城市生態(tài)學(xué)課件整理.完整版

PAGEPAGE40城市生態(tài)學(xué)本課程的著重點(diǎn)城市氣候?qū)W與城市自然環(huán)境城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市中的環(huán)境問題城市園林綠地與綠化城市生態(tài)環(huán)境管理與規(guī)劃城市生態(tài)系統(tǒng)研究方法舉例城市規(guī)劃理念、思路與方法城市生態(tài)評(píng)價(jià)與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)1城市與城市生態(tài)學(xué)1.1城市的發(fā)展與城市化1.1.1城市的概念和城市的形成與發(fā)展城市(city)—是非農(nóng)業(yè)人口為居民主體,以空間與環(huán)境利用為基礎(chǔ),以聚集經(jīng)濟(jì)效益為特點(diǎn),以人類社會(huì)進(jìn)步為目的的一個(gè)集約人口、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和文化的空間地域綜合體 —人類社會(huì)與地域空間的高度結(jié)合《》城市的形成(三次社會(huì)分工與私有制)1第一次:畜牧業(yè)與農(nóng)業(yè)分離—聚落(城市胚胎) 第二次:農(nóng)業(yè)與手工業(yè)分離—產(chǎn)生聚落中心 第三次:手工業(yè)與商業(yè)分離—“市”(集)形成2私有制產(chǎn)生—聚落爭(zhēng)斗防衛(wèi)—“城”(鎮(zhèn))形成城市的發(fā)展 自然條件：大河沖積平原區(qū)；經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平：沖破自然束縛向外擴(kuò)張拓展城市景觀發(fā)展變遷過程：自然→人工：原始自然景觀-—新石器及青銅時(shí)代景觀-—鐵器時(shí)代末期景觀-約公元前1000—?dú)v史鄉(xiāng)村景觀-1100~1800—傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-1800~1950—現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950~—城市化景觀《》海岸地面抬升(1cm/a)促使港口向河流下游深水處遷移,船只噸位(吃水深度)的增加亦加速了該過程—港口城市形成1.1.2城市化與城市問題城市化(urbanization)—通常是指農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)化為城市人口的過程。其表現(xiàn)為：空間上城市規(guī)模的擴(kuò)大數(shù)量上農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)非農(nóng)業(yè)人口質(zhì)量上城市居民生活方式的現(xiàn)代化城市人口增長:(以前)自然?(目前)機(jī)械城市化(urbanization)—通常是指農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)化為城市人口的過程。其表現(xiàn)為：空間上城市規(guī)模的擴(kuò)大數(shù)量上農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)非農(nóng)業(yè)人口質(zhì)量上城市居民生活方式的現(xiàn)代化城市人口增長:(以前)自然?(目前)機(jī)械《》城市化發(fā)展過程孤立農(nóng)家?市井集鎮(zhèn)?老工業(yè)區(qū)?新工業(yè)區(qū)《》交通線形式對(duì)不同城市景觀類型形成的影響《》深圳市的土地利用變化《》歐洲的城市化發(fā)展城市問題：由于城市化的發(fā)展和城市人口、工業(yè)、建筑的高度集中,帶來了一系列的~~。當(dāng)城市人口膨脹到一定程度，城市擴(kuò)大到一定規(guī)模時(shí)，勢(shì)必造成城市用地緊張、交通擁擠、住房短缺、基礎(chǔ)設(shè)施滯后、環(huán)境污染、生態(tài)條件惡化，并導(dǎo)致失業(yè)率增加和犯罪率上升等一系列現(xiàn)代城市社會(huì)弊病。城市化的生態(tài)后果一、城市化的特點(diǎn)人口集中產(chǎn)業(yè)集中能源結(jié)構(gòu)改變需水量增加信息傳遞快速不透水地面增加綠地減少人們相應(yīng)的生活習(xí)慣的改變二城市化的優(yōu)、缺點(diǎn)（一）優(yōu)點(diǎn)（二）缺點(diǎn)1.2城市生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象、目的、任務(wù)1.2.1城市生態(tài)學(xué)經(jīng)典的生態(tài)學(xué)研究生物與其生活環(huán)境之間的相互關(guān)系。其研究對(duì)象主要是：生物個(gè)體(個(gè)體生態(tài)學(xué)autecology)生物種群(種群生態(tài)學(xué)populationecology）生物群體(群落生態(tài)學(xué)synecology)生態(tài)系統(tǒng)(生態(tài)系統(tǒng)學(xué)ecosystemecology)—將某一環(huán)境及其中的生物群體結(jié)合起來加以研究,目的是闡明生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)制?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)的這種機(jī)制,主要指生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)。城市生態(tài)學(xué)(urbanecology)—生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支,是以城市空間范圍內(nèi)生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間聯(lián)系為研究對(duì)象的學(xué)科。由于人是城市中生命成分的主體,因此也可以說,城市生態(tài)學(xué)是研究城市居民與城市環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。其研究內(nèi)容主要包括：城市居民變動(dòng)及其空間分布特征(城市人口的生物特征、行為特征、社會(huì)特征研究)城市物質(zhì)代謝功能及其與城市環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系(城市物流、能流及經(jīng)濟(jì)特征研究)城市自然生態(tài)變化與城市環(huán)境的互動(dòng)影響(城市生物及非生物環(huán)境的演變過程研究)城市生態(tài)管理與調(diào)控(城市交通、供水、生活廢物處理及其中的物質(zhì)、能量利用,社會(huì)、自然和諧,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)控方法研究)城市自然生態(tài)特征的指標(biāo)體系及城市合理容量對(duì)城市進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究,僅僅運(yùn)用自然科學(xué)的原理是不夠的。這首先因?yàn)槌鞘惺侨祟惿鐣?huì)的產(chǎn)物,所以有關(guān)生態(tài)學(xué)的研究也必然涉及社會(huì)科學(xué)的不同領(lǐng)域。人類往往不能適應(yīng)城市生活的自然環(huán)境,要按照自己的意愿,如按照傳統(tǒng)、政治、經(jīng)濟(jì)狀況等改造城市。這種改變常常不可能不使城市生態(tài)系統(tǒng)受到影響,而且是影響到城市的自然和社會(huì)各個(gè)方面,因此城市生態(tài)學(xué)必然要運(yùn)用到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)兩方面研究領(lǐng)域的成果與方法。1.2.2城市生態(tài)學(xué)研究的流派城市生態(tài)學(xué)的研究起源于歐美,然而北美的城市生態(tài)學(xué)概念和西歐的城市生態(tài)學(xué)概念并不完全相同。西歐的城市生態(tài)學(xué)是由自然科學(xué)家,特別是植物學(xué)家所首先創(chuàng)立,在以后的研究中,也一直基本保持著自然科學(xué)的性質(zhì)。把非自然科學(xué)亦納入城市生態(tài)學(xué)研究范疇的觀點(diǎn),僅僅是在近期才開始被德國和其他一些歐洲國家所接受。在北美洲，城市生態(tài)學(xué)植根于社會(huì)科學(xué)。RobertE.Park—芝加哥學(xué)派著名的代表人物之一,在1926年就已開始講授“城市生態(tài)學(xué)”課程,其內(nèi)容是“城市和社會(huì)之間關(guān)系的多樣性”。北美的城市生態(tài)學(xué)概念,從一開初到現(xiàn)在,始終比西歐的城市生態(tài)學(xué)概念具有更濃烈的社會(huì)科學(xué)色彩。特別是在其發(fā)展初期,純粹屬于社會(huì)科學(xué)。隨著時(shí)間的推移，城市生態(tài)學(xué)概念在西歐和北美間開始相互協(xié)調(diào)，逐漸趨于統(tǒng)一。在歐洲，城市生態(tài)學(xué)的概念正在逐漸擴(kuò)展自己的含義；在北美,自然科學(xué)方面的研究(如氣候?qū)W、綠地建設(shè)和城市園林樹木的意義等),已在有關(guān)的城市環(huán)境規(guī)劃中獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2.3我國的城市生態(tài)學(xué)研究我國城市生態(tài)學(xué)的研究起步較晚,但發(fā)展很快。 1984年12月在上海舉行了“首屆全國城市生態(tài)科學(xué)研討會(huì)”,會(huì)議探討了城市生態(tài)學(xué)的目的、任務(wù)、研究對(duì)象和方法，以及在實(shí)際工作中的作用。這次會(huì)議標(biāo)志著中國城市生態(tài)研究工作的開始。以后的研究首先將注意力集中在把城市生態(tài)理論研究應(yīng)用到城市規(guī)劃、建設(shè)和管理實(shí)踐中去,主要是對(duì)一些大城市進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)工程方面的研究。 1983~1985年間組織的“天津市城市生態(tài)系統(tǒng)與污染防治綜合研究”；“北京市城市生態(tài)系統(tǒng)特征及其環(huán)境規(guī)劃的研究”等。這些研究為制定城市總體規(guī)劃、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、城市環(huán)境保護(hù)規(guī)劃和城市管理措施等提供了決策依據(jù)。 在城市生態(tài)系統(tǒng)個(gè)別組分的研究方面，有江蘇植物研究所等開展的南京市“城市空氣污染與某些植物種的關(guān)系”的個(gè)體生態(tài)研究。 此外在北京以及其它城市還有一些有關(guān)城市生態(tài)調(diào)控決策支持系統(tǒng)方面的研究，目的是為城市規(guī)劃、環(huán)境管理與決策者提供信息支持、方法支持和知識(shí)支持。