城市生态环境容量-城市生态与环境规划

1.概念

城市环境容量是指环境对于城市规模及人的活动提出的限度，具体地说，即城市所在地域的环境，在一定的时间、空间范围内，在一定的经济水平和安全卫生要求下，在满足城市生产、生活等各种活动正常进行的前提下，通过城市的自然条件、现状条件、经济条件、社会文化历史条件等的共同作用，对城市建设发展规模以及人们在城市中各项活动的强度提出的容许限度。

2.城市环境容量的影响因素

1）城市自然条件

自然条件是城市环境容量中最基本的因素。它包括地质、地形、气候、矿藏、动植物等条件的状况及特征。由于现代科学技术的高度发展，人们改造自然的能力越来越强，容易使人们轻视自然条件在城市环境容量中的地位和作用，但其基本作用仍不可忽视。

2）城市要素条件

组成城市的各项物质要素的现有构成状况对城市发展建设及人们的活动都有一定的容许限度。这方面条件包括工业、仓库、生活居住、公共建筑、城市基础设施、郊区供应等。

3）经济技术条件

城市拥有的经济技术实力对城市发展规模也提出了容许限度。一个城市的经济技术条件越雄厚，它所具有的改造城市环境的能力也越大，城市环境容量也越有可能提高。

3.城市环境容量的类型

城市环境容量包括城市人口容量、自然环境容量、工业容量、交通容量、建筑容量等。

1）城市人口容量

（1）城市人口容量定义。

①城市人口容量是指在特定的时期内城市这一特定的空间区域所能相对持续容纳的具有一定生态环境质量和社会环境质量水平及具有一定活动强度的城市人口数量。城市人口容量概念包含以下三个方面的内涵：其一，它是在特定的空间范畴内（城市），在特定的社会生产力发展水平下所能容纳的人口规模；其二，这一人口规模必须是具有一定生态环境质量和社会生活水平条件下的人口数量；其三，城市的生态环境和社会环境不仅应满足一定人口规模的动态需求（这些人口在城市中的各项活动），同时还应具有相对的时间延续性。

②城市人口容量的提出表明了我们有必要重视人在城市中活动的密度和频度，亦即人的活动强度。在两个既具有同样的用地规模和人口规模，又具有相同的综合条件的城市，如甲城市人的活动强度远远大于乙城市，则表明甲城市的物流、人流、信息流的水平远远大于乙城市。甲城市的人口规模对于该城市的生态环境和社会环境以及城市的支撑系统的冲击力将远比乙城市大。在这种情况下，即使两个城市具有完全相同的生态环境质量和社会环境质量标准，两个城市的人口容量也不可能完全相同。

③城市人口容量的提出还表明我们在面对有关城市人口规模的决策问题时，必须极大地重视“人”这一最活跃、最具有生命力的因素；必须认识到人口规模对于城市规模所起的关键作用；必须将适宜的人口容量与一定的生存空间质量联系在一起；必须考虑到我们所确定的人口规模和人口容量应建立在一个相对持续时期内且具有稳定的城市生态环境和社会环境水平保证基础之上，而不是依现状人口数量趋势简单地外推而得。

（2）城市人口容量特点。

城市是人类社会生存的主要载体之一。生活在城市中的人类由生物属性决定，其人口容量与其他生物一样要受其生存空间的制约。随着城市人口绝对数与相对数（人口密度）的不断上升，城市人均生存空间在变小。因此，在城市人口绝对数增加而其生存空间不变的情况下，人们就如同生活在一个不断“变小”的城市之中。

然而人类除了具有生物特性之外，还具有更加明显的社会属性。由人类的社会属性所决定，城市的人口容量与动物或其他生物的生存空间及其环境容量有着本质上的区别。人类（不仅仅是城市中的人类）在生存过程中，不像其他生物一样，消极地无所作为地适应其生存空间提供的各种条件，而是能够主动地用各种手段来改造其生存空间，不断地扩大其生存空间的容量。人类改造其生存空间的主要手段受其所处的历史阶段的生产力发展水平与科技发展水平的制约。

因此，在人类社会发展的不同时期和阶段，人类对自然资源以及自身的生存空间的认识、开发和利用的程度不同，资源与人类的生存空间对人类提供的支持能力也就不同。所以说，人类生存空间及其容量（人口容量）是一个以生产力发展水平及科技发展水平为背景的概念，它反映了人类利用和改造自然、驾驭自然的能力和程度。其基本特征是动态的、不断扩大的，而不应是静态的、固定的。

