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第二章演示本讲稿第一页，共三十页本讲稿第二页，共三十页本讲稿第三页，共三十页 二、环境承载力与环境规划二、环境承载力与环境规划 概念：概念：环境容量环境容量是一个复杂的反映环境净化能力的量，其数值能表征污染物在环境中的物理、化学变化及空间机械运动性质。在做环境规划时一般不去研究环境的自净机制，所以可用环境浓度标准值与背景值之差，并通过一定的输入/输出关系转换成排放量，即以污染物的允许排放量作为环境容量以污染物的允许排放量作为环境容量。环境容量的应用：环境容量的应用：进行区域环境的污染物排放总量控制，继而控制区域污染浓度。程序：根据污染源调查结果及已制定的社会经济发展规划，预测未来的环境质量；根据预测结果和已确定的环境目标，通过浓度、排放量转换关系计算环境容量；根据环境容量和污染物总削减量，最后得到综合治理方案。本讲稿第四页，共三十页 应用中存在的问题应用中存在的问题 (1)对环境系统的理解不够全面。对环境系统的理解不够全面。把环境系统视为一个容纳废弃物的“容器”是不合适的，应与人类社会行为有关。(2)不足以涵盖环境对人类发展的支持能力。不足以涵盖环境对人类发展的支持能力。环境具有容纳污染物的能力只是其环境功能的一部分，其还为人类提供生存和发展所必须的资源、能源，为人类提供各种精神财富和文化载体。环境容纳人类社会行为所排放的废物的量可以用环境容量表示，环境对人类社会的支持作用不能用环境容量来完全概括。(3)以环境容量为基础的环境规划，不能很好解决未来的经济发展与环境以环境容量为基础的环境规划，不能很好解决未来的经济发展与环境的协调问题。的协调问题。环境容量是根据环境质量预测值和环境目标计算出，污染物削减是根据费用效益分析，以最小费用为目标来进行分配的。既不能很好解决由环境容量浓度目标反推至各源强的分配中存在的不确定性问题，也不能有效给未来的一些不可预见的工业发展腾出预留的环境容量。本讲稿第五页，共三十页 （二）环境承载力 1概念 环境承载量环境承载量，是指某一时刻环境系统所承受的人类系统的作用量。环境承载力环境承载力是指某一时刻环境系统所能承受的人类社会、经济活动的能力阈值。环境承载力既不是一个纯粹描述自然环境特征的量，又不是一个描述人类社会的量，它反映了人类与环境相互作用的界面特征，是研究环境与经济是否协调发展的一个重要判据。2环境承载力的定量描述 要将环境承载力运用于实际工作，不仅要建立起概念模型，还要将其量化，能够定量描述其大小。若将环境承载力看成一个函数，那么它至少包含三个自变量：时间（T）、空间（S）、人类经济行为的规模与方向（B）：EBC=F（T，S，B）本讲稿第六页，共三十页 3指标体系 给出环境承载力的概念模型还不能得到量化值，因为目前不能直接得到其函数表达式。所以可采用环境承载力指标体系来间接地表达某一区域的环境承载力。环境承载力是一多维向量，其每一分量又可能有多维指标构成，所以描述环境承载力的指标构成一庞大的指标体系。这里不可能给出所有的指标，因为即使在同一地区，人类社会经济活动在内容和方向上也可能有较大差异。从环境系统与人类社会经济系统之间物质、能量和信息的联系角度，可以将环境承载力指标分为三部分：资源供给指标，资源供给指标，如水资源、土地资源和生物资源等。社会影响指标，社会影响指标，如经济实力、污染治理投资、公用设施和人口密度等。污染容纳指标，污染容纳指标，如污染物的排放量、绿化状况和污染物净化能力等。本讲稿第七页，共三十页 4环境承载力与环境规划的关系 环境规划不仅要对重点污染源的治理作出安排，还要以环境承载力为约束条件，在环境承载力的范围之内对区域产业结构和经济布局提出最优方案。环境规划的目标是协调环境与社会、经济发展的关系，使社会、经济发展建立在不破坏或少破坏环境的基础上，甚至在发展经济的同时不断改善环境质量。换句话说，其目标是在不断提高目标是在不断提高环境承载力范围之内制定经济发展的最优政策。环境承载力范围之内制定经济发展的最优政策。环境规划将提供环境与社会经济相协调的最优方案，使人类的社会经济行为与相应的环境状态相匹配，使人类生存、发展基础的环境在发展中得到保护和改善。