城市生态环境原理方法与优化

1、2.1 2.1 城市与城市生态学的定义城市与城市生态学的定义城市的缘起城市的缘起 大约一万多年前，人类进入了大约一万多年前，人类进入了以农业革命为标志的新石器时代，以农业革命为标志的新石器时代，这时的原始人学会播种和有组织的这时的原始人学会播种和有组织的采集，农业逐步与畜牧业分离，产采集，农业逐步与畜牧业分离，产生历史上第一次社会大分工。生历史上第一次社会大分工。 由于农业需要在某个地方定居由于农业需要在某个地方定居才利于实现耕种与收获，以村落为才利于实现耕种与收获，以村落为形式的群居生活场所开始出现。形式的群居生活场所开始出现。城市的缘起城市的缘起 第一次社会大分工以后，人类第一次社会大分工

2、以后，人类劳动工具的改进与技术水平的提高劳动工具的改进与技术水平的提高促进了生产力的飞速发展，手工业促进了生产力的飞速发展，手工业逐渐从农业中分离，产生了第二次逐渐从农业中分离，产生了第二次社会大分工。社会大分工。 随之出现了直接以交换为目的随之出现了直接以交换为目的的商品生产，货币开始流通，一个的商品生产，货币开始流通，一个不从事生产而只从事产品交换的阶不从事生产而只从事产品交换的阶级级商人出现了，第三次社会大商人出现了，第三次社会大分工形成。分工形成。 商人和手工业者摆脱了对土地商人和手工业者摆脱了对土地的依赖，自然向有利于加工和交易的依赖，自然向有利于加工和交易的地点聚集，形成固定的商品

3、交换的地点聚集，形成固定的商品交换居民点居民点城市。城市。“城城”与与“市市”-城市的历史特征城市的历史特征是防御性的概念，为社会的政治、军事目的而兴建，是防御性的概念，为社会的政治、军事目的而兴建，边界鲜明，形态封闭、内向。边界鲜明，形态封闭、内向。城城是贸易、交易的概念，为生产活动、商品交换的目的是贸易、交易的概念，为生产活动、商品交换的目的而形成，边界模糊、形态开放、外向。而形成，边界模糊、形态开放、外向。市市 建筑建筑文字文字 街道街道句子句子 街区街区篇章篇章 城市城市书书 如果建筑是文字，那如果建筑是文字，那么街道是句子，而街区是么街道是句子，而街区是篇章，城市则是一本书。篇章，城

4、市则是一本书。 因此，城市是丰富多因此，城市是丰富多彩的，而其中彩的，而其中各要素之间各要素之间隐含着内在的组织性、逻隐含着内在的组织性、逻辑性和系统性辑性和系统性。 通常指农业人口通常指农业人口转化为城市人口转化为城市人口的的。其表现。其表现为：为：1）空间上城市）空间上城市规模的扩大规模的扩大2）农村地域转）农村地域转化 为 城 市 地化 为 城 市 地域域城镇用地水域稻田灌草地林地湿地裸地果园198019881994边陲小镇老深圳全貌边陲小镇老深圳全貌 （1982）流光溢彩的深圳流光溢彩的深圳(2000年年) 3）数量上农）数量上农业人口转变为业人口转变为城镇非农业人城镇非农业人口口特区

5、面积特区面积（k）人口（万人）人口（万人）19803.832.091996101103.38 1999140.59119.85 2003327.5 5572008395.81 876.83 城市问题城市问题：由于城市化的发展和城市人口、工：由于城市化的发展和城市人口、工商商业业、建筑、建筑等的高度集中等的高度集中, 带来了一系列的带来了一系列的问题问题。 城市用地紧张、住房短缺城市用地紧张、住房短缺 交通拥挤交通拥挤 基础设施滞后基础设施滞后 环境污染、生态条件恶化环境污染、生态条件恶化 如何维持城市生态系统？如何维持城市生态系统？(urban ecologyurban ecology) 将城