随着人类社会的不断进步，人类摆脱自然束缚的能力不断提升，对自然资源利用的广度和深度不断拓展，潜在的生存空间也不断转化为现实的生存空间。从这个意义上讲，人类生活在一个不断“增长”的地球上；集聚在城市中的人群生活在一个不断“变大”的城市中。从人类集聚的类型来看，经历了从农村向城市集中，小城市发展成大城市，大城市又发展成大都市连绵群的过程；考察人类利用城市土地资源能力的历史轨迹——城市空间形态的变迁过程，可清楚地看出其经历了从城市的平面利用（建筑低矮，主要在水平方向展开）到城市空间利用（城市建筑及构筑物向天空发展，层数不断加高），又到城市地下空间利用这样三个层次循序渐进的阶段。城市人口规模与人口容量也随之不断提高。这从一个侧面证明了生产力和科技水平是有限的城市空间中人口容量逐渐增长的前提和保证。

现今，人们往往把居住在城市中人口的比值（城市化水平）作为衡量一个国家或地区经济社会发展水平的重要依据之一。事实上，城市中也确实集聚着人类绝大部分的财富、资金、信息和“能量”，其人口素质也高于其他人类集聚地。城市中的人群与地球上其他居住地人群相比，具有更强的适应环境的能力、提升生存空间数量与质量的欲望以及提高城市人口容量的实力。鉴于此，城市人口容量既与其他生物的环境容量有本质不同，又与城市之外的其他人类居住地的人口容量有很大差异。城市人口容量的特性如下。

①有限性。有限性表明城市是人口、社会活动最集中，经济活动最频繁的区域。人们的各项活动强烈地改变了城市原有的自然条件，城市是一个不完全的生态系统，无法通过正常的生态循环来净化自身环境。同时现代城市的功能越来越复杂，也使得城市环境系统在某种意义上变得越来越脆弱，某一方面的问题易影响整个环境。这也限制了城市人口容量的增长。如果人们追求高标准的生存质量的欲望和要求越来越高，而达到一定时期的生产力和科技水平无力支持的程度，城市人口容量就将越来越受到限制。在这种情况下，除非把城市人口容量控制在一定的限度之内，否则就必将以牺牲城市中人们的生活质量作为代价。

②可变性。可变性，其一，指城市人口容量会随着人类掌握的生产力与科技水平的提高而出现不断增长、扩大的倾向；其二，指城市人口的不同发展阶段所具有的不同的活动强度也会影响城市人口容量，如两个规模相同的城市具有不同的活动强度，其人口容量数值绝不会一样；其三，指人们对城市规划、城市管理、城市开发的各项主观决策行为也将在一定程度上影响城市人口容量。

③稳定性。在一定的生产力与科学技术水平下，一定时期内，城市人口容量具有相对稳定性。这是因为城市人口容量是众多因素共同作用而产生的结果，它的变化在相当程度上也将取决于其他因素的共同变化。单项、个别因素的变化不大可能对城市人口容量起十分大的作用。如将一定生态环境质量和社会生活质量下的城市人口容量看成是一个在有限的范围内上下波动的数据，其不会发生特别剧烈的变化。

以上对城市人口容量特性的归纳，是试图通过不同侧面来反映其总体特征。实际上，在城市的不同发展过程中，三个特性所起的作用、表现出来的明显程度及相互关系是一直处于变化之中的。在考虑、分析、确定具体城市的人口容量时，除对城市人口容量特性的总体把握外，还必须对具体的城市进行具体的分析，这样才能有助于正确做出相关决策行为。

（3）城市人口容量的影响因素。

城市人口容量的影响因素可从自然和社会两方面加以考虑。从自然这一角度来看，土地、水源和能源是城市人口容量的主要限制因素，如福建省龙岩市地处盆地，周围群山环抱。经测算城市规划区范围内满足城市建设的可用地面积为75 km2，扣除现城市建设用地20 km2，则其城市土地发展限度为55 km2（在一定的行政区划下）。在确定该市的人口容量时就不能不考察其未来可以发展的土地面积对人口增长的影响和限制。又如我国北方不少城市缺水严重，不仅影响了工业生产，也影响了人们的日常生活。确定这类城市的人口容量，就不能不考虑水源这一因素。无疑，在其他城市建设条件不变的情况下，如水源问题得以彻底解决，那么城市人口容量必会有一定幅度的提高。

