第3节-城市生态工程课件.ppt

1、生生 态态 工工 程程Ecological engineering城市生态工程城市生态工程第一节第一节 城市生态学城市生态学1 1 城市的起源与城市化城市的起源与城市化城市的概念城市的概念 城市(city)以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 特点：人口集中，工商业发达，居民以非农业人口为主的地区。常为周围地区的政治、经济、文化中心。城市的产生(三次社会分工与私有制)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

2、商业分离“市”(集)形成 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城市化景观现代农业景观现代农业景观-1950传统农业景观传统农业景观-18001950历史乡村景观历史乡村景观-11001800铁器时代末期景观铁器时代末期景观-约公元前约公元前1000新石器及青铜时代新石器及青铜时代景观景观-原始自然景观原始自然景观-城城市市景景观观发发展展变变迁迁过过程程自然自然人工人工城市化发展过程城市化发展过程孤立农家孤立农家 市井集镇市井集镇 老工业区老工业区 新工业区新工业区城市化(urbanization)通常

3、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 数量上农业人口向城镇非农业人口的转变 质量上城市居民生活方式的现代化城市人口增长:(过去)自然(目前)机械城镇用地水域稻田灌草地林地湿地裸地果园198019881994深圳深圳市的市的土地土地利用利用变化变化 城市的优势在于工业、人口、市场、文化和科学技术的集中。这有利于生产的专业化、协作化和新型高度精尖技术密集工业的发展，有利人员流动、物质流通。城市的缺点也恰恰在于人口和工业的过量集中和密度过大，在城市化地区，进行着大量的资源利用、物质变换、能量流动、产品消费等活动，从而使自然资源大量耗用和各种生产、生活废料大量产出，引起了一

4、系列城市问题。城市化带来的城市问题 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、水源短缺、水源短缺、环境污染、生态条件恶化、疾病流行疾病流行，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。城市化的生态后果与生态问题生态后果生态后果 土地利用与景观格局发生变化 生态系统结构发生变化、部分生态功能丧失 局地气候发生变化生态问题生态问题 环境污染及由此影响到食品安全 部分生态条件恶化 自然资源供应常短缺 城市人口增加导致社会问题2 城市生态学 城市生态学(urban ecology)生态学的一个分支，是以城市空间范围内生命系统和环境

5、系统之间联系为研究对象的学科。城市生态学是研究城市人类活动与城市环境之间的关系的学科。将城市视为以人为中心的人工生态系统。城市生态学研究的目的 建立人类社会、经济与自然环境协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态系统良性循环的人类聚居地，即高效、和谐的人类生产与生活栖息环境，达到人与城市环境的天人合一。天人合一。城市生态学研究主要内容 城市居民变动及其空间分布特征(城市人口的生物特征、行为特征、社会特征研究)城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关系(城市物流、能流及经济特征研究)城市自然生态变化与城市环境的互动影响(城市生物及非生物环境的演变过程研究)城市生态管理与调控(城市交通、供水、生活

6、废物处理及其中的物质、能量利用，社会、自然和谐，系统动态调控方法研究)城市生态规划与生态建设城市生态学的发展：城市生态学的大规模发展是在1960s，联合国教科文组织(UNESCO,United Nations Educational,Scientific and Cultural Organization)的“人与生物圈”（MAB）计划提出了从生态学角度研究城市居住区的项目，指出城市是一个以人类为活动中心的人类生态系统，开始将城市作为一个生态系统来研究。第二节第二节 城市生态系统城市生态系统1 城市生态系统的结构 由自然环境和社会经济环境以及沟通自然、社会、经济的各种人工设施和上层建筑共同构成

7、社会经济自然复合生态系统 在该复合生态系统中: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 按社会学角度划分 城市社会：城市居民；城市组织 城市空间：人工环境；自然环境（自然资源；地域环境）按环境学角度划分 生物系统：城市居民；家养生物；野生生物 非生物系统：人工物质系统；环境资源系统；能源系统 按人居环境科学角度划分城市生态系统 自然生态系统经济生态系统社会生态系统生命非生命人类的经济活动第一产业第二产业第三产业文化政治科学法律政策植食动物植食动物肉食肉食动物动物动物动物人人(a)自然生态系统

