城市景观生态安全及评价模式_刘福智

第38卷 第2期2006年4月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J Xi an Univ.of Arch.&Tech.(N atur al Science Edition)V ol.38 N o.2A pr.2006城市景观生态安全及评价模式刘福智1,2,谭良斌1(1.西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055;2.青岛理工大学建筑学院,山东青岛266033)摘 要:首先解释景观生态安全及 景观污染 的涵义,指出景观生态安全具备三位一体的特征,运用生态学、景观学、建筑物理学等相关理论对影响景观安全的环境要素作了进一步分析,并通过对景观环境的生态承载力,景观生态安全度,景观生态能量级等相关理论概念的阐述,提出城市景观生态系统的评价模式框架,指出景观生态系统的复杂性,决定了其评价的复合性和动态性,具有动力学的效应及机制,管理调控应根据系统运行的特征制定相应的调控原则及措施,城市景观生态的安全与健康应与城市生态系统的安全体系研究同步进行,对解决目前景观规划设计中存在的许多问题提供理论参考.关键词:城市景观安全;特征;影响因素;景观安全度;评价模式中图分类号:T U984.11+5 文献标识码:A 文章编号:1006-7930(2006)02-0253-05 *印度洋海啸事件之后,更多的人开始关注和讨论景观生态安全问题,如2005年1月29日在北京大学 景观设计 年度高峰论坛上北大教授俞孔坚、中国城市生态协会副理事长陈为邦、美国易道公司(EDAW)北京总设计师M ichael Er ickson等业内知名专家均对景观设计中的生态安全发表了看法,认为在城市景观规划建设中,既要尊重人的独特性,又要承认人是自然界中不可分割的一部分,要把人的价值、人的个性和对自然的尊重相结合.城市景观设计除传统的设计要素外,还涉及生态、安全等诸多问题,解决好这一系列问题,对城市景观的设计、建设和发展有十分重要的意义.1 城市景观安全的涵义及特征城市景观本身是一个复杂的系统,包含生态的、知觉的、文化的、社会的各个方面,在城市景观规划建设、管理、维护和运行过程中如何保障景观自身的安全[1-3],景观对人的安全及对整个城市环境的安全是城市景观安全的主要内容和职责,具体而言,主要研究城市面临的主要景观环境问题与原因,分析景观各个层面对社会经济、城市形态、生态安全、人体健康及社会可持续发展的影响,对景观生态安全格局进行修复、重建和再生,保护人文景观、景观文化及生物物种的多样性,提高城市景观系统的稳定性和生态修复能力.城市景观安全是城市生态安全的重要环节,是指导城市景观规划建设的重要理论[4],深入研究城市景观安全问题,有利于保障城市良性发展,保障景观设计向科学化、可持续的方向发展.景观系统是城市 全生态体 中的一个子系统,是城市环境的有机组成部分,也是与人密切相关的外部环境要素,因此,景观安全体系除具备系统共有的特征外还具备 三位一体 的特征.具体而言,景观安全包含自身安全、环境安全和人类安全三个部分,三者相互关联、互为影响、不可分割.这种相互关联的结构使景观安全具备 三位一体 的特征.2 影响景观安全的环境要素景观安全是涉及城市生态的复杂体系,影响景观安全的环境因素很多,安全的景观格局担负着维护*收稿日期:2005-08-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(50125821)作者简介:刘福智(1968-),男,山东莱西人,副教授,博士研究生,主要从事建筑设计、城市规划、景园规划及传统文化理论研究.254 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第38卷生态安全的重要功能,有其完善的技术、设计及管理策略[5].构成景观的要素主要有三大部分:自然景观要素、历史人文景观要素和景观工程要素.前二者是构成景观的重要组成部分,后者是形成现代景观及改造、修复、重建景观的主体,对景观的影响亦最大.影响景观安全的因素主要体现在以下三个方面: 城市物理环境, 文化因素, 城市化.2.1 城市物理环境城市物理环境中对景观安全影响较大的因素有水系、声、光、热环境、大气、绿地系统等.水是构成景观的主要要素,因此保证城市水环境的安全是景观安全的重要方面.