人居环境建设可持续评价

第6章　微观层面解析实践：人居环境建设可持续评价

“人居环境建设需要消耗大量的建筑材料（其主体为不可更新资源），而建筑原材料的过度开采必将加速资源枯竭；并且，人居环境建设及房屋维护引发能源巨大消耗（Pulselli，et al.，2007）”。人居环境建设的可持续发展是全人类可持续发展的重要组成部分，没有人居环境建设的可持续发展，就不可能实现全人类的可持续发展战略目标。

然而长期以来，建筑规划领域侧重于人居环境建设物质形态方面的适居性的研究多，而从物质建设角度开展人居环境建设可持续性评价方面的研究少。与此同时，在可持续发展状况的评价方法上，一直受到定量化评价方法，特别是针对不同量纲、不同类别的能量及物质间难以定量化比较的瓶颈制约。并且，人居环境建设在促进人类文明发展与生态环境培育等方面存在着正反两方面的作用，对这两方面的作用也是当今可持续发展评价中急需探寻的科学问题之一。

据此，本部分内容立足于人居环境建设微观层面的分析与研究，从物质层面的角度探寻人居环境建设可持续评价的方法，为全面评估人类建设活动的综合效应、规范人类建设活动行为提供理论与技术支持。

本章主要从三个方面进行讨论。首先，对国内外可持续评价的理论与方法进行了系统分析与总结；其次，对能值分析方法及其在可持续发展评价中的运用做了深入的阐述；最后，构建了适用与人居环境建设可持续评价的能值评价指标体系。

6.1　国内外可持续评价研究综述

针对可持续发展评价指标构建，主要有如下几种方法：一是基于系统观点构建可持续发展综合评价指标体系，力求使评价指标体系涵盖社会、经济、生态等方面；二是基于新的价值观与理念，人们重新审视自然资源与环境的价值，着力于探讨适宜的自然资源与环境价值的估价方法，如运用“生态占用”衡量发展对生态环境压力，运用“绿色GDP”衡量经济发展对生态环境影响程度，运用“帕累托最优”来实现社会行动的公平与公正。“所谓帕累托最优，就是指这样一种状态，即在不使其他人境况变糟的情况下，而不可能再使另一部分人的处境变好。整个社会因为帕累托改进已经达到了公平与效率的最佳点，帕累托最优的基本原则是在公平基础上，在资源能够得到正确配置的前提下，实现效用最大、满意度最大、社会福利最大，从而达到公平与效率的均衡。”（任丽梅，2006）

6.1.1　可持续发展研究历程

可持续发展是长期以来人类对其自身生产行为与生活方式的一种理性选择，是20世纪80年代提出的一种具有划时代意义的发展理念与发展模式，其思想雏形可追溯到1962年美国生物学家雷切尔•卡逊（Rachel Carson）《寂静的春天》和1972年罗马俱乐部发表的《增长的极限》。1987年联合国世界环境与发展委员会的《我们共同的未来》报告中正式提出了可持续发展概念，并于1992年6月在巴西里约热内卢举行的联合国世界环发大会，会上发表了《21世纪议程》。至此，可持续发展逐步成为了全球性共同的行动纲领。可持续发展核心思想是在满足自身发展的前提下，既不危及后代发展的需求，同时也不危及周围地域的发展需求，即在时间与空间上人与环境的协调。综观国际可持续发展的研究，大致可分为三个阶段。

1）人类环境观的雏形期（20世纪80年代以前）

18世纪以来，机械化生产及蒸汽机等出现，推动了工业革命的发展，也带动了交通运输的革新和发展。特别是以英国等西方资本主义国家为代表的工业革命（又称产业革命），实现了由工场手工业向工厂大机器生产阶段的飞跃，诞生了生产领域的一场重大变革，极大促进了人类文明提高，加快了城市化进程，缩短了人类活动空间距离。与此同时，也导致了人们物质需求欲望的日益增长，加速了对自然环境需要的压力，产生了诸如耕地数量与森林资源的锐减、水资源与大气环境的污染加剧、土地沙漠化范围扩大、城市生活质量降低等环境问题，严重危及人类生存环境。在人们关注与享受物质文明日益提高的同时，国际上政界与学界也逐步开始了对人类生存环境的广泛关注。此时期主要成果以1960年出版的福伊斯特（Forester）的《世界末日：公元2026年11月23日，星期五》、1962年美国生物学家雷切尔•卡逊（Rachel Carson）的《寂静的春天》和1972年罗马俱乐部发表的《增长的极限》为代表。《世界末日：公元2026年11月23日，星期五》（任丽梅，2006）和《寂静的春天》首次向全人类阐述了化肥、农药等重大公害事件对生态平衡造成的严重危害及长期影响。《增长的极限》指出，如果世界上的人口和资本快速增长的模式继续持续下去，世界将会面临一场“灾难性的崩溃”，唯一途径是采取“零增长”。这些代表性著作认为，要避免过量消耗地球资源而导致人类生存环境的崩溃，经济发展不是人类社会发展与进步的唯一目标。其学术价值在于，首次对人类的发展方式与生存环境状况进行了质疑和深刻反思，向人类生存环境危机敲响了警钟，并提醒人们尽快采取联合行动，杜绝不合理的发展方式，降低对生态环境和资源的破坏。这些著作促成了全球开展对经济发展与资源环境利用关系问题的广泛讨论，为可持续发展概念提出奠定了理论基础。