城市生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)階段研究方向:為使城市發(fā)展步入正常良性循環(huán)軌道,為使日益嚴(yán)重的城市問題得到妥善解決,應(yīng)該分城市職能類別開展城市生態(tài)的深入研究(以政治文化、工業(yè)企業(yè)、風(fēng)景旅游、交通樞紐、商貿(mào)金融、港口運(yùn)輸?shù)雀黝惓鞘羞M(jìn)行研究);城市生態(tài)的單項(xiàng)基礎(chǔ)性研究(要構(gòu)建城市總體模型,首先應(yīng)有單項(xiàng)基礎(chǔ)研究,如有關(guān)城市植被、植物區(qū)系、動(dòng)物區(qū)系、水文、氣候、土壤等以及有關(guān)城市交通、人口居住、環(huán)境美化方面的研究);城市生態(tài)環(huán)境管理及規(guī)劃研究2生態(tài)學(xué)有關(guān)概念與原理2.1生態(tài)平衡及其反饋調(diào)節(jié)機(jī)制生態(tài)平衡(ecologicalequilibrium)—指生態(tài)系統(tǒng)的一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)處于這一狀態(tài)時(shí),生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物之間和生物與環(huán)境之間相互高度適應(yīng),種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量比例長久保持相對(duì)穩(wěn)定,生產(chǎn)與消費(fèi)和分解之間相互協(xié)調(diào),系統(tǒng)能量和物質(zhì)的輸入與輸出之間接近平衡。生態(tài)系統(tǒng)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡,因?yàn)槟芰苛鲃?dòng)和物質(zhì)循環(huán)仍在不間斷地進(jìn)行,生物個(gè)體也在不斷地進(jìn)行更新。負(fù)反饋機(jī)制(negativefeedbackmechanism)生態(tài)系統(tǒng)的平衡靠負(fù)反饋機(jī)制維持。生態(tài)系統(tǒng)中的反饋現(xiàn)象十分復(fù)雜,既表現(xiàn)在生物組分與環(huán)境之間,也表現(xiàn)于生物各組分之間及結(jié)構(gòu)與功能之間,其中起主要作用的是能夠使系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡或穩(wěn)態(tài)的負(fù)反饋機(jī)制。負(fù)反饋是指系統(tǒng)或其中某成分因一系統(tǒng)輸入而在輸出上產(chǎn)生一響應(yīng)變化趨勢(shì),該響應(yīng)變化又反過來作用于導(dǎo)致產(chǎn)生該響應(yīng)變化的系統(tǒng)輸入,使該輸入受到抑制從而衰減之(見下頁圖示)?！丁飞鷳B(tài)系統(tǒng)負(fù)反饋環(huán)作用示意圖《》兔與植物種群之間的負(fù)反饋環(huán)《》狼、兔、植物種群之間的雙重負(fù)反饋環(huán)當(dāng)自然生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí),生物種類通常較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,食物鏈網(wǎng)錯(cuò)綜,對(duì)外界的干擾有較強(qiáng)的抵御能力,功能發(fā)揮亦較穩(wěn)定。有人稱此為多樣性—穩(wěn)定性學(xué)說。此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)各物種通過競(jìng)爭(zhēng)和生態(tài)適應(yīng),占據(jù)各自獨(dú)特的生態(tài)位,彼此協(xié)調(diào)相處,對(duì)環(huán)境資源的利用較為充分;同時(shí)復(fù)雜的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)使能量和物質(zhì)可通過多種途徑流動(dòng),一個(gè)環(huán)節(jié)或途徑發(fā)生了損傷或中斷,可以由其他方面的調(diào)節(jié)所抵消或得到緩沖,從而使整個(gè)系統(tǒng)不易受到致命傷害。然而生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)至少包含兩方面的涵義(其他有持久性persistence等):抵抗力(resistance)—系統(tǒng)抵御外界干擾使自身不致受到傷害的緩沖能力,抵抗力越強(qiáng)則系統(tǒng)越不容易出現(xiàn)傷害或崩潰現(xiàn)象?；謴?fù)力(resilience)—當(dāng)系統(tǒng)遭到外界干擾致使系統(tǒng)受損后迅速修復(fù)還原自己的能力,恢復(fù)力越強(qiáng)則系統(tǒng)恢復(fù)(restoration)到正常的時(shí)間越短。兩者難以兼得,恢復(fù)力強(qiáng)則抵抗力弱,反之亦然(見下二頁圖)。生態(tài)平衡失調(diào)與生態(tài)危機(jī)現(xiàn)實(shí)中生態(tài)系統(tǒng)常受到外界的干擾,但干擾造成的損壞一般都可通過負(fù)反饋機(jī)制的自我調(diào)節(jié)作用使系統(tǒng)得到修復(fù),維持其穩(wěn)定與平衡。不過生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。當(dāng)外界干擾壓力很大,使系統(tǒng)的變化超出其自我調(diào)節(jié)能力限度即生態(tài)閾限(ecologicalthreshold)時(shí),系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力隨之喪失。此時(shí),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到破壞,功能受阻,整個(gè)系統(tǒng)受到嚴(yán)重傷害乃至崩潰,此即生態(tài)平衡失調(diào)。嚴(yán)重的生態(tài)平衡失調(diào),從而威脅到人類的生存時(shí),稱為生態(tài)危機(jī)(ecologicalcrisis)—由于人類盲目的生產(chǎn)和生活活動(dòng)而導(dǎo)致的局部甚至整個(gè)生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失調(diào)。生態(tài)平衡失調(diào)起初往往不易被人們覺察,如果一旦出現(xiàn)生態(tài)危機(jī)就很難在短期內(nèi)恢復(fù)平衡。因此,人類應(yīng)該正確處理人與自然的關(guān)系,在發(fā)展生產(chǎn),提高生活水平的同時(shí),注意保持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定與平衡,實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展(sustainabledevelopment)。2.2生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律這里僅著重對(duì)生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)要概括。生態(tài)學(xué)所提示或遵循的下述一般規(guī)律,對(duì)搞好城市生態(tài)環(huán)境保護(hù),發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),保障居民生活等均有指導(dǎo)意義。相互依存與相互制約規(guī)律反映生物間及生物與環(huán)境間的協(xié)調(diào)關(guān)系,主要是普遍的依存與制約關(guān)系,亦稱“物物相關(guān)”和“相生相克”規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中的(同種或異種)生物間,不同生態(tài)系統(tǒng)間,甚至生態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境之間,均存在相互依存和相互制約的關(guān)系,亦可以說彼此影響。這種影響有些是直接的,有些是間接的,有些是立即表現(xiàn)出來的,有些需滯后一段時(shí)間才顯現(xiàn)出來。一言以蔽之,生物之間和生態(tài)系統(tǒng)間的相互依存與制約關(guān)系,是普遍存在的。因此,在城市建設(shè)和城市居民生活中,特別是在需要排放污染、傾倒廢物、噴灑藥品、采伐、開山、筑路、修建大型給水工程及其它建設(shè)項(xiàng)目時(shí),務(wù)必注意調(diào)查研究,摸清自然界諸事物之間的相互關(guān)系,對(duì)與某生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的其它事物也加以通盤的考慮,包括考慮此種活動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生的影響(短期的和長期的、明顯的和潛在的),從而做到統(tǒng)籌兼顧,全面安排。物質(zhì)循環(huán)與再生規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中,生物借助能量的不停流動(dòng),一方面不斷地從自然界攝取物質(zhì)并合成新的物質(zhì),另一方面又隨時(shí)分解為原來的簡(jiǎn)單物質(zhì),即所謂“再生”,重新被系統(tǒng)中的生產(chǎn)者植物所吸收利用,進(jìn)行著不停頓的物質(zhì)循環(huán)。因此要嚴(yán)格防止有毒物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),以免有毒物質(zhì)經(jīng)過生物放大作用和多次循環(huán)后富集到危及人類的程度。至于流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量,通常只能通過系統(tǒng)一次,當(dāng)能量經(jīng)食物鏈轉(zhuǎn)移時(shí),每經(jīng)過一個(gè)營養(yǎng)級(jí),就有大部分能量轉(zhuǎn)化為熱散失掉,無法加以回收利用。因此,為了充分利用能量,必須設(shè)計(jì)出能量利用率高的系統(tǒng)。如城市垃圾的處理,從最初的填埋法到后來的焚化法再進(jìn)一步到堆肥制取沼氣法,便體現(xiàn)了人類逐步掌握生態(tài)學(xué)的循環(huán)與再生規(guī)律,并應(yīng)用于實(shí)踐的過程。特別是后者,既能較徹底地消除污染,又能充分回收垃圾中含有的物質(zhì)養(yǎng)分(有機(jī)肥料)和有用能量(沼氣),是較有前途的城市垃圾處理方法。物質(zhì)輸入輸出的動(dòng)態(tài)平衡規(guī)律物質(zhì)輸入輸出的平衡規(guī)律,又稱協(xié)調(diào)穩(wěn)定規(guī)律,涉及到生態(tài)系統(tǒng)中生物與環(huán)境兩個(gè)方面。生態(tài)系統(tǒng)中生物與環(huán)境之間的輸入與輸出,是相互對(duì)立的關(guān)系,當(dāng)生物體進(jìn)行輸入時(shí),環(huán)境必然進(jìn)行輸出,反之亦然。生物體一方面從周圍環(huán)境攝取物質(zhì),另一方面又向環(huán)境排放物質(zhì),以補(bǔ)償環(huán)境的損失(這里的物質(zhì)輸入與輸出,包含著量和質(zhì)兩個(gè)指標(biāo))。因而,一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),其物質(zhì)的輸入與輸出總是相平衡的。當(dāng)輸入不足時(shí),會(huì)產(chǎn)生生態(tài)匱乏,例如一個(gè)城市物資供應(yīng)不足,必然造成生產(chǎn)生活緊張,效率下降;反之,當(dāng)城市物資供應(yīng)足夠但輸出不足,又會(huì)導(dǎo)致生態(tài)滯留,使環(huán)境惡化,生產(chǎn)生活同樣受阻。環(huán)境資源的有效極限規(guī)律任何生態(tài)系統(tǒng)中,作為生物生存的各種環(huán)境資源,在質(zhì)量、數(shù)量、空間和時(shí)間等方面,其供給量和供給速度都有一定的限度,因而生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)通常都有一個(gè)大致的上限。