生态城市原理与程序.ppt

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1、课程内容,内容与方法,城市生态规划的基本原理,课程内容,城市生态位原理环境承载力原理食物链原理多样性导致稳定性原理最小因子原理系统整体功能最优原理,城市生态规划的基本原理,课程内容,生态位原理（niche）生态位：物种在群落中在时间、空间和营养关系方面所占的地位。生态位的宽 度据该种的适应性而改变，适应性较大的物种占据较宽广的生态位。城市生态位：城市给人们生存和活动提提供的生态位。反映了一个城市的现状对于人类经济活动,生活活动的适宜程度，既城 市的性质、功能、地位、作用及其人口、资源、环境的优劣势。,城市生态规划的基本原理,课程内容,生态位原理（niche）城市生态位分类：生产生态位：城市的经

2、济水平（物质和信息生产及流通水平）、资源丰盛度（如 水、能源、原材料、资金、智力、土地、基础设施等）。生活生态位：社会环境（物质，精神及社会服务水平等）及自然环境（物理环境 质量、生物多样性、景观适宜度等）。城市生态位是指城市满足人类生存，发展所提供的各种条件的完备程度。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）环境容量：指某一环境对污染物最大承受限度，在这一限度内，环境质量不致降低到有害于人类生活、生产和生存的水平，环境具有自我修复外界污染物所致损伤的能力。环境容量由静态容量和动态容量组成。静态容量指在一定环境质量目标下，一个

3、区域内各环境要素所能容纳某种污染物的静态最大量（最大负荷量）；动态容量是指区域内各要素在确定时段内对该种污染物的动态自净能力。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）环境承载力是指某一环境在不发生对人类生存发展有害变化的前提下，在规模、强度和速度上所能承受的人类社会作用的能力。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）（1）资源承载力：自然资源：淡水、土地、矿藏、生物等。社会资源：劳动力资源、交通工具与道路系统、市场因子、经济发展实力等。（2）技术承载力：劳动力

4、素质、文化程度与技术水平所能承受的人类社会作用强度。包括现实的与潜在的两种类型。（3）污染承载力：反映本地自然环境的自净能力大小的指标。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）环境承载力原理具体内容：（1）环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化。（2）环境承载力的改变引起系统结构和功能的变化，从而推动系统的正向演替或逆向演替。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）生态演替（succession）当城市活动强度小于环境承载力时，城市生态系统可表现为正向演替

5、；反之，则相反。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental load capacity）生态演替（succession）：一种更新过程，指一个群落被另一个群落，或一个生态系统被另一个生态系统代替的过程。正向演替（progressive succession）：生态系统向结构复杂、能量最优利用、生产力最高的方向的演化称为；反之称为逆向演替（retrogressive succession）。演替方向:当城市活动强度小于环境承载力时，城市生态系统可表现为正向演替；反之，则相反。,城市生态规划的基本原理,课程内容,环境承载力原理（environmental loa

6、d capacity）生态承载力：是生态系统的自我维持、自我调节能力,资源与环境的供容能力及可维持的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量。生态承载力评价方法：1)模型预估法。2)自然植被净第一性生产力测算法。3)生态足迹法。4）资源与需求差量法。5）状态空间法。,城市生态规划的基本原理,课程内容,多样性导致稳定性原理(diversity&stability)生物群落与环境之间保持动态平衡的稳定状态的能力，是同生态系统物种及结构的多样性、复杂性呈正相关的。生态系统的结构愈多样、复杂，则其抗干扰的能力愈强，因而也愈易于保持其动态平衡的稳定状态。,城市生态规划的基本原理,课程内容,多样性导致

7、稳定性原理(diversity&stability)在结构复杂的生态系统中，当食物链（网）上的某一环节发生异常变化，造成能量、物质流动的障碍时，可以由不同生物种群间的代偿作用给予克服。如在物种十分丰富多样的热带雨林中，某些物种的缺失就会因这种代偿作用而不致对整个生态系统的功能造成大的影响。而在仅有地衣、苔藓的北极苔原，这种植被一旦受到破坏，就立即会使以地衣为食的驯鹿以及靠捕食驯鹿为生的食肉兽无法生存，因为结构过于简单的的苔原生态系统是无法发挥物种间的代偿作用的。,城市生态规划的基本原理,课程内容,多样性导致稳定性原理(diversity&stability)人力资源多样性，保证了城市各项事业的

