土木工程与人居环境

土木工程与人居环境孙南屏教授12概述•土木工程与人居环境问题的提出•土木工程环境学简介•土木工程与人居环境一些研究内容目录3概述•土木工程与人居环境问题的提出•土木工程环境学人居环境是人类工作劳动、生活居住、休息游乐、迁移旅行和社会交往的空间场所。4土木工程本质上是改变环境，将自然环境改变为人造的人居环境。是人类征服和改造自然的工程活动。改变自然的工程活动必然引发一系列环境问题。我们不要过分陶醉于人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。恩格斯5土木工程与人居环境问题的提出1、人类文明的发展与自然、环境﹡人类文明的发展实质上是人类孜孜不倦地征服自然、改造自然，改善自身的生存环境，提高自身的生存质量的活动和过程。主要措施—土木工程活动希腊帕特农神庙秦阿房宫第一讲人居环境概论6京杭(北京—杭州)大运河(公元600年隋朝时开凿修建)7四川灌县都江堰(公元前306年一前251年)世界文化与自然遗产89人类征服和改造自然，改善自身生存环境的过程可分为三个阶段：1、人类的生产力水平的低下，人类完全受环境因素及大自然的支配。2、人类与自然的力量彼消此长。3、人类具备了相当高的知识和能力，可以在相当大的范围内左右和支配自然环境，有能力给自然和环境造成伤害。10﹡开始，由于人类的生产力水平的低下，人类完全受大自然的支配，经常受到大自然和环境因素的伤害。最初，威胁人类生存的是洪水、猛兽：虎、豹、狼、熊等野兽出没于森林和山野中。还有大象、犀牛和梅花鹿等。为了生存，原始人利用天然洞穴躲避野兽的袭扰。随着种植业的出现，人类开始同水、旱等自然灾害作斗争。春秋战国时期，管仲所著《管子》一书，其中《度地》篇中已将威胁人类生存的灾害总结为水、旱、风雾雹霜、疠（lì）(疫病)、虫等5类灾害。疠,恶疾也。——《说文》；恶疮;麻风〖leprosy〗两汉、新莽、魏晋、南北朝：旱、水、虫、饥、雹、风、疫、地震八灾搔扰。11《中国救荒史》:“秦汉四百四十年中，灾害发生了三百七十五次之多。计旱灾八十一次，水灾七十六次，地震六十八次。”《汉书·五行志》中记载“宣帝本始四年郡国四十九地震，或山崩水出。北海邪坏祖宗庙城廓，杀六千余人”。（山东的诸城昌乐一带，7级的大地震）《后汉书·五行志》中记载“建康元年正月，凉州部郡六地震，从去年九月以来至四月，凡百八十地震，山谷饬裂，坏败城寺，伤害人物”。（143年10月后，甘肃甘谷西发生，7级的地震）《后汉书·灵帝纪》记载“灵帝光和三年秋-四年春酒泉表氏地百八十动,涌水出,城中官寺民舍皆顿,县易处,更筑城郭”。（180年秋，甘肃高台西发生，7.5级的地震）康熙十八年北京大地震的震级为8级，震中烈度为十一，震中在今北京、平谷、河北三河一带。仅京城倒房一万二千七百九十二间，坏房一万八千二十二间，死人民四百八十五名。地震12旱灾：东汉献帝兴平元年，三辅(今长安一带)大旱，自四月到七月。是时，谷一斗五十万，麦豆一斗二十万，人相食啖，白骨委积。水灾：•１１１７年黄河决口淹死百余万人。•１６４２年黄河决口，水淹开封城，全城３７万人中有３４万人淹死。•１９３３年黄河决口５４处，受灾面积１·１万平方公里，受灾人口３６０多万，死１·８万人。蝗灾：梁敬帝太平二年，陈武帝永定元年，北齐文宣帝天保八年，北周孝闵帝元年、明帝元年夏至九月，北章河北六州、河南十三州、畿内八郡大蝗，飞至邺，遮天蔽日，声如风雨。瘟疫：东汉光武帝建武十四年，会稽发生瘟疫，死者万数。•汉献帝建安二十二年发生瘟疫，魏陈思王描绘当时的疫情情景是：“家家有强尸之痛，室室有号泣之哀。或阖门而殪，或举族而丧者。”•晋武帝咸宁元年十一月，京师发生瘟疫，死者十万人。山顶洞人遗址13巢居复原图1415﹡随着人类征服自然、改造自然活动的发展，人类与自然的力量彼消此长。嘉峪关16大禹治水相传在五千年以前，尧在位时，黄河流域“天下犹未平，洪水横流，泛滥于天下，草木畅茂，禽兽繁殖，五谷不登，禽兽伤人，兽蹄鸟迹之道交于中国”。《孟子·滕文公上》17张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明了候风地动仪——世界上第一架地震仪。