关键词: 生态流域; 生态城市; 生态乡村; 生态产业

中图分类号: Q149文献标识码: A文章编号: 1672- 643X(2011) 01- 0031- 05

流域是以水为纽带, 由水、土地、生物等自然要素与社会、经济等人文要素组成的环境经济复合系统[1-2] , 它不仅是人类进行各种经济活动的主要场所, 还是生态系统进行物质和能量循环、维持生态与环境系统平衡的稳定器。由于缺乏强有力的流域综合开发与保护方面的约束与调控机制, 导致流域内的各经济体片面地追求局部利益最大化, 使我国流域生态与环境质量持续恶化, 并反作用于流域经济发展, 严重地影响了流域发展的协调性和可持续性。流域的发展不仅是流域的综合开发利用和治理问题, 还应该在可持续发展思想的指导下, 把流域内包括环境、资源、社会、经济在内的诸要素看成一个整体来研究[3- 5]。开展生态流域建设规划研究, 协调流域生态环境保护与社会经济发展间的关系已成为当前的一个重要科研课题。

1生态流域规划的概念及内涵

1. 1生态流域规划的概念

生态流域规划是指在一定的时间内、在整个流域区域中通过宏观协调流域内自然、社会和经济的发展, 统筹局部利益和整体利益、当前利益和长远利益, 而制定的保障整个流域的自然、生态、环境、社会和经济持续、健康发展的重要指导和依据。它具有一定法律效力, 并且是需要随着流域当前和未来的变化而周期性动态更新。

1. 2生态流域规划的内涵

生态流域规划的目的是从流域复合系统及其组成要素的自然规律出发, 分析流域系统发展演变规律, 在此基础上确定人类如何进行社会经济生产和生活, 有效地开发、利用、保护流域自然资源要素, 促进社会经济和生态环境的协调发展, 最终使得整个流域实现可持续发展。

生态流域是在保持流域生态系统结构和功能健康的前提下, 通过制定和实施流域总体规划, 使流域内的一切生产和生活活动与流域生态系统的承载力相协调。依据流域生态系统的结构和功能, 对城市群和产业发展布局、城(镇)和乡村进行生态化规划和设计, 发展生态产业, 鼓励生态旅游, 弘扬生态文化, 从流域大系统的高度对流域的自然、生态、环境、经济和社会子系统进行多层次、多目标、多阶段地统筹规划、建设保护及开发利用。

1. 2. 1生态系统健康化

生态系统健康研究是当今生态学中最具活力的一个前沿领域, 也是当前系统生态学研究的热点[7- 15]。研究生态系统健康的目的是为了监测和评价生态系统的健康, 进而对生态系统进行健康管理, 实现人和自然生态系统的协调发展。从流域生态环境的组成要素来看, 足够数量的水源、矿物质、土壤、有机质、动物、植物和微生物, 是流域生态系统健康的必要条件[16- 17 ]。从流域景观生态系统来看, 保证一定的等级层次和结构, 是流域生态系统功能健康的前提和基础。流域生态系统的层次和结构主要包括三个方面: 一是宏观尺度的整体空间构架; 二是中观尺度的典型空间组合型;三是空间元素的基本形态特征。通常情况下, 大尺度地域范围内, 气候与地质构造分异能够控制流域生态系统群体空间格局。在中等尺度地域范围内,地貌类型、水系格局及地方气候基本控制了流域生态系统的空间格局。小尺度地域范围内, 地貌形态及部位、地面物质组成、人文因素等成为流域生态系统的空间分异因素。在流域生态系统中, 系统与周围环境之间相互作用, 相互制约, 通过物质、能量和信息的流动构成一个有序的整体。因此, 生态流域应保证流域有足够数量的水源、矿物质、土壤、有机质、动物、植物和微生物, 并保持流域生态系统具有一定的层次和结构, 使生态系健康化。

1.2. 2人居住所生态化

人居住所包括城(镇)和乡村两部分, 人居住所生态化就是要从自然生态与社会心理两方面去创造一种能充分融合技术和自然的人类活动的最优环境, 强调城(镇)和乡村的协调性、整体性和层次性, 其目标是追求社会的文明、经济的高效和生态环境的和谐。