8、发展对人才的需求；土地的多样性，保证了城市各类活动的展开；城市功能与交通方式的多样性，使城市具有更大的吸引力与辐射力；行业和产业结构的多样性，使城市经济稳定，整体经济效益提高等。,城市生态规划的基本原理,课程内容,食物链原理食物链（food chain）:以能量和营养物质形成的各种生物之间的联系。食物网（food web）：生物群落中许多食物链彼此相互交错连接而成的复杂营养 关系。,城市生态规划的基本原理,课程内容,食物链原理用于城市系统时，各企业之间相互提供生产原料，某一企业的产品是另一企业生产的原料；某些企业生产的“废品”也可能是另一些企业的原料。如此可以对城市食物网“加链”和“减链”。减

9、链：除掉或控制那些影响食物网传递效益，利润低、污染重的链环。加链：增加新的生产环节，将不能直接利用的物质、资源转化为价值高的产品,城市生态规划的基本原理,课程内容,食物链原理人类居于食物链的顶端，人类依赖于其他生产者及各营养级的“供养”而维持其生存；人类对其生存环境污染的后果最终会通过食物链的作用（即污染物的富集(enrichment)作用）而归结于人类自身。,城市生态规划的基本原理,课程内容,最小因子定律（Liebigs law of minimum）低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。该定律只在物质和能量的输入和输出处于平衡状态时，才能应用。,城市生

10、态规划的基本原理,课程内容,系统整体功能最优化原理整体大于部分之和,11/2+1/2.子系统功能和系统整体功能相辅相成；子系统都有无限制地满足自身发展的需要，而不顾其他个体的潜势存在。城市各组分之间的关系并非总是协调一致的。理顺系统结构，改善系统运行状态，要以提高整个系统的整体功能和综合效益为目标，局部功能与效率应当服从于整体。,城市生态规划的基本原则,课程内容,自然生态原则经济生态原则社会生态原则复合生态原则,课程内容,城市生态平衡的目标,-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

11、我补偿能力之间达到平衡人口数量与城市基础设施之间达到平衡生产发展与生活消费之间达到平衡,城市生态规划的内容,课程内容,国外生态规划的技术路线McHarg生态规划法（I.L.McHarg,1969）：确定规划范围和规划目标 广泛搜集规划区域的自然与人文资料（包括地理、地质、气候、土壤、野生动物、自然景观、土地利用、人口、交通、文化、人的价值观调查），并分别描绘在地图上根据规划目标综合分析，提取在第二步所收集的资料 对各主要因素及各种资源开发（利用）方式进行适宜度分析，确定适应性等级综合适应性图的建立,城市生态规划的程序与内容,城市生态规划大纲编写与评审,现状调查与数据收集,城市生态规划报告编写与

12、评审,城市生态规划的程序,城市生态规划大纲,现状调查与数据资料获取,城市生态系统现状评价,城市生态规划目标和指标确定,城市生态功能区划,城市生态规划重点领域确定,城市生态安全与管理,城市生态规划的重点领域,生态功能区划,社会经济专项规划,生态环境专项规划,课程内容,城市生态功能区划,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划的概念与原则 根据区域生态环境要素、生态环境敏感性与生态服务功能空间分异规律，将区域划分成不同生态功能区的过程。其目的是为制定区域生态环境保护与建设规划、维护区域生态安全、以及资源合理利用与工农业生产布局、保育区域生态环境提供科学依据。并为环境管理部门和决策部门提供管理信息与

13、管理手段。,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划目标1.明确区域生态系统类型的结构与过程及其空间分布特征。2 明确区域主要生态环境问题、成因及其空间分布特征。3 评价不同生态系统类型的生态服务功能及其对区域社会经济发展的作用4 明确区域生态环境敏感性的分布特点与生态环境高敏感区。5 提出生态功能区划，明确各功能区的生态环境与社会经济功能,城市生态功能区划,课程内容,城市生态功能区划原则：自然属性为主，兼顾社会属性原则整体性原则保护城市生态系统多样性，维护生态系统稳定性原则注重保护资源，着眼长远利益原则,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划内容：（1）生态环境现状评价（2）生态环境敏感性

