城市生态学
康 慕 谊
北京 ? 2002.02~06
北京师范大学资源与环境科学学院课程
4 城市 土壤与生物 群落
4.1 城市 的 土壤
1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点
? 城市发展与建设导致形成废墟式土壤
这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不
均；通气良好，但土体甚为干燥
? 城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变
瓦砾,砖、砂,混凝土等建筑废料多, pH值
高，铅金属含量大，紧实度增加
城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量
4 城市 土壤与生物 群落
? 城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下
水位降低
大 部分降水形成地表径流而流失，地下水得
不到补偿
城市地下设施 (地铁 /地下停车场等 )施工需要
排出地下水
地 表 性 质
地表径流占降水
量的平均比例 ( %)
屋 顶 100
水泥、沥青和接缝处胶结石子路面 90
接缝处未被胶结的石子路面 80
铺以矿渣的人行道 60
未铺石子的道路、广场和林荫道 50
运 动 场 25
花 园 ( 小 ~ 大 ) 1 0 ~1 5
公 园 0 ~5
不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例
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2 城市环境污染对土壤的影响
? 土壤酸化, 酸雨影响的结果
? 垃圾污染,城郊多有发生
? 污水灌溉, 造成土壤潮湿或过潮湿、通气性
变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物质。
特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬
菜、农作物和其他经济作物生长。此外通过
放牧常常还对动物造成毒害
4 城市 土壤与生物 群落
综上述，城市土壤具有较高污染物 (重金属、
有机物等 )含量。 工业“三废” 和城市 垃圾、
废物 是引起土壤污染最重要的物质来源
污染物质通过
? 人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌
溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍
? 进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤
? 废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施
用而进入土壤
4 城市 土壤与生物 群落
4.2 城市 生物群落
1 生境特点
? 生存空间 狭窄,群落在条带状或斑块状存在
? 自然光照少,人工光照多, 夜间照明导致 。
24h持续光照,一方面有利于植物生长,另一
方面也对植物生长产生间接不利影响, 主要
体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤
害,这一现象被称为 光污染
4 城市 土壤与生物 群落
? 小气候：温度高、湿度低、风速小,造成物
候期较郊区提前
? 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗
? 生境类型
表面蒸发蒸腾强烈生境, 公园绿地,绿化良好而
宽阔的街道,河流湖泊周边,夏季气温较低、湿
度较高,冬季较周围区偏冷,适合多种生物生存
空旷干燥生境, 未绿化的宽阔街道和广场,高温、
干旱,不适于耐旱性差植物生存
4 城市 土壤与生物 群落
封闭狭窄生境, 狭窄的街区、被高大建筑物环
绕的小空地 ; 夏季气温低,风速小 ; 冬季暖,小气
候条件良好,适合许多生物生存
人类活动产生的特殊生境,
屋顶 (干旱,阳光充足,瓦松生长 )
建筑物外墙 (越老越利于植物生长 )
路旁 (污染严重,改变种间竞争关系,地衣 /苔藓
生长受抑 )
铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远 )
4 城市 土壤与生物 群落
2 城市植物群落的区系特征
城市植物 — 通常指仅限于城市地区出现的植物
种类,主要包括以下两类：
? 以建筑群密集地段为最佳生境, 在城市以外
地带缺失或即使存在, 但只选择该地带内有
限的特殊生境的种类, 这类植物通常被称为
喜城市环境种 (urbanophile plant),如野大
麦 (Hordeum murinum),大蒜芥 (Sisymbrium
altissimum)等
4 城市 土壤与生物 群落
? 生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是
受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇
附近,在城市以外地方亦可存在,这类植物被
称为 城市环境中立种 (urban neutral
plant),如大车前 (Plantago major),黄花
柳 (Salix caprea)等
那些明显回避城市生境的植物 (多为典型的森
林植物 ),即使他们有时也出现在城市地区,但
并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为
厌城市环境种 (urbanphob plant)
4 城市 土壤与生物 群落
城市植物区系的特征
? 往往 只具有一种或少数几种常见植物,这一
特点在城市行道树的树种组成中体现最为明
显,如悬铃木 (Plantanus acerifolia),国槐
(sophora japonica),槭 (Acer spp.)等
? 具有较大比例的 世界广布种和归化植物
(naturalized plant),有人认为一地的植物
区系中,归化植物种类数目占总种类数目的
比率 (归化率 )是表示城市化程度的标志之一
4 城市 土壤与生物 群落
影响城市植被的植物区系种类组成的因素
? 首先取决于城市 所处地区的自然条件,如在
南方城市中所常见的热带植物一般不会出现
在北方城市中,反之亦然
? 在很大程度上还受其 本身目的或功能的影响,
如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常
常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创
造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿
针叶树种
4 城市 土壤与生物 群落
? 在不同地区和不同国家,还受其 文化传统和
社会经济 等因素的影响
如我国许多古老城市的古迹周围常分布着
参天古柏或茂林修竹
又如在西方国家,低收入阶层居住区的植
物群落中,常常只能见到散生的、生活力衰
退的老龄土生树 ; 或见到以速生树种为主的
人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域,
则常可见到自然林地的群落片段
4 城市 土壤与生物 群落
城市 土地利用 对植物区系的影响
? 大规模建筑群和不透水地面,是城市中人类
利用土地资源的典型形式。就一般而言,这
种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向
外围减弱的。与之相应,城市植物区系中外
来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围
减少,而非外来成分则沿此方向增多。这一
现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学
说
柏林四个城市分区中植物区系组成的变化
建筑群 城市边缘带
密集 稀疏 内边缘 外边缘
植被覆盖地面程度 ( %) 32 55 75 95
维管植物种数 ( 种 /km
2
) 380 424 415 3 57
外来种所占比例 ( %) 4 9,8 4 6,9 4 3,4 2 8,5
旧种所占比例 ( %) 1 5,2 1 4,1 1 4,5 1 0,2
新种所占比例 ( % ) 2 3,7 2 3,0 2 1,5 1 5,6
稀有种数 ( 种 /k m
2
) 17 23 35 58
4 城市 土壤与生物 群落
城市土地利用对植物区系的影响,还表现在不同
地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带,但其植
物区系组成具有一定相似性 。 如德国杜塞尔多夫
的植物区系与北京的相似性为 10%,与智利首都利
马的为 7%。 而在这些城市所处区域中,由气候和
土壤条件所决定的潜在自然植被,在种一级水平
上则没有任何相似性 。 Kunick于 1982年对中欧地
区九个城市植物区系的比较结果表明,在所有被
统计的种类当中,有 15%的种为这九个城市所共
有 。 如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植
物种类进行统计,则相似性程度可高达 50%
4 城市 土壤与生物 群落
3 城市环境下的植物群落
城市植物群落的结构特征
? 群落结构简单, 水平变化多为均匀结构 ; 垂
直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园
绿地、行道树群落均属此类
? 种类组成单纯并相似, 城市植物群落往往是
为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价
值,在世界各地人们心目中有其共通之处
4 城市 土壤与生物 群落
城市植物群落中植物种的生态学特征
? 对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指
示值明显向高值区移动,而对湿度和氮素营
养的指示值倾向于向低值区移动
? 中生植物居多,但大多数具有旱生植物特点,
绝少有湿生植物
? 具有较高比例的常绿植物
? 耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布
4 城市 土壤与生物 群落
4 城市环境下动物区系的变化 (Numata,
1978)
? 鸟 的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟
类从 58年的 16种减少到 77年的 8种
? 因而以鸟类为天敌的 害虫 得以大量繁殖，从
而危害到城市树木的生长
? 不休眠的赤家 蚊 的生态型地下家蚊（赤家蚊
的生理性变种）逐渐扩展
4 城市 土壤与生物 群落
? 鼠 类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠 --沟鼠以
地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成
与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖
? 鱼 的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由
于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖
量很大的鲤科小鱼如白票子等
5 城市 生态系统
5.1 城市社会经济系统
系统基本结构
城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的
复合人工生态系统,其中城市 社会经济子系统
涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，
主要由 生产, 流通 和 消费 三大系统构成
城市社会经济系统的结构
生 产 系 统
物 质
生产部门
非物质
生产部门
流通系统 消费系统
农 业 科 学 财 政 生活服务
教 育 金 融
建 筑 业
文 化 物 资 物质供应
新 闻 交 通
能源产业
出 版 商 业 医药卫生
矿 业 印 刷 外 贸
5 城市 生态系统
社会经济发展的需求一般是先物质后精神：
物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、
城市环境质量以及居民生活等关系密切
非物质生产部门的发展和消费系统的完善,随
现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提
高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化
而发展
5 城市 生态系统
城市的基础设施
城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统
及污水处理
道路、桥梁、隧道、公共交通
城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网
邮电通讯
园林绿化、环境卫生
安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降
5 城市 生态系统
城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成
部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济
服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，
是城市生产与城市居民正常生活的基本保证
城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度
的重要标志
城市基础设施体系与人体生理机能比拟
城市基础
设施体系
功能与作用
相当于人体
生理机能
骨 胳 支 撑
道路交通系统
建立城市整体与延
伸的分支体系构架,
疏导人流车流物流
体 液 循 环
给排水系统 供给用水,处理废水
能源供应系统
( 供电,供热,供气 )
产生能 源
组织能 源 流通
摄食,消化,
过滤,排泄
环境卫生系统 处理回收废物流
园林绿地系统
净化生态环境,
美化景观
呼吸和美容
装饰
邮电通讯系统 传输和交换信息
感觉和神经
控制反应
城市防灾系统
( 防洪,消防,抗震,
控制沉降 )
防止自然和人为灾
害
防护和免疫
5 城市 生态系统
我国的城市化往往发展不平衡,城市人口增长
速度 远快于 城市基础设施建设 ~~。基础设施水
平与西方国家相比,处于相当落后的状态,如,
? 城市 供水紧张, 北方城市几乎全部缺水,日缺
水达 15?106t以上 ; 排水设施落后,97%的污
水未经处理排入江河,造成水体污染
? 城市 道路短缺,交通拥挤, 地铁线路尤其匮乏
? 城市居民 住房紧张, 人均不足 10m2
? 城市绿化 覆盖率低, 许多城市未达国家标准
5 城市 生态系统
5.2 城市人口
人口的数量和结构
城市人口类型
增加型, 人口向该城市集中,城市规模在扩大
减少型, 人口向其他地区迁移,城市吸引力下降
静止型, 人口相对保持稳定,城市活力后劲不足
5 城市 生态系统
人口的自然结构
性别 结构, 是否均衡,决定着城市内部人口再生
产过程的变动方向
年龄 结构, 部分地决定着城市人口群体再生产
的速度,决定着能够提供给社会的劳动力数量,
影响着对社会生活消费物品的需求量
质量 结构, 主要是指人口的先天素质情况,如发
育属于正常还是畸形,有否残疾,比例多少等?
