十年前,本人曾在2010年“中国可持续发展论坛”上发表了一个观点:“城市,是人类为生存发展而建设的与大自然对立的产物”【1】。十年后,我们站在新时代空间规划语境下,重新审视城市与自然的关系更加具有现实意义。本文基于同衡人居地学环境的多年研究成果,介绍了宜居地学环境的指标体系及其构建,以可控的指标服务于城市的规划、建设和管理,使城市与自然从对立面走向修复与和谐发展。
地球的演化孕育了人类,人类从最初的向自然求生存到农耕时代聚居于田园村落,基本都是生活在生态良好的近自然环境之中。直到农耕时代中后期,人类为了交换商品产生了集市,进而逐步聚居到城镇,人类在这一生存发展过程中,步入了工业化时代,城镇范畴也不断拓展,从城市到大城市,再到城市群,城市真正意义上的兴起了。
城市的兴起,完全打破了原有的自然面貌:为了聚集居住或建设工厂需要土地平整、为了提高土地利用效力不得不增加建筑密度甚至为建筑牺牲林木、为了快速交通需要架桥铺路硬化地面、为截流水源改变天然水系对河湖衬底、为了“美观”铲除原有野花野草种植人工草坪和人工花坛……这些改变使得城市无形之中站在了大自然的对立面。
首先,硬化的地面、城市建筑基础、河湖衬底等等,隔绝了大气与地下土壤的联系,打破了地面水与地下水之间的自然平衡和互为补充。雨水无法直接渗入地下,只能径流通过雨水管引入河道到下游。这使得原本自然透气有生命(微生物)的地下土壤退化成了干硬的板块;同时,地下水位因无水补充而下降,进一步引起地面的下沉,当雨水过大,径流超过管道的负荷时,还会发生内涝等城市问题。
其次,城市的人工绿化往往是铲除原始的植被,按人的意志种植外来林木、大面积草坪、人工花坛,每年进行修剪,铲除天然杂草,看似美观,实际大大降低了植被的固碳制氧效率,破坏原有生态。
第三,城市地面的硬化还会引起所在地太阳幅射与地面吸热的平衡破坏,形成城市的热岛效应,城市气温高于附近郊区,严重的还还会影响全球气候,造成巨大的灾难。
此类的情形不胜枚举,在城市由小到大的进化过程中,人类不断向自然“透支”资源,而这种透支的代价是大自然生态平衡的破坏,城市拥挤、交通堵塞、环境污染、空间紧张等城市病频发,甚至影响到人类赖以生存的食物、水、空气等条件。自然与城市、人类变得对立起来。
城市与自然的对立,让人类几乎没有防御的“被暴露”在恶劣的城市环境中,也让人类开始关注自然和城市的关系,由此“宜居城市”的发展理念应时而出。
我国“宜居城市”的概念正式提出是国务院在2005年批复北京城市总体规划时首次在中央人民政府的文件中出现“宜居城市”概念。2005年7月,国务院副总理曾培炎在全国城市规划工作会议上要求“要把宜居城市作为城市规划的重要内容”。随之,全国有很多城市把“宜居城市”列为城市发展目标。对什么是宜居城市?如何规划建设宜居城市?不仅城市管理者关心,城市规划建设者关心,城市居民也很关心。2006年,建设部组织有关机构专家对《宜居城市科学评价指标体系》进行了研究,2007年制定了非强制性的标准——《宜居城市科学评价标准》(下简称《标准2007》),提出了六大指标体系:社会文明程度、经济富裕程度、环境优美度、资源承载度、生活便宜度、公共安全度,并设计了若干子系统指标。除这六大指标体系外,《标准2007》还另外设置了综合评价否定条件:宜居指数累计得分≥80分的城市,如果有设定的任何一项否定条件,就不能确认为“宜居城市”。【2】
《标准2007》公布后,产生了一定的积极影响。然而一些研究单位按照这《标准2007》定期不定期选取全国一部份城市进行评价排队,甚至有单位对该标准作了部分修正后进行评价排队,结果与人们想象的宜居城市相差较远。人们对宜居城市认识,如何成为宜居城市,还是比较模糊。
其中一个主要原因是《标准2007》“把社会文明、人均GDP、人均收入、城市公共设施等人工行为因素列入指标体系,这部分指标占到了全部评价得分的76%,而包括城市绿化在内的自然资源环境总计得分不到24%”【2】,这造成了排名的结果呈现“人均GDP高就宜居”的趋势。