而城市水土流失,雨水、中水的综合利用、水污染等均会影响景观系统的安全、在城市总体规划中,城市水系的合理布局也是构建景观安全格局的重要方面.城市声、光、热环境中的噪音污染、光污染及城市热岛等对城市景观中的绿化系统、人的视觉感受、人的行为及心理均会造成冲击,从而威胁景观及城市生态系统的安全.大气中的各种污染物如有害气体、可吸入颗粒物等,对植物、硬质景观均有较大影响,也是构成危害城市景观生态安全的因素.城市绿地系统是城市的 肺 ,是构成景观系统生态的主体,能否合理布局和规划,是关系景观生态乃至整个城市生态安全的最重要的因素.2.2 文化因素景观设计在不同的时代体现出不同的文化交流与融合特征[6],进入21世纪,随着信息化时代的到来,景观文化的交流与融合达到了前所未有的高度.从艺术、科技、技术等多个领域的地域文化均在全球范围内广泛传播,文化的交流与发展,开创了世界各地景观大发展的局面,但也有一些负面影响,往往对当地的景观文化系统的独特性及原有生态平衡造成了巨大冲击.如景观文化地缘的消失,景观模式的大量雷同,外来物种的引入,均在不断的威胁着地域景观系统的完整性、稳定性与安全性,已引起世界的广泛关注.2.3 城市化及城市更新发展对景观生态安全的影响改革开放20年来,我国城市建设取得了巨大成就,城市化进程突飞猛进,成片老城区被更新,城市面貌日新月异,在这一进程中对城市景观生态安全带来的冲击及影响也是巨大的.主要体现在以下几个方面:大拆大建,各类保护建筑及历史人文景观遭到破坏,历史文化城市的特有风貌在消失,城市文脉被切断,城市风貌正走向雷同等.这些问题的产生已对城市景观系统的安全造成了巨大的威胁.究其原因,在于对城市景观安全问题不够重视,理论研究滞后,观念和方法原始,注重形象工程,急功近利,从而造成许多景观的丧失,现状令人十分痛心.鉴于此,规划理论决策方法的更新是十分必要的,俞孔坚就提出了 反规划 理论来规划景观和城市.这方面的例证有很多,如建国后北京的规划,按梁思成等先生的意见,应保留北京老城区的建筑格局,保留古城墙,老区新区分开,北京的古都风貌将会完整地保留下来,对中华民族乃至世界建筑文化都是一件幸事.但由于决策失误,导致了更新与保护不可调和的矛盾和冲突,造成的破坏及损失已不可挽回,后来在同济大学阮仪三教授为代表的众多专家的努力下才保住了像丽江古城、平遥古城等这样瑰丽的古城市景观遗产,法国巴黎城的建设也同样值得国内许多大城市的规划、开发建设借鉴.3 城市绿化景观安全问题城市绿化是城市景观系统的主体[7],从上述分析可知,绿化景观安全包括三层含义:一是绿色植物的生长安全,二是绿化系统对城市环境生态系统的安全,三是绿化景观及设施对人的安全.不同历史时期,绿化景观安全观念范畴有所不同.我国计划经济时期,对城市绿化未给予充分重视,也没有绿化景观安全的问题.近年来随着城市化的快速发展,城市绿化也进入了高速发展期,也出现了许多问题,如大树进城、城市生态环境建设与保护等,成为人们关注的重点.城市绿化景观与生态也受到了前所未有的重视,相关绿化景观安全的问题也日益显现.建立高效、稳定和经济的绿地群落,是构建安全的绿化景观的基础.关于目前我国城市景观绿化系统存在的主要问题,同济大学的刘滨谊曾总结如下六条: 求 量 求 质 ; 城市绿化 孤立化 ; 绿化规划布局模式僵化; 城市绿地系统规划理论滞后; 建筑优先,绿地填空; 绿地规划设计缺乏内涵.此外,在急功近利的 快餐文化 背景下,城市绿化景观追求 一次成型 的模式,绿化的园艺技术和工程技术被极度重视和过度放大,贪快求简,植物越种越密,树木径级越选越大,人工雕琢越来越细, 物理 的、 视觉 的实效被片面追逐,生态的过程被忽视,绿地成本及后期维护费用提高,植物群落退化加快,导致其更新加快,后果是直接威胁到了城市景观系统中绿化的生态安全,尤其是植物自身生长的安全.与绿色植物相关的生物群落生存亦遭到破坏,从而危及到城市环境的生态安全.众所周知,绿色植物是维持地球生态系统的基础生产者,每个区域均有特定的植物群落特征及与之相应的生态系统,而城市化的后果是自然绿地系统大多被人工植被所取代或重建,实质上是破坏了整个片区原有生态系统的基础,其危害性不言而喻.4 城市景观生态系统的评价模式框架构建安全、合理、可持续的城市景观系统,涉及到几个重要的概念.分别是:景观环境的生态承载力,景观生态安全度,景观生态能量级.