0 100000 200000 300000 400000
0100000200000300000400000
> 10 0
95 - 99
90 - 94
85 - 89
80 - 84
75 - 79
70 - 74
65 - 69
60 - 64
55 - 59
50 - 54
45 - 49
40 - 44
35 - 39
30 - 34
25 - 29
20 - 24
15 - 19
10 - 14
5- 9
0- 4
西安市人口年龄结构分布图 (资料截止于 1998年 )
男性 女性
第 四 次人口普
查结果 ( 19 90 )
第三次人口普
查结果 ( 19 82 )
第二次人口普
查结果 ( 19 64 )
项 目
总人口
( 万人 )
( % )
总人口
( 万人 )
( % )
总人口
( 万人 )
( % )
总 人 口 10 82,0 10 0,0 92 3,0 10 0,0 75 9,0 10 0,0
不满周岁儿 14,3 1,32 17,5 1,90 26,8 3,54
学龄前儿童
( 1~6 岁 )
96,4 8,91 67,0 7,30 13 2,9 17,4 9
少年儿童
( 7~1 4 岁 )
10 7,4 9,93 12 1,6 13,1 8 15 5,4 20,4 6
青 年
( 15 ~25 岁 )
20 9,0 19,3 2 22 8,4 24,7 5 11 9,4 15,7 2
兵 源
( 男 18 ~24 岁 )
81,4 7,52 79,5 8,16 35,4 4,66
育龄妇女
( 15 ~49 岁 )
30 4,7 28,1 6 27 4,0 29,6 9 16 4,0 21,5 9
劳动力合计 71 7,5 66,3 1 60 6,5 65,7 1 36 9,9 48,6 9
男 ( 16 ~59 岁 ) 38 7,9 35,8 6 31 5,4 34,1 8 19 8,4 26,1 2
女 ( 16 ~54 岁 ) 32 9,6 30,4 6 29 1,0 31,5 3 17 1,5 22,5 7
男 60,女 55
岁 以上老人
13 6,0 12,5 7 96,3 10,4 4 62,2 8,20
北京市人口年龄结构对比
5 城市 生态系统
北京市 1990,1982和 1964年人口普查结果分析,
不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口
占总人口比重, 1990年 <1982年 <1964年,计划生
育工作取得的显著成果
青年, 兵源和育龄妇女人口占总人口的比重,
1982年 >1964年,分别增长 9.03%,3.95%和 8.1%:
50’ s和 60’ s生育高峰的结果 ;
1990年 <1982年,分别回落 5.43%,0.64%和
1.53%:人口已进入稳定增长的阶段
5 城市 生态系统
劳动年龄人口占总人口的比重,
1982年 > 1964年,较有大幅度的增长 (高出 17%),
1990年 > 1982年,比重达到 66.3%,显示出男女
劳动力资源非常富足
老年人口占总人口的比重,
1990年 >1982年 >1964年,反映出居民生活水平
提高,医疗保健事业发展,人口寿命有所延长 ;
同时也提示我们, 北京市人口开始出现老龄化
迹象
5 城市 生态系统
一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷
量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口
的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要
的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与
建设中，规划各类 (针对不同年龄人口的 )服务
设施 (如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养
老院等 )的重要依据
5 城市 生态系统
人口的社会构成
包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。
可被分为三大类,
基本人口, 工矿交通企业、行政机关事业单位及
高等院校在册人员,对城市规模起决定性作用
服务人口, 指为本地区服务的企业单位、文教、
医疗和商业单位的在册人员
被抚养人口, 未成年、未参加工作和丧失劳动能
力的人
城市规划部门一般将人口比例控制在
? 基本人口, 30%~40%
? 服务人口, 12%~20%
? 被抚养人口, 45%~50%
5 城市 生态系统
5 城市 生态系统
根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类,
又可将城市人口分为,
生产性劳动 人口, 工业职工、基本建设职工、农
林水职工、交通邮电职工
非生产性劳动 人口, 商业服务系统职工、城市公
用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金
融部门职工、国家机关与人民团体的职工
非劳动 人口, 除上述两类外不从事社会劳动人口
城市劳动人口比例一般应占在 45%~60%左右
5 城市 生态系统
人口密度 — 单位面积空间内生存容纳的居民人口
数,是区分城市大、中、小等级的主要依据
城市人口密度也说明区域的拥挤程度,间接地
反映着城市的环境质量
人口密度大是我国城市人口的一大特点, 如北
京市 1995年底已达 1 251.1万人,平均 745人 /km2,
其中城区人口密度超过 15 000人 /km2
5 城市 生态系统
与人口密度相关的问题是城市人均用地状况,
英国每人大于 100m2
美国每人大于 150m2
俄罗斯每人大于 200m2
我国 1985年全国城市用地为每人 73m2,上海每
人仅为 26m2
我国城市在用地的比例上,工业用地偏大,生活
用地偏紧
5 城市 生态系统
针对人口密度的高低对城市生态系统的利弊,
存在两种截然相反的观点,
1 一派认为, 传统的生理、心理和社会学观点表
明, 人口密度增加将 加重人的生理和精神压力,
降低生活水平,恶化环境质量,使犯罪率上升 等
2 另一派提出, 适当增加人口密度,将有助于 降低
按人口平均的资源消耗和环境影响,减少运输
量,节约能源,充分 发挥城市功能,提高经济效
益
5 城市 生态系统
事实上,这里牵涉到一个 适度人口密度 的问题,
固然人口密度增加,有利于降低按人口平均的
资源消耗和环境影响,提高经济效益 ; 然而过高
的人口密度,必然造成人的生理和精神负担加
重,从而使人的生活质量和工作效率降低,甚至
罹患疾病,到头来仍然会使城市背上沉重的经
济包袱
有关城市合理人口密度问题,将在后面章节 —
城市规模与城市资源和环境容量关系 继续讨论
5 城市生态系统
5.3 城市生态系统 的 特点
城市生态系统的 概念
城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的
网络,是人类生产和生活活动集中的较大场所,
是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起
来的特殊 空间地域综合体
该 空间地域综合体 是自然实体和社会,、经济和
科学文化实体的有机统一,
5 城市生态系统
? 占有一定空间,有包括人类在内的生物和非生
物组成等要素
? 要素间存在物质 — 能量代谢、生物地球化学
循环以及物质供应 (输入 )和废物处理 (输出 )
? 要素间相互作用构成有内在联系的统一整体
因而可将城市看成是一个 (马世俊等,1984)：
自然 — 经济 — 社会复合 生态系统 — SENCE,i.e.,
Social-Economic-Natural Complex Ecosystem
5 城市生态系统
在这个复合生态系统中,
? 各种 自然及物理组分 是城市赖以生存的基础
? 各个部门的 经济活动和代谢过程 是城市生存
发展的活力和命脉
? 每个人的 社会行为及文化观念 是城市演替与
进化的动力泵
5 城市生态系统
严格地讲,城市只是人口集中居住的地方,是当
地自然环境的一部分,并非一个完整的、自我
稳定的、典型的生态系统,
1) 城市所需的物质和能量大都来自周围其它生
态系统,城市之状况如何往往取决于外部条件
2) 城市同时也具有生态系统的某些特征,如组
成城市的生物成分,除人类外,还有植物,动物
和微生物 ; 能够进行初级生产和次级生产 ; 具有
物质循环和能量流动等功能
5 城市生态系统
上述类似或不似典型生态系统的方面,因人类
的参与而发生大小不等的变化。然而不管怎样,
城市与其周围的自然和人工生态系统间存在着
各种联系,彼此间相互影响,相互作用。因此将
城市看作一个生态系统,研究其物质和能量的
高效利用,社会与自然的协调发展,系统内部的
动态调控,不仅有益于城市本身的规划与管理,
也有利于处理和协调城市与其周围地区的关系,
从而达到整个区域的可持续发展
5 城市生态系统
城市生态系统 的 组成