也因此,每一生態(tài)系統(tǒng)對(duì)任何外來干擾都有一定的忍耐極限。所以,采伐森林、捕魚狩獵等不應(yīng)超過資源利用的最大可持續(xù)產(chǎn)量;保育某一物種時(shí),必須保有足夠它生存和繁殖的空間;城市排污時(shí),必須使排污量不超過環(huán)境的自凈能力等。以上幾條生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律,是生態(tài)平衡的理論基礎(chǔ),也是解決人類當(dāng)前面臨的人口、糧食、能源、資源、環(huán)境等五大問題的理論基礎(chǔ)。許多科學(xué)家認(rèn)為,解決這五大問題,核心是控制人口的增長,即維持人類自身種群數(shù)量的穩(wěn)定,做到與地球生物圈協(xié)調(diào)共處,從而實(shí)現(xiàn)既滿足當(dāng)前人類需要,又不危及后代子孫生存的可持續(xù)發(fā)展(sustainabledevelopment)。3城市氣候?qū)W影響城市氣候的因素城市的輻射和日照城市的熱量平衡與城市熱島效應(yīng)城市的風(fēng)及局部環(huán)流城市的降水及水分平衡城市的大氣污染及與城市氣候的關(guān)系城市氣候與城市規(guī)劃和城市建設(shè)3.1影響城市氣候的因素城市除了受當(dāng)?shù)鼐暥?、大氣環(huán)流、海陸位置、地形等區(qū)域氣候因素的作用外,還受人類(生產(chǎn)與生活)活動(dòng)中放出熱量及水汽的影響,因而形成有別于近郊區(qū)和鄉(xiāng)村的局地氣候。通常我們稱之為城市氣候城市氣候所涉及的范圍主要包括三個(gè)部分:即城市覆蓋層、城市邊界層和市尾煙氣層城市氣候所波及的范圍〉城市氣候所波及的范圍〉在城市高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中,要消耗大量能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)一個(gè)百萬人口的城市,每天要消耗煤3000t,石油2800t,天然氣2700t,同時(shí)排放出粉塵約150t,二氧化硫150t,一氧化碳450t,一氧化氮100t。當(dāng)這些粉塵和有害氣體進(jìn)入空氣后,會(huì)改變大氣的組成成分,影響城市空氣的透明度和輻射熱能收支,減弱能見度,為云霧提供豐富的凝結(jié)核,從多方面影響氣候。如果污染物超過大氣的自凈能力,還會(huì)造成城市大氣污染。由于城市居民的生活和生產(chǎn)活動(dòng),如家庭爐灶、取暖、工廠生產(chǎn)、公共交通、人、畜的新陳代謝和其他各種能源燃燒所排放的熱量,使城市比郊區(qū)增加了許多額外的熱量收入。這種人為的熱量在某些中高緯度城市可以接近或超過太陽輻射熱量。如在德國的漢堡每天從煤燃燒所產(chǎn)生的熱量為167J/cm2,而冬季地面從太陽直接輻射和天空輻射一天中所得到的熱量為175J/cm2。在莫斯科,人為熱竟超過太陽輻射熱的3倍,對(duì)城市增溫的影響十分顯著。此外由于城市供水、排水的方式和農(nóng)村不同,在燃燒和某些工業(yè)生產(chǎn)過程中還產(chǎn)生一定量的“人為水汽”進(jìn)入大氣,致使城市中的水分平衡與農(nóng)村有明顯差異。3.2城市的輻射與日照城市太陽總輻射較鄉(xiāng)村少污染物濃度大?直接輻射少?散射輻射多?總輻射少城市下墊面反射率小冬季更是如此.反射率小意味著吸收率高總體說,城市地面吸收的太陽輻射與鄉(xiāng)村差別不大城市日照總時(shí)數(shù)和日照百分率小于鄉(xiāng)村1大氣污染物多,云霧多,透明度小;2熱島效應(yīng)所引起的對(duì)流云經(jīng)常出現(xiàn)城市內(nèi)部日照地區(qū)差異明顯此為建筑物遮陰所致,主要取決于街道走向,及建筑群高度與街道寬度之比:H/D北墻冬半年完全蔭蔽,夏半年一天兩次日照,但時(shí)間不長;南墻每天一次,但隨太陽赤緯增加而減少《》西安(北緯34°)街道可照時(shí)間(h)3.3城市的熱量平衡與城市熱島效應(yīng)熱量平衡人為熱的大量輸入:工業(yè)生產(chǎn)、家庭爐灶、空調(diào)制冷、機(jī)動(dòng)車排放、冬季取暖等下墊面導(dǎo)熱率高出鄉(xiāng)村3倍,熱容量較鄉(xiāng)村大1/3倍,因而貯熱量大熱收入遠(yuǎn)高于鄉(xiāng)村城市熱島效應(yīng)城市熱島(urbanheatisland)—城市內(nèi)部氣溫比周圍郊區(qū)高的現(xiàn)象，城市氣候中最典型的特征之一，無論是在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。城市熱島效應(yīng)可以從兩個(gè)方面來分析：同一時(shí)間城市和郊區(qū)氣溫的對(duì)比同一城市歷史發(fā)展過程中氣溫的前后對(duì)比城、郊?xì)鉁貙?duì)比DTu-r—熱島強(qiáng)度=同時(shí)間同高度(離地1.5m)熱島中心與近郊的氣溫差值?！俺鞘袩釐u”矗立在農(nóng)村較涼的“海洋”之上,國內(nèi)外均如此:冬季傍晚上海市區(qū)比郊外要高2~5°巴黎城中心年均溫比郊區(qū)高1.7°城市熱島溫度剖面示意圖〉《》城市發(fā)展過程中氣溫的前后對(duì)比隨城市化發(fā)展,市區(qū)呈現(xiàn)出越來越暖的趨勢(shì).如東京歷史時(shí)期氣溫逐年變化可分三個(gè)階段1920~1942年:氣溫變化趨勢(shì)逐年上升(城市發(fā)展)1942~1945年:氣溫變化趨勢(shì)逐年下降(值第二次世界大戰(zhàn)期間,東京城市受到大規(guī)模的破壞,城市熱島效應(yīng)不存在)1945~1967年:氣溫變化趨勢(shì)逐年上升(戰(zhàn)后城市建設(shè)迅速恢復(fù),氣溫又開始回升)《》日本東京1916~1965年年平均氣溫的變化城市熱島強(qiáng)度的變化周期性日變化:夜晚強(qiáng),白晝午間弱年變化:冬秋兩季比夏春兩季表現(xiàn)更明顯,可能歸因于冬季城市取暖耗能較多,釋放大量人為熱量周變化:明顯受工休日周期影響,周末弱,周內(nèi)強(qiáng)《》維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化《》美國兩座城市冬季熱島強(qiáng)度DTu-r(℃)的周變化非周期性1）臨界風(fēng)速：風(fēng)速大則熱島效應(yīng)小，超過臨界風(fēng)速時(shí)則消失2）云量：強(qiáng)熱島大多出現(xiàn)在無云的天氣狀態(tài)下《》北京地區(qū)熱島消失的臨界風(fēng)速城市熱島強(qiáng)度的地區(qū)差異城市熱島強(qiáng)度與城市的布局形狀、城市地形等有密切關(guān)系。團(tuán)塊狀緊湊布局，城中心增溫效應(yīng)強(qiáng)。條形分散結(jié)構(gòu)，城中心增溫效應(yīng)弱。盆地或凹地，由于風(fēng)速小，熱島效應(yīng)特別強(qiáng)，這里不僅抵消了冷空氣的下沉作用，反而成為最暖的熱島中心城市規(guī)模（面積、人口及其密度等）對(duì)熱島強(qiáng)度亦有影響《》城市規(guī)模與城鄉(xiāng)氣溫(夜晚)差別的關(guān)系城市附近自然景觀以及城市內(nèi)部下墊面性質(zhì)亦對(duì)城市熱島強(qiáng)度起一定作用。無綠化的寬闊街道和廣場(chǎng)，到中午時(shí)劇烈增溫，在夜里又急劇冷卻，氣溫日振幅最大。林蔭道和有綠化的廣場(chǎng)白晝較涼爽，氣溫的日振幅較小《》上海市區(qū)公園同其附近街道的氣溫平均差值(℃)3.4城市的風(fēng)及局部環(huán)流城市熱島環(huán)流在天氣睛朗無云，大范圍內(nèi)氣壓梯度極小的形勢(shì)下，由于城市熱島的存在，城市中形成一個(gè)低壓中心，并出現(xiàn)上升氣流。從熱島垂直結(jié)構(gòu)看來，在一定高度范圍內(nèi)，城市低空都比郊區(qū)同高度的空氣為暖，因此隨著市區(qū)熱空氣的不斷上升，郊區(qū)近地面的空氣必然從四面八方流入城市，風(fēng)向向熱島中心輻合。此時(shí)郊區(qū)因近地面層空氣流失需要補(bǔ)充，于是熱島中心上升的空氣又在一定高度上流回到郊區(qū)，在郊區(qū)下沉，形成一個(gè)緩慢的熱島環(huán)流(localheatislandcirculation)，又稱城市風(fēng)系。在近地面部分風(fēng)由郊區(qū)向城市輻合,稱為鄉(xiāng)村風(fēng)(countrybreeze)。應(yīng)該指出,向城市中心輻合的鄉(xiāng)村風(fēng),并不是很穩(wěn)定的,它往往具有間歇性或脈動(dòng)性(周期性),即吹一段時(shí)間,要停一段時(shí)間。此脈動(dòng)周期約為1.5~2.0h。這種脈動(dòng)性在夜間特別明顯。城市發(fā)展對(duì)盛行風(fēng)的影響隨著城市的發(fā)展，人口增多，建筑物的密度和高度增加，下墊面的粗糙度加大，因而有使城市年平均風(fēng)速減小的趨勢(shì)。《》上海歷年風(fēng)速(m/s)城市的平均風(fēng)速比郊區(qū)小?！丁飞虾５貐^(qū)1980年年平均風(fēng)速示意圖城市與郊區(qū)風(fēng)速的差值還因時(shí)、因風(fēng)速而異:一般是白天差值大，晚上??；夏季大，冬季小。城市覆蓋層內(nèi)部風(fēng)的局地差異從城市整體而言，其平均風(fēng)速比同高度的開曠郊區(qū)小，但在城市覆蓋層內(nèi)部風(fēng)的局地性差異很大。有些地方風(fēng)速極微；而在特殊情況下，某些地點(diǎn)其風(fēng)速亦可大于同時(shí)期同高度的郊區(qū)。造成城市覆蓋層內(nèi)部風(fēng)速差異的主要原因是由于街道的走向、寬度、兩側(cè)建筑物的高度、形式和朝向不同,當(dāng)風(fēng)吹過城市中鱗次櫛比、參差不齊的建筑物時(shí),因阻障效應(yīng)產(chǎn)生不同的升降氣流、渦動(dòng)和繞流等,使風(fēng)的局地變化復(fù)雜化。盛行風(fēng)遇到不能穿透的建筑物時(shí),在迎風(fēng)面上一部分氣流上升越過屋頂,一部分氣流下沉降至地面,另一部分則繞過建筑物的周側(cè)向屋后流去。當(dāng)盛行風(fēng)向與街道平行時(shí),由于狹管效應(yīng),風(fēng)速會(huì)加大。如果風(fēng)向與街道成一定角度則風(fēng)受阻而速度減小。在街道中部風(fēng)速要比人行道靠近建筑物的部分大些。如果以街道中心的風(fēng)速算作100%的話,那么在迎風(fēng)面的人行道風(fēng)速為90%,背風(fēng)面的人行道風(fēng)速只有45%。人行道旁如果種植行道樹,樹葉茂盛時(shí)風(fēng)速將再減低20%~30%;在公園的濃蔭中,風(fēng)速更會(huì)削弱50%上下。3.5城市的濕度、降水及水分平衡城區(qū)年均絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度比郊區(qū)低歐洲幾座城市年平均濕度的城鄉(xiāng)差異 維也納柏林特利爾科隆弗羅茨瓦夫慕尼黑