本讲稿第八页，共三十页第二节第二节 可持续发展与人地系统可持续发展与人地系统一、持续发展一、持续发展 要求自学要求自学二、人地系统协调共生理论二、人地系统协调共生理论（一）人地系统协调共生的熵变描述（一）人地系统协调共生的熵变描述 人地系统是地球表层上人类活动与地理环境相互作用形成的开放的复杂系人地系统是地球表层上人类活动与地理环境相互作用形成的开放的复杂系统。区域环境规划的成效，应充分体现人地和谐共生这一主线。统。区域环境规划的成效，应充分体现人地和谐共生这一主线。从耗散结构理论分析，人地关系系统是远离平衡态的开放系统，在外界条件从耗散结构理论分析，人地关系系统是远离平衡态的开放系统，在外界条件达到某一达到某一“临界限制临界限制”时，通过涨落发生非平衡相变，在不断与外界交换物质、时，通过涨落发生非平衡相变，在不断与外界交换物质、能量和信息的同时，由原来的无序混沌状态变为时空、结构和功能上的新的有能量和信息的同时，由原来的无序混沌状态变为时空、结构和功能上的新的有序稳定状态，形成耗散结构分支。可见，人地关系形成耗散结构过程正是靠系序稳定状态，形成耗散结构分支。可见，人地关系形成耗散结构过程正是靠系统开放而不断向其内输入低熵能量、物质和信息，产生负熵流得以维持。统开放而不断向其内输入低熵能量、物质和信息，产生负熵流得以维持。本讲稿第九页，共三十页 根据热力学第二定律，人地系统遵循熵方程：ds=dSi+dSe 式中，dSi表示人地关系的熵产生，dSi0；dSe表示人地系统与环境之间的熵交换引起的熵流，其值可正、可负、可为零；dS表示人地系统的熵变，可以衡量人地关系状态的变化。人地系统协调共生状态的熵变类型可分为：（1）人地系统dS0的协调共生型，（2）人地系统dS0的人地冲突型，（3）人地系统dS=0的警戒协调型，（4）人地关系dS不确定的混沌型。本讲稿第十页，共三十页（二）协调共生的机制响应 环境规划的区域是由人类活动系统和地理环境系统组成的人地协调共生系统，维持协调共生关系的充要条件是从其外部环境不断获取负熵流。维持协调共生关系的充要条件是从其外部环境不断获取负熵流。复杂系统的因果反馈关系，主要是自我强化的正反馈关系和自我调节维持稳定的负反馈关系之间的相互偶合，决定着人地关系的行为和区域发展的前途。区域可持续发展战略意在以人地关系协调共生为核心，注重建立人类活动系统内部和地理环境系统内部，以及二者之间的因果反馈关系，力求把人类活动系统的熵产生降至最低，把地理环境系统为人类活动系统可持续发展提供负熵的能力提高到最高；力求通过熵变规律，创造一个自然、资源、人口、经济与环境诸要素相互依存、相互作用和复杂有序的区域人地关系协调共生系统。创造这种系统的一项重要手段就是编制创造这种系统的一项重要手段就是编制区域性环境规划。区域性环境规划。本讲稿第十一页，共三十页 二、人地系统持续发展理论二、人地系统持续发展理论 （一）人地系统发展的动力学过程 区域性的人地系统是人占主导地位的复杂系统。人作为调控人地系统的主人，一方面不断地适应其区域环境；另一方面通过社会经济活动作用于区域环境，并深刻影响着区域环境的结构、功能。反过来，区域环境则通过其赋存的资源和环境质量状况为人类生产和社会活动提供物质基础和生存空间，并制约人类活动规模、强度和效果。在人地之间的这种相互作用过程中，资源环境作为“地”的一面，是自然过程的变化；人类社会活动作为“人”的一面，是人文过程的变化。区域人地系统由于人文过程伴随区域人口的增长、人的物质和能量的要求不断提高日益得到强化。人类的生存、享受、发展生存、享受、发展三大需求驱动力成了区域人地系统发展的真正动力源。人类生产生活过程中的“三废”排放，是人类社会经济活动对资源、环境自然的反作用。社会经济发展的技术进步是“人”与“地”双向作用的桥梁和手段，它通过 对“人”的作用，增强人类作用于“地”的能力和人类社会经济活动的水平；通过对“地”的作用，增强了资源环境利用效益和恢复再生自净能力。本讲稿第十二页，共三十页（二）系统持续发展的相互作用区域人地系统的持续发展，可以看作是资源开发、产业结构调整、经济增长、社会进步和环境保护等物质实体发展，又要包括科技教育、政策体制和法规标准等非物质实体发展的多维综合协调发展过程。