? 自然 系统, 居民赖以生存的基本物质环境,
如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等
自然景观要素
? 经济 系统, 生产、分配、流通与消费的各个
环节,包括工业、农业、交通、运输、贸易、
金融、建筑、通讯、科技等
? 社会 系统, 物质生活与精神生活诸方面,如
衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态,
以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑
城市生态系统 的 结构
? 空间 结构, 土地 利用的空间排布形式
? 社会 结构,包括 人口 结构 ?劳动力 结构 ?智
力 结构
?劳动力 ~ — 劳动人口中不同职业劳动力 所
占比例,反映城市的经济特点和主要职能
?智力 ~ — 具有一定 专业知识和技能的劳动
力部分,能反映城市的文化水平和现代化
程度,并往往决定着城市的经济发展前景
5 城市生态系统
5 城市生态系统
? 营养 结构,
为 一 特殊 的倒三角形 (见下页图 )
植食动物
肉食
动物
植物
动物
人
植 物
(a) 自然生态系统 (b) 城市生态系统
城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较
5 城市生态系统
在城市生态系统的结构研究中,最能反映系统
内部运动规律的关键因素有,
城市 人口变动
城市 经济活动
城市 土地利用 — 对之研究尤其重要,因为它是
人类社会经济活动规模与水平的综合反映,是
城市空间结构状况的实际反映
5 城市生态系统
城市生态系统的特点
?城市生态系统是以人为主体的生态系统
身 兼数任, 生产者、消费者、主宰者
?城市生态系统是容量大、流量大、密度
高、运转快、高度开放的系统
?城市生态系统是人类自我驯化的系统
?城市生态系统是多层次的复杂系统
5 城市生态系统
上述城市生态系统特点表明,
与周围其它生态系统高速而大量的能流和物流
交换,主要并必须靠人类活动来进行协调,使之
趋于相对平衡,从而最大限度地完善城市生产
和生活环境,满足城市生产和居民生活的需要
正是由于城市生态系统的这种非独立性 (对其
它生态系统的依赖性 ),使城市生态系统显得特
别脆弱,传统生态意义上的自我调节能力极小
5 城市生态系统
5.4 城市生态系统的功能
组织社会生产,方便居民生活
1 城市生态系统的能量流
? 能量流动的基本过程
原生 ?次生 ?有用 ?最终
自然界 ?加工转化,便于输送或贮存 ?做功利
用 ?转移至产品中或投入到使用中
分解者
肉食者植食者
环 境
能量流动 物质循环
生产者
生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较
转化率原生
能源
次生
能源
有用
能源
最终
能源 热
热
热
热
热
热
传输率
利用率
利用率
城市生态系统能流的基本过程
5 城市生态系统
? 能量流动的性质
1) 遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有
损耗,不能构成循环 (单向性 );
2) 能流的特点体现在物质流中, 除部分热损耗
由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。但
是能量在流过每一个能级时,并 不服从 所谓的
,百分之十律, (10% law)
5 城市生态系统
城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市
的污染状况,但城市能源利用政策既不能走所
谓, 多多亦善, 论的道路,也不必刻求, 零增
长, 论的效果
,多多亦善, 论 — 发展城乡经济必须相应增加体
外能量投入,愈多愈好,形成所谓规模效应
,零增长, 论 — 能量消耗的指数增长已造成严重
生态破坏,决不能再持续下去,否则会导致人类
的毁灭,故必须把能量消耗严格限制在现有水
平
5 城市生态系统
Comments,两者均过于极端化,其实在这两者之
间有一条更合理的道路,
加快能源 结构改造,积极开发无污染和商业价
值更大的 新能源,开发并合理利用能够提高能
效的 新技术
这样,人类就有可能在不是无限增加人均能量
消耗的情况下,仍然保持社会经济的持续增长,
使人类的生活水平逐步得到提高,生活质量得
到不断改善
5 城市生态系统
2 城市生态系统的物质流
可从资源货物流、人口流等方面分析,
人口流, 城市人口在时间与空间上的变化
? 常住人口流,
出生 /死亡
迁入 /迁出
规则或不规则的 市内流动, 合理的城市布局
可以使居民的上下班时间缩短,也会使居民生
活感到方便
西安市城区道路网示意图
5 城市生态系统
? 流动人口流, 旅游、探亲、过境、出差、经
商、做生意,和, 打工族, — 8000万 (1993
年 )
流动人口同样参与城市的物流与能流,消耗的
物质与能量常常超过常住人口的水平,从而大
大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调
查,外国游客比本市居民排放的生活污水多 6.8
倍,生活垃圾多 9.8倍,废气多 8倍。国内游客比
本市居民排放的生活污水多 2倍,生活垃圾多 2.5
倍,废气多 2倍 ……
5 城市生态系统
资源货物流, 包括资源流 (如水流 )和货物流等
资源货物流不仅仅是简单的输入与输出,还包
括其中的开发、生产 (形态与功能的转变 )、交
换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在
系统中所经过的一切过程
? 货物流程
(见下页图 )
生 产
库 存
输 出
消 耗
(生产,生活 ) 废弃物
累 积
(如建筑物,道路等 )
输 入
城市生态系统中的货物流示意
输 入 / 10
4
t 输 出 / 10
4
t
矿物质 2 91 7,4 废 渣 95 7,0
其中,煤 炭 2 02 3,5 其中,冶炼废渣 45,0
矸 石 66 9,0 粉煤灰 24 0,0
矾 土 55,3 矸 石 66 9,0
石灰石 16 7,3 化工废渣 3,0
萤 石 2,3
地表、地下水 24 62 3,0 废 水 22 04 6,0
燃烧空气 58 11, 0 废 气 6 27 5,3
其中,二氧化碳 1 32 6,6
二氧化硫 15,1
水 35 2,2
氮 气 4 39 0,7
氮氧化物 15 0,1
灰 尘 40,6
农副产品 69,4 生活废物 3 04 0,3
其中,废 物 46 2,3
用水蒸发 49 6,5
污 水 2 08 0,6
垃 圾 0,9
原料产品 1 08 0,0 产 品 2 02 8,0
总 输 入 34 50 0,8 总 输 出 34 34 6,6
唐山市物质流动估算 (1981~1983年平均 )
5 城市生态系统
不同规模, 不同性质的城市,其物质输入, 输出
的规模, 性质, 代谢水平不同, 如工业城市输
入以原材料, 能源资源为主,输出以加工产品
为主 ;风景旅游城市输入以消费品为主,输出以
废弃物垃圾为主
城市物质流的输入输出收支平衡非常重要,凡输
入近等于或略大于输出的城市,其规模和内部
积蓄量变动较小,维持着相对的动态平衡 ;输入
比输出大得多的城市是发展型的城市 ;输入比
输出小得多的城市,是整体已开始衰落的城市
5 城市生态系统
城市的物流运转,消纳,输入与输出可看做城市
的物质代谢。研究城市物质代谢的重点,
? 物质的来源、利用、分配、管理
? 废物的排放、扩散、处理、再生
? 城市的负载能力、环境容量
? 污染物质的流动规律及对人和物理环境的影
响等问题
5 城市生态系统
3 城市生态系统的信息流,
信息 (information,message)— 就是指消息,是
对某一事物不确定性的度量,或者说指对某事
物知道和了解的程度。一个事物越复杂,它其
中所包含的信息就越多,要想了解该事物,就需
要掌握更多的信息。信息虽无形,但却有价
信息具有三个作用,
? 传递知识, 通过发布消息、宣传广播、输出
数据、图象、指令、信号等,可以传递和散
播知识,把知识变成生产力
5 城市生态系统
? 传递情报, 战争时代的军事情报,和平时代的
政治、经济和科技情报,都要依靠灵通的信
息传递。掌握了情报,往往就会在竞争中居
于有利地位
? 节省时间 提高效率, 信息出时间,出效率 。 据
国外资料报道,交通部门采用调度通讯,可使
运输能力提高 50%以上 ; 基建部门利用电信
指挥,可以提高劳动生产率 15%以上 。 日本
有人计算,靠电话及电报传真进行业务联系,
可节约交通能源 60%
5 城市生态系统
城市的信息功能 (反映城市的现代化程度 ):
? 具有完善的新闻传播网络系统,可在广阔范
围内高速, 高容, 及时传播信息
? 具有现代化的通信基础设施,能以信息系统
连接生产, 交换, 分配和消费的各个领域和
环节,高效组织社会生产和生活
? 输入分散的无序信息,输出经加工浓缩的有
序信息 。 对于政治, 文化, 科学, 商业中心