(20年平均)(14年平均)(2年平均)(3年平均)(9年平均)(4年平均)城鄉(xiāng)絕對(duì)濕度差(Pa)-20 -20 -50 -40 -50 -25城鄉(xiāng)相對(duì)濕度差(%) -4 -6 -6 -6 -6 -5.5城區(qū)比郊區(qū)霧多，能見度低城市多霧的原因，首先是因?yàn)槿藶樵斐傻拇髿馕廴荆w粒物質(zhì)為霧的形成提供了豐富的凝結(jié)核。城市中鱗次櫛比的建筑物群，增加了下墊面的粗糙度，減少了風(fēng)速，為霧的形成提供了合適的風(fēng)速條件。又由于城市熱島環(huán)流，郊區(qū)農(nóng)村帶來的水汽，使低空輻合上升凝結(jié)成霧的機(jī)率增大。城市的大霧阻礙交通，使航班停開，增加城市交通事故。大霧阻滯了空氣中污染物的稀釋與擴(kuò)散，加重了大氣污染。城市霧還減弱了太陽輻射，不利于人類與其它生物的生活。城市的降水與水分平衡1)城市水分收入項(xiàng)比郊區(qū)大城市水分收入比郊區(qū)大,首先在于城市中的降水量一般比郊區(qū)多,一般比郊區(qū)多5%~15%。形成城市降水較多的原因有三：第一,城市熱島效應(yīng)。城市由于有熱島效應(yīng),空氣層結(jié)不穩(wěn)定,有利于產(chǎn)生熱力對(duì)流,當(dāng)城市中水汽充足時(shí)(城市中還有一定量的人為水汽和人工管道供應(yīng)的水分),容易形成對(duì)流云和對(duì)流性降水。第二,城市阻滯效應(yīng)。城市因有高高低低的建筑物,其粗糙度比附近郊區(qū)平原大。它不僅能引起機(jī)械湍流,而且對(duì)移動(dòng)滯緩的降水系統(tǒng)(如靜止鋒、靜止切變、緩進(jìn)冷鋒等)有阻滯效應(yīng),使其移動(dòng)速度減慢,在城區(qū)滯留時(shí)間加長,因而導(dǎo)致城區(qū)的降水強(qiáng)度增大,降水的時(shí)間延長。第三,城市凝結(jié)核效應(yīng)。城市因生產(chǎn)和生活強(qiáng)度較大,空氣中塵粒及其它微粒比周圍地區(qū)多,為形成降水提供了豐富的凝結(jié)核。2)城市下墊面蒸散量和水分貯存量比郊區(qū)小城市由于地面一般經(jīng)人工鋪裝,植被覆蓋率低,不透水面積大,降雨后雨水滯留地面時(shí)間短,地面水分蒸發(fā)量及植物蒸騰量均小于郊區(qū)。根據(jù)在美國東北部一個(gè)小流域的觀測(cè)研究估算:當(dāng)流域面積的25%為不透水區(qū)時(shí),其年蒸騰量要減少19%;若不透水面積增加到50%,年蒸騰量減少38%;不透水面積增大到75%時(shí),則年蒸騰量減少59%城市下墊面善于貯存熱量,卻不善于貯存水分。這自然是由于城市中建筑物密集,植被覆蓋率小,又有人工排水管道,降水后水分滲透并貯存在下墊面中極少的緣故。3)城市徑流量比郊區(qū)大,峰值出現(xiàn)時(shí)間早城市下墊面的水分收入量比郊區(qū)多,而向空氣的蒸散量和向下墊面內(nèi)部的滲透貯存量比郊區(qū)少,則其徑流量必然要比郊區(qū)大得多。城市在降雨后,徑流量急劇增高,很快出現(xiàn)峰值,然后又迅速降低,其徑流曲線非常陡峻,急升急降。郊區(qū)徑流曲線則平緩得多,其峰值比市區(qū)低,出現(xiàn)時(shí)間比市區(qū)遲,緩升緩降?！丁方涤旰蟪鞘信c郊區(qū)徑流曲線的圖式在城市水分平衡中,上述三個(gè)特征對(duì)于如何規(guī)劃城市的排水管道,有極重要的意義。3.6城市大氣污染與城市氣候的關(guān)系城市中大氣污染物和污染源污染源固定源：燃料燃燒、廢物焚化、工業(yè)生產(chǎn)流動(dòng)源：汽車、火車、輪船、飛機(jī)等《》自然環(huán)境與城市環(huán)境比較:城市大氣污染源城市大氣中的主要污染物分類 成分 煙塵,粉塵碳粒,飛灰,碳酸鈣,氧化鋅,氧化鋁硫化物二氧化硫,三氧化硫,硫酸,硫化氫,硫醇氮化物一氧化氮,二氧化氮,氨等 氧化物臭氧,過氧化物,一氧化碳等 鹵化物氯,氟化氫,氯化氫等 有機(jī)化合物甲醛,有機(jī)酸,焦油,有機(jī)鹵化物,酮等城市大氣污染與氣象條件對(duì)大氣污染物的稀釋和擴(kuò)散作用1風(fēng)和湍流的影響風(fēng)對(duì)排入大氣中的污染物有顯著的輸送、沖淡、稀釋和擴(kuò)散作用。城市中嚴(yán)重的大氣污染現(xiàn)象都出現(xiàn)在風(fēng)速小的時(shí)候,一般在風(fēng)速￡2m/s或<3m/s時(shí)《》大氣中污染物濃度與風(fēng)速的關(guān)系必須指出,風(fēng)速與污染濃度的關(guān)系是比較復(fù)雜的,如其它條件相同,一般呈反比關(guān)系。但如果風(fēng)速劇增,在煙囪的下風(fēng)方向近地面層反而會(huì)出現(xiàn)較高的污染濃度。這是因?yàn)闊焽柘嘛L(fēng)方向近地面空氣污染濃度不僅與風(fēng)速有關(guān),也與煙囪的有效高度有關(guān)。煙囪的有效高度：煙囪的實(shí)體高度與煙氣高度之和,也就是煙流中心線完全變成水平時(shí)的高度《》煙囪的有效高度煙囪有效高度越高,下風(fēng)方向地面濃度也越小,但隨著風(fēng)速增大煙氣離煙囪口以后的上升高度隨之降低,從而使煙囪有效高度也隨之降低,這樣使地面附近濃度增大。這個(gè)效果正好與風(fēng)速對(duì)濃度影響效果相反。所以當(dāng)風(fēng)速增大到某一定值時(shí),在煙囪附近的下風(fēng)方向,就有可能出現(xiàn)最高的地表濃度。特別是當(dāng)煙氣從煙囪口排出的速度小于風(fēng)速時(shí),煙氣就在煙囪背后發(fā)生渦流,在附近建筑物影響下,渦流卷入渦旋,急速降落地面。這種現(xiàn)象稱為下曳氣流(downdraft)《》煙囪附近的下曳氣流

(使煙囪附近地面層空氣形成高濃度污染)2大氣穩(wěn)定度的影響大氣穩(wěn)定度(g):表示空氣是否安于原在的層次,是否易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng),即是否易于發(fā)生對(duì)流的量度假定有一微團(tuán)空氣受到對(duì)流沖擊力的作用產(chǎn)生上下移動(dòng)后,如果該空氣微團(tuán)減速,并有返回原來高度的趨勢(shì),這時(shí)的氣層對(duì)于該空氣微團(tuán)而言是穩(wěn)定的;如果空氣微團(tuán)一離開原位后,就逐漸加速運(yùn)動(dòng),并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢(shì),這時(shí)的氣層對(duì)于該空氣微團(tuán)而言是不穩(wěn)定的;如果空氣微團(tuán)被推到某一高度后,既不加速也不減速,而是隨遇而安,這時(shí)的層,對(duì)于該空氣微團(tuán)而言,它的穩(wěn)定度是中性的。大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的“溫度直減率(γ)”與上升空氣微團(tuán)的“干絕熱直減率(γd)”的對(duì)比來判斷干絕熱直減率γd是每上升100m溫度降低1℃。而周圍空氣氣溫隨高度變化的直減率γγ>γd:每隔100m高度氣溫降低很快,空氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)(不穩(wěn)定層結(jié))γ<γd:每隔100m高度氣溫降低很少,甚至隨高度而遞增,稱為“逆溫”,空氣層處于穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定層結(jié))γ=γd:每隔100m高度剛好是減低1℃,空氣層的穩(wěn)定度處于中性狀態(tài)(中性層結(jié)大氣穩(wěn)定度是影響污染物在大氣中擴(kuò)散的極重要因素當(dāng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí),熱力湍流發(fā)展旺盛,對(duì)流強(qiáng)烈,污染物容易擴(kuò)散當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí),湍流受到抑制,污染物不易擴(kuò)散稀釋。特別是當(dāng)有逆溫層出現(xiàn)時(shí),通常風(fēng)力微弱甚或平靜無風(fēng),低空好象蒙上一個(gè)“蓋子”,使煙塵聚集地表,造成嚴(yán)重污染從煙囪排出的煙流形狀看大氣穩(wěn)定度的影響：全層不穩(wěn)定(波浪型):晴午后;煙源附近污染全層中性(錐型):風(fēng)力較大的夜間出現(xiàn)全層穩(wěn)定(扇型):晴,風(fēng)小的夜或晨;易污染下層穩(wěn)定上層不穩(wěn)定(屋脊型,上揚(yáng)型):日落后不久出現(xiàn);地面可免受污染下層不穩(wěn)定上層穩(wěn)定(熏煙型,漫煙型):日出后風(fēng)力微弱時(shí)易出現(xiàn);下風(fēng)處嚴(yán)重污染對(duì)大氣污染物的沖洗、凝聚和化學(xué)反應(yīng)影響降水的淋洗作用:雨滴在下降過程中捕獲顆粒污染物,從而“清冼大氣”霧的凝聚作用:水汽與凝結(jié)核結(jié)合形成霧滴.高濃度的SO2污染常與濃霧相伴出現(xiàn)光化學(xué)反應(yīng)作用:高溫與強(qiáng)光照下易發(fā)生,光化學(xué)煙霧呈淺藍(lán)色,其化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜城市大氣污染實(shí)況1城市大氣污染的地區(qū)差異不同城市對(duì)比雷克雅未克(Reykjavik,冰島首都):無煙城市,可謂天藍(lán)、地綠、水清、氣爽中國城市:屬煤煙型污染,北方城市比南方城市更甚,尤其是在冬天我國因能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,因此各大城市大氣污染狀況基本上類似同一城市內(nèi)部不同區(qū)域大氣污染濃度分布不均勻:靠近工業(yè)區(qū)污染最為嚴(yán)重;靠近市中心的交通和商業(yè)區(qū)污染次之,也較嚴(yán)重;綠化區(qū)稍好些當(dāng)市內(nèi)的污染區(qū)風(fēng)速較小,低空又有逆溫層存在時(shí),在市區(qū)上空往往形成一穹隆形的塵蓋。如果風(fēng)速達(dá)到3.5m/s,就會(huì)使穹形塵蓋破壞,形成鳥羽狀塵蓋。在強(qiáng)污染源的排放下,如果低空層結(jié)穩(wěn)定,地面風(fēng)能將城市羽狀塵蓋向下風(fēng)方向擴(kuò)展數(shù)百千米<>城市上空的塵蓋2城市大氣污染的類型及其日變化和年變化倫敦型：大氣污染源主要來自工業(yè)爐窯和民用爐灶,使用燃料為煤炭類,排出的主要污染物為煙塵、SO2、CO等。在冬季因取暖用的燃料較多,排放的煙塵量大,再加上冬季輻射逆溫頻率大,湍流弱,煙塵不易擴(kuò)散,因此大氣中煙塵濃度冬季最高,春秋次之,夏季最小。日變化煙塵濃度以早晨8時(shí)左右為最大洛杉磯型：大氣污染源主要來自汽車等交通工具。污染物為汽車尾氣排出的一次污染物NOX、HXCX、CO和鉛塵等經(jīng)光化學(xué)變化產(chǎn)生的二次污染物光化學(xué)氧化劑PAN。濃度年變化:夏、秋季節(jié)(5月~9月)為最濃,冬季最淡。日變化:光化學(xué)煙霧只在白天出現(xiàn),以中午附近為最濃。夜晚無日照,因而不會(huì)有污染現(xiàn)象出現(xiàn)。城市大氣污染的影響1對(duì)城市氣候的影響 城市大氣污染與整個(gè)城市氣候是相互影響相互制約的。城市中的風(fēng)、大氣穩(wěn)定度、天氣形勢(shì)、降水、霧、溫度和日照等影響和制約著城市大氣污染的濃度及其時(shí)空分布；而城市大氣污染又反過來影響城市的氣候。其中最突出的影響有以下幾方面：減少太陽入射輻射和日照時(shí)數(shù)增加城市煙霧頻率、減小能見度改變城市的熱狀況2 對(duì)城市居民健康的危害呼吸道疾病、致癌、心血管、消化道、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)疾病等3對(duì)各種物品的腐蝕城市紀(jì)念性建筑物(30=500)、藝術(shù)品等4酸雨及其危害pH＜5.6；跨地區(qū)、跨國界；我國西南嚴(yán)重，以貴州、重慶、四川盆地較集中；北方較輕3.7城市氣候與城市規(guī)劃和城市建設(shè)1合理布局減輕居住區(qū)的大氣污染1914年德國學(xué)者Schmaess提出,在考慮城市布局時(shí),工業(yè)區(qū)應(yīng)布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)方向,居住區(qū)在其上風(fēng)方向,以減少居民受工廠煙塵的危害。該原則對(duì)歐洲各地比較適用我國在上世紀(jì)50年代以來也一直沿用。