城市生态学汇总.docx

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城市生态学汇总

城市生态学

1.1城市的发展与城市化

一：

城市（city）—是非农业人口为居民主体，以空间与环境利用为基础，以聚集经济效益为特

点，以人类社会进步为目的的一个集约人口、经济、科学技术和文化的空间地域综合体一人

类社会与地域空间的高度结合

二：

城市的形成（三次社会分工与私有制）

1第一次：

畜牧业与农业分离一聚落（城市胚胎）第二次:

农业与手工业分离一产生聚落中心第三次：

手工业与商业分离一市”（集）形成

2私有制产生一聚落争斗防卫一城"（镇）形成

三：

城市的发展

自然条件：

大河冲积平原区；经济技术发展水平：

冲破自然束缚向外扩张拓展

四：

城市化一通常是指农业人口转化为城市人口的过程。

其表现为：

空间上城市规模的扩

大，数量上农业人口转变为城镇非农业人口，质量上城市居民生活方式的现代化五：

城市化发展过程

孤立农家市井集镇老工业区新工业区

六：

城市化的特点（8个）

人口集中，产业集中，能源结构改变，需水量增加，信息传递快速，不透水地面增加，绿地减少，人们相应的生活习惯的改变

2.1生态平衡及生态危机

一：

生态平衡（ecologicalequilibrium）—

指生态系统的一种相对稳定状态。

当处于这一状态时，生态系统内生物之间和生物与环境之

间相互高度适应，种群结构和数量比例长久保持相对稳定，生产与消费和分解之间相互协调

系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡。

生态系统平衡是一种动态平衡，因为能量流动

和物质循环仍在不间断地进行，生物个体也在不断地进行更新。

二:

生态系统的稳定性至少包含两方面的涵义：

抵抗力、恢复力。

两者难以兼得，恢复力强

则抵抗力弱

三：

生态危机

严重的生态平衡失调，从而威胁到人类的生存时，称为生态危机（ecologicalcrisis）—由于人

类盲目的生产和生活活动而导致的局部甚至整个生物圈结构和功能的失调。

生态平衡失调起初往往不易被人们觉察，如果一旦出现生态危机就很难在短期内恢复平

衡。

因此，人类应该正确处理人与自然的关系，在发展生产，提高生活水平的同时，注意保持生态系统结构和功能的稳定与平衡，实现人类社会的可持续发展。

四：

生态学的一般规律：

相互依存与相互制约规律物质循环与再生规律物质输入输出的动态平衡规律（当输

入不足时，会产生生态匮乏，当城市物资供应足够但输出不足，又会导致生态滞留，）资源环境的有效极限规律

3.2城市的辐射与日照

一：

城市气候所涉及的范围主要包括三个部分：

即城市覆盖层、城市边界层和市尾烟气层

二：

城市的辐射与日照

城市太阳总辐射较乡村少：

污染物浓度大、直接辐射少、散射辐射多、总辐射少。

城市下垫面反射率小：

冬季更是如此•反射率小意味着吸收率高。

总体说，城市地面吸收的太阳辐射与乡村差别不大

三：

城市日照总时数和日照百分率小于乡村

1大气污染物多，云雾多，透明度小；

2热岛效应所引起的对流云经常出现

四：

城市内部日照地区差异明显

此为建筑物遮阴所致，主要取决于街道走向，及建筑群高度与街道宽度之比：

H/D北墙冬半年完全荫蔽，夏半年一天两次日照，但时间不长；南墙每天一次，但随太阳赤纬增加而减少

3.3城市的热量平衡与城市热岛效应

一：

热量平衡

1•人为热的大量输入:

工业生产、家庭炉灶、空调制冷、机动车排放、冬季取暖等2•下垫

面导热率高出乡村3倍,热容量较乡村大1/3倍,因而贮热量大3•热收入远高于乡村

二：

城市热岛（urbanheatisland）—城市内部气温比周围郊区高的现象，城市气候中最典型的特征之一，无论是在中高纬度或低纬度地区，这一现象均普遍存在。

三：

城市热岛效应可以从两个方面来分析：

同一时间城市和郊区气温的对比

同一城市历史发展过程中气温的前后对比

四：

Tu-r—热岛强度=同时间同高度（离地1.5m）热岛中心与近郊的气温差值。

城市热岛”矗立在农村较凉的海洋”之上，国内外均如此：

五：

城市热岛强度的变化

1•周期性

日变化：

夜晚强，白昼午间弱

年变化：

冬秋两季比夏春两季表现更明显，可能归因于冬季城市取暖耗能较多，释放大量人

为热量

周变化：

明显受工休日周期影响，周末弱，周内强

2•非周期性

1）临界风速：

风速大则热岛效应小，超过临界风速时则消失

2）云量：

强热岛大多出现在无云的天气状态下

六：

城市热岛强度的地区差异

城市热岛强度与城市的布局形状、城市地形等有密切关系。

团块状紧凑布局，城中心增温

效应强。

条形分散结构，城中心增温效应弱。

盆地或凹地，由于风速小，热岛效应特别强，

这里不仅抵消了冷空气的下沉作用，反而成为最暖的热岛中心

城市规模（面积、人口及其密度等）对热岛强度亦有影响

城市附近自然景观以及城市内部下垫面性质亦对城市热岛强度起一定作用。

无绿化的宽阔

街道和广场，至师午时剧烈增温，在夜里又急剧冷却，气温日振幅最大。

林荫道和有绿化的广场白昼较凉爽，气温的日振幅较小七*:

城市热岛环流

在天气睛朗无云，大范围内气压梯度极小的形势下，由于城市热岛的存在，城市中形成一

个低压中心，并出现上升气流。

从热岛垂直结构看来，在一定高度范围内，城市低空都比郊

区同高度的空气为暖，因此随着市区热空气的不断上升，郊区近地面的空气必然从四面八方

流入城市，风向向热岛中心辐合。

此时郊区因近地面层空气流失需要补充，于是热岛中心上

升的空气又在一定高度上流回到郊区，在郊区下沉，形成一个缓慢的热岛环流（localheat

islandcirculation），又称城市风系。

在近地面部分风由郊区向城市辐合，称为乡村风。

城区比郊区雾多，能见度低

3.5城市的降水及水分平衡

一*：

城区年均绝对湿度和相对湿度比郊区低

二：

城市的降水与水分平衡

1）城市水分收入项比郊区大

城市水分收入比郊区大,首先在于城市中的降水量一般比郊区多,一般比郊区多5%~15%。

形成城市降水较多的原因有三：

第一,城市热岛效应。

城市由于有热岛效应,空气层结不稳定,有利于产生热力对流,当城市中水汽充足时（城市中还有一定量的人为水汽和人工管道供应的水分）,容易形成对流云和对

流性降水。

第二,城市阻滞效应。

城市因有高高低低的建筑物,其粗糙度比附近郊区平原大。

它不仅能引起机械湍流,而且对移动滞缓的降水系统有阻滞效应,使其移动速度减慢,在城区滞留时

间加长,因而导致城区的降水强度增大,降水的时间延长。

第三,城市凝结核效应。

城市因生产和生活强度较大,空气中尘粒及其它微粒比周围地区多为形成降水提供了丰富的凝结核。

2）城市下垫面蒸散量和水分贮存量比郊区小城市由于地面一般经人工铺装,植被覆盖率低,不透水面积大,降雨后雨水滞留地面时间短,地面水分蒸发量及植物蒸腾量均小于郊区

城市下垫面善于贮存热量,却不善于贮存水分。

这自然是由于城市中建筑物密集,植被覆盖率小,又有人工排水管道,降水后水分渗透并贮存在下垫面中极少的缘故

3）城市径流量比郊区大,峰值出现时间早城市下垫面的水分收入量比郊区多,而向空气的蒸散量和向下垫面内部的渗透贮存量比郊区少,则其径流量必然要比郊区大得多。

3.7城市气候与城市规划和城市建设一：

合理布局减轻居住区的大气污染工业区应布置在主导风向的下风方向危害。

该原则对欧洲各地比较适用我国在上世纪50年代以来也一直沿用。

为我国冬季风与夏季风一般是风频相当

城市在降雨后,径流量急剧增高,很快出现峰值,然后又迅速降低,其径流曲线非常陡峻急升急降。

郊区径流曲线则平缓得多,其峰值比市区低,出现时间比市区迟,缓升缓降。

在城市水分平衡中,上述三个特征对于如何规划城市的排水管道,有极重要的意义。

居住区在其上风方向,以减少居民受工厂烟尘的

然而我国属季风气候区,该原则其实并不适用:

因

风向相反的,在冬季属上风方向的区域夏季就会成为下风方向

此外,该原则对全年有两个主导风向以及静风频率在50%以上的或各风向频率相当的地

区,也都不适用

朱瑞兆于1980年根据我国600多个气象台站1月、7月及年的风向频率玫瑰图进行相似形分类,将我国按风向大致划分为4大类型区:

季风变化型:

中国东半壁多属之,盛行风向随季节变化而转变,冬季风向偏N,夏季偏S全年最小风频方向为西北偏西,工业企业应布置在这个方向,居住区应在东南偏东方向

主导风向型：

一年中不管什么季节都有相同的盛行风向,新疆-内蒙（W）,云贵（SW）,青藏（W）

可将排放有害物质的工业企业布置在常年主导风向的下风侧,居住区布置在主导风向上风

侧

无主导风向型：

全年风向不定,各方位风向频率相当,没有一个较突出的盛行风向,宁夏-甘肃河西走廊-陇东-内蒙阿拉善将向大气排放有害物质的工业企业布置在污染系数最小的

方位,或最大风速风向的下风方向上。

居住区在污染系数最大的方位。

准静止风型:

全年静风频率在50%以上,年平均风速在1.0m/s以下的地区,四川,西双版纳工业企业布置在居住区的卫生防护距离之外。

居民区应布在烟囱有效高度20倍距离之外的

地区

沿海地区城市功能分区应与海岸平行布局。

在山岭环抱的盆地城市,气流不通畅,静风日数多,又因热力作用形成山谷风局地环流,在夜晚山风作用下,极易发生“地形逆温”。

这些气

象条件对污染物的扩散十分不利,在这种城市中不宜建立可能会严重污染环境的工业区。

二：

城市总体规划与日照

建筑日照间距—保证建筑物朝阳面有不过少日照持续时间而留有的建筑物与建筑物间的空地,以间距系数—日照间距与建筑物计算高度的比值,亦称间距比,来表示。

建筑日照标准—衡量建筑物日照效果的最低限度指标,因地理位置,气候条件,生活习惯,居住卫生要求和节约用地的不同而异.

日照间距和日照标准两者之间是相辅相成的关系:

标准高,则相应的间距大;间距大则标准高

建筑布局形式对日照的影响

在建筑群体间安排通道,不仅有利于交通联系和小区内部通风,还可以大大地改善日照时间。

高层塔式住宅不仅有加大建筑的南北进深，增加电梯服务户数，减少过道面积等优点，而且在充分保护采光日照条件下，可以大大缩小建筑物间距系数，以达到节约用地的目的。

街道走向对日照的影响

偏东南或偏西南平行布置的居住建筑，较正南北向布置的居住建筑有利于日照在同样走向的街道中,由于街道相对间距不同,每天被两侧房屋遮挡太阳光线的时间长短不同,其可照时间也有很大差异。

随着相对间距的增大,街道可照时间增加。

但当相对间距增大到一定大以后趋于平缓,再后就很少增加了。

同时街道可照时间夏季比冬季平均多1~2h

在城镇街道规划时,应适当考虑这些因素

三：

.城市居住区的自然通风

城市居住区自然通风,可以排出室内的污浊气体,有利于居住卫生,同时可以降低空气的相对湿度,帮助人体散热和汗液的蒸发,使人感到舒适。

在不同的气候条件下,有不同的通风要求。

研究建筑物自然通风的物理机制,针对各城市的通风要求,进行建筑设计,充分利用自然通风,少用机械通风,也有助于城市降低消耗,节约能源通风的作用和要求

健康通风:

新鲜空气与混浊空气相互交换流通,保证室内空气质量维持在健康所允许的最低水平时的通风量

舒适通风:

温度舒适要求上的通风。

在夏季,正常人坐着休息时,舒适的风速为0.23m/s;冬季为0.15m/s.

在冬季潮湿但温度不十分寒冷的城市，其人口密集的居住区，如果没有暖气管设备，那么房屋自然通风的速度要减小，避免室温太低。

但因湿度大，特别是厨房、浴室这类房间，相对湿度过大，容易导致水汽凝结，在此情况下，就需要有排湿通风的设备，使室内水汽排出，避免空气过湿发生凝结现象

在炎热的城市，则须根据其温度情况对住宅区采取相应的通风速度，以保证居民在室内有比较舒适的温度，并能促进汗水的蒸发。

一般在湿热地区，室内风速需要有2m/s左右。

在干热地区，白天可关闭一部分门窗，通风速度可适当减小，维持到健康通风的水平之上。

在夜晚室内气温和墙面温度比室外高，则需要打开门窗，增加通风速度，以便使室内温度合适。

这时室外环境温度已不甚高，只需大约1m/s的风速即可

建筑物设计与自然通风：

首先应了解当地的风向频率（风玫瑰图）,特别要重视夏季的盛行风向和地方风特点夏季通风以夜晚为最重要，如有地方风的日变化时，建筑朝向要重点考虑夜晚风向。

与此同时，还要兼顾日照条件，避免东西晒。

一般参照日照间距来确定适当的通风建筑间距建筑物布局形式对通风的影响

南方地区:

行列式和自由式通风较好.行列式中又以错列型和斜列型更好一些，房子互相挡风较少，错列型相当于加大了前后幢房子之间的距离，对通风有利；无风时因热压作用产生巷道风：

白天巷道（胡同）受太阳辐射较少，升温慢，风从巷道吹出；夜里，巷道散热慢，风从外面吹入.错列式的前、后幢房子的距离可稍为缩小，以节约用地

周边式或四合院式，部分房子的前后都处在负压区，通风不好，而且部分房子又处于东、西朝向，日照条件亦不利，不适宜风小炎热地区

北方地区或位于水面附近并常有强风:

为了防风，其房屋布置多采用周边式在建筑群的立体布置方面,为使通风好,可以布置成“前低后高”或有规律的“高低错落”的方式。

这些布置,房子之间挡风少,不致太影响后面房子的通风,对日照亦有利,同时,也可缩短两幢房子之间的距离,节约用地

4*城市土壤与生物群落城市环境污染对土壤的影响土壤酸化垃圾污染:

污水灌溉:

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具有较大比例的世界广布种和归化植物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在很大程度上还受其本身目的或功能的影响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城市化对植物区系的影响

1表现为：

乡土植物种类的减少，人布植物的增多

2一般认为城市化程度越高，人布植物在植物区系总种数中所占的比例也越大

3城市中物种多样性高于同一地区的乡村

4对植物的生态习性产生了影响城市植物群落的结构特征

群落结构简单种类组成单纯并相似

5.1城市生态系统的特点

一：

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:

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

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

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

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二：

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

三：

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:

包括人口结构一•劳动力结构r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

营养结构：

为一特殊的倒三角形

四：

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：

城市土地利用一对之研究尤其重要，因为它是人，是城市空间结构状况的实际反映

城市人口变动城市经济活动类社会经济活动规模与水平的综合反映五：

城市生态系统的特点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

5.2城市生态系统的功能组织社会生产，方便居民生活

城市生态系统的能量流

一：

.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/故功利用'转移至产品中或投入到使用中

二：

.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

三：

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”论一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”论一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

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

四：

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

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。

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

五：

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

六：

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：

1）物质的来源、利用、分配、管理

2）废物的排放、扩散、处理、再生

3）城市的负载能力、环境容量

4）污染物质的流动规律及对人和物理环境的影响等问题

七:

城市生态系统的信息流：

信息一就是指消息，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。

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

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。

城市的信息功能（反映城市的现代化程度）:

1）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2）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

3）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

*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，城市的技术经济发展水平

6.1城市环境问题及其产生原因

一：

城市主要环境问题—环境污染

大气污染:

主要因能源耗用产生（固定/移动,其中机动车尾气污染呈迅速增加趋势）

水质污染:

工业与生活废水（重金属/无机物/有机营养物等）

噪声污染:

交通、工业生产、居民生活工业废弃物和生活垃圾污染二：

造成城市环境污染的主要原因资金匮乏管理不善,执法不严三：

城市环境问题的综合整治目前的重点仍是防治城市四害—大气污染、水源污染、固体废弃物污染和噪声污染。

然而

顾名思义,综合整治并非是单纯的四害治理,而是从城市环境保护的现实和长远目标出发,合理规划功能区,调整产业布局和产业结构城乡结合,综合防治环境污染和生态破坏配套与完善城市环境基础设施

绿化城市,美化市容,搞好环境卫生等

6.2城市噪声公害及其控制

一：

噪声的定义和特性

噪声—一般指人不需要的、使人厌烦的、对生活和生产有妨碍的声音。

~~不单取决于声

音的物理性质,还与人的生活状态有关。

作为感觉公害,~~分为:

过响声（飞机）,妨碍声（不大,但影响正常生活）,不愉快声（刹车）及无影响声

二：

噪声的特性无污染物,不留毒害;不积累,不持久具有声音的一切声学特性和规律三：

噪声的危害（