城市,这一功能尤其重要, 输出 精神产品
5 城市生态系统
5.5 城市生态系统的 平衡 与调控
1 城市生态系统的平衡 — 城市自然 — 社会 — 经济
复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相
对稳定有序的一种状态,
? 人类与自然环境间相互协调
? 各个组成部分比例结构合理
? 系统的输入与输出均衡,功能得到正常发挥
? 各经济部门有计划按比例发展
? 社会安定,人民安居乐业
5 城市生态系统
从定义出发,可以想像,城市生态系统的平衡与
自然生态系统的平衡间最大的不同点在于, 前
者 是 在人类有意识的参与和调控下才能达到 。
这是因为
? 城市不能自给自足,需要周围腹地支持供养
? 城市为高度开放系统,与自然有物能交流,资
源来自自然,向自然排放污染物,发展最终决
定于自然容量
? 内部组分之间关系错综复杂
5 城市生态系统
2 城市生态系统平衡的标志
1) 城市生存发展的基础资源环境 (水,土地 )
? 土地资源
前已述及,我国城市与世界其他国家城市相比,
人均用地面积偏小。就本国来说,也有差异,
人均占地 特大城市 大城市 中 小城市
m 2 / 人 60 90 120
我国不同规模城市人均占地情况
5 城市生态系统
考虑到我国人口众多的特点,大城市的用地按
104人 /km2或 1人 /100m2的标准来规划,比较实
际,也比较合理。据此,我国制定了
城市发展的基本方针,
?控制大城市规模
?合理发展中等城市
?积极发展小城市
5 城市生态系统
大城市拥有雄厚的物质条件和技术优势,专业
门类齐全,协作条件好 ; 并具有科学文化发达,
交通便利等优势,因此经济效益较高
然而城市规模过大,将会受到供水、能源、交
通、环境等许多因素的限制,当规模超过一定
限度时,城市各部门就会运转不灵,效率下降
城市规模的控制,主要是人口和土地利用规模
的控制
5 城市生态系统
按照我国目前的经济和技术发展水平,城市的
最佳规模以不超过 50万人口为宜,占地约 50km2,
城市直径为 7~8km,职工上下班交通,无论是骑
自行车,还是乘公交车,耗时一般不超过半小时。
若人口再增加,占地面积势必过大,不仅需加密
交通网,污染问题也会变得严重
如果城市面积过小,公共设施不易完善,企业之
间难以协作,投资建设的经济效益比较低,城市
本身的发展亦受到限制
5 城市生态系统
城市土地作为各项工程建设的基础,对其质量一
般有以下几点要求,
? 地形较平坦,一般情况下坡度应小于 10?;
? 具有一定的承载力,通常不小于 1000g/cm2或
100kg/m2;
? 不易受洪水淹没,排水较畅通,地下水埋深应
大于 1m
5 城市生态系统
? 淡水资源
淡水是城市居民生活和城市生产不可缺少的重
要资源,水既是生活必需品,又是原材料,还是传
递物质和能量的载体 。 如洗涤用水是污染物的
载体,发电和冶金用冷却水是余热 (能量 )的载体 。
每发 1000kW·h电, 炼 1t钢, 造 1t纸,大约都需要
200t水
一座百万人口的城市,仅就生活用水而言,若按人
均用水 300L/d计算,1 00万人每年需要至少
1?108t水
5 城市生态系统
我国大城市人均用水明显低于世界发达国家
世界几个主要城市的居民生活用水量 (1980’ s)
人均生活
用水量
北京 伦敦 巴黎 东京 莫斯科
L/ ( 人 ? d) 150 286 320 341 440
5 城市生态系统
我国是水资源并不丰富的国家,淡水资源的人
均拥有量仅为世界的四分之一,北方城市缺水
是普遍现象。许多北方和沿海城市,水源不足
已成为限制城市发展的重要因素。为此,在城
市规划、建设和管理过程中,必须周密地考虑
城市人口与淡水资源之间的平衡,合理分配生
产用水和生活用水,并要注意节约用水
解决城市水资源缺乏的关键药方是什么?
合理制定水价
5 城市生态系统
2) 城市容量
城市容量 — 在一定自然背景基础、生产力技术水
平和生产条件下,城市所能供养的人口数量
对于一个未城市化的原始地区,其人口容量主
要取决于自然条件,人口容量相对很小。随着
人类社会和经济的发展,劳动生产率不断提高,
人类改造自然的能力逐渐增强,人口容量随之
增强
5 城市生态系统
由此可见,城市容量一般与下列因素密切相关,
? 城市所在地区的自然条件, 不同 的 自然条件
下 所能提供的水, 土资源和对污染物的自净
消 纳能力不同,限制 着城市人口规模的发展
? 城市的技术经济发展水平, 城市能容纳的劳
动力数量一般随城市的经济发展而增大 ; 城
市生态环境可通过 追 加 资 金 投入 和加强管理
得到改善,从而使城市的容量得以扩大
5 城市生态系统
一般认为,城市容量主要分成以下三个方面：
? 城市 生产发展 人口容量, 城市容纳劳动力人
口的最大数量
? 城市 生活条件 人口容量, 住房, 市内交通,
供水, 供电, 商业网点, 学校, 医院, 文化
娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量
? 城市 生态环境 的人口容量, 城市提供物质,
能量和消纳, 处理生活及工业垃圾的能力
5 城市生态系统
3) 城市生态平衡的标志
就是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
自我补偿能力之间的平衡
?人口数量与城市基础设施的平衡
?生产发展与生活消费之间的平衡
5 城市生态系统
? 城市生活质量不断提高
城市生活质量不同于城市生活水平的概念,生
活水平多以货币和实物的数量来反映 。 生活水
平是生活质量的基础,但是单纯的, 丰富的物
质生活享受并不能全面反映生活质量的提高
生活质量还包括以 心理上的满足与满意程度 为
准则的 感觉评价
5 城市生态系统
城市生活质量的 (8字 )目标,
舒适, 生活, 居住, 工作, 休息的满足与满意
方便, 居民的各种生理和心理需要在时间和空
间上得到合理分配的水平和质量
和谐, 物质, 精神, 社会政治生活之间的有序,
人与人 (社会 ),人与物 (自然 )之间的融洽 ; 城市
结构与功能,自然与人文景观美之间的和谐
康乐,居民心理和生理上的健康发展,涉及医
疗保健, 文化享受, 旅游休憩和社会安全感等
5 城市生态系统
衡量生活质量的指标可以参照如下表达式,
Ii— 对某一生活领域 i的满意指数
P— 因素的实际状态
S— 因素的期望状态
Wi— 权重
生活质量的表达式可由下式 得出,
1,2,…,n为生活领域的维数
S
PWI
ii ?
nIIIQ ???? ?21
5 城市生态系统
衡量生活质量也可以用生态环境适宜度来表示
生态环境适宜度 — 城市生态环境为人类的生存和
延续所提供的各种条件与人类对这些条件需求
之比的总合。这些条件包括人口密度指数、人
类活动强度指数、物质生活指数、居住指数、
教育服务指数、医疗服务指数、交通便利指数、
环境污染指数、安全指数等
如这些单项因素的适宜度用 S1(t),S2(t),…,Sn(t)
表示,则有 n维矢量
5 城市生态系统
显然,各种因素对人类生存和延续所产生的影响是
不同的,即权重不一样,由此定义适宜度指数为
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
)(
)(
)(
)(
2
1
tS
tS
tS
t
n
?
S
5 城市生态系统
式中,?i— Si(t)的权重,并有
李自珍和陈维东 (1986)对全国 18个百万以上人
口大城市的适宜度指数进行调查,得出如下有
意思的结果
)()(
1
tStC
n
i
ii?
?
? ?
?
?
?
n
i
i
1
1?
城 市 上 海 北 京 天 津 沈 阳 武 汉 广 州
适宜度指数 6 0, 5 8 7 7, 6 5 3 8, 8 4 2 7, 6 5 5 6, 4 7 6 1, 1 8
城 市 兰 州 青 岛 鞍 山 哈尔滨 重 庆 南 京
适宜度指数 5 2, 3 5 4 7, 6 8 4 0, 5 9 5 2, 9 4 3 7, 0 6 8 2, 9 4
城 市 济 南 西 安 成 都 长 春 太 原 大 连
适宜度指数 4 7, 6 5 4 7, 6 5 5 1, 1 8 9 0, 5 8 4 5, 2 9 6 7, 0 6
全国百万以上人口城市的适宜度指数
5 城市生态系统
3 城市生态系统的调控
1) 调控的原则
? 协调共生原则, 节约和合理配置资源
? 循环再生原则, 废物利用,污染净化
? 持续自生原则, 保障供给,决策正确
2) 调控的途径
? 生态工艺的设计与改造, 能源,物质,景观等
? 生态关系的规划与协调, 发挥比较优势潜力
? 生态意识的普及与提高, 生态哲学与伦理学
5 城市生态系统
3) 走向 生态城
生态城 (ecopolis)— 高效、和谐的理想人类居住
环境, 社会、经济协调发展,物质、能量高效利
用,人与自然良性互动
生态城标准, (天人合一 )
地尽其能 — 生态环境改善,自然景观、历史文
化、现代文明共存共荣
人尽其才 — 由自发的人走向自为的人,创造力
得到充分发挥,身心健康得到有力保障
本章到此结束,谢谢 !