8、自然生态系统 (b)城市生态系统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城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较植物植物植植 物物2 城市生态系统的功能组织社会生产，方便居民生活 生产功能 生活功能 还原功能生产功能：生物性生产：生物性生产是生物体通过新陈代谢作用与周围环境进行物质交换进行自身生长、繁衍的作用和过程。社会性生产：具有创造物质与精神财富，满足城市人类的物质消费与精神需求的生产。生活功能：城市生态系统满足城市生物，特别是城市人类各种需求的能力。基本需求和高层次需求。还原功能：还原是城市生态系统内各组成要素发挥自身机制协调生命与环境的相互关系，增强生态系统稳定性与良性循环

9、能力的功能。分为自然还原功能与人工调节功能。“功能”通过“生态流”实现 城市生态系统的物质流 城市生态系统的能量流 城市生态系统的信息流2.1 城市生态系统的物质流 可从人口流、资源货物流等方面进行分析:人口流:城市人口市内流动时间与空间上的变化，分规则或不规则两类，也可分常住和流动 常住人口流:出生/死亡 迁入/迁出 合理的城市布局可以使居民的上下班时间缩短，也会为居民生活带来方便 流动人口流:旅游、探亲、过境、出差、经商、做生意，和“打工族”10000万(2000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，

10、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 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、废物排放等物质在系统中所经过的一切过程2.2 城市生态系统的能量流 能量流动的基本过程能量流动的基本过程原生原生次生次生有用有用最终最终自然界自然界加工转化，便于输送或贮存加工转化，便于输送或贮存做功利用做功利用转移至产品中或投入到使用中转移至产品中或投入到使用中2.3 城市生态系统的信息流 信息(in

11、formation,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。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:输出精神产品第三节第三节 城市生态规划与设计城市生态规划与设计1 城市生态

12、规划 城市生态规划是生态规划思想和方法在城市规划领域的应用和发展。它是应用生态学原理和整体综合思想对城市生态系统各要素的组成、结构、关系的规划。城市生态规划既与城市规划和环境规划有着密切的联系，但又有一定的区别。城市环境规划强调规划区域内大气、水体、噪声及固体废弃物等环境要素的质量监测、评价、调控和管理。城市规划是在区域规划的基础上，根据国家城市发展和建设的方针、经济技术政策、国民经济和社会发展规划，结合城市自然地理、经济地理条件和其他方面的城市建设条件，合理地确定城市性质、发展目标、发展规模和空间布局，布置城市系统诸要素，其重点在于城市土地利用结构和空间配置、城市产业及基础设施的布局、建筑密

13、度和容积率的合理设计等。城市生态规划致力于将生态学思想和原理渗透于城市规划的各方面，使城市规划生态化，强调运用生态系统整体优化的观点，在对规划区域内社会经济自然复合生态系统进行全面研究的基础上，提出城市相关资源合理开发利用、环境保护和生态建设的规划，注重城市规划各要素的生态学关系。2 城市生态规划的原则：整体综合优化原则 协调共生原则 功能高效原则 生态可持续性原则 景观多样性保护原则 谨慎性原则 3 城市生态规划的内容 城市生态功能分区规划城市土地利用规划城市人口容量规划城市环境规划城市生态功能分区规划 城市自然生态功能区 指各种自然植被、湖泊、沼泽及人工建立模拟自然景观的生态区域。生产服务