笔者认为,宜居城市的判定不应忽视所在城市区域地学环境(自然环境)是否真正宜居(并设法保护、修复已经破坏了的地学环境)这一事实和居民实际感受。考虑到目前城市生态破坏的现状,要使城市适宜人类生存发展,应当顺其自然,尽可能恢复自然地面、增加植被、减少对自然资源的过度消耗,为此,我们基于《人居地学环境》的多年研究成果,提出了《宜居地学环境指标体系》,供城市治理、更新和建设,及主管领导们参考。该指标体系试图排除评价者人为主观因素影响,运用客观科学的因素——自然环境因素、加上人工建设中破坏和修复的自然环境因素(统称人居地学环境因素),来进行客观的科学评价。
评价单元划分说明:
人居地学环境,随着空间位置的不同有着巨大的差异,如地形地貌、安全性、气候、环境、植被、资源禀赋等等。差异是明显的,问题也是复杂的,为了研究的方便和深入,我们对不同尺度的地学环境,分别进行分析、研究和评价。按尺度可将地学环境分为四类:地球和各大洲、大的地理单元(如大的河流流域、青藏高原等)、中尺度地理单元(如四川盆地、东北平原、华北平原、长江三角洲平原等)、小尺度地理单元(一般城市)。
人居地学环境的研究目的是建立评价指标体系,根据不同地域的自然环境参数,评价其人居自然环境的优劣;或对现存的城市、区域提出科学的人口容量、产业规模的控制指标。研究发现:城市的地学环境受中尺度的地理单元区域地学环境影响极大,因此,本文介绍的评价标准基于中尺度地理单元区域的研究结果,对于小尺度地理单元的城市受人类活动影响较大,在中尺度研究的基础上,再根据城市人类活动影响进行修正。
1. 地学环境的安全性
包括区域的地质状况,是否在活动地震带、工程地质条件等。
2. 地学环境的适宜性
包括气候带、地形地貌特征、大气环流条件等。
3. 自然灾害
包括水涝洪旱灾频率、大风台风频率、泥石流、山体崩塌等地质灾害等。
4. 区域的水环境和水资源
包括区域内有否大江、大河、湖泊,是否处于沿海区域,区域内地下、地表水资源丰度。
5. 自然资源禀赋
包括可供人类聚居生存的土地资源、气候资源、森林资源(林木覆盖率)、自然环境自净力(含大气、水域自净能力)等。
以上区域地学环境对人类宜居的基本的评价因子和包涵的具体评价因子,在制定评价指标时,每一因子权重也有差异,根据其对人类生存发展的影响确定,安全性第一,基础生存条件(如水源)其次,再次是舒适性。根据调查和研究者的经验,整个区域自然地学环境权重大于70%,人类活动对地学环境影响约占30%考虑。
城市是为了人类自身的生存发展而建立起来的与原有自然环境对立的人工环境,这种人工环境破坏了原有地学环境的生态平衡,反过来威胁到人类自身的可持续发展。下面进行具体分析。必要时提出减缓或修复人工环境造成的对自然生态平衡的破坏,建立人工环境下新的生态平衡的措施,保证城市的可持续发展。
区域土地开发强度是指评价区域的建设用地总面积占评价区域国土面积的百分比。其中建设用地包括城镇、村落、开发区、交通基础设施总和。2016年数据:全国约一半的参预统计国土统计土地开发强度为7.02%,土地开发强度最高的为上海(36.89%)、天津(34.77%)、北京(21.9%),最低的为西藏(0.27%)、青海(0.90)、内蒙古(2.04%)。
城市各类设施硬化用地占整个城市建设用地的百分比,具体指:道路广场铺装、停车场铺装、建筑物基础、绿地中的各种小型铺装、河湖底部铺装等的平面面积总和占城市总用地面积的比值,称城市土地人工硬化率。铺装后隔断了天然雨水雪水自然入渗地下、阻止了生物从土壤中自然生长、阻断了大气与土壤之间联系、削弱了土壤对环境的污染物的自净能力、硬化的铺装面加据了城市热岛效应等等,最终结果是自然生态受到了严重破坏,破坏的程度决定于土地人工硬化率。硬化率越高,居民生活的舒适度越低。
为了减少因人工铺装对城市生态的破坏,制定合理的人工硬化率和临界指标十分必要。笔者通过分析研究,建议城市土地人工硬化率合理标准为30%,允许的最大人工硬化率不得超过50%。城市管理者要严格控制土地人工硬化率。
污染的源头大体为三类:城市地面初期雨水入城市河湖水系,分散的垃圾或废弃物随雨水进入河湖的污染,城市污水直接排放入河湖污染,居民生活污水直接排入雨水管未经处理再入河湖;工厂、仓库地面雨水入城市水系,工业污水未经处理或处理不达标直接排入城市水系;周边农田农药、化肥随雨水注入城市水系。上述污染入渗地下也会污染地下水。此类污染老旧城市较为普遍。