6、市视为将城市视为一个一个以人为中心以人为中心的人工生态系统，研究的人工生态系统，研究城市城市人类活动与周围环境人类活动与周围环境之间之间相互关系及其规律相互关系及其规律的学科的学科。 2.2.1 城市生态学的主要学科基础城市生态学的主要学科基础 1）生态学）生态学 2）城市学）城市学 3）人类生态学：研究人与周围环境之间的相互关系及其）人类生态学：研究人与周围环境之间的相互关系及其 规律的科学。规律的科学。 4）地理学：以地区的山川、气候等自然环境及物产、交）地理学：以地区的山川、气候等自然环境及物产、交通、居民点为研究对象的学科。通、居民点为研究对象的学科。2.2 2.2 城市生态学的学科基

7、础、研究层次及研究内容城市生态学的学科基础、研究层次及研究内容 2.2.2 城市生态学的研究内容城市生态学的研究内容-从城市与生态环境相互关系从城市与生态环境相互关系的角度（宏观）的角度（宏观） 1）研究城市生态系统的主体）研究城市生态系统的主体城市人口的结构、变化速城市人口的结构、变化速率及其空间分布特征，以阐明城市人口与城市生态环境的率及其空间分布特征，以阐明城市人口与城市生态环境的相互关系的一个侧面。相互关系的一个侧面。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 2）研究城市物质代谢功能与城市生态环境质量变化之间）研究城市物质代谢功能与城市生态环境质量变

8、化之间的关系。的关系。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 3）研究城市发展及其制约条件，阐明城市发展与城市生）研究城市发展及其制约条件，阐明城市发展与城市生态环境问题的相互关系。态环境问题的相互关系。 对于资源型地区来说，其支柱产业往往是依托当地自然资源发展对于资源型地区来说，其支柱产业往往是依托当地自然资源发展起来的，例如山西的煤炭工业、甘肃的有色冶金业和辽宁的钢铁业等起来的，例如山西的煤炭工业、甘肃的有色冶金业和辽宁的钢铁业等。这些资源型产业在推动当地经济发展的同时，如何协调与城市生态。这些资源型产业在推动当地经济发展的同时，如何协调与城市生态环境

9、的关系。环境的关系。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 4）研究城市生态系统与环境质量之间的关系，建立城市）研究城市生态系统与环境质量之间的关系，建立城市生态系统模型。生态系统模型。 5）研究城市环境质量与城市居民健康的相互关系。）研究城市环境质量与城市居民健康的相互关系。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容日本骨痛病日本骨痛病事件，镉污事件，镉污染染日本水俣病日本水俣病事件，汞污事件，汞污染染 6）研究城市生态系统中除人以外的生物体的构成与变化）研究城市生态系统中除人以外的生物体的构成与变化，以及环境因子对生物

10、体的影响。，以及环境因子对生物体的影响。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 7）从区域环境质量管理的角度，研究城市生态系统与其）从区域环境质量管理的角度，研究城市生态系统与其他生态系统（如农田、海洋生态系统等）的相互关系。他生态系统（如农田、海洋生态系统等）的相互关系。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 8）研究社会环境对城市居民及其活动的影响。）研究社会环境对城市居民及其活动的影响。 社会环境，如我们所处的社会政治环境、经济环境、法制环境、社会环境，如我们所处的社会政治环境、经济环境、法制环境、科技环境、文化

11、环境等宏观因素。科技环境、文化环境等宏观因素。 9）研究各种生态环境质量指标的合理标准。）研究各种生态环境质量指标的合理标准。 如大气质量、水质量、土壤质量等标准。如大气质量、水质量、土壤质量等标准。 10）研究城市生态规划、城市环境规划的原理、内容与方）研究城市生态规划、城市环境规划的原理、内容与方法。法。 2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 2.2.2 城市生态学的研究内容城市生态学的研究内容-从改善、控制城市生态环境从改善、控制城市生态环境的角度（微观）的角度（微观） 1）乡村城市化生态效应与生态风险分析的定量研究。）乡村城市化生态效应与生态风险