(1) 城(镇)生态化。现代城(镇)是一个多元、多介质、多层次的人工复合生态系统, 各层次、各子系统之间和各生态要素之间关系错综复杂, 城(镇)生态化就是坚持以整体优化、协调共生、区域分异、生态平衡和可持续发展的基本原理为指导, 以环境容量、自然资源承载力和生态适宜度为依据, 有助于城(镇)生态功能合理分区和创造新的生态工程, 其目的是改善城(镇)生态环境质量, 寻求最佳的城(镇)生态位, 充分发挥生态系统的潜力, 促进城(镇)生态系统的良性循环, 保持人与自然、人与环境关系的可持续发展和协调共生。城(镇) 生态化将生态学的原理和城市总体规划、环境规划相结合,对城(镇)生态系统的生态开发和生态建设提出合理的对策, 从而达到正确处理人与自然、人与环境关系的目的。

(2) 乡村生态化。乡村生态化就是基于生态乡村的理念和内涵, 来优化调整生态乡村的系统结构,使系统功能得以充分发挥, 乡村生态化包括生态环境、生态居住、生态产业和生态文化建设四个方面。

1.2. 3产业规划生态化

产业生态化是指依据生态学理念、产业生态学原理及可持续发展理论而组织起来的基于生态系统承载能力, 并与自然、生态、社会和文化协同共生的产业发展模式。通过模拟自然界生物的食物链, 建设生态产业系统, 在产业系统内部, 由下游企业消化利用上游企业产生的废弃物,最终将一个产业输出的废弃物变为其他产业的输入的资源, 从而使工业、农业、服务业和环保业分别扮演类似自然界的生产者、消费者和分解者的角色而建立起一种共生的新型产业系统。

生态产业化以共生与产业生态学为指导, 以循环经济为理念, 使资源和能量通过减量化、再利用和资源化而得以充分利用, 从而实现人类产业活动的经济效益、社会效益和环境效益的统一。通过模拟自然而构建人工系统, 其系统要素包括生态工业、生态农业、生态服务业和环保产业, 系统的环境因素除了自然资源环境外, 还包括了复杂的社会经济和文化环境。生态产业系统的诸要素在系统环境里生产、消费和还原, 实现系统信息交流、能量转换、价值增减和物质代谢, 构建起一个内在联系的自组织系统。

2生态流域规划的核心思想

2. 1流域结构与功能生态化

生态流域规划要求人类的生产和生活与流域复合系统的结构与功能相适应, 体现生态学的思想。主要包括三个方面: 一是从流域系统的高度, 对流域生态系统的结构和功能进行识别, 确定流域保护核心区域、重点区域和一般区域, 保证流域生态系统的结构和功能完整; 二是根据流域生态系统的结构和功能要求, 按照江河湖泊系统的空间分布及其特点,通过合理规划林、田、路、渠、防护林(网)带、沿岸绿化带、湿地、自然保护区等生态要素, 在城(镇)、乡村与流域保护核心区、重点区之间建立缓冲带和过渡区, 使城(镇)和乡村与流域生态系统和谐共生;三是在城(镇)和乡村内部, 要按照生态系统理念,规划出不同的功能区, 在满足生产和生活需要的前提下, 尽量减少对自然生态系统功能和结构的干扰,使城(镇)及乡村与流域生态系统和谐共生。