康 慕 谊
北京 ? 2002.02~06
北京师范大学资源与环境科学学院课程
4 城市 土壤与生物 群落
4.1 城市 的 土壤
1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点
? 城市发展与建设导致形成废墟式土壤
这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不
均；通气良好，但土体甚为干燥
? 城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变
瓦砾,砖、砂,混凝土等建筑废料多, pH值
高，铅金属含量大，紧实度增加
城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量
4 城市 土壤与生物 群落
? 城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下
水位降低
大 部分降水形成地表径流而流失，地下水得
不到补偿
城市地下设施 (地铁 /地下停车场等 )施工需要
排出地下水
地 表 性 质
地表径流占降水
量的平均比例 ( %)
屋 顶 100
水泥、沥青和接缝处胶结石子路面 90
接缝处未被胶结的石子路面 80
铺以矿渣的人行道 60
未铺石子的道路、广场和林荫道 50
运 动 场 25
花 园 ( 小 ~ 大 ) 1 0 ~1 5
公 园 0 ~5
不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例
4 城市 土壤与生物 群落
2 城市环境污染对土壤的影响
? 土壤酸化, 酸雨影响的结果
? 垃圾污染,城郊多有发生
? 污水灌溉, 造成土壤潮湿或过潮湿、通气性
变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物质。
特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬
菜、农作物和其他经济作物生长。此外通过
放牧常常还对动物造成毒害
4 城市 土壤与生物 群落
综上述，城市土壤具有较高污染物 (重金属、
有机物等 )含量。 工业“三废” 和城市 垃圾、
废物 是引起土壤污染最重要的物质来源
污染物质通过
? 人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌
溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍
? 进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤
? 废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施
用而进入土壤
4 城市 土壤与生物 群落
4.2 城市 生物群落
1 生境特点
? 生存空间 狭窄,群落在条带状或斑块状存在
? 自然光照少,人工光照多, 夜间照明导致 。
24h持续光照,一方面有利于植物生长,另一
方面也对植物生长产生间接不利影响, 主要
体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤
害,这一现象被称为 光污染
4 城市 土壤与生物 群落
? 小气候：温度高、湿度低、风速小,造成物
候期较郊区提前
? 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗
? 生境类型
表面蒸发蒸腾强烈生境, 公园绿地,绿化良好而
宽阔的街道,河流湖泊周边,夏季气温较低、湿
度较高,冬季较周围区偏冷,适合多种生物生存
空旷干燥生境, 未绿化的宽阔街道和广场,高温、
干旱,不适于耐旱性差植物生存
4 城市 土壤与生物 群落
封闭狭窄生境, 狭窄的街区、被高大建筑物环
绕的小空地 ; 夏季气温低,风速小 ; 冬季暖,小气
候条件良好,适合许多生物生存
人类活动产生的特殊生境,
屋顶 (干旱,阳光充足,瓦松生长 )
建筑物外墙 (越老越利于植物生长 )
路旁 (污染严重,改变种间竞争关系,地衣 /苔藓
生长受抑 )
铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远 )
4 城市 土壤与生物 群落
2 城市植物群落的区系特征
城市植物 — 通常指仅限于城市地区出现的植物
种类,主要包括以下两类：
? 以建筑群密集地段为最佳生境, 在城市以外
地带缺失或即使存在, 但只选择该地带内有
限的特殊生境的种类, 这类植物通常被称为
喜城市环境种 (urbanophile plant),如野大
麦 (Hordeum murinum),大蒜芥 (Sisymbrium
altissimum)等
4 城市 土壤与生物 群落
? 生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是
受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇
附近,在城市以外地方亦可存在,这类植物被
称为 城市环境中立种 (urban neutral
plant),如大车前 (Plantago major),黄花
柳 (Salix caprea)等
那些明显回避城市生境的植物 (多为典型的森
林植物 ),即使他们有时也出现在城市地区,但
并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为
厌城市环境种 (urbanphob plant)
4 城市 土壤与生物 群落
城市植物区系的特征
? 往往 只具有一种或少数几种常见植物,这一
特点在城市行道树的树种组成中体现最为明
显,如悬铃木 (Plantanus acerifolia),国槐
(sophora japonica),槭 (Acer spp.)等
? 具有较大比例的 世界广布种和归化植物
(naturalized plant),有人认为一地的植物
区系中,归化植物种类数目占总种类数目的
比率 (归化率 )是表示城市化程度的标志之一
4 城市 土壤与生物 群落
影响城市植被的植物区系种类组成的因素
? 首先取决于城市 所处地区的自然条件,如在
南方城市中所常见的热带植物一般不会出现
在北方城市中,反之亦然
? 在很大程度上还受其 本身目的或功能的影响,
如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常
常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创
造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿
针叶树种
4 城市 土壤与生物 群落
? 在不同地区和不同国家,还受其 文化传统和
社会经济 等因素的影响
如我国许多古老城市的古迹周围常分布着
参天古柏或茂林修竹
又如在西方国家,低收入阶层居住区的植
物群落中,常常只能见到散生的、生活力衰
退的老龄土生树 ; 或见到以速生树种为主的
人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域,
则常可见到自然林地的群落片段
4 城市 土壤与生物 群落
城市 土地利用 对植物区系的影响
? 大规模建筑群和不透水地面,是城市中人类
利用土地资源的典型形式。就一般而言,这
种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向
外围减弱的。与之相应,城市植物区系中外
来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围
减少,而非外来成分则沿此方向增多。这一
现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学
说
柏林四个城市分区中植物区系组成的变化
建筑群 城市边缘带
密集 稀疏 内边缘 外边缘
植被覆盖地面程度 ( %) 32 55 75 95
维管植物种数 ( 种 /km
2
) 380 424 415 3 57
外来种所占比例 ( %) 4 9,8 4 6,9 4 3,4 2 8,5
旧种所占比例 ( %) 1 5,2 1 4,1 1 4,5 1 0,2
新种所占比例 ( % ) 2 3,7 2 3,0 2 1,5 1 5,6
稀有种数 ( 种 /k m
2
) 17 23 35 58
4 城市 土壤与生物 群落
城市土地利用对植物区系的影响,还表现在不同
地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带,但其植
物区系组成具有一定相似性 。 如德国杜塞尔多夫
的植物区系与北京的相似性为 10%,与智利首都利
马的为 7%。 而在这些城市所处区域中,由气候和
土壤条件所决定的潜在自然植被,在种一级水平
上则没有任何相似性 。 Kunick于 1982年对中欧地
区九个城市植物区系的比较结果表明,在所有被
统计的种类当中,有 15%的种为这九个城市所共
有 。 如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植
物种类进行统计,则相似性程度可高达 50%
4 城市 土壤与生物 群落
3 城市环境下的植物群落
城市植物群落的结构特征
? 群落结构简单, 水平变化多为均匀结构 ; 垂
直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园
绿地、行道树群落均属此类
? 种类组成单纯并相似, 城市植物群落往往是
为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价
值,在世界各地人们心目中有其共通之处
4 城市 土壤与生物 群落
城市植物群落中植物种的生态学特征
? 对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指
示值明显向高值区移动,而对湿度和氮素营
养的指示值倾向于向低值区移动
? 中生植物居多,但大多数具有旱生植物特点,
绝少有湿生植物
? 具有较高比例的常绿植物
? 耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布
4 城市 土壤与生物 群落
4 城市环境下动物区系的变化 (Numata,
1978)
? 鸟 的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟
类从 58年的 16种减少到 77年的 8种
? 因而以鸟类为天敌的 害虫 得以大量繁殖，从
而危害到城市树木的生长
? 不休眠的赤家 蚊 的生态型地下家蚊（赤家蚊
的生理性变种）逐渐扩展
4 城市 土壤与生物 群落
? 鼠 类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠 --沟鼠以
地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成
与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖
? 鱼 的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由
于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖
量很大的鲤科小鱼如白票子等
5 城市 生态系统
5.1 城市社会经济系统
系统基本结构
城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的
复合人工生态系统,其中城市 社会经济子系统
涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，
主要由 生产, 流通 和 消费 三大系统构成
城市社会经济系统的结构
生 产 系 统
物 质
生产部门
非物质
生产部门
流通系统 消费系统
农 业 科 学 财 政 生活服务
教 育 金 融
建 筑 业
文 化 物 资 物质供应
新 闻 交 通
能源产业
出 版 商 业 医药卫生
矿 业 印 刷 外 贸
5 城市 生态系统
社会经济发展的需求一般是先物质后精神：
物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、
城市环境质量以及居民生活等关系密切
非物质生产部门的发展和消费系统的完善,随
现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提
高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化
而发展
5 城市 生态系统
城市的基础设施
城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统
及污水处理
道路、桥梁、隧道、公共交通
城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网
邮电通讯
园林绿化、环境卫生
安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降
5 城市 生态系统
城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成
部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济
服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，
是城市生产与城市居民正常生活的基本保证
城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度
的重要标志
城市基础设施体系与人体生理机能比拟
城市基础
设施体系
功能与作用
相当于人体
生理机能
骨 胳 支 撑
道路交通系统
建立城市整体与延
伸的分支体系构架,
疏导人流车流物流
体 液 循 环
给排水系统 供给用水,处理废水
能源供应系统
( 供电,供热,供气 )
产生能 源
组织能 源 流通
摄食,消化,
过滤,排泄
环境卫生系统 处理回收废物流
园林绿地系统
净化生态环境,
美化景观
呼吸和美容
装饰
邮电通讯系统 传输和交换信息
感觉和神经
控制反应
城市防灾系统
( 防洪,消防,抗震,
控制沉降 )
防止自然和人为灾
害
防护和免疫
5 城市 生态系统
我国的城市化往往发展不平衡,城市人口增长
速度 远快于 城市基础设施建设 ~~。基础设施水
平与西方国家相比,处于相当落后的状态,如,
? 城市 供水紧张, 北方城市几乎全部缺水,日缺
水达 15?106t以上 ; 排水设施落后,97%的污
水未经处理排入江河,造成水体污染
? 城市 道路短缺,交通拥挤, 地铁线路尤其匮乏
? 城市居民 住房紧张, 人均不足 10m2
? 城市绿化 覆盖率低, 许多城市未达国家标准
5 城市 生态系统
5.2 城市人口
人口的数量和结构
城市人口类型
增加型, 人口向该城市集中,城市规模在扩大
减少型, 人口向其他地区迁移,城市吸引力下降
静止型, 人口相对保持稳定,城市活力后劲不足
5 城市 生态系统
人口的自然结构
性别 结构, 是否均衡,决定着城市内部人口再生
产过程的变动方向
年龄 结构, 部分地决定着城市人口群体再生产
的速度,决定着能够提供给社会的劳动力数量,
影响着对社会生活消费物品的需求量
质量 结构, 主要是指人口的先天素质情况,如发
育属于正常还是畸形,有否残疾,比例多少等?
