.5 t/人、6 172.6標m3/人,顯示咸寧市在這個指標方面有待改善。中警(藍燈)有7個指標,分別是C4(人均林地面積)、C5(GDP增長率)、C7(人均用水量)、C11(城市化率)、C12(人口自然增長)、C14(水土流失面積/土地面積)、C18(恩格爾系數)。在以后的評估中,GDP增長率和城市化率兩個指標方面建議根據中國的實際情況加以改進。輕警(淺藍燈)有7個指標,分別是C3(畜均草地面積)、C19(萬人科技人員數)、C21(第三產業占GDP比重)、C24(環境保護宣傳教育普及率)、C27(科技投入強度)、C31(環保投資投入強度)、C32(教育投入強度)。從以上結果可以看出重警主要是經濟發展壓力(B2)所屬指標,反映了經濟發展對環境造成的壓力。
3.2 目標層——整體分析
對咸寧市生態健康診斷預警,是基于對目標層H的層次分析法的結果的判斷。咸寧市生態系統健康診斷結果如圖1所示。整體來看,從2004年到2015年,咸寧市生態系統綜合健康指數呈現減小的趨勢,從巨警(0.85)轉向輕警(0.17)。咸寧市生態系統綜合健康指數2004年至2005年略有下降,2005年到2006年呈小幅度增長趨勢,2007年后又出現下降趨勢。結果顯示從2006年以后咸寧市生態系統健康得到逐步改善。
3.3 準則層——子系統分析
3.3.1 壓力子系統 咸寧市生態系統壓力子系統健康診斷預警結果如圖2,咸寧市壓力子系統從2004年到2008年呈穩步上升趨勢,到2008年達到第一高峰0.48,為中警。2008年到2010年有所下降。但是2010年以后壓力值明顯增長,表明壓力不斷增大,預測2015年壓力指標為0.66,為重警,顯示咸寧市隨著經濟發展,咸寧市生態系統壓力將越來越大。
在壓力子系統中包括資源豐裕度、經濟發展壓力和人類活動強度3個具體指標(圖3)。3個指標中經濟發展壓力和人類活動強度呈現增長趨勢。經濟發展壓力和人類活動強度到2015年呈現巨警(0.85)和重警(0.64)。資源豐裕度呈現波動趨勢,在2008年達到0.77(重警)后逐步減小,到2015年為0.41(中警)。資源豐裕度這種變化與資源開發及技術進步提高資源使用效率有關。經濟壓力呈上升趨勢,人類活動強度呈上升趨勢,表明未來幾年咸寧市如果不采取相應措施,經濟壓力將會越來愈大,人類活動強度愈來愈強。
3.3.2 狀態子系統 咸寧市生態系統狀態子系統健康診斷預警結果如圖4。從2004年到2015年逐步下降。從2004年的0.83(巨警)將降低到2015年的0.24(輕警)。說明咸寧市生態環境質量、經濟發展水平、人口健康狀況整體在向好的方向發展。近年來咸寧市政府加大了環境治理力度,打造生態城市、人類宜居城市,加大了對污染物的治理,并對一些高污染企業進行整改,提高企業的治污積極性,有效推進污染總量控制工作,使生態狀況有了明顯好轉。
咸寧市生態系統狀態子系統包括人口健康狀況、經濟發展水平和生態環境質量3個方面,其診斷預警結果如圖5所示。從圖可知,生態環境質量在2007年、2015年有所升高,其余兩個指標值整體來講是逐步降低的。經濟發展和人口健康到2015年呈現無警狀況,生態環境在2015年為中警狀況。
3.3.3 響應子系統 咸寧市生態系統響應子系統健康診斷預警結果如圖6所示。從2006年到2015年將持續穩步下降,其中2010年后下降更明顯。響應子系統反映了社會和個體對環境污染和資源消耗所采取的對策和措施。響應子系統指標值的降低,反映了居民環保意識的提高以及政府在政策、環保投入等方面的努力。
咸寧市生態系統響應子系統包括政策與管理水平、環境保護力度兩個方面。其診斷預警結果如圖7所示。從圖中可知,兩個要素層指標逐步減小,到2010年為中警,但是到2015年將為無警狀況,顯示隨著生態文明建設的越來越被重視,咸寧市生態城市建設將得到逐步落實,所采取的環境保護力度也在加大。
4 結論
本研究采用PSR模型框架,用層次分析法確定各指標及各層次的權重。采用灰色模型GM(1,1),對咸寧市2015年各指標進行了預測。對各指標與相關標準比較來進行咸寧市生態系統健康指標診斷。經過分析計算得到以下結論:
1)對咸寧市生態系統健康指標診斷,結果顯示在2015年,咸寧市生態健康診斷預警指標體系32個指標中將沒有巨警(紅燈),重警(黃燈)主要是經濟發展壓力(B2)所屬指標即人均污水排放量、人均工業廢氣排放量,反映了經濟發展對環境造成的壓力。
2)整體來看,從2004年到2015年,咸寧市生態系統綜合健康指數呈現減小的趨勢,從巨警(0.85)轉向輕警(0.17)。咸寧市壓力子系統從2004年到2008年呈穩步上升趨勢,預測2015年壓力指標為0.66,為重警。咸寧市生態系統狀態子系統2004年到2015年逐步下降。從2004年的0.83(巨警)降低到2015年的0.24(輕警)。咸寧市生態系統響應子系統從2006年到2015年呈持續穩步下降趨勢,其中2010年后下降更加明顯。
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Abstract: the landscape in the way of sustainable development depends on the ecological landscape. Landscape ecology garden green space system for the city of the whole picture provides the means, the botanical garden space and the whole city landscape connected, endowed with new connotation. In this paper, the landscape ecological design and sustainable development of the brief elaboration.