12、分析的定量研究。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 2）城市灾变生态评估、预测与控制研究。）城市灾变生态评估、预测与控制研究。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 3）居住区及人类活动密集区生态工程应用研究，包括城）居住区及人类活动密集区生态工程应用研究，包括城市景观生态设计、生活垃圾及污水的循环利用等。市景观生态设计、生活垃圾及污水的循环利用等。 4）旧城改造的生态对策及污染、衰落城镇的生态恢复。）旧城改造的生态对策及污染、衰落城镇的生态恢复。 旧城改造是根据城市发展的要求和满足城市居民生活的需要，针旧城改造是

13、根据城市发展的要求和满足城市居民生活的需要，针对城市对城市现存环境现存环境中内部功能、建筑、环境等进行的必要调整和改变，中内部功能、建筑、环境等进行的必要调整和改变，是有选择地保存、保护并通过各种方式提高环境质量的综合性工作，是有选择地保存、保护并通过各种方式提高环境质量的综合性工作，是是在城市老化地区有规划地进行城市改造建设在城市老化地区有规划地进行城市改造建设，包括再开发、整治、，包括再开发、整治、保护三个方面的内容。保护三个方面的内容。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容n 上海新天地位于市中心淮海中上海新天地位于市中心淮海中路东段。北至太仓路；西

14、至马当路东段。北至太仓路；西至马当路；南至自忠路；东至黄陂南路。路；南至自忠路；东至黄陂南路。上海新天地上海新天地总体规划新天地是太平桥改造规新天地是太平桥改造规划的一部分。划的一部分。开发理念：存表去里开发理念：存表去里 整旧如旧整旧如旧 翻新创新翻新创新“新天地新天地”区内有国家重点保护单位区内有国家重点保护单位“中共一大会址中共一大会址”和许多建于上世纪初典型的石库和许多建于上世纪初典型的石库门里弄建筑（以石头做门框，以乌漆实心厚木做门扇门里弄建筑（以石头做门框，以乌漆实心厚木做门扇 ）。）。地段改造采用了地段改造采用了“存表去里存表去里”的方式，即保留建筑外观和外部环境，对内部进行全面

15、更的方式，即保留建筑外观和外部环境，对内部进行全面更新，以适应新的使用功能。把原来的居住功能变成了经营功能，把整片居住区变成了商新，以适应新的使用功能。把原来的居住功能变成了经营功能，把整片居住区变成了商业、文化、娱乐、购物的场所。拆除一部分老房子，业、文化、娱乐、购物的场所。拆除一部分老房子，开辟绿地和水塘，美化环境。开辟绿地和水塘，美化环境。 外观修复外观修复内部改造内部改造在基本上不改动其外型的前提下，主要采取插层、升高、加固等办法，增加使用面在基本上不改动其外型的前提下，主要采取插层、升高、加固等办法，增加使用面积，并在内部修建独家使用的厨房和卫生间。积，并在内部修建独家使用的厨房和卫

16、生间。 开发理念：存表去里开发理念：存表去里 整旧如旧整旧如旧 翻新创新翻新创新外部外部“整旧如旧整旧如旧”、内部、内部“翻新创新翻新创新” ：设计及工程以保留房子原貌为原则，现在的：设计及工程以保留房子原貌为原则，现在的新天地石库门弄堂，外表依旧是昔日的青砖步行道、清水砖墙、屋瓦和乌漆大门等，但新天地石库门弄堂，外表依旧是昔日的青砖步行道、清水砖墙、屋瓦和乌漆大门等，但内部则进行了翻天覆地的改造，设有中央空调、自动电梯、宽带互联网，把它改造成全内部则进行了翻天覆地的改造，设有中央空调、自动电梯、宽带互联网，把它改造成全新概念的经营消费场所。新概念的经营消费场所。 5）新建工矿及城镇的生态规划

17、与设计、生态工程建设与）新建工矿及城镇的生态规划与设计、生态工程建设与调控的研究。调控的研究。 6）城镇可持续发展的先进实用技术的筛选、开发与应用）城镇可持续发展的先进实用技术的筛选、开发与应用，包括无公害型产品、无废或低废工艺等。，包括无公害型产品、无废或低废工艺等。 7）城市特殊区域（如拥挤的火车上）的个体生态机理及）城市特殊区域（如拥挤的火车上）的个体生态机理及疾病防治的生态医学研究。疾病防治的生态医学研究。 8）国内外不同形态、规模城市可持续发展的比较研究。）国内外不同形态、规模城市可持续发展的比较研究。 9）城市与其郊区及腹地社会发展模式研究。）城市与其郊区及腹地社会发展模式研究。