从社会因素这方面来看，生产力和科技发展水平对城市人口容量有着巨大的作用。这是由于随着社会生产力和科技水平的提高，自然资源不断被人类利用，自然环境对人口增长的承载力不断提高，使得单位城市用地区域内在不降低生存质量的前提下所能容纳的人口数量呈现不断增长的趋势。从地球上人口增长的历史来看，每一历史时期生产力、科技水平的突破都使人口规模增加，人口容量也极大地得到提高。如早期的资本主义时代的蒸汽机革命引发的社会生产力的大发展，使得世界出现了人口大规模增加的直接后果。马克思在论及资本主义生产力的巨大能量时曾指出：“自然力的征服，机器的采用，化工在工业和农业中的应用，轮船的通行，电报的使用，整个大陆的开垦，河川的通航，仿佛用法术从地下呼唤出大量的人口。”这就从一个侧面说明了人类的数量和其生存空间的容量在相当程度上是由其所处时代生产力与科技发展水平决定的。

由于生产力和科技水平的发展是无止境的，因此人类生存空间的容量也具有不断增长的可能。然而，人类不仅有不断扩展自身生存空间范围的欲望，更有不断提高其生存空间质量的要求。从某种意义上而言，随着人类不断的进化，后者越来越占主导地位。生存空间的扩大在不少情况下皆与生存空间质量的提高产生不同程度的矛盾，制约着生存空间在数量上的增长。由此推论，人类生存空间范围在数量上不仅不能够无限制地增长，而且随着人类对生存空间质量期望值的提高，将时时处于相对下降的状态之中。

因此，在探讨影响城市人口容量的因素时，除了要考虑生产力、科技发展水平对扩大城市人口生存空间的正面作用外，还应同时考虑城市人口提高生存空间质量的要求对城市人口容量的作用和影响。现代的城市因其人口、用地规模的不断扩大，人工气息越来越浓，借助于自然的生态循环手段维持人类与生态平衡的可能性越来越小，城市越来越成为一个脆弱的“生态系统”。再加上各种“城市病”的蔓延，不少城市的运行举步维艰。在这种类型的生存空间内不坚持一定标准的人口生存质量而予以盲目扩容，一味挖潜，除了降低城市人口的生存质量又能产生别的什么结果呢？因此，城市生存空间质量是一个对城市人口容量具有重要作用的社会因素。舍弃这个因素，易对城市人口容量的理解产生偏差；忽视这一因素，任何规模再大的城市开发都将毫无意义。同理，我们衡量城市开发、建设的成果和效益如何，也完全不能仅仅考虑城市开发的规模、速度如何，而应重视考察城市开发给城市生存空间质量带来的正负效应问题。

判断一定的城市开发规模、速度给城市人口容量带来的是正效应还是负效应，亦即衡量城市开发对于城市生存空间质量的作用和影响。可通过考察城市活动能力与城市活动强度的关系状态类型得出城市开发规模、速度带来的效应是正是负的结论。

所谓“城市活动能力”是指提供给城市的，使城市各项活动得以按一定强度、一定规模、一定水平进行的各种城市元素在数量、质量方面的特征总和。它体现了由城市系统各元素在数量、质量方面构成的综合条件给城市活动提供的容量和可能性。完整的城市活动能力应包括城市经济活动能力、环境活动能力和社会活动能力，分别表示了城市在经济、环境和社会三方面所具备的条件。城市活动能力受城市所在地区自然、经济、技术、文化、历史等条件的一定限制，也受国民经济与社会生产力发展水平的制约。此外，它还着重受包括城市工业、基本建设、环境保护、社会服务设施等方面的人力物力财力投入的影响。城市活动能力是城市各项活动进行的最基本的条件，是为城市活动的进行提供的“物质性”基础。相对于城市人口而言，城市活动能力水平的高低决定着城市人口容量的大小。一个城市的活动能力越大，在维持一定的生存空间质量的前提下，其城市人口容量也可能越大。

“城市活动强度”是指单位时间、空间内城市各项活动在规模、范围、密度、频率等方面所达到的程度和水平。它是由城市的建设规模、城市的生产规模、城市单位用地上的人口规模、城市的资源、能源消耗规模、城市的物流周转频率、城市的消费规模等指标综合反映的。

城市活动强度从其含义与组成因素来看，远远超过了前文提到的人的活动强度的范围并将其包括在其中。

城市活动强度应该受城市活动能力的制约，即城市活动应在小于城市活动能力的范围内进行。这是保证城市均衡发展的必要前提，也是不降低城市生存空间质量、满足适宜的城市人口容量的必要前提。