生态承载力 亦称 承载能力 (Carrying Capacity),起源于生态学,用水衡量特定区域在某一环境条件可持续某一物种个体的最大能量.世界自然保护同盟(IUCN)、联合国环境规划署(UNEP)及世界野生生物基金会(WWF)在 保护地球 一书中为生态承载力下的定义为:一个生态系统所能支持的健康有机体及维持它的生产力、适应能力和再生能力的容量.引申该概念之后,可用来衡量一个景观生态系统的生态安全度.景观生态安全度 是维持城市景观生态安全所需要的最低生态阈值,是城市景观生态安全程度或等级的反映.如城市中植物绿化的数量,即绿量值,在某个特定区域,若达不到一定的植物绿量,将使环境中诸如空气质量、噪声、温湿度等各物理因素达不到有效的调控作用.欲提高城市景观生态安全度,涉及城市人口密度、土地开发强度、建筑密度、绿地系统格局、景观环境容量、环境生态伦理的公众教育等多个方面.景观生态能量级 生态能量级是能量生态学的概念,主要研究生态系统中能量的流动与转化,认识生态系统形成、发育、发展与再生过程中各生态因子之间的物理关系,对揭示生态系统本质有重要作用,是研究和鉴定生态系统是否安全和健康的有效理论方法,是制定生态调控法则的重要基础依据,引入景观生态系统,可以调控城市景观系统的无度、无序建设,是评价和保护城市景观系统的重要指标.根据目前涉及城市环境、城市生态安全评价的各种指标体系特点,总结起来主要有以下几类: 以迈斯 瓦克内格尔等(1996)提出的 生态足迹 (eco logical footprint)概念及其计算模型为代表的具体的生物物理衡量的指标体系; 经合组织的PSR 模式; 生态系统健康评价指标.下面根据刘振乾在 城市生态系统健康综合评价指标体系 一文中的表述,对城市景观系统安全与健康综合指标的内容及评价指标体系进行简要地论述.4.1 城市景观生态系统安全综合指标的内容及评价涉及城市景观生态系统安全综合指标的概念内容很多,下面对各内容的含义及评价简述如下:(1)稳态 系统中的各项指标应在正常范围内,若发生变化,则表明系统的安全与健康受到损害.适用于有机体如哺乳动物,不适于经济系统等非自动平衡系统.(2)景观污染 威胁景观系统安全与健康诸要素的综合,具体表现为景观缺陷或斑块受损.目前定义不够明确,外界对系统的压力具有不确定性.(3)多样性和复杂性 物种的丰富度、连接性、相互作用强度、分布的均一性、多样性指数和优势度.目前缺乏深入分析.(4)稳定性和弹性 系统对压力和干扰的恢复能力,这种能力越强,系统就越安全、健康.目前的研究资料均未提及系统操作水平和组织程度(如死亡的系统很稳定,但不健康).255第2期刘福智等:城市景观生态安全及评价模式256 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第38卷(5)生长活力和生长幅 系统对压力的反应能力及各级水平上的活性和组织水平.实践中测量难度大.(6)系统组分间的能量平衡 保持系统各要素间能量循环的适宜平衡.只能做一般的分析和解释,未用于预测和诊断.(7)全生态体 全环境 的的概念,是自然因子、空间因子、文化因子、人四方面的因素综合而成超级复杂的千变万化的动态体系, 生态链 是其基本构成模式,由环境圈内不同层次的多级生态链相互交织作用而构成.概念范围很大,只有简单表述,缺乏深入分析.(8)整合、重构与再生 在特定地理条件下,系统可通过内部整合达到最佳发育状态;当受到外部干扰且干扰程度在其生态承载能力范围内时,系统可进行重构和再生.依赖于历史数据作参照,只被赋予原始系统水平下的物种组成,生物及景观的多样性和复杂性、功能组织的重构和再生缺乏可操作性.(9)生态承载力 衡量特定区域在某一环境条件可持续某一物种个体的最大能量,用来衡量一个景观生态系统的生态安全度.通常用于生物种群的生态系统,延伸发展后多用于说明生态系统、环境系统、资源系统承受发展和特定活动能力的限度即安全度,在景观系统中应用较多.(10)景观生态安全度 维持城市景观生态安全所需要的最低生态阈值,是城市景观生态安全程度或等级的反映.实践中生态阈值较难确定,尤其用于人文景观系统难于操作.(11)景观生态能量级 系统中能量流动与转化符合自然生态系统的规律,是制定生态调控法则的基础依据,评价和保护城市景观系统的重要指标.目前只有简单表述,缺乏深入分析.4.2 城市景观生态系统安全综合评价指标体系框架城市景观生态系统安全综合评价指标主要是景观生态安全度,它包括三个层面,现分述如下.