0 100000 200000 300000 400000
0100000200000300000400000
> 10 0
95 - 99
90 - 94
85 - 89
80 - 84
75 - 79
70 - 74
65 - 69
60 - 64
55 - 59
50 - 54
45 - 49
40 - 44
35 - 39
30 - 34
25 - 29
20 - 24
15 - 19
10 - 14
5- 9
0- 4
西安市人口年龄结构分布图 (资料截止于 1998年 )
男性 女性
第 四 次人口普
查结果 ( 19 90 )
第三次人口普
查结果 ( 19 82 )
第二次人口普
查结果 ( 19 64 )
项 目
总人口
( 万人 )
( % )
总人口
( 万人 )
( % )
总人口
( 万人 )
( % )
总 人 口 10 82,0 10 0,0 92 3,0 10 0,0 75 9,0 10 0,0
不满周岁儿 14,3 1,32 17,5 1,90 26,8 3,54
学龄前儿童
( 1~6 岁 )
96,4 8,91 67,0 7,30 13 2,9 17,4 9
少年儿童
( 7~1 4 岁 )
10 7,4 9,93 12 1,6 13,1 8 15 5,4 20,4 6
青 年
( 15 ~25 岁 )
20 9,0 19,3 2 22 8,4 24,7 5 11 9,4 15,7 2
兵 源
( 男 18 ~24 岁 )
81,4 7,52 79,5 8,16 35,4 4,66
育龄妇女
( 15 ~49 岁 )
30 4,7 28,1 6 27 4,0 29,6 9 16 4,0 21,5 9
劳动力合计 71 7,5 66,3 1 60 6,5 65,7 1 36 9,9 48,6 9
男 ( 16 ~59 岁 ) 38 7,9 35,8 6 31 5,4 34,1 8 19 8,4 26,1 2
女 ( 16 ~54 岁 ) 32 9,6 30,4 6 29 1,0 31,5 3 17 1,5 22,5 7
男 60,女 55
岁 以上老人
13 6,0 12,5 7 96,3 10,4 4 62,2 8,20
北京市人口年龄结构对比
5 城市 生态系统
北京市 1990,1982和 1964年人口普查结果分析,
不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口
占总人口比重, 1990年 <1982年 <1964年,计划生
育工作取得的显著成果
青年, 兵源和育龄妇女人口占总人口的比重,
1982年 >1964年,分别增长 9.03%,3.95%和 8.1%:
50’ s和 60’ s生育高峰的结果 ;
1990年 <1982年,分别回落 5.43%,0.64%和
1.53%:人口已进入稳定增长的阶段
5 城市 生态系统
劳动年龄人口占总人口的比重,
1982年 > 1964年,较有大幅度的增长 (高出 17%),
1990年 > 1982年,比重达到 66.3%,显示出男女
劳动力资源非常富足
老年人口占总人口的比重,
1990年 >1982年 >1964年,反映出居民生活水平
提高,医疗保健事业发展,人口寿命有所延长 ;
同时也提示我们, 北京市人口开始出现老龄化
迹象
5 城市 生态系统
一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷
量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口
的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要
的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与
建设中，规划各类 (针对不同年龄人口的 )服务
设施 (如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养
老院等 )的重要依据
5 城市 生态系统
人口的社会构成
包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。
可被分为三大类,
基本人口, 工矿交通企业、行政机关事业单位及
高等院校在册人员,对城市规模起决定性作用
服务人口, 指为本地区服务的企业单位、文教、
医疗和商业单位的在册人员
被抚养人口, 未成年、未参加工作和丧失劳动能
力的人
城市规划部门一般将人口比例控制在
? 基本人口, 30%~40%
? 服务人口, 12%~20%
? 被抚养人口, 45%~50%
5 城市 生态系统
5 城市 生态系统
根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类,
又可将城市人口分为,
生产性劳动 人口, 工业职工、基本建设职工、农
林水职工、交通邮电职工
非生产性劳动 人口, 商业服务系统职工、城市公
用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金
融部门职工、国家机关与人民团体的职工
非劳动 人口, 除上述两类外不从事社会劳动人口
城市劳动人口比例一般应占在 45%~60%左右
5 城市 生态系统
人口密度 — 单位面积空间内生存容纳的居民人口
数,是区分城市大、中、小等级的主要依据
城市人口密度也说明区域的拥挤程度,间接地
反映着城市的环境质量
人口密度大是我国城市人口的一大特点, 如北
京市 1995年底已达 1 251.1万人,平均 745人 /km2,
其中城区人口密度超过 15 000人 /km2
5 城市 生态系统
与人口密度相关的问题是城市人均用地状况,
英国每人大于 100m2
美国每人大于 150m2
俄罗斯每人大于 200m2
我国 1985年全国城市用地为每人 73m2,上海每
人仅为 26m2
我国城市在用地的比例上,工业用地偏大,生活
用地偏紧
5 城市 生态系统
针对人口密度的高低对城市生态系统的利弊,
存在两种截然相反的观点,
1 一派认为, 传统的生理、心理和社会学观点表
明, 人口密度增加将 加重人的生理和精神压力,
降低生活水平,恶化环境质量,使犯罪率上升 等
2 另一派提出, 适当增加人口密度,将有助于 降低
按人口平均的资源消耗和环境影响,减少运输
量,节约能源,充分 发挥城市功能,提高经济效
益
5 城市 生态系统
事实上,这里牵涉到一个 适度人口密度 的问题,
固然人口密度增加,有利于降低按人口平均的
资源消耗和环境影响,提高经济效益 ; 然而过高
的人口密度,必然造成人的生理和精神负担加
重,从而使人的生活质量和工作效率降低,甚至
罹患疾病,到头来仍然会使城市背上沉重的经
济包袱
有关城市合理人口密度问题,将在后面章节 —
城市规模与城市资源和环境容量关系 继续讨论
5 城市生态系统
5.3 城市生态系统 的 特点
城市生态系统的 概念
城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的
网络,是人类生产和生活活动集中的较大场所,
是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起
来的特殊 空间地域综合体
该 空间地域综合体 是自然实体和社会,、经济和
科学文化实体的有机统一,
5 城市生态系统
? 占有一定空间,有包括人类在内的生物和非生
物组成等要素
? 要素间存在物质 — 能量代谢、生物地球化学
循环以及物质供应 (输入 )和废物处理 (输出 )
? 要素间相互作用构成有内在联系的统一整体
因而可将城市看成是一个 (马世俊等,1984)：
自然 — 经济 — 社会复合 生态系统 — SENCE,i.e.,
Social-Economic-Natural Complex Ecosystem
5 城市生态系统
在这个复合生态系统中,
? 各种 自然及物理组分 是城市赖以生存的基础
? 各个部门的 经济活动和代谢过程 是城市生存
发展的活力和命脉
? 每个人的 社会行为及文化观念 是城市演替与
进化的动力泵
5 城市生态系统
严格地讲,城市只是人口集中居住的地方,是当
地自然环境的一部分,并非一个完整的、自我
稳定的、典型的生态系统,
1) 城市所需的物质和能量大都来自周围其它生
态系统,城市之状况如何往往取决于外部条件
2) 城市同时也具有生态系统的某些特征,如组
成城市的生物成分,除人类外,还有植物,动物
和微生物 ; 能够进行初级生产和次级生产 ; 具有
物质循环和能量流动等功能
5 城市生态系统
上述类似或不似典型生态系统的方面,因人类
的参与而发生大小不等的变化。然而不管怎样,
城市与其周围的自然和人工生态系统间存在着
各种联系,彼此间相互影响,相互作用。因此将
城市看作一个生态系统,研究其物质和能量的
高效利用,社会与自然的协调发展,系统内部的
动态调控,不仅有益于城市本身的规划与管理,
也有利于处理和协调城市与其周围地区的关系,
从而达到整个区域的可持续发展
5 城市生态系统
城市生态系统 的 组成