18、10）城市可持续发展生态决策支持系统的研究。）城市可持续发展生态决策支持系统的研究。2.2 2.2 城市生态学的学科基础及研究内容城市生态学的学科基础及研究内容 2.3.1 城市生态位原理城市生态位原理 1）生态位：指物种在群落中所占的地位。）生态位：指物种在群落中所占的地位。 在自然环境里，每一个特定位置都有不同种类的生物，其活动以在自然环境里，每一个特定位置都有不同种类的生物，其活动以及与其它生物的关系取决于它的特殊结构、生理和行为，故具有自己及与其它生物的关系取决于它的特殊结构、生理和行为，故具有自己的独特生态位（如鱼居水，松鼠居树）。的独特生态位（如鱼居水，松鼠居树）。 生态位的大小用

19、生态位的宽度来衡量。生态位的大小用生态位的宽度来衡量。 生态位的宽度：指在环境的现有资源谱当中，某种生态元能够利生态位的宽度：指在环境的现有资源谱当中，某种生态元能够利用多少（包括种类、数量等）的一个指标。用多少（包括种类、数量等）的一个指标。 简单讲，生态位的宽度即一个物种所能利用的各种资源的总和。简单讲，生态位的宽度即一个物种所能利用的各种资源的总和。2.3 2.3 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 生态位的宽度指一个物种所能利用的各种资源的总和。生态位的宽度指一个物种所能利用的各种资源的总和。 生态位宽度越大，说明其在生态系统中发挥的作用越大，竞争力越强；生态位宽度越大，说明其在

20、生态系统中发挥的作用越大，竞争力越强； 生态位宽度越小，说明其在生态系统中发挥的作用越小，竞争力越弱；生态位宽度越小，说明其在生态系统中发挥的作用越小，竞争力越弱； 物种间生态位越接近，则相互之间的竞争就越激烈，因而具有较为相似的生物种间生态位越接近，则相互之间的竞争就越激烈，因而具有较为相似的生 态位可以分布在不同区域，否则若在同一区域，必然由于竞争而逐渐导致其态位可以分布在不同区域，否则若在同一区域，必然由于竞争而逐渐导致其 生态位分离。生态位分离。 2.3.1 城市生态位原理城市生态位原理 2）城市生态位：）城市生态位： A、反映城市的占有率：城市提供给人们的或可被人们利用的各种生、反映

21、城市的占有率：城市提供给人们的或可被人们利用的各种生 态因子（如水、食物、能源、土地、气候、建筑、交通等）和生态因子（如水、食物、能源、土地、气候、建筑、交通等）和生 态关系（如生产力水平、环境容量、生活质量与外部系统的关系态关系（如生产力水平、环境容量、生活质量与外部系统的关系 等）的集合。等）的集合。 B、反映城市的宜居性：城市的现状对于人类活动的、反映城市的宜居性：城市的现状对于人类活动的适宜程度适宜程度；满足；满足 人类生存发展所提供的各种条件的人类生存发展所提供的各种条件的完备程度完备程度 C、反映城市的影响力、辐射力：一个城市的性质、功能、地位、作、反映城市的影响力、辐射力：一个城

22、市的性质、功能、地位、作 用及其人口、资源、环境的优劣势，从而决定了它对不同类型的用及其人口、资源、环境的优劣势，从而决定了它对不同类型的 经济以及不同职业、年龄人群的吸引力和离心力，以及对外部区经济以及不同职业、年龄人群的吸引力和离心力，以及对外部区 域的影响力和辐射力。域的影响力和辐射力。 2.3 2.3 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 2.3.1 城市生态位原理城市生态位原理 3）城市生态位类型：）城市生态位类型： A、生产生态位：资源利用、生产条件的生态位、生产生态位：资源利用、生产条件的生态位 B、生活生态位：环境质量、生活水平的生态位、生活生态位：环境质量、生活水平的生态