在此时期，人们主要围绕资源的有效利用及环境保护开展了研究，如美国经济学家Curacy Wamtrup在《资源保护：经济学与政策》一书中，提出了最低安全标准法的思路，认为生态环境破坏的后果具有不确定性，可能造成无法弥补的损失，产生不可逆转的影响（贾春宁，2004）。这些研究成果隐含了可持续发展的基本思想，为后来可持续发展的正式提出奠定了基础。

1972年6月5日—16日，在瑞典斯德哥尔摩召开的联合国第一次联合国人类环境会议，召集了世界133个国家的1 300多名代表，共同讨论当代环境问题、探讨全球环境保护策略。会议通过了《联合国人类环境会议宣言》，认为世界各国必须采取共同行动，保护环境、拯救地球，造福人类。会议唤醒了全人类共同保护环境的意识，从而正式拉开全球性可持续发展行动的序幕。

2）可持续发展概念形成期（20世纪80年代初至20世纪末）

20世纪80年代以来，联合国环境与发展委员会在促进全球可持续发展方面做出了卓越的贡献。1983年，联合国成立了环境与发展委员会，拉开了全世界共同开展环境治理序幕。1987年，在联合国环境与发展委员会第一任主席布莱特兰夫人的倡导下，联合国环境与发展委员会（WCED）发表了《我们共同的未来》，首次向世人正式提出了可持续发展概念。随后，于1992年在里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上发表了《里约宣言》及《21世纪议程》，并由此有力推动了可持续发展在世界范围内的展开。

随着可持续发展工作开展与研究深入，在全球范围内深化与落实了《21世纪议程》的行动纲领，包括中国在内的100多个国家与地区分别制定了地区性的21世纪议程（例如中国在1994年制定了《中国21世纪议程》）。与此同时，人们已探索从经济学、社会学、生态学、管理等领域开展可持续发展的综合研究，取得了大量的研究成果。

值得一提的是，相关的国际性研究机构与组织分别召开了行业性的可持续发展研讨会，致力于促进全球可持续发展的推进。如1994年在美国佛罗里达州坦帕市召开了第一届世界可持续建造国际会议，会议上正式提出了“可持续建造”概念，并且Charles J.Kibert提出了“可持续建造”的六项主要原则（周红，2006）。1996年在土耳其伊斯坦布尔召开了联合国人类住区第二次大会（简称“人居二”大会，或称世界“城市高峰会议”），致力于探索在“人人享有适当的住房”前提下，大力推进人类住区可持续发展。

总之，在联合国环境与发展委员会的大力推动下，可持续发展研究已深入到了各个学科领域，致力于探索人类可持续发展的生存范式。

3）可持续发展壮大期（21世纪以来）

进入21世纪以来，可持续发展已成为一个热点研究领域，并已成为全球性的行动纲领，人们围绕可持续发展理论与实践开展的大量卓有成效的工作，取得了令人瞩目的成绩。

政府决策与管理层面，各国政府相继制定了地方性的21世纪议程法规，出台了环境管理的相关法规。2001年7月在阿姆斯特丹召开了第一届开放的全球变化科学大会，来自105个国家的科学家和其他有关各方签订了《阿姆斯特丹全球变化宣言》。宣言提出建立一个新的全球环境变化科学系统，加强合作，实现跨学科、环境与发展问题以及自然和社会科学更全面的整合。我国于2002年颁布了《中华人民共和国环境影响评价法》（2002年10月28日通过，2003年9月1日施行）。同时，为了实施可持续发展战略，预防因规划和建设项目实施后对环境造成不良影响，促进经济、社会和环境的协调发展，我国广泛开展了建设项目环境影响评价（EIA）、战略环境评价等。

可持续发展理论与方法层面，人们已从多学科的角度开展了综合研究。“产业生态学是一门研究社会生态活动中自然资源从源、流到汇的新陈代谢过程、组织管理体制，了解生产、消费、控制行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关联的系统科学”（杨建新等，1998；陆宏芳等，2005）。人们运用产业生态学理论与方法来探讨产业系统及其与自然系统相互关系；运用生命周期理论，从产品的设计—生产—使用—拆除全过程开展可持续评价。人居环境建设是一个复杂的巨系统，人居环境建设可持续发展不仅需要规划师、建筑师等设计人员具有环境意识，而且需要城市决策者、投资商，甚至全市民具有较强的环境意识。人居环境建设涵盖了城市建设的规划、设计、施工、管理、城市更新等领域，人居环境建设可持续发展必将借助于多学科的综合研究。首先急需协调好协调人与自然关系；协调好当代与后代关系；协调好效率与公平三个方面的关系。针对不同的研究侧重点，“形成了可持续发展不同侧重点的相关名称与术语，如，清洁生产、污染防治、污染控制、资源利用最小化、生态设计等。”（Glaviĉ，et al.，2007）