2. 2物质流生态化

物质流是生态系统中物质运动和转化的动态过程, 构成生物体的各种物质, 如氮, 磷, 钾, 碳, 硫, 水和各种微量营养元素, 以及一切并非生命体构成的必要物质, 在生态系统中处于经常传递, 转化的动态过程中。在生态系统中, 物质的流动有两种主要过程, 一是地球化学循环过程, 在各种物理和化学作用力的影响下, 物质由体系外引入、经过体系内循环转化和还原后又流向体系外; 另外一种流动过程主要是受生物力的作用, 物质被生物选择吸收, 并在生态系统内沿着生产者- 消费者- 还原者的方向流动,称为生物学小循环。流域物质流的生态化就是根据产业共生的物质流设计思想, 对规划区域系统中的物质流进行系统规划设计, 通过不同企业之间的物质流把企业联结起来, 形成共享资源和互换副产品的产业共生组合, 使一家工厂的产出的物质流(废气、废热、废水)成为另一家工厂的投入物质流(原料和能源), 形成了企业间的工业代谢和共生关系。

2. 3能量流生态化

流域系统的能量流动是按梯级流动的, 在生态系统中所占的生态位越高, 其对能量的综合利用率越低, 维持其生存与发展所需的能量越多。能量在转换流域过程中总有部分能量损失, 能量流动与转换环节越多, 其能量利用效率越低。因此, 流域自然系统的能量流动遵循自然规律, 人类越少干预对生态系统的稳定与健康发展越有利。而对于流域人工系统的能量转换和流动, 则应尽量减少能量转换与流动的环节, 最好是直接利用绿色能源。

流域能量流生态化主要是指人工系统的能量流动与消耗向绿色化、节约化发展。能量在人工系统中呈现单向流动性, 较低的能量利用效率和绿色能源比重, 将会对流域的能量流产生不利影响, 从而对流域系统的结构和功能造成负面影响。能量流生态化主要有以下措施: 一是通过合理规划和布局, 设计功能与结构完整、布局合理的城市功能区、智能化的城市交通与物流系统、高效节能的生产与生活设施,均可以大大降低城市系统的能源消耗量; 二是在建筑设计时, 可以将城市美化与绿色能源使用统筹考虑, 通过在建筑物表面安装太阳能电池板、在楼顶及路面种植绿色植物等设计方案, 提高绿色能源利用率和建筑物能效比, 从而达到能量流生态化的目标;三是研究如何通过城市能源结构、产业结构、节能等环节的生态化转型来影响城市的能量流动, 分析重点节能环节, 以期在城市层面实现从能量源头到最终消费整体过程的生态化。

3生态流域规划的主要内容

3. 1流域分区规划

由于流域内不同水域的地理、水文气象和生态一致性不同, 从生态系统类型来看, 分属于不同的水生态环境功能区, 使流域的生态与环境也呈现出显著的分异性[6] . 同时, 流域系统在资源、环境和地理区位方面也存在差异, 通常沿干支流或沿交通干线的城镇首先得到发展并成为区域发展的增长极, 各个增长极之间又会通过交通线路、动力供应线、水源供应线等轴线相互连接, 吸引流域经济活动不断向河流沿岸靠拢并形成沿江产业密集带, 使流域经济重心呈现出显著的分异性[18] . 另外, 流域的系统性、层次性、分异性、耦合性和动态性特征也使流域系统呈现出明显的区带性[19] . 因此, 根据流域系统的结构和功能, 利用和借鉴现有分区成果, 如主体功能分区、生态功能分区、水功能分区、生态经济分区、环境经济功能分区和其他专业分区, 在对其进行综合分析的基础上, 结合流域系统的结构、功能和特点进行分区。流域分区应划定生态环境保护核心地区、生态环境保护重点地区和生态环境保护一般地区, 以指导流域内各专业规划地区进行生态与环境建设和保护, 开展地区社会经济发展规划、城(镇)规划、乡村规划, 使其真正成为统领各专业分区的桥梁和纽带。