城市活动强度与城市活动能力的关系，从理论上而言可能呈如下三种状态。

A：城市活动能力不能满足一定的城市活动强度的需求，即（城市活动强度/城市活动能力）＞1.0。

B：城市活动能力能满足一定的城市活动强度的需求，即（城市活动强度/城市活动能力）=1.0。

C：城市活动能力满足一定的城市活动需求尚有余裕，即（城市活动强度/城市活动能力）＜1.0。

在A种状态下，会由于城市活动能力的不足而出现种种的城市问题，也肯定不利于城市生存空间质量，会降低人口容量；在B种状态下，城市活动在城市活动能力容许的限度内进行，两者较适宜，因而不会对城市生存空间质量和人口容量产生不利影响；而在C种状态下，城市活动能力有闲置浪费之虞，在一定的城市生存空间质量标准下，城市人口容量相应有进一步提高的可能。显然，较理想的状态是B，而A、C状态皆有欠缺之处。但如考虑城市中人们不断提高的改善生存空间质量的要求，则C状态（幅度较小的）相对于A状态更好些。可以预料，不考虑城市人口容量，不考虑城市的适宜生存环境质量的城市开发只能导致出现由B、C状态转变为A状态或比A状态更加严重的结果，从而对城市的健康持续发展产生深远的负效应。因此，判定一个城市活动强度与城市活动能力的关系处于哪类关系状态对于城市开发规模、开发速度的正确确定，对于维持适当的城市环境质量和人口容量是十分重要的。而要判断城市活动强度与城市活动能力的关系状态类型则有必要进行两者的定量测算。

我们可以以一系列反映适宜的城市人口容量和生存空间质量的指标作为控制参数系统。以此出发，确定一个适宜的城市活动强度理想状态特征值（理论值）参数系统，这个参数系统实际上也等同于一个体现一定服务水平与支持能力的城市活动能力参数系统（当城市活动能力与城市活动强度处于B状态类型时）。再根据城市实际的建设规模，人口密度，资源、能源消耗量，城市货流客流强度，城市消费规模等指标测算实际的城市活动强度指数。将实际值与理论值相比即可判断城市活动强度与城市活动能力的关系状态类型。有了这个判断，即可相应调整城市活动能力或城市活动强度，使城市人口容量始终处于合理的社会经济背景之下，使城市的发展始终处于有效的控制之下。

在城市的不同发展阶段，城市活动强度与城市活动能力的关系也总是处于不断的变化之中。在某一时期，城市活动强度可能大于城市活动能力；而在另一时期，城市活动强度可能小于或等于城市活动能力。城市的发展过程充满了这三种状态的交替、变化过程。因此，对于城市活动强度与城市活动能力关系的描述和分析、两者关系状态的判定，有利于我们把握城市的发展进程，也是我们正确地分析和确定具体城市的人口容量的一个重要方法。总之，城市人口容量不仅受相对宏观的自然和社会因素的影响，而且还受相对微观的因素如城市活动能力和活动强度的影响；一定水平的城市人口容量离不开一定标准的城市生态环境质量和社会生活水平质量（即城市生存空间质量）的限定；此外，值得指出的是，城市人口容量的合理确定还必须把城市活动强度与城市活动能力的关系状态类型作为其基本依据之一。

（4）城市人口容量的计算。(www.chuimin.cn)

城市人口取决于城市人口的平均密度以及城市用地规模所能达到的限度。城市人口平均密度确定既要考虑到国家有关规范、标准，又要考虑到城市所在地域的自然环境条件的特点，还要满足城市居民安全卫生生活的要求。城市用地规模的确定则既受城市自然环境条件限制，又受城市行政辖区范围限制，还与城市在地域中的地位与作用以及当前科学技术水平和经济建设能力有关。

如兰州市区1983年总面积约为211 km2，市区面积146 km2，是一个四面环山、黄河中贯的带状谷盆地城市。市区中心海拔1520 m，相对高差500～600 m。在这个盆地范围内黄河由西向东流过市区，南北两山坡度均很陡。可供城市建设使用的土地面积约为194 km2。因此在相当长的一段时间内，兰州市的城市用地发展规模只能在194 km2范围内考虑，其人口容量亦应在这一范围内确定。