可持续发展评价指标方面，人们主要围绕区域可持续发展指标体系构建开展了大量的研究。“国际组织，如联合国或欧盟，运用经济、社会、环境和制度等指数了描述系统的可持续性。构建了压力-状态-响应评价指数模型。A•ZidanŠek运用幸福度指数，探讨居民的生活质量与可持续发展的关系”。（ZidanŠek，2007）可持续发展涉及自然生态、经济社会、政治文化等各个领域，其理论与实践关键在于构建可持续发展评价指标体系，促进人类生存环境的改善与安全水平的提高。可持续发展是诸多社会、经济、自然要素相互作用、协调偶合的结果，并且，从系统论角度来看，人类活动系统具有复杂性、开放性、动态性特点，对其发展过程的定量描述十分困难，以致开展可持续发展定量化评价成为制约区域可持续发展实施的瓶颈。中国科学院可持续发展研究课题组针对中国可持续发展开展综合研究，形成了《中国可持续发展战略研究报告》，提出了“可持续发展能力”综合评价指标体系。（中国科学院可持续发展研究课题组，2001）

可持续发展实践层面，人们从能源利用的角度开展了大量实践。能源的利用效率，“特别是可再生能源的广泛利用是促进人类社会可持续发展的重要保障”（Balat，2007）。清洁能源已被广泛利用于人们日常生活的各个领域，探寻节能减排的技术与措施也已在世界范围内容广泛展开。这些工作有效推进了全球可持续发展实践的深入。

可持续发展的国家层面的课题资助方面，吴良镛先生于1999年主持了国家自然科学基金重点项目“可持续发展的中国人居环境的基本理论与典型范例”，陈秉钊等于1999年主持了国家自然科学基金重点项目“可持续发展的中国人居环境的评估体系及模式研究”，刘加平先后主持了国家自然科学基金重点课题“西藏高原节能居住建筑体系研究”及面上项目“西部生态民居”，分别就人居环境建设及可持续发展等问题开展了深入研究。

上述成果的取得，极大促进了可持续发展在全球的广泛开展。但是，我们也必须清醒地看到，可持续发展不仅仅是环境的问题；人居环境建设可持续性评价，也不能只片面地看到系统的环境性能，而忽视了人居环境建设系统的社会性能和经济性能，否则也不可能达到可持续发展的目的。

6.1.2　可持续评价理论与方法变革

长期以来，在人类经济社会发展评价中缺乏对资源环境投入价值的合理评价标准与准则，造成资源过度消耗与浪费、环境状况日益恶化。以国内生产总值（GDP）为主要指标的投入产出核算体系，在对自然资源、生态环境等生产要素投入方面逐渐表现出明显的不足，忽视了自然资源与生态要素的投入对经济发展的贡献。与可持续发展思想不吻合。据此，人们尝试从自然资源与环境评价角度，开展环境成本核算。目前，环境成本核算按照衡量尺度可分为货币化和非货币化方法两种。

货币化方法从经济学角度出发，直接将资源利用纳入经济系统之中，对自然资源进行估价。常用的资源定价模型有影子价格模型、边际机会成本模型等（尹璇等，2004），如费用-效益分析是判断发展的主要评价方法。“生态系统价值量的定量分析是一项困难的工作，尽管前人进行了不少尝试，取得了卓有成效的进展，但仍然不尽完善。目前对生态系统价值进行定量的方法，包括市场价值法、意愿调查法和价值补偿法等都存在着认为因素影响的问题”（李海涛等，2005）。市场价格法往往受供求关系的影响较大；支付意愿受审美观点和经济发展水平的制约；价值补偿受补偿对象的不同而产生较大的差异。但是，基于货币量纲的费用-效益评价方法的主要缺陷是缺乏对自然资源投入价值的合理评价，未反映所投入的自然资源真实价值。

非货币化方法是从生态学和系统学角度评价自然资源的利用情况，如能值分析方法、生态占用方法、生命周期评估方法、环境承载力评价方法等（尹璇等，2004）。如，Constanza等在1997年针对生态服务价值，从全球生态系统角度计算了全球生态服务价值总值。

1）生态足迹分析方法

1992年加拿大生态经济学家Rees，W.E.首先提出了生态足迹的概念（Rees，1992），之后Rees与其研究生Wackernagel一同逐渐发展完善了生态足迹模型（Rees，et al.，1994）。生态足迹是指单位时间内（通常为一年），生态系统向一定地域范围内的人口提供他们所消耗的所有生物性资源和消化他们所产生的所有废弃物的土地和水体的总面积，即在一定人口和经济规模条件下，维持其资源消费和废弃物吸收所必需的土地面积。生态足迹的方法尝试从维持地域生态系统平衡与稳定的角度，将人类生产与生活等各项活动转换成“生态土地面积”的评价单位，进行统一量纲的评价。

截至2004年，世界上已有149个国家发表与公布了其生态足迹状况的报告。针对城市生态系统的可持续性，Wackernagel和Rees运用生态足迹方法进行计算（Wackernagel，et al.，1996）。Bagliani等运用生态足迹及生态承载力对意大利锡耶纳（Siena）地区不同尺度地域单元的生态足迹状况进行了比较研究（Bagliani，et al.，in print）。