23、位 2.3 2.3 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 2.3.1 城市生态位原理城市生态位原理 4）城市生态位特征：）城市生态位特征： A、多维性、多维性 城市是由多种要素构成的，因此其生态位相应地也体现了多维城市是由多种要素构成的，因此其生态位相应地也体现了多维 性，这些要素包括生活、资源、社会、经济等多种维度。性，这些要素包括生活、资源、社会、经济等多种维度。 B、竞争性、竞争性 城市的资源是有限的，从外部获得的资源也是有限的，城市之城市的资源是有限的，从外部获得的资源也是有限的，城市之间为获取资源，必然会彼此竞争，互相抑制。间为获取资源，必然会彼此竞争，互相抑制。 2.3 2.3

24、 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 C、开拓性、开拓性 城市具有生长性，城市生态系统通过扩大再生产，不断开城市具有生长性，城市生态系统通过扩大再生产，不断开拓剩余的或尚未被利用的资源、土地等，使城市规模扩大，势拓剩余的或尚未被利用的资源、土地等，使城市规模扩大，势力增强。力增强。4）城市生态位特征：）城市生态位特征： D、趋适性、趋适性 就是在不同层面上寻求并占据更好良好的空间位置。对城就是在不同层面上寻求并占据更好良好的空间位置。对城市主体市主体人及其集团而言，在城市发展过程中，不断创造、人及其集团而言，在城市发展过程中，不断创造、寻找、占据比原先更为良好的生态位是人们生理和心理的本

25、能，寻找、占据比原先更为良好的生态位是人们生理和心理的本能，向往生态位高的城市地区。向往生态位高的城市地区。E、平衡性、平衡性 即城市生态系统总是向着尽力减小生态位势的方向演替，即城市生态系统总是向着尽力减小生态位势的方向演替，这种演替将一定程度上保持城市之间及城市内部各社区之间的这种演替将一定程度上保持城市之间及城市内部各社区之间的相对稳定。相对稳定。 在城市发展的某一阶段，城市要素会倾向于向高生态位地在城市发展的某一阶段，城市要素会倾向于向高生态位地区集聚，结果是资源被过度开发，环境容纳量下降，出现企业、区集聚，结果是资源被过度开发，环境容纳量下降，出现企业、人口流的倒流等（如逆城市化）。

26、人口流的倒流等（如逆城市化）。 4）城市生态位特征：）城市生态位特征： 2.3.1 多样性导致稳定性原理多样性导致稳定性原理 在生态学中，生态系统的结构越多样、复杂，则其抗干在生态学中，生态系统的结构越多样、复杂，则其抗干扰的能力越强，因而生态系统也越稳定。扰的能力越强，因而生态系统也越稳定。 在城市中，多样性也是使城市产生活力，并使其达到稳在城市中，多样性也是使城市产生活力，并使其达到稳定状态的重要因素。如城市多种资源（包括水、矿产资源、能定状态的重要因素。如城市多种资源（包括水、矿产资源、能源等）的供应及充足程度使城市的发展更为顺畅；各种城市用源等）的供应及充足程度使城市的发展更为顺畅；各

27、种城市用地的多种属性保证城市各类活动的展开等。地的多种属性保证城市各类活动的展开等。 2.3 2.3 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 2.3.1 多样性导致稳定性原理多样性导致稳定性原理 1）城市多样性的特征）城市多样性的特征 A、天然性、天然性城市存在的理由之一城市存在的理由之一 天然性体现在城市高度的集聚性，包括物质性财富与精神天然性体现在城市高度的集聚性，包括物质性财富与精神性财富集聚。性财富集聚。 2.3 2.3 城市生态学的基本原理城市生态学的基本原理 2.3.1 多样性导致稳定性原理多样性导致稳定性原理 1）城市多样性的特征）城市多样性的特征 B、功能性、功能性城市发挥作用的基础城市发挥作用的基础 城市四大功能：居住、工作、游