14、评价（3）生态服务功能重要性评价（4）生态功能分区方案（5）各生态功能区概述（6）生态环境保护目标，生态环境建设与发展方向,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划内容：,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划方法：（1）生态功能区划按照工作程序特点可以分为“顺序划分法”和“合并法”。前者是“自上而下”的区划方法，是以空间异质性为基础，按照区域内差异最小、区域间差异最大的原则以及区域共轭性划分最高级区划单元，再依次逐级向下划分，一般大范围的划分和一级单元的划分多采用这一方式。后者是“自下而上”的区划方法，他是以相似性为基础，按相似相容性原则和整体性原则依次向上合并，多用于小范围区划和低级单元

15、的划分。目前多采用二者结合的方式。,城市生态功能区划,课程内容,生态功能区划方法：在具体区划中，常用的基础评价方法包括生态适宜性分析、生态敏感性分析和生态服务功能价值评估等，并对相应图件进行叠加，为最终的分区服务。在形成分区时，可采用空间叠加分析，模糊聚类分析和生态综合评价法等。,生态适应性分析,课程内容,城市生态功能区划,课程内容,生态适应性分析：适宜性分析是城市规划中经常用到的。其应用范围基本分为5 大类:一：城市建设用地的评价,二：农业用地的评价,三：自然保护区或旅游区用地的评价,城市生态功能区划,课程内容,生态适应性分析：四：区域规划和景观规划,五：项目选址以及环境影响评价。其中，最常

16、用到的是城市建设用的适宜性评价。适宜性评价即根据各项土地利用的要求,分析区域土地开发利用的适宜性,确定区域开发的制约因素,从而寻求最佳的土地利用方式和合理的规划方案。合理确定可适宜发展的用地不仅是以后各项专题规划的基础,而且对城市的整体布局、社会经济发展将产生重大影响。,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：适宜性分析主要考虑的是生态方面的限制性因素，如与水源，生态敏感地的距离，坡度高程等因素，所以通常意义上的适宜性评价可以狭义的理解为是生态适宜性评价。,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：不同尺度下的生态适宜性评价其侧重是不同的，如果是大尺度的评价，可以进行建设用地的适宜性评价

17、，如果具体到城市内部，可以进行居住用地、工业用地适宜性评价。具体选用什么指标根据具体情况进行确定。,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：适宜性评价有两种。一：在规划前期对区域的适宜性评价，为确定城市布局和环境保护提供参考，是规划的重要依据。二：对规划方案或是现有的情况进行适宜性评价，评价这个方案或是现状是不是适宜的。,确定范围、网格化,筛选生态因子,生态登记,确定网格单因子评价值,制定综合生态适宜度,确定网格综合适宜度,分级标准,评价结果,土地利用方式,单因子生态适宜性评价标准,土地利用生态适宜性评价的分析程序,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：生态适宜性分析因子的确定：1）

18、所选因子对给定的资源利用方式有较显著的影响 2）所选因的因子在网格的分布存在较明显的差异梯度,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：生态适宜性单因子评价标准：生态适宜度评价标准的制定主要依据生态因子对给定的资源利用方式的影响作用规律，以及该因子在评价区内时空分布特点 生态适宜度的评价分级一般划分为3级：很适宜、基本适宜、不适宜；或5级：很适宜、适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜；或六级，即很适宜、适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜、很不适宜。每个等级可以相应给出定量表达的数值。,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：计算生态适宜度综合评价值数学表达式主要有代数和表达式及算术平均值表

19、达式等。下面介绍代数和表达式：Bij=式中：i网格编号（或地块编号）；j土地利用方式编号（或土地类型编号）；s影响土地利用方式（或用地类型）的生态因子编号；n影响土地利用方式（或用地类型）的生态因子总个数；Bisj土地利用方式为j的第I个网格的第s个生态因子对该利用方式（或类型）的适宜度评价值（简称单因子s的评价值）；Bij第i个网格，其利用方式是j时的综合评价值。,城市生态功能区划,课程内容,适应性分析方法：一种是针对居住用地工业用地的适宜性分析，结果得分较高的地方即为适宜工业用地居住用地的地区。另一种是整个区域的建设用地的适宜性评价，这种情况即需要对结果进行分析，对分值进行排序分类，得到限