18赤道式日晷（TheEquatorialSundial）赤道式日晷是依照使用地的纬度，将轴（指时针）朝向北极固定，观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置。日晷，又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。19司南我国汉代甚至战国时代发明的一种最早的指示南北方向的指南器磁石的南极（S极）磨成长柄，放在青铜制成的光滑如镜的底盘上，再铸上方向性的刻纹。这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，这就是传统上认为的世界上最早的磁性指南仪器，叫做司南。20水利工程：（1）战国：秦国的都江堰、郑国渠。（2）秦：开通了秦渠、灵渠和江南运河。（3）两汉：农田水利地区特色明显。①黄河流域以营建灌溉渠系为主，著名工程有六辅渠、白渠、龙首渠等。②江淮、江汉之间以修治天然陂池为主，著名工程有六门陂。③东南以排水筑堤、变湿淤之地为良田为主，著名工程有鉴湖等。④西北主要利用雪水或地下水，修筑特殊的水利工程—坎儿井。（4）三国两晋南北朝：曹魏兴复了芍陂quèbēi、茹陂等许多渠堰堤塘。北魏孝文帝下令有水田之处，都要通渠灌溉。（5）隋唐：开通大运河有利于农田灌溉。唐朝设专官管理水利事业，各地修建了不少水利工程，仅江南兴建和修复的水利工程，就大大超过了六朝的总和。（6）五代十国：兴修水利工程，如捍海塘（吴越）。（7）元：开凿会通河（山东东平到临清）、通惠河（通州到大都）。21开挖运河（1）古江南河——开挖于春秋时期的吴国，沟通苏州和扬州间的水道，它是中国开挖最早的运河。（2）邗沟——开挖于春秋时期的吴国，沟通长江与淮河水系。（3）灵渠——开挖于秦朝，秦始皇伐南越时，由史禄负责兴修，沟通了湘水和漓水。这条运河连接了向北流的湘江和向南流的漓江，使长江水系和珠江水系之间沟通，以后历代又曾多次修缮利用。（4）隋朝大运河——开挖于605年，分为永济渠、通济渠、邗沟和江南河四段，全长四五千里，以东都洛阳为中心，东北通到涿郡，东南到余杭，成为南北交通的大动脉。（5）元——开凿了从山东东平到临清的会通河。后来又开凿了从通州到大都的通惠河。这就使原有的运河连接起来。22古代对黄河的治理（1）大禹用疏导的方法治理黄河。（2）西汉武帝、东汉明帝都进行过大规模的黄河治理工程。（3）元朝政府多次征发农民和兵士，治理黄河。23•两千多年前，一条世界上最早的“高速公路”已在我国诞生。•北起九原郡（今内蒙古自治区包头市西）的阴山脚下，南至当时的秦都咸阳附近的云阳（今陕西省淳化县北）全长千八百里——相当于现今的700多公里。•道路平均宽度约30m，花了两年时间方建成，由于路线大体近乎南北相直，故有“直道”之称。秦朝直道阳驿：秦朝一统天下之后设立的一个驿站据《宁陵县志》记载：“阳驿:秦朝末年在此设立驿站，地处睢水之北，故名。”（山南为阳，水南为阴）24因为经过多层夯土，所以路面上几乎不长乔木，而只生存草本植物和灌木子午岭上的秦直道，如今大部分已经被掩藏在原始森林中25古代著名的建筑工程（1）赵州桥——隋朝工匠李春设计建造，是现存世界上最古老的一座石拱桥。（2）万里长城——从战国到明，历代都修建长城。最重要的是秦长城，西起临洮东到辽东；明长城西起嘉峪关，东到鸭绿江。（3）隋唐长安城——13朝古都，唐长安城的布局和特点。（4）明清北京城——1417年明政府开始营建北京，1421年正式迁都北京。北京城有三重，从里到外依次是宫城、皇城和京城。26﹡如今，人类已经具备了相当高的知识和能力，可以在相当大的范围内左右和支配自然环境，有能力给自然和环境造成伤害。三峡大坝全长2309米，全线浇筑混凝土达到设计高度185米，是世界上规模最大的混凝土重力坝。三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽。27高峡出平湖，三峡大坝改变了自然环境28三峡大坝修建前后对比29三峡大坝对环境的影响大致的几个方面1、地质影响三峡大坝作为世界第一大坝，其巨大的水库容量所产生的巨大重力作用，对下面地址带的影响不可忽视。与当地的地质灾害的关系尚待研究。2、气候影响库区巨大的蒸发量的扩大会对大气环流产生影响，但影响的作用方式还有待搜集更多数据之后才能进行推断。3、生物影响三峡大坝反调节水库的葛洲坝截断了例如中华鲟这种洄游鱼类的洄游线路。库区还有其他的大量珍惜动物和植物，随着三峡库区蓄水，它们的生存空间势必缩小。补偿措施：中华鲟已经在葛洲坝下游建立了新的洄游繁殖区域；很多濒危植物已经被移植到周边及四川盆地进行重新繁殖。4、其他水库泥沙淤积、水库水流速度减缓造成的江水自净能力等问题，可能会长久影响库区以及长江中下游地区生态环境。301938年6月9日上午8时花园口决口，当时直接淹死和饿死的群众多达八十九万人。黄河水下泄后，西边一路沿颖河下泻淮河，东边一路沿涡河到安徽怀远流入淮河，黄、淮合流后涌入洪泽湖，淮河、洪泽湖沿岸立即变成了一片汪洋。这次洪灾，河南、安徽、江苏共计44县市被淹，受灾面积29000平方公里，受灾人口1000万以上，冲毁140万民房、淹没近2000万亩耕地。黄水所到之处，房倒屋塌，饥民遍野。这次洪灾，豫、皖、苏三省共有390万人背井离乡。成为著名的“花园口黄河决堤”。人为灾难31乱砍滥伐，土地沙漠化32根据中国国家林业局于2006年6月17日的公布，中国沙漠化土地达到173万9700平方公里，占国土面积18%以上，影响全国30个一级行政区（省、自治区、直辖市）。土地荒漠化简单地说土地荒漠化就是指土地退化，也叫“沙漠化”。1992年联合国环境与发展大会对荒漠化的概念作了这样的定义：荒漠化是由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素，使干旱、半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生了退化。33★有关资料显示，我国北方荒漠化地区人口总数已达4亿人，比建国初增加了160‰。★新疆160万平方公里土地，可供人类生存繁衍的绿洲仅有4.5％，目前农区人口密度每平方公里200-400人，同东部沿海省份的人口密度已不相上下。★20世纪初，塔克拉玛干沙漠周缘地区仅有150万人，人口密度每平方公里（含沙漠、戈壁）2人；到80年代，人口增至513万，人口密度每平方公里8人，超过联合国制定的沙漠地区人口密度临界指标为7人的标准。★青藏高原河谷合理的人口密度是每平方公里不超过20人，而今在该地区却达90人，大大超出土地承载力。过垦过牧，造成风沙肆虐。★西南地区山高坡陡，土壤瘠薄，植被破坏后石漠化严重。石漠化使土地永久丧失生产力，因此比沙漠化问题更严重，也更难以治理。34长期以来，由于习惯了改造和征服自然，向环境索取，当人类与自然的力量对比发生转变时，人类并没有意识到有能力给自然和环境造成伤害，致使人类伤害环境事件不断发生，从而伤害到人类自身。35建设城市可能引发的环境问题：1、城市热岛效应；2、大气、水、噪声、光、固废等污染；3、过量抽取地下水引起的地面沉降；4、其他大型土木工程可能引发的环境问题示例：埃及阿斯旺大坝（高111m,1.57×1011m3）1、水库诱发地震，5.3级，1981年；2、下游沿岸耕地盐碱化；3、尼罗河下游地下水位下降，土地沙化加剧；4、大片土地贫瘠化；5、尼罗河三角洲海岸线不断后退；6、沙丁鱼濒临灭绝，下游居民血吸虫发病率上升，等等。36﹡人类没有及时认识到自己可以在相当大的范围内左右和支配自然环境，有能力伤害自然和环境。以至于在最近一个世纪以来，人类向自然环境的索取和排放空前加剧，对自然环境的造成了大量的破坏性伤害，这种伤害反过来又威胁到人类自身的生存与发展。人类在付出惨痛的代价之后，终于认识到人类对待自然的态度必须转变。逐步产生“土木工程—人居环境与可持续发展”的观念。37与其他制造业不同，土木工程对环境的影响主要体现：•物理性质的环境人为改变；•人造环境改变了自然环境的运行规律，出现人造环境与自然环境的运行规律与机理不协调；•因局部人造环境过于强大产