地学·人居·生态 | 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

地学·人居·生态

在2018年8月第十四期地景沙龙“人居·地学·生态”上，许多地学界的老专家与大家分享了自己的心得与体会。沙龙交流只是一个开始，我们借此总结了会上专家的发言，并与地学所近年来的研究成果汇集整理，以系列文章的形式展示出来，以期引起大家的讨论，推动学科间交流。

文/ 李同德，清华同衡规划院

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。下面进行具体分析并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。文中的标准主要是参考有关标准并结合作者本人的经验提出的，供参考。

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区域土地开发强度

（1）定义：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。

（2）现状：据原国土部调查2016年底，参评城市土地总面积488.4万平方公里，占全国土地总面积的50.9%。其中建设用地面积34.3万平方公里，占全国建设用地总面积的87.7%。国土开发强度为7.02%，分省看，上海的国土开发强度最高（36.89%），其次天津34.77%、北京21.93%、江苏21.77%、山东18.01%；最低的是西藏0.27%，其次是青海0.90%、内蒙古2.04%、甘肃2.19%、云南3.53%。

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城市土地人工硬化率

（1）定义：城市各类设施硬化用地占整个城市用地的百分比，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。

（2）土地人工硬化对自然环境的影响。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。

土壤圈与其他圈层的关系（图片来源：中国数字科技馆）

（3）土地人工硬化率的计算。简单计算是全部硬化面积之和与城市用地面积的比值。对于特殊的有空隙的铺装（如生态停车场、透水路面等），可根据具体情况扣除铺装留出的空隙（最多可按50%扣除）。河湖底部的铺装，如果为了防渗漏完全土封闭，就应全部铺装纳入计算，如果是为防冲刷护坡不隔断下渗，可按50%铺装面积计算。

（4）确定标准。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。

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人工环境对城市河湖水质污染

（1）污染源头。大体的三类：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。

（2）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。

湿地净化污水

（3）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。

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人工环境对大气环境的影响

（1）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。

逆温层加重空气污染

（2）防治：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。

（3）标准。应根据我国区域地学环境的特征，分类制定控制排放总量标准。区域地学环境对人工污染大气扩散能力影响的特征可分为三类：

1类，大气污染质非常易于扩散的地学环境（滨海平原、宽阔原野）；

2类，大气污染质尚能扩散和自净的地学环境（滨海丘陵、低山丘陵、高原缓坡、森林草原、常年多风区域）；

3类，大气污染不易扩散的地学环境（盆地、谷地、环形山湾或山脉前平原等）。

其中1类地学环境大气污染自净力较强，允许人口密度较大、工业排放总量可适当放宽。而3类地学环境，大气污染自净力很差，一旦静风或风力较小时，人为排放到空气中的污染质很难自净或扩散，引起空气质量大幅下降，甚至形成雾霾。华北平原就属于3类地学环境，这类地学环境非常脆弱，人为排放到大气中的污染质，很难自净。区域地学环境的单元其面积一般达数万平方千米到数十万平方千米，远远超过一个城市面积。区域性污染只能靠较强气流（上升气流或3级以上风力）带走污染质，以及降水（雨、雪）净化，但由于特有的地学环境，这种气象条件不是经常发生。

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其它影响

城市的人工环境已经从根本上改变了原有的地学环境，影响是多方面的，本文简单介绍了与人类生存密切相关的主要方面。

还要指出的城市建立之前的自然环境是多种多样的：草原湿地、田野、水域、平原、坡地、疏林地、盆地、谷地、丘陵、荒漠等等，城市人工环境对原有自然环境的影响是不同的，我们研究城市建立之前的自然环境是为了制定一个可能恢复的目标，如原有生态环境较好尽可能去修复它；如果原有环境是荒漠，当然完全可以建立新的适应本地特点的生态环境；如果城市是建立在大填大挖，大规模改变原有地形地貌之上的，就应该研究防止随时可能发生的地质灾害或其它自然灾害。

相关链接

序言

①再谈中国的人口分布与地学环境

②什么是人居地学？

③人居地学要做些什么？

④关中盆地地学特征与人文环境关系（上） ——关中地质背景与都城建设

⑤关中盆地地学特征与人文环境关系（下）——关中地学特征与地域文化

⑥京津冀地学环境对人居环境的影响

⑦四川盆地的地质地理环境与人居环境（上）——四川盆地及周边地质背景与多元文化

⑧四川盆地的地质地理环境与人居环境（下）——四川盆地人地关系演进

⑨全面认识人居地学环境

⑩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

头图为编辑自加，来源于Unsplash