14、功能区 指耕地、果园等农业耕作区域，以及近海养殖区域。生活功能区 指城市、乡村居住地和交通、道路用地等完全为人类所改造的土地类型，是人类生活和活动的主要场所。生态恢复区 指裸地、盐碱地、荒地，及人为破坏后(如矿山)的未利用土地。城市土地利用规划 城市用地构成一般可分为工业用地、居住用地、市政设施用地、道路交通用地、绿化用地、特殊用地、保留地和其他用地等。根据城市的性质、规模和城市产业结构调整的需要，结合用地大小、地形、山脉、河流、气候、水文及工程地质等自然制约因素，因地制宜地进行土地利用布局的研究。城市人口容量规划 人口是城市生态系统的主体，城市人口密度增加会加重人的生理和心理压力，降低城市人

15、口的生活质量。制定适宜的人口规划是城市生态规划的重要内容，将有助于充分发挥城市的综合功能，提高社会、经济和环境效益，实现可持续发展。城市应根据规模、自然条件以及消费状况选择适宜的人口容量。从水资源容量、土地资源容量、绿地容量、环境容量等方面预测城市人口规模。城市环境规划 制定城市环境保护规划，要根据污染源、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，还要针对主要环境问题确定污染控制目标和生态建设目标，在此基础上制定污染总量控制方案。4 城市生态规划步骤 确定规划范围与目标 生态调查与资料收集 生态评价与预测 编制规划方案 规划方案评审 第三节

16、第三节 生态城市生态城市 生态城市是按照生态学原理建立起来的具有社会、经济、信息、高效率利用且生态良性循环的人类聚居地。换句话说，就是把一个城市建设成为一个人流、物流、能量流、信息流、经济活动流、交通运输流等畅通有序，文化、体育、学校、医疗等服务齐全、文明、公正，与自然环境和谐协调、洁净的生态体系。1 生态城市的产生：生态城市这一概念是在联合国教科文组织(UNESCO)发起的“人与生物圈(MAB)计划”研究过程中提出的。生态城市是人类居住区(城市发展)的高级阶段、高级形式。作为城市建设的一种理想模式，生态城市强调人与人、人与自然、自然与自然的充分和谐。生态城市是根据生态学原理综合研究城市生态系

17、统中人与住所的关系，并应用科学与技术手段协调现代城市经济系统与生物的关系，保护与合理利用一切自然资源与能源，提高人类对城市生态系统的自我调节、修复、维持和发展的能力，使人、自然、环境融为一体。2 生态城市的涵义：一是社会生态化，即社会和谐。主要表现为人类有自觉的生态意识和环境价值观，生活质量、人口素质、健康水平与社会进步、经济发展相适应，有一个尊重人权，保障人人平等、自由、教育、安全的社会环境。二是经济生态化，即经济高效。主要表现为采用可持续的生产、消费、交通和居住区发展模式，在经济发展上追求质量与效益的提高，努力提高资源的再生和综合利用水平，致力于实现绿色价格体系下的经济运行。三是环境生态化

18、，即自然融入城市，城市归于自然。主要表现为发展以保护自然为基础，最大限度地维持生物及生物遗传的多样性，最大限度地保护生命支持系统、自然环境及其演进过程，保证人类的一切开发建设活动始终保持在环境承载能力之内。3 国外生态城市发展的范例 从20世纪70年代生态城市的概念提出至今，世界各国对生态城市的理论进行了不断地探索和实践。目前，美国、巴西、新西兰、澳大利亚、南非以及欧盟的一些国家都已经成功地进行了生态城市建设。美国 伯克利 重视发展生态农业和建设生态工业园，这有力地促进了城市可持续发展，伯克利也因此被认为是全球“生态城市”建设的样板。生态城市应该是三维的、一体化的复合模式，而不是平面的、随意的

19、；同生态系统一样，城市应该是紧凑的，是为人类而设计的，而不是为汽车设计的；而且在建设生态城市中，应该大幅度减少对自然的“边缘破坏”，从而防止城市蔓延，使城市回归自然。日本 北九州 日本北九州市从20世纪90年代开始以减少垃圾、实现循环型社会为主要内容的生态城市建设，提出了“从某种产业产生的废弃物为别的产业所利用，地区整体的废弃物排放为零”的生态城市建设构想，其具体规划包括：环境产业的建设、环境新技术的开发、社会综合开发。市民积极参与，政府鼓励引导，是北九州生态建设的经验之一。为了提高市民的环保意识，北九州开展了各种层次的宣传活动，既有政府组织的也有家庭自发的活动。新加坡 新加坡之所以能够成为世