(1)景观生态系统协调度(共10个指标) 人口指数(人口数量、人口密度、文盲率、受高等教育人口比率、年龄结构、流动人口比重)、地景资源丰富性指数(土地生产力、人均风景旅游区面积、各级景区数量、景点数量)、水景资源丰富性指数(人均水量、水质)、景观用材丰富性指数(景观用材供需比)、绿化指数(人均绿地面积、植物绿量、环境净化能力)、水域指数(人均水域面积、利用方式、环境调节能力)、景观多样性指数(优势度、均匀度、廊道指数、美观性)、物种多样性指数(生物种类、数量结构)、通达性指数(人均道路面积、通达范围、运输能力)、布局合理性指数(区域结构、功能分区、均衡程度、结合度、隔离带);(2)城市环境协调度(共7个指标) 水环境协调系数(污水处理率、雨水、中水循环利用率、污水排放量)、大气环境协调系数(空气温、湿度变化、可吸入颗粒物含量、废气排放量、净化率)、固废环境协调系数(固废排放量、占地面积、净化率、二次污染率)、噪声环境协调系数(噪声强度、影响范围、受害人数)、光环境协调系数(光污染指数、光照强度、影响范围、受害人数)、物质文明指数(人均收入、人均消费、人均住房、人均公共设施、就业率、社会保障能力)、精神文明指数(教育、卫生、文化、体育、社会活动参与、犯罪率、减灾防灾能力、法律保障);(3)景观健康可持续度(共7个指标) 人口增长指数(人口增长率、人口结构)、空间扩展指数(建成区面积增长率、建筑高度增长率)、污染控制指数( 三废 排放量和净化处理率变化系数、噪声减弱率、绿地和水域面积增长率、环保投资增长率)、经济增长指数(GDP增长率、资源利用增长率)、城市建设指数(建筑面积、绿地面积、道路面积、供水量、机动车增长率、供热、供气增长率)、社会政治稳定指数(治安好转率、政策稳定性、法律健全程度)、公众生态伦理教育指数(具备环保意识人口比率、生态伦理教育普及率).5 结论及建议综上所述,城市景观生态系统的复杂性,决定了其评价的复合性和动态性,具有动力学的效应及机制,管理调控应根据系统运行的特征制定相应的调控原则及措施;城市景观生态的安全与健康应与城市生态系统的安全体系研究同步进行.关于景观生态安全问题的研究目前还处于初期阶段,有许多细节问题尚待深入,由于其涉及自然、人文及人类生存的诸多方面,其复杂性远非三言两语能论述透彻,但随着研究的不断深入,许多切实可行的理论方法及措施将应用到景观设计实践中来,将会对目前景观规划设计中存在的许多问题提供更有效的解决方法,将在改善城市生活环境、保障城市生态系统安全运行、城市整体可持续发展发挥应有的作用.参考文献 References[1] 刘加平.城市环境物理[M ].西安:西安交通大学出版社,1993.L IU Jia -ping.U rban enviro nmental physics[M ].X i an:Xi an Jiao tong U niv ersity Pr ess,1993.[2] 刘振乾.城市生态系统健康综合评价指标体系[J].中国可持续发展,2001,(3):21-23.L IU Zhen -qian.T he evaluating model fo r city ecolog ical hea lthy system [J].Sustainable deveolopement in China.2001.[3] 张 沛,倪用玺,张俊杰.大西安都市圈发展规划问题研究[J].西安建筑科技大学学报:自然科学版,2005,37(2):223-228.ZH A NG Pei,N I Y ong -xi,ZH A NG Jun -jie.Resear ch on the development planng ing of Xi an metr opolitan ar ea[J].J.Xi an U niv.of A rch.&T ech.(N atural Science Editio n),2005,37(2):223-228.[4] 俞孔坚,李迪华.城乡与区域规划的景观生态模式[J].国外城市规划,1997(3):27-31.Y U Ko ng -jian,L I D-i hua,L andscape eco lo gical mo del of urban planning [J].Fo reig n urban planning ,1997(3):27-31.[5] 曹 伟.城市生态安全导论[M ].