? 自然 系统, 居民赖以生存的基本物质环境,
如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等
自然景观要素
? 经济 系统, 生产、分配、流通与消费的各个
环节,包括工业、农业、交通、运输、贸易、
金融、建筑、通讯、科技等
? 社会 系统, 物质生活与精神生活诸方面,如
衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态,
以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑
城市生态系统 的 结构
? 空间 结构, 土地 利用的空间排布形式
? 社会 结构,包括 人口 结构 ?劳动力 结构 ?智
力 结构
?劳动力 ~ — 劳动人口中不同职业劳动力 所
占比例,反映城市的经济特点和主要职能
?智力 ~ — 具有一定 专业知识和技能的劳动
力部分,能反映城市的文化水平和现代化
程度,并往往决定着城市的经济发展前景
5 城市生态系统
5 城市生态系统
? 营养 结构,
为 一 特殊 的倒三角形 (见下页图 )
植食动物
肉食
动物
植物
动物
人
植 物
(a) 自然生态系统 (b) 城市生态系统
城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较
5 城市生态系统
在城市生态系统的结构研究中,最能反映系统
内部运动规律的关键因素有,
城市 人口变动
城市 经济活动
城市 土地利用 — 对之研究尤其重要,因为它是
人类社会经济活动规模与水平的综合反映,是
城市空间结构状况的实际反映
5 城市生态系统
城市生态系统的特点
?城市生态系统是以人为主体的生态系统
身 兼数任, 生产者、消费者、主宰者
?城市生态系统是容量大、流量大、密度
高、运转快、高度开放的系统
?城市生态系统是人类自我驯化的系统
?城市生态系统是多层次的复杂系统
5 城市生态系统
上述城市生态系统特点表明,
与周围其它生态系统高速而大量的能流和物流
交换,主要并必须靠人类活动来进行协调,使之
趋于相对平衡,从而最大限度地完善城市生产
和生活环境,满足城市生产和居民生活的需要
正是由于城市生态系统的这种非独立性 (对其
它生态系统的依赖性 ),使城市生态系统显得特
别脆弱,传统生态意义上的自我调节能力极小
5 城市生态系统
5.4 城市生态系统的功能
组织社会生产,方便居民生活
1 城市生态系统的能量流
? 能量流动的基本过程
原生 ?次生 ?有用 ?最终
自然界 ?加工转化,便于输送或贮存 ?做功利
用 ?转移至产品中或投入到使用中
分解者
肉食者植食者
环 境
能量流动 物质循环
生产者
生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较
转化率原生
能源
次生
能源
有用
能源
最终
能源 热
热
热
热
热
热
传输率
利用率
利用率
城市生态系统能流的基本过程
5 城市生态系统
? 能量流动的性质
1) 遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有
损耗,不能构成循环 (单向性 );
2) 能流的特点体现在物质流中, 除部分热损耗
由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。但
是能量在流过每一个能级时,并 不服从 所谓的
,百分之十律, (10% law)
5 城市生态系统
城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市
的污染状况,但城市能源利用政策既不能走所
谓, 多多亦善, 论的道路,也不必刻求, 零增
长, 论的效果
,多多亦善, 论 — 发展城乡经济必须相应增加体
外能量投入,愈多愈好,形成所谓规模效应
,零增长, 论 — 能量消耗的指数增长已造成严重
生态破坏,决不能再持续下去,否则会导致人类
的毁灭,故必须把能量消耗严格限制在现有水
平
5 城市生态系统
Comments,两者均过于极端化,其实在这两者之
间有一条更合理的道路,
加快能源 结构改造,积极开发无污染和商业价
值更大的 新能源,开发并合理利用能够提高能
效的 新技术
这样,人类就有可能在不是无限增加人均能量
消耗的情况下,仍然保持社会经济的持续增长,
使人类的生活水平逐步得到提高,生活质量得
到不断改善
5 城市生态系统
2 城市生态系统的物质流
可从资源货物流、人口流等方面分析,
人口流, 城市人口在时间与空间上的变化
? 常住人口流,
出生 /死亡
迁入 /迁出
规则或不规则的 市内流动, 合理的城市布局
可以使居民的上下班时间缩短,也会使居民生
活感到方便
西安市城区道路网示意图
5 城市生态系统
? 流动人口流, 旅游、探亲、过境、出差、经
商、做生意,和, 打工族, — 8000万 (1993
年 )
流动人口同样参与城市的物流与能流,消耗的
物质与能量常常超过常住人口的水平,从而大
大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调
查,外国游客比本市居民排放的生活污水多 6.8
倍,生活垃圾多 9.8倍,废气多 8倍。国内游客比
本市居民排放的生活污水多 2倍,生活垃圾多 2.5
倍,废气多 2倍 ……
5 城市生态系统
资源货物流, 包括资源流 (如水流 )和货物流等
资源货物流不仅仅是简单的输入与输出,还包
括其中的开发、生产 (形态与功能的转变 )、交
换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在
系统中所经过的一切过程
? 货物流程
(见下页图 )
生 产
库 存
输 出
消 耗
(生产,生活 ) 废弃物
累 积
(如建筑物,道路等 )
输 入
城市生态系统中的货物流示意
输 入 / 10
4
t 输 出 / 10
4
t
矿物质 2 91 7,4 废 渣 95 7,0
其中,煤 炭 2 02 3,5 其中,冶炼废渣 45,0
矸 石 66 9,0 粉煤灰 24 0,0
矾 土 55,3 矸 石 66 9,0
石灰石 16 7,3 化工废渣 3,0
萤 石 2,3
地表、地下水 24 62 3,0 废 水 22 04 6,0
燃烧空气 58 11, 0 废 气 6 27 5,3
其中,二氧化碳 1 32 6,6
二氧化硫 15,1
水 35 2,2
氮 气 4 39 0,7
氮氧化物 15 0,1
灰 尘 40,6
农副产品 69,4 生活废物 3 04 0,3
其中,废 物 46 2,3
用水蒸发 49 6,5
污 水 2 08 0,6
垃 圾 0,9
原料产品 1 08 0,0 产 品 2 02 8,0
总 输 入 34 50 0,8 总 输 出 34 34 6,6
唐山市物质流动估算 (1981~1983年平均 )
5 城市生态系统
不同规模, 不同性质的城市,其物质输入, 输出
的规模, 性质, 代谢水平不同, 如工业城市输
入以原材料, 能源资源为主,输出以加工产品
为主 ;风景旅游城市输入以消费品为主,输出以
废弃物垃圾为主
城市物质流的输入输出收支平衡非常重要,凡输
入近等于或略大于输出的城市,其规模和内部
积蓄量变动较小,维持着相对的动态平衡 ;输入
比输出大得多的城市是发展型的城市 ;输入比
输出小得多的城市,是整体已开始衰落的城市
5 城市生态系统
城市的物流运转,消纳,输入与输出可看做城市
的物质代谢。研究城市物质代谢的重点,
? 物质的来源、利用、分配、管理
? 废物的排放、扩散、处理、再生
? 城市的负载能力、环境容量
? 污染物质的流动规律及对人和物理环境的影
响等问题
5 城市生态系统
3 城市生态系统的信息流,
信息 (information,message)— 就是指消息,是
对某一事物不确定性的度量,或者说指对某事
物知道和了解的程度。一个事物越复杂,它其
中所包含的信息就越多,要想了解该事物,就需
要掌握更多的信息。信息虽无形,但却有价
信息具有三个作用,
? 传递知识, 通过发布消息、宣传广播、输出
数据、图象、指令、信号等,可以传递和散
播知识,把知识变成生产力
5 城市生态系统
? 传递情报, 战争时代的军事情报,和平时代的
政治、经济和科技情报,都要依靠灵通的信
息传递。掌握了情报,往往就会在竞争中居
于有利地位
? 节省时间 提高效率, 信息出时间,出效率 。 据
国外资料报道,交通部门采用调度通讯,可使
运输能力提高 50%以上 ; 基建部门利用电信
指挥,可以提高劳动生产率 15%以上 。 日本
有人计算,靠电话及电报传真进行业务联系,
可节约交通能源 60%
5 城市生态系统
城市的信息功能 (反映城市的现代化程度 ):
? 具有完善的新闻传播网络系统,可在广阔范
围内高速, 高容, 及时传播信息
? 具有现代化的通信基础设施,能以信息系统
连接生产, 交换, 分配和消费的各个领域和
环节,高效组织社会生产和生活
? 输入分散的无序信息,输出经加工浓缩的有
序信息 。 对于政治, 文化, 科学, 商业中心
城市,这一功能尤其重要, 输出 精神产品
5 城市生态系统