3. 2城市群发展规划

城市化及其扩展在空间上表现为空间填充和空间蔓延。城市经济的发展必然带来城市要素的空间增长和格局变化, 空间增长在平面上表现为城市群地域的蔓延, 在垂直方向上以空间增厚的形式显现- - 城市向高空和地下扩展。空间格局的变化表现为城市功能区的替代和城市要素空间密度的增加[20]。城市群的形成过程即是城市空间的扩展过程, 城市群空间的形成和扩展经历了多中心孤立城镇膨胀阶段、城市空间定向蔓生阶段、城市间的向心与离心扩展阶段和城市连绵区内的复合式扩展阶段[21]。城市群体空间的演化, 其结构和功能由简单到复杂, 内外联系由松散到密切, 空间结构由不稳定到稳定进化[22 ]。因此, 城市群是推进城镇化快速发展的主体形态, 也是区域重点开发及区域协调发展的主要形式。城市群的发展不仅能够形成合理的区域发展格局, 而且能够健全区域协调互动机制, 从而促进城镇化健康发展[23]。流域产业布局对城市群的发生、发展和演化具有重大影响, 同时, 流域内城市群的发展和演化又会反作用于流域系统。因此,生态流域建设规划应对流域内城市群的发展模式和发展方向进行研究, 根据流域系统的结构和功能特点, 提出适合生态流域建设的生态产业布局规划, 利用流域生态产业布局规划对城市群的发展和演变进行调控和引导。

3. 3生态城市

城市是一个多元、多介质、多层次的人工复合生态系统, 系统的各层次、各子系统之间以及各生态要素之间密切联系、相互影响。近年来生态城市规划的思想和理论得到了较快发展, 建立了理论框架并在实践中得以发展[24- 29]。生态城市规划就是以整体优化、协调共生、区域分异、生态平衡和可持续发展的基本原理为指导, 以环境容量、自然资源承载能力和生态适宜度为约束条件, 改善城市生态环境质量, 寻求最佳的城市生态位, 促进城市生态系统的良性循环, 保持人与自然、人与环境的和谐统一。

生态城市建设要找准城市在流域及城市群中的地位。一方面, 生态城市要把城市放在更长远的时间跨度、更广的大城市区范围内统筹考虑, 找准自身在大城市区域及流域中的角色和定位, 确立城市发展的方向和战略。另一方面, 城市自身的空间布局规划要与周边城市相衔接, 使城市融入城市群发展的大环境, 同时, 对于城市内区域, 要根据空间容量、生态容量, 按照城乡一体化发展的要求在空间上进行分层次、组团式、板块化的布局与整合, 在规划编制中引入区域均衡发展的理念, 以缩小地区间差距,最终解决市区和郊区、城市和农村的均衡发展问题。

生态城市建设要优化城市空间布局, 使城市功能区符合生态要求。按照客观经济规律和自然规律, 从有利于发挥区域优势、形成区域特色、保持经济功能区相对完整性出发, 合理确定区域空间布局,打破行政区划界限和城乡体制分割, 强化产业、城乡、生态的相互融合, 通过对产业和人口集聚、基础设施网络、生态环境系统等的统筹, 促进区域经济社会与人口、资源、环境的协调发展。

生态城市建设要将生态绿化与城市自然地理特点相融合。在建设中尽量保留原有的自然和人文景观, 把城市建设对生态环境的干扰和破坏降到最低程度。根据城市气候效应特征和居民生存环境质量要求, 搞好城市绿化布局并进行城市绿化系统设计,提出城市功能区绿地面积分配、品种配置、种群或群落类型方案。城市生态绿化应贯彻生态优先的原则, 同时参与城建项目规划和建设过程, 根据生态功能区建设理论, 建立环境生态调节区, 自然生态系统的特征和过程应被保留、维护或模仿。城市绿地规划布局应根据城市所在地的环境地理特征, 因地制宜, 突显当地特色。

生态城市建设要突出城市个性。每个城市都有自己特有的地理环境、历史文化和建设条件, 要尊重、研究、发扬自身的特点, 根据自己的特点因地制宜、扬长避短, 抓住优势, 体现个性, 制定实际的、具有自己特色的生态城市建设方案。将一切可以利用的城市硬件如城市建筑、公园广场、道路栏杆、行道树等, 都当作传承特色文化的具体载体, 通过它们使城市特色文化充分展现出来, 将城市特色历史民俗文化从无形变为有形, 并形成一定规模和影响。