尽管生态足迹具有众多的优点，并已被广泛应用。但是，也有部分学者指出，生态足迹并不能精确地反映不同消费状况对生态占用的影响；也不能很好地反映生态足迹分配的分布特征。同时，生态足迹对经济发展差异、商品需求类别差异及消费活动考虑不足，直接影响着生态足迹方法的广泛应用（Wiedmann，et al.，2006）。

2）生命周期评价法

“生命周期，是指产品从原材料获取、产品设计、产品生产、使用与维护以及废弃物与回收全过程”（Mora，2007）。“生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）是一种对产品、生产工业以及生产活动对环境的压力进行评价的客观过程，它是通过对能量和物质利用以及由此造成的环境废弃物排放进行辨识和量化。其评价贯穿于产品的原材料提取与加工；产品制造、运输、销售；产品使用与维护；废弃物循环和处置全过程”（杨建新等，1998）。生命周期评价的目的是评价生产过程对环境的影响。

在国际标准ISO14040中，提出了生命周期评价的最新的程序。生命周期评价方法可分为4个步骤（Pizzigallo等，著作出版中）。

步骤1，评价目标和范围的确定；

步骤2，投入-产出清单编制；

步骤3，对环境影响的评价；

步骤4，评价结果解释及环境改善的策略。

随着城市扩展及其大规模的城市基础设施建设，必将消耗大量的原材料与能源，对环境产生巨大影响。开展生命周期评价，可更为全面地评价与监测人类建设活动，从根本上提高资源的利用率，降低人类建设活动对环境的影响。

3）能值分析

能值分析方法将系统中各种不同类型的能物流和信息流，按照太阳能的共同转换标准（即能值转换率）进行统一换算，把不同能量转换为同一基准的太阳能值。长期以来，不同种类不同性质的能量具有不同的能质，从而不能进行比较和简单的数量加减的“能量分析壁垒”问题。能值分析方法为这一问题的解决提供了全新的思路，并已被广泛应用于众多领域。

Odum将能值定义为：一种流动或贮存的能量中所包含的另外一种类别有效能量的数量，称为该能量的能值（Emergy，所撰造英文拼写为一个带字母m的词）。也可称为某种产品或服务在形成过程中直接和间接投入的有效能量的总和。太阳能值转换率是指每单位某种类别的能量或物质所含能值的数量。单位为：太阳能焦耳（Solar emjoules）/焦耳（克），即sej/J或sej/g。

Odum认为，城市系统是生物圈中的寄生的生态系统之一，良好的寄生关系并不会毁坏系统本身。从系统生态学出发，城市可看成自组织系统，同时也是一个超级的有机体，能为人类生存提供良好的环境。一旦城市与其周围腹地失去稳定的联系（如从周围腹地获取能源、食物、原材料，并向腹地释放废弃物），城市的自组织将无法进行。（Huang，et al.，2003）

近年来，能值分析方法和应用研究在研究尺度方面，已分别对国家、区域、城市及自然保护区等不同尺度展开；研究领域方面，已在农业生产、生态系统保护、自然保护区管理等方面展开。

与其他生态系统相比较，城市系统由于其快速增长及资源的低效率利用而显得相对脆弱。也有学者运用生态系统演变过程原理，采用城市新陈代谢的方法进行计算（Huang，et al.，2003）。Wolman认为，城市的新陈代谢指维持城市居民居住、工作和游憩所需的所有的物品（Huang，et al.，2003）。将城市新陈代谢概念进行推广，我们可以认为，维系城市的需要包括维持一定时期城市建设所需的建筑材料。（Huang，et al.，2003）

Wolman认为，城市的新陈代谢需要向城市提供物质、能量和食物，并在其中进行转换，最终向城市外界输出产品和废弃物，其基本原理依据热力学守衡及投入-产出平衡核算原理。（Huang，et al.，2003）

6.1.3　可持续评价指标体系完善

为了全面反映社会-经济-生态环境复合系统的可持续发展状况，构建完善的可持续评价指标体系是保证系统可持续发展的根本与核心内容。据此，不同组织机构与学者针对可持续发展评价指标体系进行了深入的研究。

目前，比较有影响的可持续发展指标体系主要有：生态需求指标（ER）（李柯，2006）；人类活动强度指标（HAI）（李柯，2006）；人文发展指数（HDI）（陈秉钊等，2003；李柯，2006）；William Nordhaus＆James Tobintichu提出的经济福利模型（MEW）（陈秉钊等，2003）；基于绿色GDP的国民经济调整模型（ANP）（陈秉钊等，2003；李柯，2006）；环境经济持续发展模型（EESD）（李柯，2006）；可持续发展度模型（DSD）（陈秉钊等，2003；李柯，2006）；联合国环境问题科学委员会（SCOPE）可持续发展指标体系（陈秉钊等，2003）；联合国统计局提出的可持续发展指标体系（陈秉钊等，2003）；联合国可持续发展委员会指标体系（李柯，2006）；世界银行的可持续发展指标体系（李柯，2006）；美国总统可持续发展委员会指标体系等（李柯，2006）；加拿大国际可持续发展研究所提出的环境经济持续发展模型（EESD）；美国麻省理工学院提出的生态需求指标（ER）（陈秉钊等，2003）等”。如“国际科学联合会环境问题科学委员会（SCOPE）于1992年提出了压力-状态-响应可持续发展评价框架；联合国开发计划署（UNDP）提出了人文发展指数（HDI）”（朱丽，2006），联合国可持续发展委员会（UNCSD）的指标（兰国良，2004）。该评价指标体系使用了“驱动力-状态-响应”（DSR）模型，共有134个指标。经过实验测试，UNCSD于2001年设计了一个新的核心指标框架，包括15项38个子项。