然而我國屬季風(fēng)氣候區(qū),該原則其實(shí)并不適用:因?yàn)槲覈撅L(fēng)與夏季風(fēng)一般是風(fēng)頻相當(dāng),風(fēng)向相反的,在冬季屬上風(fēng)方向的區(qū)域夏季就會(huì)成為下風(fēng)方向此外,該原則對(duì)全年有兩個(gè)主導(dǎo)風(fēng)向以及靜風(fēng)頻率在50%以上的或各風(fēng)向頻率相當(dāng)?shù)牡貐^(qū),也都不適用朱瑞兆于1980年根據(jù)我國600多個(gè)氣象臺(tái)站1月、7月及年的風(fēng)向頻率玫瑰圖進(jìn)行相似形分類,將我國按風(fēng)向大致劃分為4大類型區(qū):季風(fēng)變化型:中國東半壁多屬之,盛行風(fēng)向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變,冬季風(fēng)向偏N,夏季偏S主導(dǎo)風(fēng)向型:一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風(fēng)向,新疆-內(nèi)蒙(W),云貴(SW),青藏(W)無主導(dǎo)風(fēng)向型:全年風(fēng)向不定,各方位風(fēng)向頻率相當(dāng),沒有一個(gè)較突出的盛行風(fēng)向,寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善準(zhǔn)靜止風(fēng)型:全年靜風(fēng)頻率在50%以上,年平均風(fēng)速在1.0m/s以下的地區(qū),四川,西雙版納<>城市規(guī)劃風(fēng)向分區(qū)圖(朱瑞兆,1980)季風(fēng)變化型:中國東半壁多屬之,盛行風(fēng)向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變,冬季風(fēng)向偏N,夏季偏S例如南昌市,冬季盛行北風(fēng),風(fēng)頻27%,加上東北偏北風(fēng),風(fēng)頻為52%;夏季盛行西南風(fēng),風(fēng)頻為19%,加上西南偏南風(fēng),風(fēng)頻為36%,夾角為135°~180°,全年最小風(fēng)頻方向?yàn)槲鞅逼?風(fēng)頻為0.6%,工業(yè)企業(yè)應(yīng)布置在這個(gè)方向,居住區(qū)應(yīng)在東南偏東方向<>南昌風(fēng)向頻率玫瑰圖(于志熙,1992)主導(dǎo)風(fēng)向型:一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風(fēng)向,新疆-內(nèi)蒙(W),云貴(SW),青藏(W)可將排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè),居住區(qū)布置在主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)側(cè)無主導(dǎo)風(fēng)向型:全年風(fēng)向不定,各方位風(fēng)向頻率相當(dāng)(<10%),沒有一個(gè)較突出的盛行風(fēng)向,寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善這類區(qū)域在城市規(guī)劃布局時(shí)常用污染系數(shù)(煙污系數(shù),衛(wèi)生防護(hù)系數(shù))Cp來表示:式中,CP—某方向污染系數(shù)f—某方向風(fēng)向頻率v—該方向平均風(fēng)速它說明來自某方向的污染程度,與該方向風(fēng)向頻率成正比,與該方向平均風(fēng)速成反比?？梢杂?jì)算出各風(fēng)向的污染系數(shù),并繪成玫瑰圖。將向大氣排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在污染系數(shù)最小的方位,或最大風(fēng)速風(fēng)向的下風(fēng)方向上。居住區(qū)在污染系數(shù)最大的方位。準(zhǔn)靜止風(fēng)型:全年靜風(fēng)頻率在50%以上,年平均風(fēng)速在1.0m/s以下的地區(qū),四川,西雙版納在規(guī)劃布局上,必須將向大氣排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在居住區(qū)的衛(wèi)生防護(hù)距離之外。一般說來,在風(fēng)速不大,大氣較穩(wěn)定和地形較平坦的條件下,污染物質(zhì)最大著地濃度出現(xiàn)在煙囪煙體上升有效高度10~20倍之間,因此居民區(qū)應(yīng)布在煙囪有效高度20倍距離之外的地區(qū)<>考慮風(fēng)對(duì)大氣污染影響作用的城鎮(zhèn)布局圖式上面所指均是對(duì)平原地區(qū)而言。在地形復(fù)雜的山地、海濱或盆地地區(qū),情況較為特殊:在一山地的迎風(fēng)區(qū),居民區(qū)與工廠區(qū)的安排按前述原則是適宜的(下頁圖左邊位置);但在背風(fēng)區(qū)(下頁圖右邊位置),雖然居民區(qū)位于上風(fēng)方向,然而因渦流作用,不但山下工廠的煙塵擴(kuò)散困難,并且還會(huì)反卷至山坡,對(duì)居民區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染,這樣的布局顯然不妥當(dāng)<>地形對(duì)工廠區(qū)布局的影響沿海城市(如日本神戶,大阪,橫濱,中國的天津等)為了海運(yùn)方便，往往將工業(yè)區(qū)設(shè)在海濱,生活區(qū)放在內(nèi)地然而由于海濱地區(qū)有海陸風(fēng)的影響，白天工業(yè)區(qū)的污染物會(huì)順著海風(fēng)吹向內(nèi)地生活區(qū),從而造成污染。世界許多沿海城市均有過這樣的“經(jīng)歷”，一時(shí)成為空氣污染防治的難題因而沿海地區(qū)城市功能分區(qū)應(yīng)與海岸平行布局<>海濱地區(qū)城市功能分區(qū)布局圖式在山嶺環(huán)抱的盆地城市,氣流不通暢,靜風(fēng)日數(shù)多,又因熱力作用形成山谷風(fēng)局地環(huán)流,在夜晚山風(fēng)作用下,極易發(fā)生“地形逆溫”。這些氣象條件對(duì)污染物的擴(kuò)散十分不利,在這種城市中不宜建立可能會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境的工業(yè)區(qū)<>谷地晝夜空氣環(huán)流情況2城市總體規(guī)劃與日照日照不僅可以殺菌抗病,促使人體生成維生素D,給寒冷的冬季室內(nèi)增加溫暖,而且更重要的是促進(jìn)人們的精神爽快和精力充沛,對(duì)人們的健康狀況和工作效率起著有益的作用原則:節(jié)約用地,保證建筑物和綠化帶有合理日照,在城市總體規(guī)劃和小區(qū)規(guī)劃中,必須考慮日照的變化規(guī)律,根據(jù)日照標(biāo)準(zhǔn),合理確定道路網(wǎng)的方位,寬度,建筑物的朝向,間距及建筑形體,綜合考慮通風(fēng),采光及調(diào)溫等,做出合理規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑日照間距—保證建筑物朝陽面有不過少日照持續(xù)時(shí)間而留有的建筑物與建筑物間的空地,以間距系數(shù)—日照間距與建筑物計(jì)算高度的比值,亦稱間距比,來表示建筑日照標(biāo)準(zhǔn)—衡量建筑物日照效果的最低限度指標(biāo),因地理位置,氣候條件,生活習(xí)慣,居住衛(wèi)生要求和節(jié)約用地的不同而異.日照間距和日照標(biāo)準(zhǔn)兩者之間是相輔相成的關(guān)系:標(biāo)準(zhǔn)高,則相應(yīng)的間距大;間距大則標(biāo)準(zhǔn)高<>室內(nèi)日照時(shí)間指標(biāo)(吉林省)通常計(jì)算建筑日照標(biāo)準(zhǔn)的日子是以最不利的情況即冬至(12月22舉例說,如果北京在冬至日日照保證2h,其間距系數(shù)為1.89,在大寒日(1月22日)日照保證2h,由此可見,冬至與大寒二者間距系數(shù)相差0.25。若以冬至為標(biāo)準(zhǔn)日,比大寒為標(biāo)準(zhǔn)日要少建住宅15m2/100m2,降低了土地利用率。從北京的情況來看,若以大寒日為標(biāo)準(zhǔn)日,間距系數(shù)為1.64,冬至日不保證日照的窗戶約有7%左右?？紤]到日照對(duì)機(jī)體的生物學(xué)效應(yīng)、土地利用和氣候特征等多種因素,綜合起來看,北京居住建筑采用大寒日為日照時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)日,按日照2h決定間距系數(shù)是合理的建筑布局形式對(duì)日照的影響在建筑群體間安排通道,不僅有利于交通聯(lián)系和小區(qū)內(nèi)部通風(fēng),還可以大大地改善日照時(shí)間<>南北平行兩幢住宅樓日照示意<>房屋間缺口安排對(duì)街坊內(nèi)日照的影響高層塔式住宅不僅有加大建筑的南北進(jìn)深，增加電梯服務(wù)戶數(shù)，減少過道面積等優(yōu)點(diǎn)，而且在充分保護(hù)采光日照條件下，可以大大縮小建筑物間距系數(shù)，以達(dá)到節(jié)約用地的目的。如北京20層60m高塔樓，南北排列距離只30m，冬至日后排每日仍有5h的日照街道走向?qū)θ照盏挠绊懫珫|南或偏西南平行布置的居住建筑，較正南北向布置的居住建筑有利于日照如北京正南北向的建筑，在冬至日后排見不到陽光，若將正南北朝向扭轉(zhuǎn)30°時(shí)，可得到日照約5h。這樣雖造成夏季的部分東西曬之弊，但在冬半年卻能適當(dāng)改善日照條件，適于高緯度地區(qū)如果按間距系數(shù)1.8計(jì)算冬至日各種不同走向街道中的最多可照時(shí)間:<>各種不同走向的街道…..在同樣走向的街道中,由于街道相對(duì)間距(L/H,L是街道寬度,H是建筑物高度)不同,每天被兩側(cè)房屋遮擋太陽光線的時(shí)間長短不同,其可照時(shí)間也有很大差異。如以北緯32°為例(下頁圖),隨著相對(duì)間距的增大,街道可照時(shí)間增加。但當(dāng)相對(duì)間距增大到3(即L/H=3)以后趨于平緩,再后就很少增加了。同時(shí)街道可照時(shí)間夏季比冬季平均多1~2h在城鎮(zhèn)街道規(guī)劃時(shí),應(yīng)適當(dāng)考慮這些因素3城市居住區(qū)的自然通風(fēng)城市居住區(qū)自然通風(fēng),可以排出室內(nèi)的污濁氣體,有利于居住衛(wèi)生,同時(shí)可以降低空氣的相對(duì)濕度,幫助人體散熱和汗液的蒸發(fā),使人感到舒適。在不同的氣候條件下,有不同的通風(fēng)要求。研究建筑物自然通風(fēng)的物理機(jī)制,針對(duì)各城市的通風(fēng)要求,進(jìn)行建筑設(shè)計(jì),充分利用自然通風(fēng),少用機(jī)械通風(fēng),也有助于城市降低消耗,節(jié)約能源通風(fēng)的作用和要求健康通風(fēng):新鮮空氣與混濁空氣相互交換流通,保證室內(nèi)空氣質(zhì)量維持在健康所允許的最低水平時(shí)的通風(fēng)量舒適通風(fēng):溫度舒適要求上的通風(fēng)。在夏季,正常人坐著休息時(shí),舒適的風(fēng)速為0.23m/s;冬季為0.15m/s.廣州地區(qū)調(diào)查情況如下頁表所示:<>室內(nèi)氣候條件對(duì)人體舒適感影響的評(píng)價(jià)<>室內(nèi)氣候條件對(duì)人體舒適感影響的評(píng)價(jià)在冬季潮濕但溫度不十分寒冷的城市，其人口密集的居住區(qū)，如果沒有暖氣管設(shè)備，那么房屋自然通風(fēng)的速度要減小，避免室溫太低。但因濕度大，特別是廚房、浴室這類房間，相對(duì)濕度過大，容易導(dǎo)致水汽凝結(jié)，在此情況下，就需要有排濕通風(fēng)的設(shè)備，使室內(nèi)水汽排出，避免空氣過濕發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象在炎熱的城市，則須根據(jù)其溫度情況對(duì)住宅區(qū)采取相應(yīng)的通風(fēng)速度，以保證居民在室內(nèi)有比較舒適的溫度，并能促進(jìn)汗水的蒸發(fā)。一般在濕熱地區(qū)，室內(nèi)風(fēng)速需要有2m/s左右。在干熱地區(qū)，白天可關(guān)閉一部分門窗，通風(fēng)速度可適當(dāng)減小，維持到健康通風(fēng)的水平之上。在夜晚室內(nèi)氣溫和墻面溫度比室外高，則需要打開門窗，增加通風(fēng)速度，以便使室內(nèi)溫度合適。