城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
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根据含义 ,环境容量可分为两类 ,即 : 环境容量 Ⅰ 指环境的自净能力. 在该容量 限度之内 ,排放到环境中的污染物 ,通过物质的自 然循环 ,一般不会引起对人群健康或自然生态的 危害. 环境容量 Ⅱ 指不损害居民健康的环境容 量. 它既包括环境的自然净化能力 ,又包括环境保 护设施对污染物的处理能力. 因此 ,自然净化能力 和人工设施处理能力越大 ,环境容量也就越大. 指标体系[10] 是指描述 、评价某种事物的可量 度参数的集合. 环境容量指标体系是由一系列相互 联系 、相互独立 、相互补充的环境容量指标所构成 的有机整体. 在实际工作中 ,由于涉及的目的 、要
求 、内容等不同 ,指标也不尽相同 ,其选择宜适当. 指标过多 ,会给工作带来困难 ;过少 ,则难以保证工 作的科学性和完整性. 因此 ,需根据工作对象 、所要 解决的主要问题 、情报资料拥有量和经济技术力量 等条件决定. 2. 1 城市环境容量指标筛选原则
城市环境容量指标筛选要达到两个目的 :一是 使指标体系能完整准确反映环境容量状况 ;二是使 指标体系最简和最小化.“简”是要求指标概念明 确 ,调查量度方便易行 “, 小”是要求指标总数尽可 能小 ,使调查度量经济可行. 为此 ,筛选应遵循以下 原则 :
第 6 期
蒲向军等 :城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
15
图 2 多层次模糊综合评判示意图
定义 1 级模型中因素集为 VI = { v1I , v2I , …,
vIn} ,评价集 UI = { u1I , u2I , …, umI } , 因素集 VI 中
各因素权重向量 AI = ( a1I , a2I , …, aIn) , 且 AI <
收稿日期 :2001 - 09 - 23 作者简介 :蒲向军 (1972 - ) ,女 ,讲师 ,甘肃天水人 ,研究方向为城市规划与设计 、城市生态与城市环境.
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
多层次模型可由 N 级模型分层次评判复合而 形成 ,如图 2 所示.
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武汉大学学报 (工学版)
2001
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
级评判) . 2 级评判中各因素权重向量 AII = ( a1II ,
a2II , …, akII) , 且 A II < V I . 由于 bkIj 是 V II 到 UII 上的
模糊映射而产生的隶属度 , k 次 1 级评判结果全体
向量并列起来又得到一个模糊变换矩阵 :
B
I 1
R II =
～
B
I 2
3 城市环境容量模型建立
建立城市环境容量模型可以采用许多数学方 法[12] ,其运算结果分成两种形式 :一是获取具体定 量结果 ,此数量依据环境容量指标如国家污染物排 放总量控制来对城市环境保护与规划做出相应对 策 ;另一种为模型运用 ,定性与定量分析相结合 ,获 得定性结果 ,再依据环境指标如国家现行污染物排 放量标准 ,调整城市环境质量 ,并动态进行监控以 满足市民优美的生活环境和充分发展经济生产. 本 研究采用后者即建模方法 ,其中常用的是模糊综合 评判模型. 3. 1 多层次模糊综合评判模型原理[13]
城市环境容量是指城市自然环境或环境要素 (如水体 、空气 、土壤和生物等) 在自然生态的结构 和正常功能不受损害 、居民生存环境质量不下降的 前提下 ,对污染物的容许承受量或负荷量 ,其大小 与环境空间的大小 、各环境要素的特性和净化能 力 、污染物的理化性质等有关[8 ,9 ] .
环境容量由静态容量和动态容量组成. 静态容 量指在一定环境质量的目标下 ,一个城市内各环境 要素所能容纳某种污染物的静态最大量 (最大负荷 量) ,由环境标准值和环境背景值决定 ;动态容量是 在考虑输入量 、输出量 、自净量等条件下 ,城市内环 境各要素在一定时间段内对某种污染物所能容纳 的最大负荷量.