把区域经济活动作为整体，寻求最经济的同生态环境协调。把人类的生存利益同经济效益结合起来，把经济活动同改革社会活动结合，提高社会整体宏观效益。在编制经济与环境协调型规划时必须明确人地系统协调观念。注意区域经济发展的“不经济性”，不仅要在规划中体现能源效率、环境容量使用效率、生存负荷效率、社会进步效率、各种资源使用效率和空间效率等，还要在维护人类良好生态环境前提下，分析人地系统的交叉效率及其整体协调程度，以保证人地系统协调发展。本讲稿第十三页，共三十页第三节第三节 复合生态系统复合生态系统一、复合生态系统理论一、复合生态系统理论复合生态系统理论是由我国著名学者马世骏教授于1981年提出的：当今人类赖以生存的社会、经济、自然是一个复合大系统的整体。社会是经济的上层建筑；经济是社会的基础，又是社会联系自然的中介；自然则是整个社会，经济的基础，是整个复合生态系统的基础。以人的活动为主体的系统，如农村、城市及区域实质上是一个由人的活动的社会属性以及自然过程的相互关系构成的社会经济自然的复合生态系统。由环境规划的定义“环境规划是人类为使环境与社会、经济协调发展而对人类自身活动和环境所做的时间和空间的合理安排”。可以看出，环境规划是在社会经济自然复合生态系统的基础上展开的，要做好环境规划工作就必须全面综合地研究所规划区域的复合生态系统。本讲稿第十四页，共三十页本讲稿第十五页，共三十页二、复合生态系统的结构与功能二、复合生态系统的结构与功能（一）复合生态系统的结构社会、经济、自然三个子系统共同构成一个庞大的复合生态系统。自然子系统自然子系统以生物结构及物理结构为主线，以生物环境的协同共生及环境对人类生活的支持、缓冲及净化为特征，它是复合生态系统的自然物质基础自然物质基础；社会子系统社会子系统以人口为中心，包括年龄结构、智力结构和职业结构等，通过产业系统把它们组成高效的社高效的社会组织会组织；经济子系统经济子系统和物质的输入输出，产品的供需平衡以及资金积累速率与利润，是促进社会进步环境保护的必要条件。是促进社会进步环境保护的必要条件。这种子系统之间相互联系、相互制约的关系，构成了复合生态系统的结构。它决定着复合生态系统的运行机制和发展规律。另一方面，复合生态系统作为一个生态系统，它也是由无机环境、生产者、消费者和分解者4大部分组成的综合体。在各组成部分之间，通过物质循环和能量转化密切地联系在一起，且相互作用，互为条件，互相依存。本讲稿第十六页，共三十页（二）复合生态系统的功能系统的结构与功能是相辅相成的。复合生态系统的功能：1生产即为社会提供丰富的物质和信息产品。即为社会提供丰富的物质和信息产品。自然为社会提供了原始的物质和物质生产条件，而人类则利用越来越发达的科学技术来丰富和改善它们，提高自然的生产力。但值得注意的是在这个过程中，也生产出了许多对社会、对自然无用甚至有害的物质，充塞本已十分拥挤和脆弱的环境。2生活即为人民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境。即为人民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境。人类在生存过程中，不断地改善着自己的生活水平，从居住洞穴到豪华住宅，从步行到汽车、飞机等等，都说明了系统生活功能的提高。但由生产而产生的空气污染，资源破坏等环境问题也给人类生活带来了负面作用。本讲稿第十七页，共三十页 3还原 即保证城乡自然资源的永续利用和社会、经济、环境的协调持续发展。即保证城乡自然资源的永续利用和社会、经济、环境的协调持续发展。这一功能保证了生产和生活生产和生活两个功能的持续，防止了地球的“一次性利用”式的灭亡。但是随着人类社会的发展，系统的这一功能受到了很大的挑战。例如，难降解物质的大量生产和使用，生态环境的破坏等，都给系统的还原功能带来了不利的因素。4信息传递 人类一方面利用生物与生物、生物与环境的信息传递来为人类服务；另一方面，人类还可以应用现代科学技术，操纵生态系统中生物的活动，按照人类社会需要的方向发展。本讲稿第十八页，共三十页三、复合生态系统的特性复合生态系统的特性复合生态系统具有人工性、脆弱性、可塑性、高产性、地人工性、脆弱性、可塑性、高产性、地带性和综合性带性和综合性等特性。