量化人类活动强度，确定人类活动环境影响的临界阈值，调控人类活动类型、方式和强度，把人类活动对环境演化的影响导入正向的良性循环，是研究人类生态环境影响的最终目的。表述人类活动强度的指标有：人口密度指数，经济密度，人为作用的相对强度，生态足迹，人类活动强度指数，干扰度指数，斑块连通性变化与景观多样性人类活动影响强度模型，人类活动对生态环境影响的临界调控指标。（魏建兵等，2006）

根据可持续发展的概念思考人居环境的可持续问题，则主要应保障人类和自然的协调，使人类对大自然的索取和废弃能保证在生态、环境可承载的范围之内（陈秉钊等，2003）。可持续发展人居环境应从大自然的可支撑的要素方面着眼。支撑要素包括：生存能力，即足够的食物、卫生的饮用水和清洁的空气；发展能力，即经济发展所必需的能源、资源、资本及相应的基础设施；环境能力，即环境的承载容量；问题能力，即调控社会公平、公正和社会心理以保证社会稳定；知识能力，即教育水平、管理与决策水平以及科技进步以提高可持续发展的能力等直接相关的方面。（陈秉钊等，2003）

可持续发展指标体系课题组应用世界银行所提出的“真实储蓄”的概念与方法，提出了中国城市环境可持续发展指标体系，结合我国的国情对我国东部部分大、中城市进行了案例评价。（可持续发展指标体系课题组，1999）

“联合国统计局（UNSD）开发的综合环境经济核算体系（SEEA）；联合国可持续发展委员会提出的‘压力—状态—响应’（PSR）模型反映生态资源系统质量与压力的自然资本指数（NCI）”（孔令曦等，2007）。“诸大建等依据压力-状态-响应模型，建立了上海可持续发展指标体系，共设置了60个评价指标”（诸大建，等，1999）。

“联合国人居中心编著的《城市化的世界》中指出：判断人类住区可持续发展的主要标准应是：①居民的生活质量；②不可再生资源消耗的程度；③可再生资源的规模和性质；④由生产和消费活动产生的不可再生利用废物的规模和性质，及处理这些废物的方式。”（陈秉钊等，2003）

“联合国开发计划署（UNDP）于1990年提出了人类发展指数（Human Development Index，HDI），把预期寿命、教育程度和收入综合成一个指数，用于比较不同地区之间不同人群发展水平的差异”。（兰国良，2004）“但一个国家人类发展情况掩盖了各国内部不同人群之间的诸多相异性，且其仅仅考虑了经济和社会因素，没有考虑环境因素。”（陈秉钊等，2003）

“1979年联合国发布了组织社会指标体系的框架，即FSDS。在该框架中，社会指标分成如下12个领域：人口；家庭的形成和家庭居民户；学习及教育事业；有收益活动及无收益活动；收入分配、消费和积累；社会保障和福利事业；卫生保健及营养；住房及环境；公共秩序及安全；时间的利用；闲暇和文化；社会阶层和流动情况。”（兰国良，2004）

可持续发展评价方法主要有定性的方法和定量的方法。目前，“国际上可持续发展定量评价主要有三种：一是经济系统内的物质流核算（MFA）；二是机遇能量的环境-经济系统分析（EbA）；三是环境-经济一体化核算体系（SEEA）。”（杨友孝等，2000）

可持续发展评价指标体系，旨在科学评价一个国家或地区的可持续发展水平与可持续发展能力。1997年国家统计局等从经济、资源、环境、社会、人口、科技与教育6个方面，分三个层次建立了面向国家层面的中国可持续发展总态势评价指标体系。

“在开展城市地下空间发展可持续性评价中，将评价总目标分解为生存支持、发展支持、环境支持、智力支持4个子系统，采用72个评价指标进行评价。”（孔令曦等，2007）

“综观可持续评价指标，大致可分为三类：其一，测定可持续发展的单项指标；其二，测定可持续发展的复合指标；其三，测定可持续发展的系统指标。”（李柯，2006）

“针对可持续发展评价，人们主要是运用系统理论方法构建评价指标体系的模式、基于环境货币化估值的指标体系模式和以具体生物物理量为标准的模式3类。”（秦耀辰等，2003）

