城市生态环境：原理、方法与优化-4

1、城市物质,生物圈的形成和发展示意图,4.1.1 城市物质的概念 自然生态系统中的物质主要指维持生物生命活动正常进行所必需的各种营养元素。城市物质是指构成城市及维持城市运行所需要的成分。 4.1.2 城市物质的组成及类型 1）城市物质的组成 大气圈、水圈、岩石圈及土壤圈 2）城市物质类型 （1）物理形态：空气、水和固体物质 （2）物质再生与否：可再生物质、可循环利用的不可再生物质、不可循环利用的不可再生物质。,4.1 城市物质的概念及特征,4.1.3 城市物质的特征 1）城市对物质资源的依赖性 绝大多数城市都缺乏维持城市的各种物质，皆需从城市外部输入，离开了外部输入的物质，城市将立即陷入困境。

2、2）物质输入与输出并重 物质输入城市，并非完全应用于城市消耗，而是通过生产、加工、形成各种产品，这些产品城市自己消耗一部分，大部分产品和废物还得依靠外域其他系统消化。 3）流动性与变异性 4）以生产性物质为主 5）城市物质运行过程中产生大量污染物,4.1 城市物质的概念及特征,4.2.1 物质丰盈程度对城市选址的影响 物产丰盈既能为城市的兴起提供必要的物质基础。 4.2.2 城市物质中隐藏流的比例反映了城市发展的环境代价和负面效应大小 隐藏流是指人类为获得有用物质而动用的、没有进入社会经济系统的生产和消费过程的物质。 4.2.3 城市物质的人均消耗强度反映了城市的经济结构特征 4.2.4 城市

3、物质流对城市地质环境的影响 城市物质流对城市地质环境的影响主要是通过人为物质流的作用而体现的。 4.2.5 城市物质数量与城市规模的关系,4.2 城市物质（流）对城市发展的影响,4.3.1 物质流分析的内涵及意义 物质流分析是从质量出发，将通过社会经济系统的物质分为输入、贮存、输出三大部分，通过研究三者的关系，揭示物质在特定区域内的流动特征的方法。 4.3.2 物质流分析的类型 针对具有时空边界的系统所展开的物质流分析、关注某一种或几种元素、化合物或产品的流动过程的物质分析。 4.3.3 物质流分析的框架 物质流分析的基本框架表现了物质的输入与输出、存量的关系。 4.3.4 物质流分析指标体系

4、 物质流分析主要包括数据收集和整理、指标计算和分析等环节。,4.3 城市物质效应分析之一：城市物质流分析,4.4.1 城市物质代谢的含义 城市物质代谢是指城市系统中物质输入、转化、储存以及废弃物排放等代谢过程。 4.4.2 城市物质代谢分析的意义 城市物质代谢分析方法对于认识城市物质流的特征、问题及规律，对于改善城市物质代谢的状态，具有积极的意义。 4.4.3 城市物质代谢分析重点 揭示城市化进程中普遍出现的、重大的机理性问题，并由此建立这些重大机理问题与一系列城市病之间的内在联系。 4.4.4 城市物质代谢分析的方法 城市物质代谢的分析方法可以分为物质核算法、货币核算法和能量核算法。,4.4

5、 城市物质效应分析之二：城市物质代谢分析,4.4.5 城市物质代谢效率分析 1）单位产值物质需求量 2）人均物质消耗强度 3）物质生产力 4.4.6 城市物质代谢的生态效率分析 1）物质代谢的资源效率 2）物质代谢的环境效率 3）物质代谢的生态效率,4.4 城市物质效应分析之二：城市物质代谢分析,4.5.1 使狭义物质循环向广义物质循环转化 传统的狭义物质循环模式下循环利用的对象多为废金属、废塑料、废纸等回收难度小、价值高的废弃物，对于一些不易回收、经济利益不明显但具有较高生态效益的废弃物弃置不顾。广义物质循环的概念，即在采选、生产、消费以及消费后四个环节中，全面开展物质循环，从而实现资源与环