⁝
= ( bjR) k ×m
B
I k
( i = 1 ,2 , …, k ; j = 1 ,2 , …, m) 2 级模型评判结果为 :
A1I . R1I
B II = AII . RII =
A2I . R2I ⁝ ⁝ =
( a1II , a2II , …, akII) .
A
I k
.
RkI
b1I1 b1I2 … b1I m
bN11- 1 bN12- 1 … bN1 m- 1
bN21- 1
⁝
bN22- 1
⁝
…
bN2 m- 1
⁝
= ( bN1 , bN2 , …, bNm)
bNk1- 1 bNk2- 1 … bNkm- 1
从评判结果 BN 看 ,它是在 N 层次上每个等级
20 世纪 50～60 年代 ,大多数人仍津津乐道于 经济增长 ,而到了 70 年代 ,随着全球问题及人口问 题的加剧 ,几乎在全球范围内开始了关于增长的极 限的讨论 ,随之以经济发展取代传统意义的经济增 长成为了学者们研究的焦点. 伴随着人们对“公平” 作为社会发展目标的认识 ,可持续发展的思想终于 在 20 世纪 80 年代形成并最终在布伦特兰委员会 的《我们共同的未来》中被明确提出.
基础 ,以经济可持续发展为前提 ,从而谋求社会的 全面进步. 只要社会在每一个时间段内都能保持资 源 、经济 、社会同环境的协调 ,那么 ,这个社会的发 展就符合可持续发展的要求.
城市环境提供着城市居民必不可少的各种自 然资源 ,提供着市民舒适性环境的精神享受 ,还对 人类活动产生的废物和废能量进行消纳和同化 ,如 果人类的生存环境遭到破坏 ,人类的生存就会受到 威胁. 为了现代人和后代人的生存 ,必须保护和改 善环境. 因为 ,如果失去了人类社会赖以生存的自 然环境和发展经济所必需的资源与能源 ,可持续发 展的社会与可持续发展的经济也就不存在了 ,所以 环境是可持续发展的必要条件.
第 34 卷第 6 期 2001 年 12 月
武汉大学学报 (工学版) Engineering Journal of Wuhan University
Vol. 34 No. 6 Dec. 2001
文章编号 :1006 - 155X(2001) 06 - 012 - 05
城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
无效评判结果. bjI 是 1 级模糊综合评判 UI 上各评
价等级的隶属度 ,能反映出 1 级评判的评价结果.
2 级模型中因素数量等于 1 级模型进行评判的
次数 ,因此因素集 VII = { v1II , v2II , …, vkII} , 评价集
UII = UI ,且 1 级评价结果 bkIj < UII (设进行 k 次 1
(1) 完整性原则 ,指标体系应能全面反映城市 环境容量各方面的状况 ;
(2) 简明性原则 ,指标概念明确易测易得 ; (3) 重要性原则 ,指标应是诸要素诸方面的主 要指标 ; (4) 独立性原则 ,某些指标之间存在显著的相 关性 ,反映的信息重复 ,应择优保留 ; (5) 可评价性原则 ,指标均应为量化指标 ,并可 进行城市之间的比较评价. 2. 2 城市环境容量指标体系的确定 城市 环 境 容 量 指 标 体 系 框 架 由 城 市 环 境 质 量[11] 、城市污染控制 、城市环境建设 、城市生态 4 个 大类指标 、14 个中类指标和 35 个单项指标组成 (见 图 1) .
