城市生态环境课件 - 图文(4)

– 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:

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

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

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) 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

– 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

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

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

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

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 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) 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

思考题：

? 1、以某城市为例，剖析城市生态系统结构 与功能。 ? 2、大连城市功能区怎样划分？有哪些问题？ 应该如何调整？ ? 3、城市生态功能演进需要哪些支持？对其 他地区会产生哪些影响？请以京津冀地区 为例阐述。

4城市气候学

影响城市气候的因素 城市的辐射和日照

城市的热量平衡与城市热岛效应 城市的风及局部环流 城市的降水及水分平衡

城市的大气污染及与城市气候的关系 城市气候与城市规划和城市建设

4.1 影响城市气候的因素

城市除了受当地纬度、大气环流、海陆位置、地形等区域气候因素的作用外, 还受人类(生产与生活)活动中放出热量及水汽的影响, 因而形成有别于近郊区和乡村的局地气候。通常我们称之为城市气候

城市气候所涉及的范围主要包括三个部分: 即城市覆盖层、城市边界层和市尾烟气层

城市气候所波及的范围

在城市高强度的经济活动中, 要消耗大量能源。据统计一个百万人口的城市, 每天要消耗煤3000t, 石油2800t, 天然气2700t, 同时排放出粉尘约150t, 二氧化硫150t, 一氧化碳450t, 一氧化氮100t。当这些粉尘和有害气体进入空气后, 会改变大气的组成成分, 影响城市空气的透明度和辐射热能收支, 减弱能见度, 为云雾提供丰富的凝结核, 从多方面影响气候。如果污染物超过大气的自净能力, 还会造成城市大气污染。

由于城市居民的生活和生产活动, 如家庭炉灶、取暖、工厂生产、公共交通、人、畜的新陈代谢和其他各种能源燃烧所排放的热量, 使城市比郊区增加了许多额外的热量收入。这种人为的热量在某些中高纬度城市可以接近或超过太阳辐射热量。如在德国的汉堡每天从煤燃烧所产生的热量为167J?cm2, 而冬季地面从太阳直接辐射和天空辐射一天中所得到的热量为175J?cm2。在莫斯科, 人为热竟超过太阳辐射热的3倍, 对城市增温的影响十分显著。 此外由于城市供水、排水的方式和农村不同, 在燃烧和某些工业生产过程中还产生一定量的“人为水汽”进入大气, 致使城市中的水分平衡与农村有明显差异。

4.2 城市的辐射与日照 城市太阳总辐射较乡村少

污染物浓度大?直接辐射少?散射辐射多?总辐射少 城市下垫面反射率小

冬季更是如此.反射率小意味着吸收率高

总体说,城市地面吸收的太阳辐射与乡村差别不大

城市日照总时数和日照百分率小于乡村 1 大气污染物多,云雾多, 透明度小; 2 热岛效应所引起的对流云经常出现 城市内部日照地区差异明显

此为建筑物遮阴所致, 主要取决于街道走向, 及建筑群高度与街道宽度之比: H/D

北墙冬半年完全荫蔽, 夏半年一天两次日照, 但时间不长; 南墙每天一次, 但随太阳赤纬增加而减少

4.4 城市的热量平衡与城市热岛效应 热量平衡

人为热的大量输入: 工业生产、家庭炉灶、空调制冷、机动车排放、冬季取暖等 下垫面导热率高出乡村4倍, 热容量较乡村大1/4倍, 因而贮热量大 热收入远高于乡村

城市热岛效应

城市热岛(urban heat island)—城市内部气温比周围郊区高的现象，城市气候中最典型的特征之一，无论是在中高纬度或低纬度地区，这一现象均普遍存在。 城市热岛效应可以从两个方面来分析： 同一时间城市和郊区气温的对比

同一城市历史发展过程中气温的前后对比

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