6、境的持续承载。,4.5 城市物质系统可持续发展,4.5.2 城市常见废弃物质的生态化利用 1）建筑渣土的减量化、资源化 （1）国内外动态简析 （2）渣土资源化利用的环境经济分析 （3）我国建筑渣土减量化、资源化的对策 从源头构建城市建筑渣土减量化系统 建立建筑企业内部的建筑渣土循环系统 构建城市建筑渣土利用系统 2）城市废弃木材循环利用 （1）背景及必要性 （2）废弃木材循环利用方式,4.5 城市物质系统可持续发展,4.5.3 建材工业生产生态化 1）内涵 与生态环境的协调、满足最少资源和能源消耗、最小或无环境污染、最佳使用性能、最高循环再利用率等。 2）建材工业生态化的原则与内容 （1）以“

7、零排放”为目标 （2）利用废弃物作为原料和燃料 （3）建材产品的轻质化 （4）赋予建材产品生态特性,4.5 城市物质系统可持续发展,城市能源,5.1.1 城市能源概念及类型 能源是可以直接或经转换提供人类所需的光热动力等任一形式能量的载能体资源。 能源类型：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。,5.1 城市能源概念及类型,5.1.2 城市能源的特征 1）构成及运行的系统性 城市能源构成包括煤、油、气、水、热等众多要素。 2）生产及消费的不均衡性 城市能源生产消费在空间上高度集中在时间延续上的波峰起伏。 3）能源消耗在城市中的积聚现象 城市人类

8、的能源消耗量占人类全部的能源消耗量的比例达到很高的水平。,5.1 城市能源概念及类型,5.1.2 城市能源的特征 4）城市能源流动的网络,5.1 城市能源概念及类型,城市生态系统能量流动的基本过程,5.1.2 城市能源的特征 5）城市能源利用效率,5.1 城市能源概念及类型,5.2.1 人类利用能源的阶段与城市发展,5.2 能源与城市发展关系,5.2.2 能源对城市发展的影响,5.2 能源与城市发展关系,5.2.3 能源对城市生态环境的影响,5.2 能源与城市发展关系,5.2.4 能源与城市发展的若干定量分析 1）城市化与能源关系,5.2 能源与城市发展关系,5.2.4 能源与城市发展的若干定

9、量分析 2）城市人口和经济因素与能源关系,5.2 能源与城市发展关系,5.3.1 城市与世界利用能源总体趋势的一致性,5.3 城市能源发展趋势,5.3.2 清洁能源成为城市能源的主要形式 清洁能源指无污染和污染程度小的能源类型，如太阳能、风能、水能、气体燃料及新能源等。从世界各国工业化历程看，无论是终端能源消费结构，还是一次能源消费结构，优质能源的比重上升是一个必然趋势。 5.3.3分布式能源系统的兴起 分布式能源系统是指将能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户端。双向传输冷、热、电能。 分布式能源系统具有良好的减碳作用。,5.3 城市能源发展趋势,5.4.1 城市能源生态化

10、供应 城市能源生态化供应是指在整个城市的能源供应链中综合考虑环境影响和能源利用效率的一种现代能源供应模式。,5.4 城市能源系统可持续发展,5.4.2 城市发展与节能减排相结合 1）城市规划布局举措与提高能源效率相结合 2）城市发展与减少二氧化碳排放相结合 3）规划设计过程与节能减排相结合,5.4 城市能源系统可持续发展,5.4.3 应用各类能源指标体系为调控城市能源系统奠定基础 1）城市能源安全指标体系 在国家能源安全得到保障的前提下，城市通过多元化的来源渠道和高效、稳定的基础设施为可持续发展提供充足、经济、可靠的能源供应。 2）城市能源系统评价指标体系 城市能源系统的指标体系应能表征能源体系的概貌、健康状况等特征。 3）城市能源供应的生态化评价指标体系 4）能源生态足迹评价,5.4 城市能源系