联合国对可持续发展 ( sustainable development) 的定义为 :可持续发展是指既能满足当代的需求 , 又不对后代满足其需求能力构成危害的发展的精 神. 也就是说 ,可持续发展必须协调下面两者间的 关系 : ①实现经济发展以保证后代人生活水平的提 高 ; ②保护和加强环境资源基础以满足当代人和后 代人的需要. 因此 ,可持续发展是一个涉及经济 、社 会 、文化 、技术及自然环境的综合概念 ,主要包括自 然资源与生态环境的可持续发展 、经济的可持续发 展和社会的可持续发展 3 个方面[2] . 可持续发展就 是以自然资源的可持续利用和良好的生态环境为
关键词 :城市可持续发展 ;环境容量 ;指标体系 ;模糊综合评判 中图分类号 :TU 984. 11 文献标识码 :A
1 城市可持续发展与城市环境
可持续发展[1] 思想的提出源于人类对环境问 题的逐步认识与热切关注 ,其产生背景是人类赖以 生存和发展的环境和资源遭到越来越严重的破坏 , 人类已不同程度地尝到环境破坏的苦果.
2 城市环境容量及指标体系的确定
环境问题的实质在于人类经济活动索取资源 的速度超过了资源本身及其替代品的再生速度和 向环境排放废弃物的数量超过了环境的自净能力 , 因此 ,我们必须深刻认识两个简单而重要的事实 : ①环境容量是有限的 ; ②自然资源的补偿 、再生 、增 殖需要时间 ,一旦超过极限 ,要想恢复很困难 ,有时 甚至不可逆转. 因此 ,我们可以以人类向环境系统排 放的污染物或废弃物是否超过了环境系统的承载能 力作为实现环境可持续发展的评判标准之一[6 ,7].
第 6 期
蒲向军等 :城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
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正如上述 ,城市可持续发展的内涵很广 ,表现 在自然生态环境 、经济与生产力及社会文明诸方面 综合可持续发展[3 ,4 ,5 ] . 受篇幅所限 ,本文仅从自然 生态环境可持续发展方面探讨城市环境容量的问 题 ,其他方面另文研究.
b2I1 b2I2 … b2I m
=
⁝⁝
⁝
bkI1 bkI2 … bkIm
( b1II , b2II , …, bmII)
bjII 是 2 级模型中评价集 UII 上各等级的隶属度 ,它
反映出 2 级模糊综合评判等级中的程度. 同理 ,3
级 ,4 级 , …, N 级模型如此类推 ,最后得模型 :
BN = AN . RN = ( aN1 , aN2 , …, aNk ) .
蒲向军 ,徐肇忠
(武汉大学城市建设学院 ,湖北 武汉 430072)
摘要 :阐述了城市可持续发展中的环境要求 ,探讨了环境容量的含义 、分类及指标体系 ,研究了环境容量的评价
与建模方法. 采用多层次因素模糊综合评判方法 ,详细介绍了建立城市环境容量模型的运算方法 ,为城市环保 、 城市规划的依据研究提供了一种可行途径.
价结果 ,由下式计算 :
B I = A I . RI = ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ a1I , a2I , …, aIn) .
r11 r12 … r1 m
r21
⁝
r22
⁝
…
r2 m
⁝
= ( b1I , b2I , …, bmI )
rn1 rn2 … rnm
式中“. ”符号为模糊合成运算 ,其模糊算子尽
量采用较清晰的算子 ,以克服因损失信息而产生的
众所周知 ,社会 、经济 、环境诸多要素构成了一 个综合 、复杂的大系统. 社会 、经济 、环境不但有自 己的发展变化规律 ,还受到其他要素的制约 ,这种 要素间的相互关联 、相互制约的关系即构成了系统 的结构 ,它决定着系统的运行机制及发展规律. 可持 续发展这一新型的发展模式 ,要求新型的社会、经 济 、环境关系与之相适应. 因此 ,可持续发展的环境 必须从解决环境问题入手 ,改善社会、经济、环境系 统的运行机制及状态 ,使社会经济在发展过程中 ,充 分考虑环境的承载力 ,在满足经济发展需要的同时 , 又要保证生态环境良性循环的需要. 在满足当代人 现实需求的同时 ,又要保证后代人的潜在需求.