在评价方法上，杜慧滨等采用满意度综合评价方法，构建了反映系统的社会、经济、环境发展水平；反映经济与环境的关联效率的发展效能；系统未来发展能力的发展潜力；系统内部子系统间的发展协调度；系统与系统环境间能流、物流、信息流、价值流交换程度的发展开放度；人类调节系统发展能力的发展调控度（杜慧滨等，2005）。张军涛从系统运行中提取具有标志性意义的定量化信息指标，来监控区域可持续发展的方向和能力，从经济、资源环境、社会发展、社会经济发展能力4个方面，构建了区域可持续发展状态的综合测度指标。（张军涛，2003）

但是，从目前评价指标构建来看，存在如下方面问题：一是指标体系过于庞杂，且缺乏内在成因联系；二是缺乏对生态资源价值投入的合理评价。关于系统可持续发展能力的能值评价指标，陆宏芳等对评价指标的相关性进行了分析，认为目前人们常用的评价指标中存在着相互关联的问题，直接造成分析的烦琐及内容重复的问题。如，能值产出率、能值投资率及能值自给率三者之间存在着直接的相关关系。环境负载率与可更新能源投入率成反比，认为拟采用系统可持续发展能力的能值指标（EISD）。（陆宏芳等，2002）

可持续评价指标体系功能主要有：监测功能、评价功能、预警功能决策支持功能。（李柯，2006）

6.1.4　定量化的数学分析方法广泛运用

可持续发展的定量化测度发展较快。目前，国内外可持续发展评价的定量研究主要侧重于数学模型与系统模拟两大类。（李崇明，2005）

针对可持续评价各子系统间相互影响、相互制约的特点，且对系统可持续性的预测具有较强的模糊性和主观性特点，众多学者运用模糊数学方法，用数学语言来描述与刻画模糊性现象，为解决这一问题提供了新的思路。（孔令曦等，2007）

廖志杰运用耗散结构理论建立区域人口-资源-环境-发展系统的非线性数学模型（廖志杰等，2000）。陈洁燕等运用SPSS的因子分析和聚类分析的方法，对苏北地区可持续发展能力的空间分析进行了定量研究。（陈洁燕等，2007）

针对因子权重的选取，人们广泛采用特尔斐法（Delphi Method）和层次分析法（Analytic Hierarchy Process）。具体做法是，在广泛深入调查与征求各领域专家和基层技术人员意见的基础上，构建项目可持续评价指标体系，然后采用特尔斐法和层次分析法确定指标层和因子层的权重，最后确定综合评分结果。

6.1.5　可持续管理体制健全

环境影响评价是一个在规划决策和建设管理中对方案的环境影响进行权衡考虑和防范监测的过程，是实现规划建设科学性的有效管理技术手段之一。环境影响评价总体上可分为项目环境影响评价和针对计划、规划和政策的战略环境影响评价。在1992年可持续发展概念达成共识之前，人们侧重于建设项目的环境影响评价。进入20世纪90年代以来，人们更侧重于长期可持续发展实施，广泛开展了以政策、规划为对象的战略环境影响评价。进行区域环境影响评价的目标是确保或满足研究区域内的社会、经济和环境协调发展，使该区域达到可持续发展的总体要求。（程鸿德等，2000）

战略环境评价（SEA）是指对法规、政策、规划和计划的实施可能对环境带来的影响做出预测、分析和评价，并在不利影响的情况下，采取预防措施或者其他补救措施，以避免或尽可能降低由于决策失误带来的环境影响，促进社会经济环境系统的可持续发展（车秀珍等，2001）。即，战略环境评价是对即将出台的政策、规划可能产生的环境影响效应进行规范的、系统的、综合的评价过程，以确保未来发展与环境协调，消除或降低因战略缺陷造成对环境的影响。

6.1.6　可持续评价研究展望

尽管可持续发展概念已深入到人们生活的各个方面，但是不同人们对可持续发展概念的理解与认识各不相同。（Klostermann，et al.，2007）

然而，随着可持续发展研究深入，探索定量测度发展的可持续性状态及其评估方法已成为当前国际科学界的热点与前沿领域之一（龙爱华等，2004）。目前国内外可持续发展评价研究，一方面侧重于评价区域生态环境脆弱性及人类活动对区域生态环境影响，对人类活动所产生的生态环境及生活条件改善等正向作用研究不够深入；另一方面，可持续发展定量测度面临着人类活动的不同性质、不同类别作用不能类比的矛盾。针对当前能量系统分析中，不同种类不同性质的能量具有不同的能质，不能直接进行比较和数量加减，用一般能量单位更无从表达和衡量自然环境资源与社会经济的本质关系，美国著名生态学家H.T.Odum在能量生态学、系统生态学、生态工程学及经济生态学发展基础上提出能值分析方法，将不同能质的能量系统转换成太阳能值的统一量纲，突破了传统能量分析方法中存在的不同能质间核算的壁垒，并且能值分析方法也尝试对难以量化的自然资源及社会服务等价值的能值转换问题。目前，能值分析方法被广泛应用于农业生产系统分析、环境治理工程方面和城市系统研究方面。作为一个新兴理论，其评价指标体系仍不完善，尤其缺乏全面衡量人居环境建设可持续发展能力的综合指标，并且，针对目前较小区域、系统甚至个体的能值分析中的能值转换率适用性有待完善。但是开展此研究，有望在人居环境建设可持续评价应用中的能值转换率及相关评价模型的修正方面取得创新性研究成果。