城市人口容量计算可近似地用下式表示：

P=bs

式中，P——城市人口规模（万人）；

b——城市用地规模（km2）；

s——城市平均人口密度（万人/km2）。

2）城市自然环境容量

城市自然环境容量包括大气环境容量、水环境容量、土壤环境容量等，尤以前两者更为重要。

（1）大气环境容量。

大气环境容量指在满足大气环境目标值（即能维持生态平衡及不超过人体健康阈值）的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力，或所能允许排放的污染物的总量。前者常被称为自净介质对污染物的同化容量；而后者则被称为大气环境目标值与本底值之间的差值容量。大小取决于该区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量。超过了容量的阈值，大气环境就不能发挥其正常的功能或用途，生态的良性循环、人群健康及物质财产将受到损害。研究大气环境容量可为制定区域大气环境标准或控制、治理大气污染对策提供重要的依据。

城市用地面积上空的空气与城市总人口、每人所需空气量、大气污染程度以及绿地面积有关。其关系式如下。

城市用地面积的空气量=城市总人口×每人所需的空气量+工业污染所需的净化大气量+其他污染消耗的大气量+城市绿化所能供给的新鲜空气量

（2）水环境容量。

水环境容量指在满足城市居民安全卫生使用城市水资源的前提下，城市区域水环境所能承纳的最大的污染物质的负荷量。水环境容量与水体的自净能力和水质标准有密切关系。

在城市这一特定区域内，水环境容量还表现在城市所拥有的水资源储量（应考虑最不利条件，如枯水季节）所能满足某一城市规模所需的用水量，其中包括生活用水、工业用水和农田水利用水等。如福建省龙岩市枯水季节地下水资源可开采量为22.38×104 m3/d，而1990年工业总用水量为23.36×104 m3/d。因此，在工业用水仅考虑地下水的前提下，龙岩市有关部门认为只能开辟新的水源，才能满足城市发展对水资源的要求。

（3）土壤环境容量。

土壤环境容量指土壤对污染物质的承受能力或负荷量。当进入土壤的污染物质低于土壤容量时，土壤的净化过程成为主导方面，土壤质量能够得到保证；当进入土壤的污染物质超过土壤容量时，污染过程将成为主导方面，土壤受到污染。土壤环境容量取决于污染物的性质和土壤净化能力的大小，一般包括绝对容量和年容量两个方面。环境绝对容量（WQ）由环境标准的规定值（Ws）和环境背景值（B）来决定。以浓度单位（ppm）表示的计算公式为

WQ=Ws-B

以质量单位表示的计算公式为

WQ=M（WS-B）

式中，M——土壤质量，单位为t；

WQ——环境绝对容量，单位为g。

年容量（WA）为土壤每年所能容纳的污染物最大负荷量。年容量的大小除了同土壤标准规定值和土壤背景值有关外，还同土壤对污染物的净化能力有关。若某污染物的输入量为A（单位负荷量），一年后被净化的量为A'，那么，（A'/A）×100%=k，k称为某污染物在土壤中的年净化率。以浓度单位（ppm）表示的年容量计算公式为

WA=k（Ws-B）

以质量单位表示的年容量计算公式为

WA=kM（Ws-B）

年容量与绝对容量的关系为

WA=kWQ

土壤环境容量主要应用于环境质量控制，并在农业上作为污灌的依据。

3）城市工业容量

城市工业容量指城市自然环境条件、城市资源能源条件、城市交通区位条件、城市经济科技发展水平等对城市工业发展规模的限度。在许多情况下以城市工业用地的发展规模来表现。影响城市工业容量的因素很多，如前述的人口容量、大气环境容量和水环境容量等。也有研究者根据工业用地占城市建设用地的比例，以及工业用地与居住用地比例之间的关系并参照国家规范加以比较分析，从而得出工业容量的结论。

如某市现状工业用地为464 hm2，占城市建设用地比例为31%（国家规定为15%～25%），人均工业用地为45.5 m2/人（国家规定为10～25 m2/人），人均工业用地与人均居住用地之比为0.73∶1，明显偏高。该市工业容量（主要是工业用地）的确定首先考虑规划期末一定的经济规模所需的城市工业用地，并将工业用地占城市建设用地比重下调至25.78%，工业用地与居住用地之比下调至0.49∶1，以此得出该市工业容量为13.75 km2。

4）城市交通容量

城市交通容量指现有或规划道路面积所能容纳的车辆数。城市交通容量首先要受城市道路网形式及面积的影响；此外，还要受机动车与非机动车占路网面积比重、出车率、出行时间及有关折减系数的影响。下列公式可用作估算城市交通容量的参考。

式中，T——交通容量（车辆数）；

M——建成区道路网面积；

E——车行道占道路网面积比例；

d——机动车占车行道面积比例；

B——每辆车占车行道面积比例；

R——出车率；

t——每辆车每次出行时间；

r——交通管制的折减系数。