n
∑ VI , aiI = 1. i =1
因素集 VI 中各因素到评价集 UI 的模糊映射所
获得的隶属值 rij 的全体向量并列可得到一个矩 阵:
RI = ( rij) n×m ( i = 1 , 2 , …, n ; j = 1 , 2 , …, m)
RI 称 1 级模糊综合评价的变换矩阵. 1 级模型的评
求 、内容等不同 ,指标也不尽相同 ,其选择宜适当. 指标过多 ,会给工作带来困难 ;过少 ,则难以保证工 作的科学性和完整性. 因此 ,需根据工作对象 、所要 解决的主要问题 、情报资料拥有量和经济技术力量 等条件决定. 2. 1 城市环境容量指标筛选原则
城市环境容量指标筛选要达到两个目的 :一是 使指标体系能完整准确反映环境容量状况 ;二是使 指标体系最简和最小化.“简”是要求指标概念明 确 ,调查量度方便易行 “, 小”是要求指标总数尽可 能小 ,使调查度量经济可行. 为此 ,筛选应遵循以下 原则 :
第 6 期
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图 2 多层次模糊综合评判示意图
定义 1 级模型中因素集为 VI = { v1I , v2I , …,
vIn} ,评价集 UI = { u1I , u2I , …, umI } , 因素集 VI 中
各因素权重向量 AI = ( a1I , a2I , …, aIn) , 且 AI <
收稿日期 :2001 - 09 - 23 作者简介 :蒲向军 (1972 - ) ,女 ,讲师 ,甘肃天水人 ,研究方向为城市规划与设计 、城市生态与城市环境.
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多层次模型可由 N 级模型分层次评判复合而 形成 ,如图 2 所示.
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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武汉大学学报 (工学版)
2001
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
级评判) . 2 级评判中各因素权重向量 AII = ( a1II ,
a2II , …, akII) , 且 A II < V I . 由于 bkIj 是 V II 到 UII 上的
模糊映射而产生的隶属度 , k 次 1 级评判结果全体
向量并列起来又得到一个模糊变换矩阵 :
B
I 1
R II =
～
B
I 2
3 城市环境容量模型建立
建立城市环境容量模型可以采用许多数学方 法[12] ,其运算结果分成两种形式 :一是获取具体定 量结果 ,此数量依据环境容量指标如国家污染物排 放总量控制来对城市环境保护与规划做出相应对 策 ;另一种为模型运用 ,定性与定量分析相结合 ,获 得定性结果 ,再依据环境指标如国家现行污染物排 放量标准 ,调整城市环境质量 ,并动态进行监控以 满足市民优美的生活环境和充分发展经济生产. 本 研究采用后者即建模方法 ,其中常用的是模糊综合 评判模型. 3. 1 多层次模糊综合评判模型原理[13]
城市环境容量是指城市自然环境或环境要素 (如水体 、空气 、土壤和生物等) 在自然生态的结构 和正常功能不受损害 、居民生存环境质量不下降的 前提下 ,对污染物的容许承受量或负荷量 ,其大小 与环境空间的大小 、各环境要素的特性和净化能 力 、污染物的理化性质等有关[8 ,9 ] .
环境容量由静态容量和动态容量组成. 静态容 量指在一定环境质量的目标下 ,一个城市内各环境 要素所能容纳某种污染物的静态最大量 (最大负荷 量) ,由环境标准值和环境背景值决定 ;动态容量是 在考虑输入量 、输出量 、自净量等条件下 ,城市内环 境各要素在一定时间段内对某种污染物所能容纳 的最大负荷量.
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= ( bjR) k ×m
B
I k
( i = 1 ,2 , …, k ; j = 1 ,2 , …, m) 2 级模型评判结果为 :
A1I . R1I
B II = AII . RII =
A2I . R2I ⁝ ⁝ =
( a1II , a2II , …, akII) .