20、建区、协调区、适宜建设区等，也可以分为建筑用地、生态保护区等，这种情况的分析结果应用性较强。,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,1 生态适宜性因子的识别和评价标准的确定2 生态适宜性评价程序 21 因子量化 22 确定权值 3 综合评价,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用

21、,课程内容,实例一 土地生态适宜性分析在城市规划环境影响评价中的应用,课程内容,实例二：城市发展用地的生态适宜度分析,课程内容,适应性分析方法：依据对土地利用方式影响的显著性及资料的可利用性筛选出评价因子。（1）坡度：（2）地基承载力：（3）土壤生产性：,实例二：城市发展用地的生态适宜度分析,课程内容,适应性分析方法：依据对土地利用方式影响的显著性及资料的可利用性筛选出评价因子。（1）坡度：（2）地基承载力：（3）土壤生产性：（5）土壤渗透性：,实例二：广州大学城用地的生态适宜度分析,课程内容,适应性分析方法：（6）地表水：（7）居民点用地程度：（8）景观价值：景观价值评价依据自然和人文因素两

22、方面进行。人文评价主要考虑视觉质量(悦目性)、独特性。自然评价主要考虑地貌、水系、植被三方面。综合人文评价与自然评价得出三类景观类型，一类为有丰富植被的山峰、河流，视觉条件好，有一定独特性；二类为自然条件较好，视觉质量一般，独特性中等；三类为其他区域。,实例二：城市发展用地的生态适宜度分析,课程内容,实例二：广州大学城用地的生态适宜度分析,课程内容,适应性分析方法：（6）地表水：（7）居民点用地程度：（8）景观价值：景观价值评价依据自然和人文因素两方面进行。人文评价主要考虑视觉质量(悦目性)、独特性。自然评价主要考虑地貌、水系、植被三方面。综合人文评价与自然评价得出三类景观类型，一类为有丰富植

23、被的山峰、河流，视觉条件好，有一定独特性；二类为自然条件较好，视觉质量一般，独特性中等；三类为其他区域。,实例二：广州大学城用地的生态适宜度分析,课程内容,结论（无自然植被或荒山区域，低产田地分布区及景观差的区域；适宜用地为坡度5%的区域，低产田区域，植被较差等区域；基本适宜用地为坡度5%10%，低中产田区，居民点较集中区域，但经一定的工程措施和环境补偿措施后也可作为城市发展用地；不宜用地一般为坡度大于10%且植被良好区域，高中产田区，溪流影响区，从生态学及保护生产性土地的观点看是不宜用于发展用地，但在一定限度内可适当占用；不可用地一般为坡度20%的坡地，溪流水域及植被景观优良的区域，该区域完

24、全不适宜城市发展用地。,实例二：广州大学城用地的生态适宜度分析,课程内容,结论 科学城五类用地百分比分配为：最适宜用地(约6.736km2)占总用地的30.96%，适宜用地(约5.856km2)占总用地的26.91%，基本适宜用地(约4.540km2)占总用地的20.87%，不宜用地(约3.290km2)占总用地的15.12%，不可用地(约1.336km2)占总用地的6.14%。可以看出属于适宜用地范围的用地(前三者)占78.74%，说明科学城用地大部分是适宜开发的，适宜用地主要分布于科学城西部及中南部。,生态敏感性分析,课程内容,生态敏感性分析,课程内容,生态敏感性：指生态系统对人类活动反应

25、的敏感程度，用来反映产生生态失衡与生态环境问题的可能性大小。可以以此确定生态环境影响最敏感的地区和最具有保护价值的地区，为生态功能区划提供依据。,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性评价的评价要求：（1）敏感性评价应明确区域可能发生的主要生态环境问题类型与可能性大小。（2）敏感性评价应根据主要生态环境问题的形成机制，分析生态环境敏感性的区域分异规律，明确特定生态环境问题可能发生的地区范围与可能程度。（3）敏感性评价首先针对特定生态环境问题进行评价，然后对多种生态环境问题的敏感性进行综合分析，明确区域生态环境敏感性的分布特征。,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性评价的评价内容：土壤侵蚀