复合生态系统的三个子系统之间具有互为因果的制约与互互为因果的制约与互补关系补关系。科学技术将发挥重要作用。最活跃的积极因素是人，最强烈的破坏因素也是人最活跃的积极因素是人，最强烈的破坏因素也是人。必须将环境保护纳入国民经济和社会发展计划之中，进行必须将环境保护纳入国民经济和社会发展计划之中，进行综合平衡。综合平衡。本讲稿第十九页，共三十页 四、复合生态系统与环境规划的关系四、复合生态系统与环境规划的关系环境规划是为使环境与经济社会协调发展而对自身活动和环境所做的合理安排。它具有整体性、综合性、区域性、动态性以及信息密集和政策性强等基本特征。它们与复合生态系统的结构和功能呼应，是进行环境规划首先必须掌握的知识。人类活动对复合生态系统的任何一个子系统，任何一个功能造成影响，都将干扰系统的运行机制及状态，进而破坏复合生态系统。当前人类与自然环境之间，即社会社会经济经济自然复合自然复合生态系统内部存在生态系统内部存在4个主要矛盾。个主要矛盾。本讲稿第二十页，共三十页人类生活对自然生态环境条件的相对稳定性的要求与当前自然生态环境急剧变人类生活对自然生态环境条件的相对稳定性的要求与当前自然生态环境急剧变化的矛盾。化的矛盾。人类生活急剧地改变着大气、水体、气候和食物的成分等。因此，很可能会反过来威胁着人类的生存和发展。人类改变自然环境的快速性与自然环境恢复和调节的缓慢性之间的矛人类改变自然环境的快速性与自然环境恢复和调节的缓慢性之间的矛盾。盾。人类可短期内高峡出平湖，。但，生态环境一经破坏，改变了原来的相对稳定性，就很难预测带来什么后果，就难恢复和建立新的平衡。地球上蕴藏的矿产和地下水资源等的有限性与人类的需要及开采能力的无限性之地球上蕴藏的矿产和地下水资源等的有限性与人类的需要及开采能力的无限性之间的矛盾。间的矛盾。矿产资源的形成需要上千万年的历史，而开采和利用的速度是惊人的。如不节约、寻找替代品、重复循环利用等，势必有朝一日，会把这些资源用光。本讲稿第二十一页，共三十页 （4）地球的体积是有限的，物质的生产也是有一定限度的，人口的发展地球的体积是有限的，物质的生产也是有一定限度的，人口的发展如无计划是无限的，这也是一个矛盾。如无计划是无限的，这也是一个矛盾。如果任人口急增，人均土地越来越少，生态环境必然急剧变化，人类将如何生存？例如，大面积破坏森林，大量施用农药、化肥，不合理开垦，破坏耕地等，使农业环境恶化，大大破坏生态平衡。农药残毒对环境的污染和在食物链中的积累，也大大威胁着人类的安全，影响人们的健康。由此可见环境规划是非常必要和重要的环境规划是非常必要和重要的；并且，规划应从社会、经济、自然三个子系统的结构和功能入手，探索各子系统之间相关联的方式、范围及紧密程度，改善复合生态系统的运行机制，保证社会、经济、自然三个子系统之间的良性循环，以达到环境规划的最终目标，实现可持续发展。本讲稿第二十二页，共三十页 五、复合生态系统对环境规划的指导作用五、复合生态系统对环境规划的指导作用 研究了解一个区域的复合生态系统，对本区域的环境规划有着深刻的指导作用。环境规划实质上是一种克服人类经济社会活动和环境保护活动盲目性和主观随意性的科学决策活动。基本任务：基本任务：一是依据有限环境资源及其承载能力对人们的经济和社会活动具体规定其约束和需求，以便调控人类自身的活动，协调人与自然的关系；二是根据经济和社会发展以及人民生活水平提高对环境越来越高的要求，对环境的保护与建设作出时间和空间的安排和部署。本讲稿第二十三页，共三十页 （一）自然子系统对环境规划的指导作用 自然环境制约着自然过程和人类活动的方式和程度。自然环境的结构、特点不同，人类利用自然发展生产的方向、方式和程度亦有明显差异；人类活动对环境的影响方式和程度以及环境对于人类活动的适应能力，对污染物的降解能力也随之不同。同时，现代科学技术的发展，人类能够能动地改造自然，改变原来自然环境的某些特征，形成新的环境。现代环境在自然环境的基础上叠加社会环境的影响，形成不同于现代环境在自然环境的基础上叠加社会环境的影响，形成不同于自然环境的演化方向。自然环境的演化方向。