北京:中国建筑工业出版社,2004.CA O Wei.A n intro duction of city ecolog y secur ity[M ].Beijing :Chinese A rchitectural and Building,2004.[6] 刘福智.景园规划与设计[M ].北京:机械工业出版社,2003.L IU Fu -zhi.L andscape A rchitecture P lanning &Design[M ].Beijing :M achiner y Indusitr y P ress,2003.[7] 赵 群,刘加平.建筑环境的绿色设计[J].西安建筑科技大学学报:自然科学版,2004,36(4):396-398.ZH A O Q un,LI U Jia -ping.T he g reen design architectural env iro nment[J].J.X i an U niv.o f Ar ch.&T ech.(Natu -ral Science Edition),2004,36(4):396-398.(编辑 白茂瑞)A Study on the city landscape ecology securityand evaluating modelL I U F u -z hi 1,2,T A N L iang -bing(1.Schoo l of Ar ch.,Xi an U niv.of A rch.&T ech.,Xi an 710055,China;2.Scho ol of A rchitecture,Q ing dao T echno lo gical U niver sity,Q ing dao 266033,China)Abstract:By ana lyzing the meaning o f city landscape ecolog y secur ity and the landscape pollutio n,the paper put s fo rw ard the three in one feature o f the city landscape eco log y security ,and applies relevant t heo ries such as ecolog y,landscape,and building physics to a further study o f it s effect factor s.Further mor e,throug h ana lyzing the theo ry of the carr ying ca -pacity of landscape eco lo gy ,landscape ecolo gy safety deg ree,energ y g rade o f landscape ecolog y,it po ints o ut the evalua -t ing model fo r the city landsca pe eco log ical system.T he paper also po ints o ut that the landscape eco lo gy system is v ery co mplicated and its evaluation is complicated and mov ing.T he contr ol measur es sho uld be dr awn up by the system fea -tur es,a theo retic r eference fo r settling pro blems of landscape planning and design.Key words:City l andscap e ecolo gy secur ity ;Featur es ;E f f ect f actor s ;L andscap e ecology saf ety degr ee ;Evaluating model.*257第2期刘福智等:城市景观生态安全及评价模式*Biography:LIU Fu -z hi.Ass ociate Profes sor,Candidate for Ph.D.,Xi an 710055,P.R.Chin a,Tel:0086-29-8220248,E -mail:l-i ufz629@。