這時(shí)室外環(huán)境溫度已不甚高，只需大約1m/s的風(fēng)速即可建筑物設(shè)計(jì)與自然通風(fēng)：首先應(yīng)了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向頻率(風(fēng)玫瑰圖),特別要重視夏季的盛行風(fēng)向和地方風(fēng)特點(diǎn)夏季通風(fēng)以夜晚為最重要，如有地方風(fēng)的日變化時(shí)，建筑朝向要重點(diǎn)考慮夜晚風(fēng)向。與此同時(shí)，還要兼顧日照條件，避免東西曬一般參照日照間距來確定適當(dāng)?shù)耐L(fēng)建筑間距<>房屋間距不同引起風(fēng)壓變化建筑物布局形式對(duì)通風(fēng)的影響南方地區(qū):行列式和自由式通風(fēng)較好.行列式中又以錯(cuò)列型和斜列型更好一些，房子互相擋風(fēng)較少，錯(cuò)列型相當(dāng)于加大了前后幢房子之間的距離，對(duì)通風(fēng)有利；無風(fēng)時(shí)因熱壓作用產(chǎn)生巷道風(fēng)：白天巷道(胡同)受太陽輻射較少，升溫慢，風(fēng)從巷道吹出；夜里，巷道散熱慢，風(fēng)從外面吹入.錯(cuò)列式的前、后幢房子的距離可稍為縮小，以節(jié)約用地<>建筑群平面形式周邊式或四合院式，部分房子的前后都處在負(fù)壓區(qū)，通風(fēng)不好，而且部分房子又處于東、西朝向，日照條件亦不利，不適宜風(fēng)小炎熱地區(qū)北方地區(qū)或位于水面附近并常有強(qiáng)風(fēng):為了防風(fēng)，其房屋布置多采用周邊式在建筑群的立體布置方面,為使通風(fēng)好,可以布置成“前低后高”或有規(guī)律的“高低錯(cuò)落”的方式。這些布置,房子之間擋風(fēng)少,不致太影響后面房子的通風(fēng),對(duì)日照亦有利,同時(shí),也可縮短兩幢房子之間的距離,節(jié)約用地<>建筑群在立體上的處理4城市土壤與生物群落4.1城市的土壤1城市化對(duì)土壤的影響及城市土壤特點(diǎn)城市發(fā)展與建設(shè)導(dǎo)致形成廢墟式土壤這類土壤較利于植物根系伸展，但養(yǎng)分布不均；通氣良好，但土體甚為干燥城市道路交通使其兩側(cè)土壤性質(zhì)發(fā)生改變瓦礫、磚、砂、混凝土等建筑廢料多，pH值高，鉛金屬含量大，緊實(shí)度增加<>城市道路側(cè)旁土壤中及其上生長的植物體內(nèi)鉛含量城市化過程常常導(dǎo)致土壤含水量減少和地下水位降低大部分降水形成地表徑流而流失，地下水得不到補(bǔ)償城市地下設(shè)施(地鐵/地下停車場(chǎng)等)施工需要排出地下水<>不同地表狀況下形成的地表徑流占降水量的平均比例2城市環(huán)境污染對(duì)土壤的影響土壤酸化:酸雨影響的結(jié)果垃圾污染:城郊多有發(fā)生污水灌溉:造成土壤潮濕或過潮濕、通氣性變差，營養(yǎng)元素雖豐富但也富集了有害物質(zhì)。特別是由于鎘和鉛的富集，已不再適宜于蔬菜、農(nóng)作物和其他經(jīng)濟(jì)作物生長。此外通過放牧常常還對(duì)動(dòng)物造成毒害綜上述，城市土壤具有較高污染物(重金屬、有機(jī)物等)含量。工業(yè)“三廢”和城市垃圾、廢物是引起土壤污染最重要的物質(zhì)來源污染物質(zhì)通過人類向水體排放或引工業(yè)污水和生活污水灌溉而進(jìn)入土壤。此類引起的土壤污染最普遍進(jìn)入大氣，以飄塵、降塵的形式淋洗入土壤廢渣、垃圾等固體廢物堆放，或作為肥料施用而進(jìn)入土壤4.2城市生物群落1生境特點(diǎn)生存空間狹窄:群落在條帶狀或斑塊狀存在自然光照少,人工光照多:夜間照明導(dǎo)致。24h持續(xù)光照,一方面有利于植物生長,另一方面也對(duì)植物生長產(chǎn)生間接不利影響:主要體現(xiàn)在植物更易于受到大氣污染和早霜的傷害,這一現(xiàn)象被稱為光污染小氣候：溫度高、濕度低、風(fēng)速小,造成物候期較郊區(qū)提前土壤：鹽離子濃、緊實(shí)度大、質(zhì)地較粗生境類型表面蒸發(fā)蒸騰強(qiáng)烈生境:公園綠地,綠化良好而寬闊的街道,河流湖泊周邊,夏季氣溫較低、濕度較高,冬季較周圍區(qū)偏冷,適合多種生物生存空曠干燥生境:未綠化的寬闊街道和廣場(chǎng),高溫、干旱,不適于耐旱性差植物生存封閉狹窄生境:狹窄的街區(qū)、被高大建筑物環(huán)繞的小空地;夏季氣溫低,風(fēng)速小;冬季暖,小氣候條件良好,適合許多生物生存人類活動(dòng)產(chǎn)生的特殊生境：屋頂(干旱,陽光充足,瓦松生長)建筑物外墻(越老越利于植物生長)路旁(污染嚴(yán)重,改變種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,地衣/苔蘚生長受抑)鐵道側(cè)(熱條件好,喜城市植物可沿此分布很遠(yuǎn))2城市植物群落的區(qū)系特征城市植物—通常指僅限于城市地區(qū)出現(xiàn)的植物種類,主要包括以下兩類：以建筑群密集地段為最佳生境，在城市以外地帶缺失或即使存在，但只選擇該地帶內(nèi)有限的特殊生境的種類，這類植物通常被稱為喜城市環(huán)境種(urbanophileplant),如野大麥(Hordeummurinum),大蒜芥(Sisymbriumaltissimum)等生活的最佳生境局限于城市環(huán)境，或者說是受人類活動(dòng)強(qiáng)烈影響的環(huán)境，即城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近,在城市以外地方亦可存在,這類植物被稱為城市環(huán)境中立種(urbanneutralplant),如大車前(Plantagomajor),黃花柳(Salixcaprea)等那些明顯回避城市生境的植物(多為典型的森林植物),即使他們有時(shí)也出現(xiàn)在城市地區(qū),但并不能被認(rèn)為屬于城市植物,通常他們被稱為厭城市環(huán)境種(urbanphobplant)城市植物區(qū)系的特征往往只具有一種或少數(shù)幾種常見植物,這一特點(diǎn)在城市行道樹的樹種組成中體現(xiàn)最為明顯,如懸鈴木(Plantanusacerifolia),國槐(sophorajaponica),槭(Acerspp.)等具有較大比例的世界廣布種和歸化植物(naturalizedplant):有人認(rèn)為一地的植物區(qū)系中,歸化植物種類數(shù)目占總種類數(shù)目的比率(歸化率)是表示城市化程度的標(biāo)志之一影響城市植被的植物區(qū)系種類組成的因素首先取決于城市所處地區(qū)的自然條件,如在南方城市中所常見的熱帶植物一般不會(huì)出現(xiàn)在北方城市中,反之亦然在很大程度上還受其本身目的或功能的影響，如為了滿足遮擋陽光、美化環(huán)境之目的，常常選擇冠幅大、色彩美的闊葉樹；而為了創(chuàng)造迷人的風(fēng)景，則常常選擇樹形優(yōu)美的常綠針葉樹種在不同地區(qū)和不同國家,還受其文化傳統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素的影響如我國許多古老城市的古跡周圍常分布著參天古柏或茂林修竹又如在西方國家,低收入階層居住區(qū)的植物群落中,常常只能見到散生的、生活力衰退的老齡土生樹;或見到以速生樹種為主的人工營造林地。而在高收入階層居住的區(qū)域,則?？梢姷阶匀涣值氐娜郝淦纬鞘型恋乩脤?duì)植物區(qū)系的影響大規(guī)模建筑群和不透水地面,是城市中人類利用土地資源的典型形式。就一般而言,這種土地利用形式的強(qiáng)度是從城市中心逐漸向外圍減弱的。與之相應(yīng),城市植物區(qū)系中外來成分所占的比例亦從城市中心向城市外圍減少,而非外來成分則沿此方向增多。這一現(xiàn)象很類似于古典城市生態(tài)學(xué)派的同心圓學(xué)說<>柏林四個(gè)城市分區(qū)中植物區(qū)系組成的變化城市土地利用對(duì)植物區(qū)系的影響,還表現(xiàn)在不同地區(qū)的城市,雖位于不同大陸不同氣候帶,但其植物區(qū)系組成具有一定相似性。如德國杜塞爾多夫的植物區(qū)系與北京的相似性為10%,與智利首都利馬的為7%。而在這些城市所處區(qū)域中,由氣候和土壤條件所決定的潛在自然植被,在種一級(jí)水平上則沒有任何相似性。Kunick于1982年對(duì)中歐地區(qū)九個(gè)城市植物區(qū)系的比較結(jié)果表明,在所有被統(tǒng)計(jì)的種類當(dāng)中,有15%的種為這九個(gè)城市所共有。如果僅僅對(duì)這些城市中工業(yè)用地范圍內(nèi)的植物種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì),則相似性程度可高達(dá)50%城市化對(duì)植物區(qū)系的影響①表現(xiàn)為：鄉(xiāng)土植物種類的減少，人布植物的增多②一般認(rèn)為城市化程度越高，人布植物在植物區(qū)系總種數(shù)中所占的比例也越大③城市中物種多樣性高于同一地區(qū)的鄉(xiāng)村④對(duì)植物的生態(tài)習(xí)性產(chǎn)生了影響3城市環(huán)境下的植物群落城市植物群落的結(jié)構(gòu)特征群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單:水平變化多為均勻結(jié)構(gòu);垂直分層多為單層或雙層結(jié)構(gòu)。如草坪、公園綠地、行道樹群落均屬此類種類組成單純并相似:城市植物群落往往是為特定目的如綠化觀賞而營造的,而觀賞價(jià)值,在世界各地人們心目中有其共通之處城市植物群落中植物種的生態(tài)學(xué)特征對(duì)光、溫度、大陸性和土壤反應(yīng)的平均指示值明顯向高值區(qū)移動(dòng),而對(duì)濕度和氮素營養(yǎng)的指示值傾向于向低值區(qū)移動(dòng)中生植物居多,但大多數(shù)具有旱生植物特點(diǎn),絕少有濕生植物具有較高比例的常綠植物耐踐踏、競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)、種子易于廣泛散布城市植被1、城市植被的特點(diǎn)所謂“植被”是地面上生長著的植物的總稱是由許多植物群落所組成的。城市植被包括城市內(nèi)一切自然生長的和人工栽培的各種植被類型。其特點(diǎn)是：①覆蓋率低②群落類型發(fā)生了變化，多成孤島狀分布，總的特征是自然群落比例少，人工、半人工群落的比例增加。2、城市植被的作用⑴改善氣候①調(diào)節(jié)氣溫②增加空氣中的濕度③對(duì)風(fēng)速的影響⑵凈化空氣①光合作用吸收CO2釋放O2②還能吸收一定數(shù)量的污染物質(zhì)⑶降低噪聲⑷防災(zāi)減害⑸保健衛(wèi)生⑹有利于心理健康⑺觀賞游憩植物對(duì)城市環(huán)境的指示意義植物指示環(huán)境的作用：即利用植物生長、發(fā)育、分布等變化推測(cè)環(huán)境質(zhì)量的狀況。①城市中植物物候期的差異可用來進(jìn)行環(huán)境的分區(qū)②根據(jù)植物的受害情況（外部情態(tài)特征），判斷環(huán)境質(zhì)量。植物受害情況有：A質(zhì)的方面B量的方面③分析城市內(nèi)不同地點(diǎn)同種植物體內(nèi)某種物質(zhì)含量，可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行分級(jí)。