3. 4生态乡村

生态乡村示范建设包括乡村生态环境、乡村生态产业、乡村生态居住和乡村生态文化建设四个方面。

2.4. 1乡村生态环境建设

乡村生态环境建设包括自然生态环境、农业生态环境和社区环境建设[30]。自然生态环境建设包括自然资源管理, 退化生态恢复及生物多样性保护; 农业生态环境建设是指按照生态系统的的要求对农田、水渠、林网、道路、村舍进行设计和改造; 社区环境建设是指对乡村的固体废弃物进行垃圾分类回收、资源化利用、无害化处理, 并用生物塘、湿地法沼气污水净化池等处理生活污水, 建设生态厕所以及雨水收集再利用系统。

3.4. 2乡村生态产业的发展

乡村产业结构是一个多层次的复合系统, 它包括乡村产业之间、产业内部各部门之间、部门内部各项目之间、项目中各产品之间的关系[31 ]。乡村生态产业要求大力发展生态农业, 积极实施农业循环经济示范项目, 推动现代农业园区、绿色产品基地的建设, 通过食物链连接、产业链延伸, 走生态养殖、生态种植之路, 以畜禽粪便为主要原料, 通过酵素菌发酵生产有机肥料, 减少化肥的使用量, 大力培育和发展无公害、绿色食品。合理布局乡村生态工业园区, 对分散的工业进行必要的撤并, 鼓励农村工业的统一供水、排污和集中处理工业三废及生活垃圾。按照“乡村废弃物资源化、农业生产清洁化、城乡环保一体化、村庄发展生态化”的要求[32] , 对乡村的生态产业进行规划, 走“有机、绿色、特色”农业发展道路, 延伸农业产业链条,形成绿色的、健康的、清洁的、环保的、可持续的第一、二、三产业。

3.4. 3乡村生态居住的创建

乡村生态居住就是建设生态化的农村居民私人生活居所(住宅、庭院)及公共活动空间(街道、广场、公园等) , 包括生态建筑(住宅)、生态经济庭院和村落的景观生态设计[33]。在生态居所设计方面, 尽量利用天然材料、天然能源与可再生能源, 采用节能技术和防止污染的措施, 进行屋顶、墙体立体绿化; 通过运用太阳能热水技术、绿化技术、节能照明技术、生态建材技术来建设乡村低能耗生态住宅, 实现居民私人生活居所的生态化。

3.4. 4乡村生态文化的建设

生态文化系统是主体系统和环境系统组成的有机整体, 是一种开放性的组合状态, 是一个兼容自然、社会、经济、政治和文化等诸多因素的复合生态系统[30]。通过喜闻乐见的群众文化活动, 宣传和弘扬生态文化, 把创建绿色村庄, 生态乡村的规划设想落实到千家万户, 让广大居民人人都参与到生态文化建设活动中去。推行绿色文明生活方式, 倡导可持续消费, 逐步引导乡村居民转变消费观念, 注重环保, 节约资源和能源, 厉行节约, 物尽其用, 减少废物的产生, 禁止捕杀、买卖野生动物, 保护珍稀动物, 积极推广环境标志产品和绿色产品, 减少一次性消费用品的数量, 鼓励绿色包装, 控制“白色”污染。

4结语

生态流域规划是解决诸多流域问题, 实现流域健康、稳定、可持续发展的重要保障。生态流域的内涵是指生态系统健康化、人居住所生态化和产业规划生态化, 在建设与保护流域生态系统结构和功能健康与完整的前提下, 按照生态学的思想, 规划流域内人工系统的结构与功能, 使流域人工系统的物质流和能量流生态化。生态流域规划的主要内容是对流域进行科学合理的分区和保护, 以产业生态化规划调控和引导流域城市群的发展, 提出生态城市和生态乡村建设和示范的规划目标, 形成“城乡一体、产业生态化、城市集群化”的社会经济发展模式, 建设结构和功能健康完整, 生态- 环境- 经济和谐统一的生态流域新格局。

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作者简介: 曹宝(1971-), 男, 河北滦县人, 博士, 副研究员, 主要从事流域环境与经济管理相关领域的研究工作。