5.5 城市生态系统的 平衡 与调控
1 城市生态系统的平衡 — 城市自然 — 社会 — 经济
复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相
对稳定有序的一种状态,
? 人类与自然环境间相互协调
? 各个组成部分比例结构合理
? 系统的输入与输出均衡,功能得到正常发挥
? 各经济部门有计划按比例发展
? 社会安定,人民安居乐业
5 城市生态系统
从定义出发,可以想像,城市生态系统的平衡与
自然生态系统的平衡间最大的不同点在于, 前
者 是 在人类有意识的参与和调控下才能达到 。
这是因为
? 城市不能自给自足,需要周围腹地支持供养
? 城市为高度开放系统,与自然有物能交流,资
源来自自然,向自然排放污染物,发展最终决
定于自然容量
? 内部组分之间关系错综复杂
5 城市生态系统
2 城市生态系统平衡的标志
1) 城市生存发展的基础资源环境 (水,土地 )
? 土地资源
前已述及,我国城市与世界其他国家城市相比,
人均用地面积偏小。就本国来说,也有差异,
人均占地 特大城市 大城市 中 小城市
m 2 / 人 60 90 120
我国不同规模城市人均占地情况
5 城市生态系统
考虑到我国人口众多的特点,大城市的用地按
104人 /km2或 1人 /100m2的标准来规划,比较实
际,也比较合理。据此,我国制定了
城市发展的基本方针,
?控制大城市规模
?合理发展中等城市
?积极发展小城市
5 城市生态系统
大城市拥有雄厚的物质条件和技术优势,专业
门类齐全,协作条件好 ; 并具有科学文化发达,
交通便利等优势,因此经济效益较高
然而城市规模过大,将会受到供水、能源、交
通、环境等许多因素的限制,当规模超过一定
限度时,城市各部门就会运转不灵,效率下降
城市规模的控制,主要是人口和土地利用规模
的控制
5 城市生态系统
按照我国目前的经济和技术发展水平,城市的
最佳规模以不超过 50万人口为宜,占地约 50km2,
城市直径为 7~8km,职工上下班交通,无论是骑
自行车,还是乘公交车,耗时一般不超过半小时。
若人口再增加,占地面积势必过大,不仅需加密
交通网,污染问题也会变得严重
如果城市面积过小,公共设施不易完善,企业之
间难以协作,投资建设的经济效益比较低,城市
本身的发展亦受到限制
5 城市生态系统
城市土地作为各项工程建设的基础,对其质量一
般有以下几点要求,
? 地形较平坦,一般情况下坡度应小于 10?;
? 具有一定的承载力,通常不小于 1000g/cm2或
100kg/m2;
? 不易受洪水淹没,排水较畅通,地下水埋深应
大于 1m
5 城市生态系统
? 淡水资源
淡水是城市居民生活和城市生产不可缺少的重
要资源,水既是生活必需品,又是原材料,还是传
递物质和能量的载体 。 如洗涤用水是污染物的
载体,发电和冶金用冷却水是余热 (能量 )的载体 。
每发 1000kW·h电, 炼 1t钢, 造 1t纸,大约都需要
200t水
一座百万人口的城市,仅就生活用水而言,若按人
均用水 300L/d计算,1 00万人每年需要至少
1?108t水
5 城市生态系统
我国大城市人均用水明显低于世界发达国家
世界几个主要城市的居民生活用水量 (1980’ s)
人均生活
用水量
北京 伦敦 巴黎 东京 莫斯科
L/ ( 人 ? d) 150 286 320 341 440
5 城市生态系统
我国是水资源并不丰富的国家,淡水资源的人
均拥有量仅为世界的四分之一,北方城市缺水
是普遍现象。许多北方和沿海城市,水源不足
已成为限制城市发展的重要因素。为此,在城
市规划、建设和管理过程中,必须周密地考虑
城市人口与淡水资源之间的平衡,合理分配生
产用水和生活用水,并要注意节约用水
解决城市水资源缺乏的关键药方是什么?
合理制定水价
5 城市生态系统
2) 城市容量
城市容量 — 在一定自然背景基础、生产力技术水
平和生产条件下,城市所能供养的人口数量
对于一个未城市化的原始地区,其人口容量主
要取决于自然条件,人口容量相对很小。随着
人类社会和经济的发展,劳动生产率不断提高,
人类改造自然的能力逐渐增强,人口容量随之
增强
5 城市生态系统
由此可见,城市容量一般与下列因素密切相关,
? 城市所在地区的自然条件, 不同 的 自然条件
下 所能提供的水, 土资源和对污染物的自净
消 纳能力不同,限制 着城市人口规模的发展
? 城市的技术经济发展水平, 城市能容纳的劳
动力数量一般随城市的经济发展而增大 ; 城
市生态环境可通过 追 加 资 金 投入 和加强管理
得到改善,从而使城市的容量得以扩大
5 城市生态系统
一般认为,城市容量主要分成以下三个方面：
? 城市 生产发展 人口容量, 城市容纳劳动力人
口的最大数量
? 城市 生活条件 人口容量, 住房, 市内交通,
供水, 供电, 商业网点, 学校, 医院, 文化
娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量
? 城市 生态环境 的人口容量, 城市提供物质,
能量和消纳, 处理生活及工业垃圾的能力
5 城市生态系统
3) 城市生态平衡的标志
就是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
自我补偿能力之间的平衡
?人口数量与城市基础设施的平衡
?生产发展与生活消费之间的平衡
5 城市生态系统
? 城市生活质量不断提高
城市生活质量不同于城市生活水平的概念,生
活水平多以货币和实物的数量来反映 。 生活水
平是生活质量的基础,但是单纯的, 丰富的物
质生活享受并不能全面反映生活质量的提高
生活质量还包括以 心理上的满足与满意程度 为
准则的 感觉评价
5 城市生态系统
城市生活质量的 (8字 )目标,
舒适, 生活, 居住, 工作, 休息的满足与满意
方便, 居民的各种生理和心理需要在时间和空
间上得到合理分配的水平和质量
和谐, 物质, 精神, 社会政治生活之间的有序,
人与人 (社会 ),人与物 (自然 )之间的融洽 ; 城市
结构与功能,自然与人文景观美之间的和谐
康乐,居民心理和生理上的健康发展,涉及医
疗保健, 文化享受, 旅游休憩和社会安全感等
5 城市生态系统
衡量生活质量的指标可以参照如下表达式,
Ii— 对某一生活领域 i的满意指数
P— 因素的实际状态
S— 因素的期望状态
Wi— 权重
生活质量的表达式可由下式 得出,
1,2,…,n为生活领域的维数
S
PWI
ii ?
nIIIQ ???? ?21
5 城市生态系统
衡量生活质量也可以用生态环境适宜度来表示
生态环境适宜度 — 城市生态环境为人类的生存和
延续所提供的各种条件与人类对这些条件需求
之比的总合。这些条件包括人口密度指数、人
类活动强度指数、物质生活指数、居住指数、
教育服务指数、医疗服务指数、交通便利指数、
环境污染指数、安全指数等
如这些单项因素的适宜度用 S1(t),S2(t),…,Sn(t)
表示,则有 n维矢量
5 城市生态系统
显然,各种因素对人类生存和延续所产生的影响是
不同的,即权重不一样,由此定义适宜度指数为
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
)(
)(
)(
)(
2
1
tS
tS
tS
t
n
?
S
5 城市生态系统
式中,?i— Si(t)的权重,并有
李自珍和陈维东 (1986)对全国 18个百万以上人
口大城市的适宜度指数进行调查,得出如下有
意思的结果
)()(
1
tStC
n
i
ii?
?
? ?
?
?
?
n
i
i
1
1?
城 市 上 海 北 京 天 津 沈 阳 武 汉 广 州
适宜度指数 6 0, 5 8 7 7, 6 5 3 8, 8 4 2 7, 6 5 5 6, 4 7 6 1, 1 8
城 市 兰 州 青 岛 鞍 山 哈尔滨 重 庆 南 京
适宜度指数 5 2, 3 5 4 7, 6 8 4 0, 5 9 5 2, 9 4 3 7, 0 6 8 2, 9 4
城 市 济 南 西 安 成 都 长 春 太 原 大 连
适宜度指数 4 7, 6 5 4 7, 6 5 5 1, 1 8 9 0, 5 8 4 5, 2 9 6 7, 0 6
全国百万以上人口城市的适宜度指数
5 城市生态系统
3 城市生态系统的调控
1) 调控的原则
? 协调共生原则, 节约和合理配置资源
? 循环再生原则, 废物利用,污染净化
? 持续自生原则, 保障供给,决策正确
2) 调控的途径
? 生态工艺的设计与改造, 能源,物质,景观等
? 生态关系的规划与协调, 发挥比较优势潜力
? 生态意识的普及与提高, 生态哲学与伦理学
5 城市生态系统
3) 走向 生态城
生态城 (ecopolis)— 高效、和谐的理想人类居住
环境, 社会、经济协调发展,物质、能量高效利
用,人与自然良性互动
生态城标准, (天人合一 )
地尽其能 — 生态环境改善,自然景观、历史文
化、现代文明共存共荣
人尽其才 — 由自发的人走向自为的人,创造力
得到充分发挥,身心健康得到有力保障
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