因而必须综合研究区域的复合生态系统从而研究其区域特征和区域差异，寻求编制环境规划的方法，使编制出来的规划能充分体现地方特色，符合当地社会经济发展规律，有利于区域当地环境质量状况的实质性改观。本讲稿第二十四页，共三十页 （二）在复合生态系统中，社会、经济、自然三个子系统是互相联系、互相制约的，且总是在不断的动态发展之中。因此，环境规划环境规划必须考虑到社会和经济的发展及发展速度。必须考虑到社会和经济的发展及发展速度。许多的环境问题都是由社会、经济活动引起的，要处理好这些环境问题，做好环境规划就必须摆好复合生态系统中社会、经济的位置，脱离这两大系统而编制的环境规划，必定是不切实际甚至毫无使用价值的。本讲稿第二十五页，共三十页第四节第四节 空间结构理论空间结构理论 空间结构理论是研究人类活动空间分布及组织优化的科学，为区域规划提供理论基础和方法支持。一、城市空间结构理论与城市环境功能的区划一、城市空间结构理论与城市环境功能的区划 （一）城市空间结构理论 城市空间结构理论又叫城市形态理论。城市内部由于土地利用形态存在差异，因而形成了不同的功能区和地域结构。城市处于不同的发展阶段具有不同的空间结构。世界各国已提出了多种城市空间结构理论模式，如西方的同心带理论、扇形理论和多核理论等，前苏联、东欧和中国提出的分散集团式、多层向心城镇体系模式等。认识城市空间结构的演化规律，才能因势利导地进行城市规划。本讲稿第二十六页，共三十页 城市的演化过程可分为4个阶段个阶段：（1）城市膨胀阶段城市膨胀阶段，市区逐渐向四周扩展，形成了向心环带的空间结构，其形态为团块状。（2）市区蔓生阶段市区蔓生阶段，由于中心对外围的吸引力随城市的膨胀逐渐减小，城市近郊沿交通线兴起了新的工业区、居民区、文教区，第一、第二代卫星城被并入市区，其形态由团块状变为星形。（3）城市向心体系城市向心体系，城市远郊区出现第三代卫星城，它们相对独立，又与母城保持相互联系，有的还起到反磁力作用。（4）城市连绵带城市连绵带，多个大城市的卫星城相互衔接，连绵成带。应注意不是所有的城市都能从低级阶段发展成高级阶段，其规模受区域环境承载力和社会经济条件决定，因此规划适应视具体情况而定。本讲稿第二十七页，共三十页 （二）环境功能区划 环境功能区划环境功能区划是从环境与人类活动相和谐的角度来规划城市或区域的功能区，它与城市和区域的总体规划相匹配。环境功能区环境功能区是根据自然条件和土地利用现状和未来发展方向划分的，各功能区具有不同的环境承载力，因而对区域内城市的发展规模、产业结构和生产力布局产生一定限制和影响。城市或区域各功能区之间是由许多网络相互联系的。如果把功能区比作人类的肢体或器官，那么贯穿其间的各种网络就是神经和血脉，它们相互联系和制约维系着系统生产和生活的正常运转，充分发挥其总体功能。城市功能区的分布虽千差万别，但基本遵循距离衰减规律距离衰减规律，大体呈向心环带分布。本讲稿第二十八页，共三十页 二、城市空间结构的环境经济效应与集聚规模经济二、城市空间结构的环境经济效应与集聚规模经济 城市环境规划的目的在于取得最佳的经济、社会和环境效益。也就是说，以最小的土地、人力、物力、财力、时间和环境投入费用，获得最大的环境经济效益。合理的地域结构，能够提高劳动生产率，减少各方面的费用。（一）城市空间结构的环境经济效应 1企业的集聚效应 2功能区的邻近效应 3城市设施间的协调效应 4土地利用密度效应 5时间的经济效应 6城市合理配置及对外联系的效应本讲稿第二十九页，共三十页 （二）城市空间结构的集聚规模经济 集聚规模经济集聚规模经济是指产出和平均投入随经济规模而变的一种经济现象。存在合理规模问题。规模经济包括三种类型：企业内部规模经济企业内部规模经济（ISE），对单个企业而言；布局规布局规模经济模经济（LSE），指同一行业的一些企业的集聚；城市化规模经济城市化规模经济（USE），指不同行业的各类企业的集聚。区域规模经济的衡量指标H=f(ISE,LSE,USE)，其中指标为规模集聚程度的指标。通常采用投入产出表等动态分析方法使总效益达到最佳，至于由于集聚规模的扩大引起的生态环境和社会损失的负效应，亦应转换成经济指标考虑进去，这也是区域环境规划的主要任务和研究方向。本讲稿第三十页，共三十页