防治:城市河湖水质污染主要来自城市居民和外来游客的不良卫生习惯,以及城市本身地面环境,加强城对居民、游客教育,并从污染源头加强环境卫生管理是防治城市河湖污染的两大根本措施。对企业的污染排放实施严格的执法检查是防止工业污染的更为重要措施。控制绿化和园林的农药化肥使用总量,在近郊利用湿地净化灌溉尾水、城市再生水是一种补充的生态自净防治措施。
建议控制标准:城市河湖景观水质普遍达到3级,个别河段(不超过全市水面10%)短时(事故期间)亦应控制在之4类之内,城市河湖决不允许出现劣5类水质。
特征:人工环境对大气污染的影响不像对水污染的直接,但受区域地学环境影响较大。便于扩散的地学环境(滨海、宽阔原野等)受污染的近地面空气很容易扩散自净;相反因区域地学环境的因素,大气环流受阻,污染质难以扩散自净。如华北平原,受太行山、燕山阻隔,大气污染呈区域性特征,京津冀多城市常常同时受雾霾威胁。
京津冀地区人口密度过大、工业污染过于集中,不利气象条件使污染停留难以扩散,雾霾常常出现,且持续时间长,因此靠一个城市的单独治理效果不明显。当然城市自身的P2.5对大气的污染也不能忽视,特别在区域造成的污染出现时,加上城市自身的污染物会局部叠加本市的污染浓度。
治理:大气污染的治理要更重视区域人工环境污染的治理,大力治理有害气体和颗粒污染的排放,减少区域燃煤、提高燃油质量,控制区域污染排放总量。除对工业污染严格控制外,对城市自身的污染主要是减少机动车排放,提倡公交出行;改善居民能源结构,提倡清洁燃气。
如果发生人为的重大事故灾害,造成了永久的不可修复弥补的事件,应该列为人类不可聚居区域。
上述人居地学环境评价指标,根据其对人居环境宜居性的影响的程度(或重要性)将这些指标,分别赋予权重,属于自然地学环境的指标是基本的,影响最重的,按总权重72%安排,人类活动影响是局部的,权重按28%考虑。具体权重值如下表。
为了比较不同地区人居地学环境,我们选择了珠三角、长三角、京津冀三个典型区域,用上述宜居地学环境评价指标体系分别进行测算,其结果如后【6】:
长三角地区84分,珠三角地区80分,京津冀地区52分。需要说明的是如果花很大人力、成本对京津冀地区进行环境修复、引外来水源,使林木覆盖率达到50%以上,南水北调更能充分满足京津冀需求,进一步治理大气和水环境,不再增加新的污染源,不再出现重大污染事故,最终测算可以使人居地学环境获得68分。
从目前看,长三角、珠三角地区,人口和产业发展还有一定的潜力,但一定要利用有利的地学环境,发展高科技产业,和绿色产业,局部修复、总体保持良好的人居地学环境。
人类为了自身的生存发展,聚集建设城市,是自觉的行为,没想到自觉的行为反而破坏了大自然的生态平衡,产生各种城市病,影响到人类自身的生存,城市走向了与自然对立。
今天我们面对这一问题,首先要认识承认现代城市为了生存发展进行的建设的结果,已经走向了与自然对立的道路;其次要做的是与自然和谐相处,要设法顺其自然,尽量恢复自然地面、增加植被;更要减少人类的过度消费的欲望,减少土地、能源、水源、自然资源的消耗,减少污染排放。认识和承认非常重要,还要达成共识,这是基础,有了这个基础,后两条下决心去做是关键。只有这样才能让城市和自然的关系由对立走向修复和和谐发展。
【1】李同德.低碳城市和城市化发展战略探索.中国人口·资源与环境.2010年专刊(2010中国可持续发展论坛)
【2】李同德.编制宜居城市地学环境标准的必要性. 207-10-10
【3】李同德.人类聚居地学环境评价探索(一)——地学因子是宜居城市科学评价的必要指标. 2018-12-26
【4】李同德.人类聚居地学环境评价探索(二)——人类活动对地学环境的影响评价. 2019-1-2
【5】李同德.人类聚居地学环境评价探索(三)——人类聚居地学环境评价指标. 2019-1-9
【6】李同德.略谈地学环境的宜居性——三个区域地学环境比较. 2019-3-13