4城市環(huán)境下動(dòng)物區(qū)系的變化(Numata,1978)鳥的種類呈減少趨勢(shì)：如東京自然園內(nèi)的鳥類從58年的16種減少到77年的8種因而以鳥類為天敵的害蟲得以大量繁殖，從而危害到城市樹木的生長不休眠的赤家蚊的生態(tài)型地下家蚊（赤家蚊的生理性變種）逐漸擴(kuò)展鼠類發(fā)生變化：溝鼠正在排擠熊鼠--溝鼠以地下市街為居住場(chǎng)所，隨著地下建筑的建成與發(fā)展，溝鼠在那里不斷大量繁殖魚的種類組成發(fā)生變化：喜歡清水的魚類由于河水污染而已經(jīng)消失，代之而來的是繁殖量很大的鯉科小魚如白票子等5城市生態(tài)系統(tǒng)5.1城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市生態(tài)系統(tǒng)的概念城市是城市居民與其周圍環(huán)境相互作用形成的網(wǎng)絡(luò),是人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)集中的較大場(chǎng)所,是人類在改造和適應(yīng)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上建立起來的特殊空間地域綜合體該空間地域綜合體是自然實(shí)體和社會(huì),、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化實(shí)體的有機(jī)統(tǒng)一:占有一定空間,有包括人類在內(nèi)的生物和非生物組成等要素要素間存在物質(zhì)—能量代謝、生物地球化學(xué)循環(huán)以及物質(zhì)供應(yīng)(輸入)和廢物處理(輸出)要素間相互作用構(gòu)成有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一整體因而可將城市看成是一個(gè)(馬世俊等,1984)：自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)—SENCE,i.e.,Social-Economic-NaturalComplexEcosystem在這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中:各種自然及物理組分是城市賴以生存的基礎(chǔ)各個(gè)部門的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和代謝過程是城市生存發(fā)展的活力和命脈每個(gè)人的社會(huì)行為及文化觀念是城市演替與進(jìn)化的動(dòng)力泵嚴(yán)格地講,城市只是人口集中居住的地方,是當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的一部分,并非一個(gè)完整的、自我穩(wěn)定的、典型的生態(tài)系統(tǒng):1)城市所需的物質(zhì)和能量大都來自周圍其它生態(tài)系統(tǒng),城市之狀況如何往往取決于外部條件2)城市同時(shí)也具有生態(tài)系統(tǒng)的某些特征,如組成城市的生物成分,除人類外,還有植物,動(dòng)物和微生物;能夠進(jìn)行初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn);具有物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)等功能上述類似或不似典型生態(tài)系統(tǒng)的方面,因人類的參與而發(fā)生大小不等的變化。然而不管怎樣,城市與其周圍的自然和人工生態(tài)系統(tǒng)間存在著各種聯(lián)系,彼此間相互影響,相互作用。因此將城市看作一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),研究其物質(zhì)和能量的高效利用,社會(huì)與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展,系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)調(diào)控,不僅有益于城市本身的規(guī)劃與管理,也有利于處理和協(xié)調(diào)城市與其周圍地區(qū)的關(guān)系,從而達(dá)到整個(gè)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展城市生態(tài)系統(tǒng)的組成自然系統(tǒng):居民賴以生存的基本物質(zhì)環(huán)境,如陽光、空氣、雨露、植被、土壤、動(dòng)物等自然景觀要素經(jīng)濟(jì)系統(tǒng):生產(chǎn)、分配、流通與消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié),包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運(yùn)輸、貿(mào)易、金融、建筑、通訊、科技等社會(huì)系統(tǒng):物質(zhì)生活與精神生活諸方面,如衣、食、住、旅、醫(yī)等和人們的心理狀態(tài),以及文化、藝術(shù)、宗教、法律等上層建筑城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu):土地利用的空間排布形式社會(huì)結(jié)構(gòu):包括人口結(jié)構(gòu)?勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)?智力結(jié)構(gòu)勞動(dòng)力~—?jiǎng)趧?dòng)人口中不同職業(yè)勞動(dòng)力所占比例,反映城市的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和主要職能智力~—具有一定專業(yè)知識(shí)和技能的勞動(dòng)力部分,能反映城市的文化水平和現(xiàn)代化程度,并往往決定著城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景營養(yǎng)結(jié)構(gòu):為一特殊的倒三角形(見下頁圖)在城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研究中,最能反映系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)規(guī)律的關(guān)鍵因素有:城市人口變動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)城市土地利用—對(duì)之研究尤其重要,因?yàn)樗侨祟惿鐣?huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模與水平的綜合反映,是城市空間結(jié)構(gòu)狀況的實(shí)際反映城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市生態(tài)系統(tǒng)是以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)身兼數(shù)任:生產(chǎn)者、消費(fèi)者、主宰者城市生態(tài)系統(tǒng)是容量大、流量大、密度高、運(yùn)轉(zhuǎn)快、高度開放的系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)是人類自我馴化的系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)是多層次的復(fù)雜系統(tǒng)上述城市生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)表明:與周圍其它生態(tài)系統(tǒng)高速而大量的能流和物流交換,主要并必須靠人類活動(dòng)來進(jìn)行協(xié)調(diào),使之趨于相對(duì)平衡,從而最大限度地完善城市生產(chǎn)和生活環(huán)境,滿足城市生產(chǎn)和居民生活的需要正是由于城市生態(tài)系統(tǒng)的這種非獨(dú)立性(對(duì)其它生態(tài)系統(tǒng)的依賴性),使城市生態(tài)系統(tǒng)顯得特別脆弱,傳統(tǒng)生態(tài)意義上的自我調(diào)節(jié)能力極小5.2城市生態(tài)系統(tǒng)的功能組織社會(huì)生產(chǎn),方便居民生活1城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流能量流動(dòng)的基本過程原生?次生?有用?最終自然界?加工轉(zhuǎn)化,便于輸送或貯存?做功利用?轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品中或投入到使用中《》生態(tài)系統(tǒng)中的能量流與物質(zhì)流特征的關(guān)系比較《》城市生態(tài)系統(tǒng)能流的基本過程能量流動(dòng)的性質(zhì)1)遵循熱力學(xué)第一、第二定律,在流動(dòng)中不斷有損耗,不能構(gòu)成循環(huán)(單向性);2)能流的特點(diǎn)體現(xiàn)在物質(zhì)流中:除部分熱損耗由輻射傳輸外,其余的能量均由物質(zhì)攜帶。但是能量在流過每一個(gè)能級(jí)時(shí),并不服從所謂的“百分之十律”(10%law)城市能源的利用率和利用形式直接影響著城市的污染狀況,但城市能源利用政策既不能走所謂“多多亦善”論的道路,也不必刻求“零增長”論的效果“多多亦善”論—發(fā)展城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)必須相應(yīng)增加體外能量投入,愈多愈好,形成所謂規(guī)模效應(yīng)“零增長”論—能量消耗的指數(shù)增長已造成嚴(yán)重生態(tài)破壞,決不能再持續(xù)下去,否則會(huì)導(dǎo)致人類的毀滅,故必須把能量消耗嚴(yán)格限制在現(xiàn)有水平Comments:兩者均過于極端化,其實(shí)在這兩者之間有一條更合理的道路:加快能源結(jié)構(gòu)改造,積極開發(fā)無污染和商業(yè)價(jià)值更大的新能源,開發(fā)并合理利用能夠提高能效的新技術(shù)這樣,人類就有可能在不是無限增加人均能量消耗的情況下,仍然保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長,使人類的生活水平逐步得到提高,生活質(zhì)量得到不斷改善2城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流可從資源貨物流、人口流等方面分析:人口流:城市人口在時(shí)間與空間上的變化常住人口流:出生/死亡遷入/遷出規(guī)則或不規(guī)則的市內(nèi)流動(dòng):合理的城市布局可以使居民的上下班時(shí)間縮短,也會(huì)使居民生活感到方便《》西安市城區(qū)道路網(wǎng)示意圖流動(dòng)人口流:旅游、探親、過境、出差、經(jīng)商、做生意,和“打工族”—8000萬(1993年)流動(dòng)人口同樣參與城市的物流與能流,消耗的物質(zhì)與能量常常超過常住人口的水平,從而大大加劇城市環(huán)境污染和交通擁擠。據(jù)桂林市調(diào)查,外國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,廢氣多8倍。國內(nèi)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,廢氣多2倍……資源貨物流:包括資源流(如水流)和貨物流等資源貨物流不僅僅是簡(jiǎn)單的輸入與輸出,還包括其中的開發(fā)、生產(chǎn)(形態(tài)與功能的轉(zhuǎn)變)、交換、分配、消耗、累積、及廢物排放等物質(zhì)在系統(tǒng)中所經(jīng)過的一切過程貨物流程(見下頁圖)《》城市生態(tài)系統(tǒng)中的貨物流示意《》唐山市物質(zhì)流動(dòng)估算(1981~1983年平均)不同規(guī)模、不同性質(zhì)的城市,其物質(zhì)輸入、輸出的規(guī)模、性質(zhì)、代謝水平不同:如工業(yè)城市輸入以原材料、能源資源為主,輸出以加工產(chǎn)品為主;風(fēng)景旅游城市輸入以消費(fèi)品為主,輸出以廢棄物垃圾為主城市物質(zhì)流的輸入輸出收支平衡非常重要:凡輸入近等于或略大于輸出的城市,其規(guī)模和內(nèi)部積蓄量變動(dòng)較小,維持著相對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡;輸入比輸出大得多的城市是發(fā)展型的城市;輸入比輸出小得多的城市,是整體已開始衰落的城市城市的物流運(yùn)轉(zhuǎn),消納,輸入與輸出可看做城市的物質(zhì)代謝。