26、敏感性沙漠化敏感性盐渍化敏感性生境敏感性酸雨敏感性生态环境综合敏感性,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性评价的评价方法：敏感性一般分为5级，为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感、不敏感。如有必要，可适当增加敏感性级数。应运用地理信息系统技术绘制区域生态环境敏感性空间分布图。制图中，应对所评价的生态环境问题划分出不同级别的敏感区，并在各种生态环境问题敏感性分布的基础上，进行区域生态环境敏感性综合分区。,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性评价的评价方法：上面的评价多针对于大尺度的区域，多针对自然属性，如果是城市的生态敏感性评价，即小尺度的评价，则采取其他一些指标，如植被类型，地势高程

27、，环境污染程度，人口等因素、历史文脉进行敏感性评价，下面是找出的一些城市生态系统敏感性评价的指标体系。,生态敏感性分析,课程内容,生态敏感性分析,课程内容,生态敏感性分析,课程内容,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性分析程序：1 确定规划可能发生的生态环境问题2 建立生态环境敏感性评价指标体系3 确定敏感性评价标准并划分敏感性等级后，应用直接叠加法或加权叠 加法等计算得出规划区生态环境敏感性分析图,生态敏感性分析,课程内容,生态环境敏感性评价的评价方法：上面的评价多针对于大尺度的区域，多针对自然属性，如果是城市的生态敏感性评价，即小尺度的评价，则采取其他一些指标，如植被类型，地势高程，环

28、境污染程度，人口等因素、历史文脉进行敏感性评价，下面是找出的一些城市生态系统敏感性评价的指标体系。,生态服务功能重要性评价,课程内容,生态服务功能重要性评价,课程内容,生态服务功能：指生态系统及其生态过程所形成的有利于人类生存与发展的生态环境条件与效用，例如森林生态系统的水源涵养功能、土壤保持功能、气候调节功能、环境净化功能等。,生态服务功能重要性评价,课程内容,生态服务功能评价内容：（1）生物多样性保护（2）水源涵养和水文调蓄（3）土壤保持（4）沙漠化控制（5）营养物质保持（6）海岸带防护功能,生态服务功能重要性评价,课程内容,海岸带防护功能：重点评价海岸防侵蚀区、防风暴潮区，红树林、珊瑚礁

29、和其它重要陆生与海洋生物分布与繁殖区，以及其它对维护当地生态环境安全的重要海岸带、滩涂与近海区等。（1）海岸防侵蚀区（2）防风暴潮区（3）海洋生物多样性保护重要区(a)红树林生态系统分布区(b)珊瑚礁生态系统集中分布区(c)重要迁徙物种的繁殖、越冬、越夏的沿海滩涂湿地(d)国家与省级保护动植物物种分布区,生态服务功能重要性评价,课程内容,海岸带防护功能：（4）重要自然遗迹与自然景观分布区(a)具有重大科学文化价值的海洋地质构造化石分布区、火山温泉等自然遗迹分布区；(b)具有自然地带性代表意义和科学价值的海岸区（5）海洋资源保护区(a)国家和地方政府规定的常年或某阶段不能使用渔具捕鱼的区域。(b

30、)国际渔业协定规定的禁捕区。(c)需要保护的重要经济鱼、虾、贝类的产卵场、繁衍场和幼体集中分布水域。（6）海岸防护林带区（7）地下水资源保护区,生态功能分区,课程内容,生态功能分区,课程内容,生态功能分区：生态功能分区是依据区域生态环境敏感性、生态服务功能重要性以及生态环境特征的相似性和差异性而进行的地理空间分区。,生态功能分区,课程内容,生态功能分区等级及分区依据 分区等级 生态功能区划分区系统分三个等级。为了满足宏观指导与分级管理的需要，必须对自然区域开展分级区划。首先从宏观上以自然气候、地理特点划分自然生态区；然后根据生态系统类型与生态系统服务功能类型划分生态亚区；最后根据生态服务功能重要性、生态环境敏感性与生态环境问题划分生态功能区。,生态功能分区,课程内容,生态功能分区等级及分区依据 分区等级 生态功能区划分区系统分三个等级。为了满足宏观指导与分级管理的需要，必须对自然区域开展分级区划。首先从宏观上以自然气候、地理特点划分自然生态区；然后根据生态系统类型与生态系统服务功能类型划分生态亚区；最后根据生态服务功能重要性、生态环境敏感性与生态环境问题划分生态功能区。,生态功能分区与城市功能分区的结合？,课程内容,生态环境专项规划,课程内容,