6.2　基于能值分析的可持续发展评价方法

6.2.1　能值分析方法

1）能值分析原理

按照物质与能量守恒原理，任何系统的存在、运动、发展和演变都依赖系统内及系统间的能量传输与信息传递。而能量在系统内或系统间的传输与转换都遵循着能量守恒原理。

从地球生物圈来看，“地球表面所获得的能量几乎全部（约99.99%）来自太阳，其数量为156×1016千瓦•小时/年。这个数量相当于地球上每年燃烧的化石燃料（煤、石油、天然气）所放出的能量的3.5万倍”（陈静生等，2001）。依托这些能量，生物圈通过绿色植物的光合作用将太阳能转化为化学能。这部分化学能大约一半作为植物的组织而储存起来。这种转化能力，就是我们通常所说的生物圈中的净初级生产力。

针对一个完整的自然生态系统，其新陈代谢过程涵盖了从环境-植物-动物-细菌，最后经细菌分解，再以营养元素形式返回到环境之中。在此新陈代谢过程中，遵循能量守恒原则。但是，从金字塔式的食物链来看，不同级的消费者与分解者所储存的能量结构不同（见图6-1）。如热值为1000卡的青草被牛吸收后，最多能产生100卡热值的牛肉；从产生能量的效率来看也同样如此，煤燃烧产生的1J能量与电能所发出的1J能量是不同的，它们的来源和产生的效率有着较大的差异。因此，不同能质之间存在着不可加性和不可简单比较的特性，即不同种类、不同性质的能量具有不同的能质，而这些不同类别的能质之间存在不能进行简单的比较和数量加减的“能量分析壁垒”障碍。

图6-1　金字塔式的食物链结构

可喜的是，H.T.Odum于20世纪80年代在综合系统生态学、资源环境与社会经济本质关系的基础上，创造性地提出了能值概念及能值分析方法。能值是一种流动或贮存的能量中所包含的另外一种类别有效能量的数量，也可称为某种产品或服务在形成过程中直接和间接投入的有效能量的总和。能值分析方法也就是将系统中各种不同类型的能物流和信息流，按照太阳能的共同转换标准（即太阳能值转换率）进行统一换算，把不同能量转换为同一基准的太阳能值。太阳能值转换率是指每单位某种类别的能量或物质所含能值的数量，单位为：太阳能焦耳/焦耳（克），即sej/J或sej/g。

能值及能值分析方法的重要价值在于，从统一量纲的范畴考虑了能量的数量和质量等级差异，并确定了开展不同类型能质比较的技术方案，可用于比较系统中不同等级和类别能量的真实价值。从能值分析方法诞生以来，已在不同类型的生态系统能量与信息转换等研究方面广泛展开。

因此，能值分析在于计算与确定货币化和非货币化的资源、商品和服务的形成所需太阳能值的数量。能值分析的基本原理之一是“最大能值原理”。“最大能值原理”是指：“在相互间的竞争过程中，系统通过组织与管理、提高生产能力、克服系统自身的不足，从而使得注入系统能值获得最大的功效，该系统必将获得竞争优势。”（Brown，et al.，1996；Herendeen，2004）

在能值分析方法运用的早期，人们主要侧重于自然生态系统能值分析。现在，人们已分别开展了农业系统（陆宏芳等，2004）、工业系统、自然生态区等能值分析与评价。

2）能值分析步骤

按照Odum提出的能值分析方法，能值分析基本步骤如下：

①确定系统边界。依据研究对象的特点，确定系统边界，以此作为计算基准，确定系统内外物质、能量、信息等交换的特点与规律。

②数据资料的收集、整理、分类。收集研究案例区所在地区的自然、社会、经济等基础数据，并进行归类与整理。

③绘制能量系统图。以能值分析理论为基础，从系统能量与信息传递和交换的角度，将性质类似的能量进行类型上的归并，运用能值分析语言绘制系统能值传输与转换流程图（见图6-2），即运用能值分析符号和语言解释系统物质-能值-信息传输流程。

④编制能值评价核算表，列出研究对象的主要能量来源。

⑤对系统和子系统能值进行归并和分类。

⑥确定能值分析指标体系。

图6-2　经济系统能值转换示意图

R—可更新资源投入；N—不可更新资源投入；F—系统外购买资源投入；Y—系统能值的输出

6.2.2　基于能值分析的可持续评价指标

1）可持续评价指标确定的原则

可持续发展评价的关键在于构建一套科学合理的评价指标体系，而确定与筛选评价指标的原则显得尤为重要。吴志强和蔚芳提出了中国人居环境可持续发展评价指标体系的9项原则（陈秉钊等，2003），认为在中国人居环境可持续发展评价中，必须坚持科学的理性分析，注重资料与数据的可获取性，同时应处理好指标的代表性和指标的普遍性之间的关系；在评价与计算过程中，应综合考虑对社会福利、经济运行的“外部成本”等内容，正确评价资源与环境价值原则。综合目前相关研究，可持续评价指标确定可采取如下原则（盖美等，2004；张卫等，2006）：