研究城市物質(zhì)代謝的重點(diǎn):物質(zhì)的來源、利用、分配、管理廢物的排放、擴(kuò)散、處理、再生城市的負(fù)載能力、環(huán)境容量污染物質(zhì)的流動(dòng)規(guī)律及對(duì)人和物理環(huán)境的影響等問題3城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流:信息(information,message)—就是指消息,是對(duì)某一事物不確定性的度量,或者說指對(duì)某事物知道和了解的程度。一個(gè)事物越復(fù)雜,它其中所包含的信息就越多,要想了解該事物,就需要掌握更多的信息。信息雖無形,但卻有價(jià)信息具有三個(gè)作用:傳遞知識(shí):通過發(fā)布消息、宣傳廣播、輸出數(shù)據(jù)、圖象、指令、信號(hào)等,可以傳遞和散播知識(shí),把知識(shí)變成生產(chǎn)力傳遞情報(bào):戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代的軍事情報(bào),和平時(shí)代的政治、經(jīng)濟(jì)和科技情報(bào),都要依靠靈通的信息傳遞。掌握了情報(bào),往往就會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中居于有利地位節(jié)省時(shí)間提高效率:信息出時(shí)間,出效率。據(jù)國外資料報(bào)道,交通部門采用調(diào)度通訊,可使運(yùn)輸能力提高50%以上;基建部門利用電信指揮,可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率15%以上。日本有人計(jì)算,靠電話及電報(bào)傳真進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系,可節(jié)約交通能源60%城市的信息功能(反映城市的現(xiàn)代化程度):具有完善的新聞傳播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可在廣闊范圍內(nèi)高速、高容、及時(shí)傳播信息具有現(xiàn)代化的通信基礎(chǔ)設(shè)施,能以信息系統(tǒng)連接生產(chǎn)、交換、分配和消費(fèi)的各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節(jié),高效組織社會(huì)生產(chǎn)和生活輸入分散的無序信息,輸出經(jīng)加工濃縮的有序信息。對(duì)于政治、文化、科學(xué)、商業(yè)中心城市,這一功能尤其重要:輸出精神產(chǎn)品5.3城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡與調(diào)控1城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡—城市自然—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)發(fā)展過程中,自身保持相對(duì)穩(wěn)定有序的一種狀態(tài):人類與自然環(huán)境間相互協(xié)調(diào)各個(gè)組成部分比例結(jié)構(gòu)合理系統(tǒng)的輸入與輸出均衡,功能得到正常發(fā)揮各經(jīng)濟(jì)部門有計(jì)劃按比例發(fā)展社會(huì)安定,人民安居樂業(yè)從定義出發(fā),可以想像,城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡與自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡間最大的不同點(diǎn)在于:前者是在人類有意識(shí)的參與和調(diào)控下才能達(dá)到。這是因?yàn)槌鞘胁荒茏越o自足,需要周圍腹地支持供養(yǎng)城市為高度開放系統(tǒng),與自然有物能交流,資源來自自然,向自然排放污染物,發(fā)展最終決定于自然容量內(nèi)部組分之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜2城市生態(tài)系統(tǒng)平衡的標(biāo)志1)城市生存發(fā)展的基礎(chǔ)資源環(huán)境(水,土地)土地資源前已述及,我國城市與世界其他國家城市相比,人均用地面積偏小。就本國來說,也有差異:我國不同規(guī)模城市人均占地情況:>考慮到我國人口眾多的特點(diǎn),大城市的用地按104人/km2或1人/100m2的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃,比較實(shí)際,也比較合理。據(jù)此,我國制定了城市發(fā)展的基本方針:控制大城市規(guī)模合理發(fā)展中等城市積極發(fā)展小城市大城市擁有雄厚的物質(zhì)條件和技術(shù)優(yōu)勢(shì),專業(yè)門類齊全,協(xié)作條件好;并具有科學(xué)文化發(fā)達(dá),交通便利等優(yōu)勢(shì),因此經(jīng)濟(jì)效益較高然而城市規(guī)模過大,將會(huì)受到供水、能源、交通、環(huán)境等許多因素的限制,當(dāng)規(guī)模超過一定限度時(shí),城市各部門就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)不靈,效率下降城市規(guī)模的控制,主要是人口和土地利用規(guī)模的控制按照我國目前的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平,城市的最佳規(guī)模以不超過50萬人口為宜,占地約50km2,城市直徑為7~8km,職工上下班交通,無論是騎自行車,還是乘公交車,耗時(shí)一般不超過半小時(shí)。若人口再增加,占地面積勢(shì)必過大,不僅需加密交通網(wǎng),污染問題也會(huì)變得嚴(yán)重如果城市面積過小,公共設(shè)施不易完善,企業(yè)之間難以協(xié)作,投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益比較低,城市本身的發(fā)展亦受到限制城市土地作為各項(xiàng)工程建設(shè)的基礎(chǔ),對(duì)其質(zhì)量一般有以下幾點(diǎn)要求:地形較平坦,一般情況下坡度應(yīng)小于10°;具有一定的承載力,通常不小于1000g/cm2或100kg/m2;不易受洪水淹沒,排水較暢通,地下水埋深應(yīng)大于1m淡水資源淡水是城市居民生活和城市生產(chǎn)不可缺少的重要資源,水既是生活必需品,又是原材料,還是傳遞物質(zhì)和能量的載體。如洗滌用水是污染物的載體,發(fā)電和冶金用冷卻水是余熱(能量)的載體。每發(fā)1000kW·h電、煉1t鋼、造1t紙,大約都需要200t水一座百萬人口的城市,僅就生活用水而言,若按人均用水300L/d計(jì)算,100萬人每年需要至少1′108t水我國大城市人均用水明顯低于世界發(fā)達(dá)國家<>世界幾個(gè)主要城市的居民生活用水量(1980’s)我國是水資源并不豐富的國家,淡水資源的人均擁有量僅為世界的四分之一,北方城市缺水是普遍現(xiàn)象。許多北方和沿海城市,水源不足已成為限制城市發(fā)展的重要因素。為此,在城市規(guī)劃、建設(shè)和管理過程中,必須周密地考慮城市人口與淡水資源之間的平衡,合理分配生產(chǎn)用水和生活用水,并要注意節(jié)約用水解決城市水資源缺乏的關(guān)鍵藥方是什么?合理制定水價(jià)2)城市容量城市容量—在一定自然背景基礎(chǔ)、生產(chǎn)力技術(shù)水平和生產(chǎn)條件下,城市所能供養(yǎng)的人口數(shù)量對(duì)于一個(gè)未城市化的原始地區(qū),其人口容量主要取決于自然條件,人口容量相對(duì)很小。隨著人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高,人類改造自然的能力逐漸增強(qiáng),人口容量隨之增強(qiáng)由此可見,城市容量一般與下列因素密切相關(guān):城市所在地區(qū)的自然條件:不同的自然條件下所能提供的水、土資源和對(duì)污染物的自凈消納能力不同,限制著城市人口規(guī)模的發(fā)展城市的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平:城市能容納的勞動(dòng)力數(shù)量一般隨城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增大;城市生態(tài)環(huán)境可通過追加資金投入和加強(qiáng)管理得到改善,從而使城市的容量得以擴(kuò)大一般認(rèn)為,城市容量主要分成以下三個(gè)方面：城市生產(chǎn)發(fā)展人口容量:城市容納勞動(dòng)力人口的最大數(shù)量城市生活條件人口容量:住房、市內(nèi)交通、供水、供電、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院、文化娛樂設(shè)施等綜合起來能夠容納的人口數(shù)量城市生態(tài)環(huán)境的人口容量:城市提供物質(zhì)、能量和消納、處理生活及工業(yè)垃圾的能力3)城市生態(tài)平衡的標(biāo)志就是城市生態(tài)系統(tǒng)的高度有序:生態(tài)協(xié)調(diào),經(jīng)濟(jì)發(fā)展,社會(huì)安定。表現(xiàn)為城市三個(gè)效益達(dá)到最佳,城市各子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)有序,比例適當(dāng):居民消費(fèi)需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求與自然環(huán)境自我補(bǔ)償能力之間的平衡人口數(shù)量與城市基礎(chǔ)設(shè)施的平衡生產(chǎn)發(fā)展與生活消費(fèi)之間的平衡城市生活質(zhì)量不斷提高城市生活質(zhì)量不同于城市生活水平的概念,生活水平多以貨幣和實(shí)物的數(shù)量來反映。生活水平是生活質(zhì)量的基礎(chǔ),但是單純的、豐富的物質(zhì)生活享受并不能全面反映生活質(zhì)量的提高生活質(zhì)量還包括以心理上的滿足與滿意程度為準(zhǔn)則的感覺評(píng)價(jià)城市生活質(zhì)量的(8字)目標(biāo):舒適:生活、居住、工作、休息的滿足與滿意方便:居民的各種生理和心理需要在時(shí)間和空間上得到合理分配的水平和質(zhì)量和諧:物質(zhì)、精神、社會(huì)政治生活之間的有序,人與人(社會(huì))、人與物(自然)之間的融洽;城市結(jié)構(gòu)與功能,自然與人文景觀美之間的和諧康樂：居民心理和生理上的健康發(fā)展,涉及醫(yī)療保健、文化享受、旅游休憩和社會(huì)安全感等衡量生活質(zhì)量的指標(biāo)可以參照如下表達(dá)式:Ii—對(duì)某一生活領(lǐng)域i的滿意指數(shù)P—因素的實(shí)際狀態(tài)S—因素的期望狀態(tài)Wi—權(quán)重生活質(zhì)量的表達(dá)式可由下式得出:1,2,…,n為生活領(lǐng)域的維數(shù)衡量生活質(zhì)量也可以用生態(tài)環(huán)境適宜度來表示生態(tài)環(huán)境適宜度—城市生態(tài)環(huán)境為人類的生存和延續(xù)所提供的各種條件與人類對(duì)這些條件需求之比的總合。這些條件包括人口密度指數(shù)、人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)、物質(zhì)生活指數(shù)、居住指數(shù)、教育服務(wù)指數(shù)、醫(yī)療服務(wù)指數(shù)、交通便利指數(shù)、環(huán)境污染指數(shù)、安全指數(shù)等如這些單項(xiàng)因素的適宜度用S1(t),S2(t),…,Sn(t)表示,則有n維矢量顯然,各種因素對(duì)人類生存和延續(xù)所產(chǎn)生的影響是不同的,即權(quán)重不一樣,由此定義適宜度指數(shù)