城市生态环境：原理、方法与优化-2

城市生态学概论及基本原理2.1城市与城市生态学的定义城市（City）城市的缘起大约一万多年前，人类进入了以农业革命为标志的新石器时代，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。城市的缘起第一次社会大分工以后，人类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，手工业逐渐从农业中分离，产生了第二次社会大分工。随之出现了直接以交换为目的的商品生产，货币开始流通，一个不从事生产而只从事产品交换的阶级——商人出现了，第三次社会大分工形成。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地点聚集，形成固定的商品交换居民点——城市。“城”与“市”----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，边界鲜明，形态封闭、内向。城是贸易、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。市什么是城市？从人类居处的意义上说，城市是一种特殊聚落，城市是有一定人口规模、工商业发达、并以非农业人口为主的居民集居地。建筑——文字街道——句子街区——篇章城市——书如果建筑是文字，那么街道是句子，而街区是篇章，城市则是一本书。因此，城市是丰富多彩的，而其中各要素之间隐含着内在的组织性、逻辑性和系统性。通常指农业人口转化为城市人口的过程。其表现为：1）空间上城市规模的扩大2）农村地域转化为城市地域城市化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（1982）流光溢彩的深圳(2000年)城市化3）数量上农业人口转变为城镇非农业人口特区面积（k㎡）人口（万人）19803.832.091996101103.381999140.59119.852003327.55572008395.81876.83•城市问题：由于城市化的发展和城市人口、工商业、建筑等的高度集中,带来了一系列的问题。—城市用地紧张、住房短缺—交通拥挤—基础设施滞后—环境污染、生态条件恶化—……如何维持城市生态系统？什么是城市生态学？•城市生态学(urbanecology)—将城市视为一个以人为中心的人工生态系统，研究城市人类活动与周围环境之间相互关系及其规律的学科。•2.2.1城市生态学的主要学科基础1）生态学2）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、交通、居民点为研究对象的学科。2.2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-从城市与生态环境相互关系的角度（宏观）1）研究城市生态系统的主体—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相互关系的一个侧面。2.2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的关系。2.2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环境的关系。2.2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。2.2城市生态学的学科基础及研究内容日本骨痛病事件，镉污染日本水俣病事件，汞污染6）研究城市生态系统中除人以外的生物体的构成与变化，以及环境因子对生物体的影响。2.2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他生态系统（如农田、海洋生态系统等）的相互关系。2.2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。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。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、内容与方法。2.2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-从改善、控制城市生态环境的角度（微观）1）乡村城市化生态效应与生态风险分析的定量研究。2.2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。2.2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。旧城改造是根据城市发展的要求和满足城市居民生活的需要，针对城市现存环境中内部功能、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、保护三个方面的内容。2.2城市生态学的学科基础及研究内容上海新天地位于市中心淮海中路东段。北至太仓路；西至马当路；南至自忠路；东至黄陂南路。上海新天地总体规划新天地是太平桥改造规划的一部分。开发理念：存表去里整旧如旧翻新创新•“新天地”区内有国家重点保护单位“中共一大会址”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）。•地段改造采用了“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。外观修复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，增加使用面积，并在内部修建独家使用的厨房和卫生间。开发理念：存表去里整旧如旧翻新创新•外部“整旧如旧”、内部“翻新创新”：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。5）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。6）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。7）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。8）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。10）城市可持续发展生态决策支持系统的研究。2.2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1）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）。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。2.3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。2.3.1城市生态位原理2）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适宜程度；满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度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，以及对外部区域的影响力和辐射力。2.3城市生态学的基本原理2.3.1城市生态位原理3）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B、生活生态位：环境质量、生活水平的生态位2.3城市生态学的基本原理2.3.1城市生态位原理4）城市生态位特征：A、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性，这些要素包括生活、资源、社会、经济等多种维度。B、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，城市之间为获取资源，必然会彼此竞争，互相抑制。2.3城市生态学的基本原理C、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。4）城市生态位特征：D、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。对城市主体——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能，向往生态位高的城市地区。E、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，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。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、人口流的倒流等（如逆城市化）。4）城市生态位特征：2.3.1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；各种城市用地的多种属性保证城市各类活动的展开等。2.3城市生态学的基本原理2.3.1多样性导致稳定性原理1）城市多样性的特征A、天然性——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性财富集聚。2.3城市生态学的基本原理0.0020.0040.0060.0080.00100.00土地面积人口运输和零售业用电量工业总产值利税高等教育2.3.1多样性导致稳定性原理1）城市多样性的特征B、功能性——城市发挥作用的基础城市四大功能：居住、工作、游憩、交通。城市的多样性（如用地多样、人口多样、景观多样、文化多样等）是通过城市各项物质要素所具有的满足城市人类和城市外部人类的各种需求的功能才得以实现的，多样性要发挥积极的作用，必然与城市的四大功能发生联系。2.3城市生态学的基本原理2.3.1多样性导致稳定性原理1）城市多样性的特征C、物质性与生物性——属性的多元化城市多样性的物质性由产业、用地、建筑等物质要素体现。2.3城市生态学的基本原理