A
I k
.
RkI
b1I1 b1I2 … b1I m
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bN21- 1
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…
bN2 m- 1
⁝
= ( bN1 , bN2 , …, bNm)
bNk1- 1 bNk2- 1 … bNkm- 1
从评判结果 BN 看 ,它是在 N 层次上每个等级
20 世纪 50～60 年代 ,大多数人仍津津乐道于 经济增长 ,而到了 70 年代 ,随着全球问题及人口问 题的加剧 ,几乎在全球范围内开始了关于增长的极 限的讨论 ,随之以经济发展取代传统意义的经济增 长成为了学者们研究的焦点. 伴随着人们对“公平” 作为社会发展目标的认识 ,可持续发展的思想终于 在 20 世纪 80 年代形成并最终在布伦特兰委员会 的《我们共同的未来》中被明确提出.
基础 ,以经济可持续发展为前提 ,从而谋求社会的 全面进步. 只要社会在每一个时间段内都能保持资 源 、经济 、社会同环境的协调 ,那么 ,这个社会的发 展就符合可持续发展的要求.
城市环境提供着城市居民必不可少的各种自 然资源 ,提供着市民舒适性环境的精神享受 ,还对 人类活动产生的废物和废能量进行消纳和同化 ,如 果人类的生存环境遭到破坏 ,人类的生存就会受到 威胁. 为了现代人和后代人的生存 ,必须保护和改 善环境. 因为 ,如果失去了人类社会赖以生存的自 然环境和发展经济所必需的资源与能源 ,可持续发 展的社会与可持续发展的经济也就不存在了 ,所以 环境是可持续发展的必要条件.
第 34 卷第 6 期 2001 年 12 月
武汉大学学报 (工学版) Engineering Journal of Wuhan University
Vol. 34 No. 6 Dec. 2001
文章编号 :1006 - 155X(2001) 06 - 012 - 05
城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
无效评判结果. bjI 是 1 级模糊综合评判 UI 上各评
价等级的隶属度 ,能反映出 1 级评判的评价结果.
2 级模型中因素数量等于 1 级模型进行评判的
次数 ,因此因素集 VII = { v1II , v2II , …, vkII} , 评价集
UII = UI ,且 1 级评价结果 bkIj < UII (设进行 k 次 1
(1) 完整性原则 ,指标体系应能全面反映城市 环境容量各方面的状况 ;
(2) 简明性原则 ,指标概念明确易测易得 ; (3) 重要性原则 ,指标应是诸要素诸方面的主 要指标 ; (4) 独立性原则 ,某些指标之间存在显著的相 关性 ,反映的信息重复 ,应择优保留 ; (5) 可评价性原则 ,指标均应为量化指标 ,并可 进行城市之间的比较评价. 2. 2 城市环境容量指标体系的确定 城市 环 境 容 量 指 标 体 系 框 架 由 城 市 环 境 质 量[11] 、城市污染控制 、城市环境建设 、城市生态 4 个 大类指标 、14 个中类指标和 35 个单项指标组成 (见 图 1) .
联合国对可持续发展 ( sustainable development) 的定义为 :可持续发展是指既能满足当代的需求 , 又不对后代满足其需求能力构成危害的发展的精 神. 也就是说 ,可持续发展必须协调下面两者间的 关系 : ①实现经济发展以保证后代人生活水平的提 高 ; ②保护和加强环境资源基础以满足当代人和后 代人的需要. 因此 ,可持续发展是一个涉及经济 、社 会 、文化 、技术及自然环境的综合概念 ,主要包括自 然资源与生态环境的可持续发展 、经济的可持续发 展和社会的可持续发展 3 个方面[2] . 可持续发展就 是以自然资源的可持续利用和良好的生态环境为
关键词 :城市可持续发展 ;环境容量 ;指标体系 ;模糊综合评判 中图分类号 :TU 984. 11 文献标识码 :A
1 城市可持续发展与城市环境
可持续发展[1] 思想的提出源于人类对环境问 题的逐步认识与热切关注 ,其产生背景是人类赖以 生存和发展的环境和资源遭到越来越严重的破坏 , 人类已不同程度地尝到环境破坏的苦果.