20、界瞩目的“花园城市”，与人们对自然的关爱和人与自然的和谐共处、追求天人合一的观念是分不开的。在城市化进程飞速发展的条件下，新加坡仍拥有绿色和清洁的环境，充分利用水体和绿地提高新加坡人的生活质量。在规划和建设中特别注意到建设更多的公园和开放空间；将各主要公园用绿色廊道相连；重视保护自然环境；充分利用海岸线并使岛内的水系适合休闲的需求。在这个蓬勃发展的城市，是植物创造了凉爽的环境，弱化了钢筋混凝构架和玻璃幕墙僵硬的线条，增加了城市的色彩，新加坡城市建设的目标就是让人们在走出办公室、家或学校时，感到自己身处于一个花园式的城市之中。联合国关于生态城市6项评价标准：有战略规划和生态学理论作指导、工业产品

21、是绿色产品，提倡封闭式循环工艺系统、走有机农业的道路、居住区标准以提高人的寿命为原则、文化历史古迹要保护好、自然资源不能破坏，把自然引入城市等标准。国际生态城市建设经验：充分贯彻可持续发展理念，制定明确的生态目标和发展措施，重视与区域协调，强大的科技手段，以政策和资金为支撑，全面实行公众参与。生态城市指标体系构建4 中国生态城市建设两种类型：新建生态城市：天津生态城、曹妃甸生态城、深圳光明新城 既有城市生态改造：唐山南湖公园改造、淮南瓦斯利用、东莞生态园区建设。我国城市发展模式转型趋势低碳生态城市 传统商业城 农业文明 现行工业城 工业文明 低碳生态城 生态文明 所谓低碳生态城市，是可持续发展

22、思想在城市发展中具体化，是低碳经济发展模式和生态化发展理念结合在城市发展中新理念。实施低碳生态城市发展战略，就是面向资源环境约束条件下的中国城镇化所面临的现实矛盾与未来挑战，通过明确城市发展的资源消耗和环境影响等目标要求，按照低碳生态的理念确定新型城市发展模式。中国不能采用西方曾经采用传统的城镇化模式和城市发展方式。面对快速推进的城镇化趋势、居高不下的能源消耗与二氧化碳排放量以及由此带来的需求与供给之间的现实矛盾与未来挑战，只有采用低碳发展模式，只有发展低碳生态城市，才能使中国可持续地推进城镇化成为现实。第一阶段 节能、低能耗建筑 第二阶段 能效建筑、环境友好社区 第三阶段 低碳经济、生态城市

23、 第四阶段 科学发展观下的低碳生态城市，永续人居环境必要基础设施达标城市国家园林城市、节水型城市、绿色交通城市、环保模范城市中国人居奖生态城市国家森林城市 国家森林城市，是指城市生态系统以森林植被为主体，城市生态建设实现城乡一体化发展，各项建设指标达到以下指标并经国家林业主管部门批准授牌的城市。城市森林覆盖率北方城市达到25%以上;城市建成区(包括下辖区市县建成区)绿化覆盖率达到35%以上，绿地率达到33%以上，人均公共绿地面积9平方米以上，城市中心区人均公共绿地达到5平方米以上;城市郊区森林覆盖率因立地条件而异，山区应达到60%以上，丘陵区应达到40%以上，平原区应达到20%以上(南方平原应达到15%以上);乡土树种数量占城市绿化树种使用数量的80%以上;城市森林的自然度应不低于0.5;江、河、湖、海等水体沿岸注重自然生态保护，水岸绿化率达80%以上;公路、铁路等道路绿化注重与周边自然、人文景观的结合与协调，绿化率达80%以上，形成绿色通道网络;