Keywords: the city landscape; Ecological garden; Optimization design
中圖分類號:TU986.2文獻標識碼:A文章編號:
景觀生態學是一門新興的學科,是地理學與生態學交叉形成的,研究景觀生物群落與主要環境條件之間錯綜復雜的因果反饋關系的學科,研究景觀結構單元的類型組成、空間格局及其生態過程的相互作用。生態園林是當代城市園林綠化建設發展的目標模式,它以保持生態平衡、改善城市生態環境為主導思想,講究因地制宜,遵循生物共生、循環、競爭等生態學原理,按照各物種自身的生物學特性,充分利用空間資源,讓各種生物有機地組合成一個和諧、有序、穩定的群落,創造美化、優化、凈化的高質量生活環境.
一、城市景觀生態的特點
從景觀生態學的角度來看,城市景觀設計的對象是具有特殊屬性的生態系統,人是城市生態系統的主體.由于人的作用,城市生態系統改變了自然生態系統的屬性,其物理環境結構和物質能量流發生了迅速的變化,系統的自然調節凈化機能受到巨大影響.因此,城市是典型的以人類干擾為主的景觀,是一種連續動態變化的特殊景觀,其自發的過程是自然景觀的破壞和人工景觀要素的擴大.其景觀結構的具體表現為:工業斑塊數量增多,環境污染源增多,面擴大;內部綠地和水域等環境資源拼塊銳減;城市建筑急劇膨脹并向郊區擴展,取代農田基質和綠地斑塊;城市景觀的平均凈生產力是負值,比其它任何景觀斑塊卻更具有依賴性,需要依靠廊道運輸大量能源來維持正常運轉.可見城市景觀的自發發展具有日趨惡劣的趨勢.
二、城市景觀生態設計的原則
2.1 整體優化原則
城市景觀是城市尺度上是一系列生態系統組成的具有一定結構與功能的整體,在設計中應把它作為一個整體來分析和研究,達到整體最佳狀態,實現優化利用.在把握城市總體景觀結構的基礎上對于城市中的自然綠地、水域等環境資源拼塊的分布和發展趨勢要做系統的調查分析,以此作為宏觀基礎來對城市廣場、公園、綠地等中觀的城市景觀要素進行指導和協調.
2.2 異質性原則
異質性是景觀的重要屬性,景觀空間異質性的維持與發展是景觀生態規劃的重要原則.
2.3 多樣性原則
景觀多樣性是描述生態鑲嵌式結構的拼塊的復雜性、多樣性,可以采用多度、均勻度、鑲嵌度和連通度等加以描述.生態學的研究表明,生態系統內結構和物種多樣性有利于系統抗干擾能力的提高,有利于系統的穩定和發展.景觀設計中的多樣性原則體現在以下幾個方面:景觀拼塊結構的多樣性,即城市中各種景觀資源及其相互作用的機制應盡可能多樣化,以利于城市生態系統的運轉;城市景觀生態元中生物分布的多樣性;城市景觀生態元空間形態及承載行為模式的多樣性.
2.4 景觀個性原則
每個景觀都具有與其它景觀不同的個性特征,即不同的景觀具有不同的結構與功能,這是地域分異客觀規律的要求.地域性因素直接影響到城市景觀設計的對策和方法,城市的氣候、水文、地理、土壤、植被、動物、微生物等地域性,自然條件是因地制宜設計的基礎.同時,根植于地域的文化傳統與文化遺跡也是生態系統的一部分.
2.5 遺留地保護原則
城市生態系統是扎根于土地之上的,地域性因素直接影響到城市景觀設計的對策和方法.城市的氣候、水文、地理、土壤、植被、動物、微生物等地域性自然條件是因地制宜設計的基礎.同時,根植于地域的文化傳統與文化遺跡也是生態系統的一部分,一定要絕對保護自然保留地和寶貴的歷史文化遺跡.
2.6 生態關系協調共生原則
指人與環境、生物與環境、生物與生物、社會經濟發展與資源環境、景觀利用的人為結構與自然結構及生態系統與生態系統網的協調,把社會經濟的持續發展建立在良好的生態環境基礎之上,實現人與自然共生.
三、城市景觀生態設計的方法
由于生態化設計的特殊性和系統性,照搬城市規劃和城市設計的方法是不完全適用的,城市景觀的網絡生態化設計應該在根本上從景觀生態出發.
3.1 廊道的構建
廊道是指不同于兩側基質的狹長地帶,也就是一個線狀或帶狀的斑塊.城市中的公路、鐵路、河流、各種綠化帶、林蔭帶均屬于廊道.廊道在很大程度上影響著景觀的連通性,也影響著拼塊間物種、物質和能量的交流.城市廊道網絡的構建不僅僅是道路和綠地系統的規劃,它奠定了城市生態系統的基本空間格局,是整個城市生態系統各景觀生態元相互作用的通道,直接影響到生態系統的運行效率.例如:方向和規模恰當的廊道可引人自然氣流,改善局部氣候環境,也可以阻擋風沙或寒流.再如:控制廊道對拼塊的干擾,可以控制拼塊的發展趨勢,從而保護自然資源拼塊,協調人工景觀拼塊的發展.以“廊道”的概念來設計城
市的基本生態網絡,可以不再局限于僅以人的需求為出發點的城市空間和交通層面的規劃,保證城市生態系統的有機性.廊道網絡的構建應遵循整體性和地域性原則,并預留動態發展的彈性空間.