2 城市环境容量及指标体系的确定
环境问题的实质在于人类经济活动索取资源 的速度超过了资源本身及其替代品的再生速度和 向环境排放废弃物的数量超过了环境的自净能力 , 因此 ,我们必须深刻认识两个简单而重要的事实 : ①环境容量是有限的 ; ②自然资源的补偿 、再生 、增 殖需要时间 ,一旦超过极限 ,要想恢复很困难 ,有时 甚至不可逆转. 因此 ,我们可以以人类向环境系统排 放的污染物或废弃物是否超过了环境系统的承载能 力作为实现环境可持续发展的评判标准之一[6 ,7].
第 6 期
蒲向军等 :城市可持续发展的环境容量指标及模型建立研究
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正如上述 ,城市可持续发展的内涵很广 ,表现 在自然生态环境 、经济与生产力及社会文明诸方面 综合可持续发展[3 ,4 ,5 ] . 受篇幅所限 ,本文仅从自然 生态环境可持续发展方面探讨城市环境容量的问 题 ,其他方面另文研究.
b2I1 b2I2 … b2I m
=
⁝⁝
⁝
bkI1 bkI2 … bkIm
( b1II , b2II , …, bmII)
bjII 是 2 级模型中评价集 UII 上各等级的隶属度 ,它
反映出 2 级模糊综合评判等级中的程度. 同理 ,3
级 ,4 级 , …, N 级模型如此类推 ,最后得模型 :
BN = AN . RN = ( aN1 , aN2 , …, aNk ) .
蒲向军 ,徐肇忠
(武汉大学城市建设学院 ,湖北 武汉 430072)
摘要 :阐述了城市可持续发展中的环境要求 ,探讨了环境容量的含义 、分类及指标体系 ,研究了环境容量的评价
与建模方法. 采用多层次因素模糊综合评判方法 ,详细介绍了建立城市环境容量模型的运算方法 ,为城市环保 、 城市规划的依据研究提供了一种可行途径.
价结果 ,由下式计算 :
B I = A I . RI = ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ a1I , a2I , …, aIn) .
r11 r12 … r1 m
r21
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r22
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…
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= ( b1I , b2I , …, bmI )
rn1 rn2 … rnm
式中“. ”符号为模糊合成运算 ,其模糊算子尽
量采用较清晰的算子 ,以克服因损失信息而产生的
众所周知 ,社会 、经济 、环境诸多要素构成了一 个综合 、复杂的大系统. 社会 、经济 、环境不但有自 己的发展变化规律 ,还受到其他要素的制约 ,这种 要素间的相互关联 、相互制约的关系即构成了系统 的结构 ,它决定着系统的运行机制及发展规律. 可持 续发展这一新型的发展模式 ,要求新型的社会、经 济 、环境关系与之相适应. 因此 ,可持续发展的环境 必须从解决环境问题入手 ,改善社会、经济、环境系 统的运行机制及状态 ,使社会经济在发展过程中 ,充 分考虑环境的承载力 ,在满足经济发展需要的同时 , 又要保证生态环境良性循环的需要. 在满足当代人 现实需求的同时 ,又要保证后代人的潜在需求.
n
∑ VI , aiI = 1. i =1
因素集 VI 中各因素到评价集 UI 的模糊映射所
获得的隶属值 rij 的全体向量并列可得到一个矩 阵:
RI = ( rij) n×m ( i = 1 , 2 , …, n ; j = 1 , 2 , …, m)
RI 称 1 级模糊综合评价的变换矩阵. 1 级模型的评