（1）科学性原则

评价指标选取的合理性直接影响着评价的结果正确与否。在可持续评价指标的选取上，应充分、准确人居环境建设具体特点，力求客观、准确、全面、科学地把握人居环境建设系统对区域环境背景的压力，选择含义准确、便于理解、易于计算的评价指标体系。

（2）层次性原则

可持续评价对象往往是一个复杂的巨系统，影响的因素因子种类繁多，且不同因素因子的影响力与作用的程度存在着明显的差异。因此，在可持续评价中必须借助于层次分析原理，区分评价因子的主次，构筑不同层次的评价指标体系。

（3）完备性原则

可持续评价是一个庞大的系统工程，评价指标涉及评价对象的方方面面，在全面、系统地筛选评价指标的基础上，力求指标体系的完整。所选取的指标应全面涵盖系统的各方面，推进指标的完备性。

（4）适用性原则

由于影响可持续发展的因素众多，在可持续评价指标选取中，应力求有限目标与实用的原则，从种类繁多的指标中，选取直接相关的评价指标，剔除多余与冗长的指标，协调处理好指标的代表性和普遍性之间的关系，达到节省时间与提高效率的目的。

（5）可获得原则

可持续评价数据的获得一直是制约该项工作的瓶颈。针对可持续评价工作实际，力求遵循指标与数据可获得原则，尽量利用相关公共数据资源，快速推进可持续评价工作的展开。

2）系统的能值类型划分

按照生态系统的观点，作为一个开放的系统，系统间及系统内往往具有能量的输入和输出。运用能值分析开展可持续发展评价，其目的在于确定系统能量输入与输出的状况及其效率。通过能值类型划分，便于系统可持续发展状况的分析与评价。从能值的类型上可分为：可更新能值和不可更新能值；从系统间能值传输角度可分为：经济输入能值和经济输出能值。具体特征如下：

①可更新能值。是指太阳能、雨能、风能、潮汐能等的能值。

②不可更新能值。是指系统中已经存在的、经自然进化和系统演化生成的物质和信息的能值，如土壤、矿物材料、生物遗传信息、未经销售的商品的能值。

③经济输入能值。是指向系统投入的商品和服务的能值，如燃料、电力、农药、化肥、人工及设备等能值，是系统贮存能值的人为转移。

④经济输出能值。是指系统输出的商品和服务的能值，如城市基础设施、房屋、公园、广场、环境美观等的能值。

3）基于能值的可持续性评价指标

能值分析已被广泛应用于可持续评价之中。目前，人们针对系统可持续发展特点，构建了相关的能值分析评价指标（见表6-1）。

表6-1　基于能值分析的可持续评价指数

注：引自文献①张耀军，成升魁，闵庆文.资源型城市生态经济系统的能值分析.长江流域资源与环境，2004，13（3）：218-222.
②李占玲，陈飞星，李占杰.北京市城市生态系统能值分析.城市问题，2005（6）：25-29.

对各种生态系统和复合生态系统进行能值分析，可以得出一系列能值综合指标，这些指标综合反映生态系统的结构、功能与效率。它们是反映自然环境和资源的价值并衡量人类社会的经济发展以及环境与经济、人与自然界关系的指标体系。通过系统能值分析得出的一系列能值指标，可把复合生态系统的各种能流、物流、货币流、信息流、人口流或生物物种流等在尺度上统一起来，定量分析系统的结构和功能，正确处理人与自然资源、环境与经济的关系，走可持续发展的道路。自从H.T.Odum提出能值分析方法后，众多学者经过探索应用，建立了大量能值指标，本文选择构建的人居环境建设能值指标体系如下：

（1）能值/货币比率（emergy/dollar ratio）

“能值货币化率：是指系统全年利用总能值与当年货币流通量的比值。该比值从某种程度上体现了系统的货币购买能力，比值越大表明单位货币可购买的能值越多，同时也说明该系统的经济发达程度越高，越需投入高能质的科技来提高资源的综合效益。”（李占玲等，2005）

能值货币化率反映人类劳动与环境“工作”关系的一个指标。由于能量和货币数量变化及作用的不同，能量分析在环境分析中显得尤为重要，但是能量和货币都不能作为度量环境和人类贡献的共同尺度，只有能量和货币所包含的能值，才是它们共同的度量标准。

以农业为主的发展中国家或地区，直接使用许多不花本钱的自然资源，同时国民生产总值较低，货币流通量少，因此具有较高的能值/货币比率，发达国家和地区的GNP较高，用货币购进的资源产品较多，因而其能值/货币比率远低于发展中国家。货币购买力是指单位流通货币所能买到的商品或劳务的量。在经济系统中，商品能值产出的多少和货币流通量共同决定了货币的购买力，能值/货币比率表示了货币的真正购买力。

（2）能值的货币化价值

能值的货币化价值（emdollar value，Em），是指能值相当的货币价值，也就是将能值折算成市场货币时，能值相当于多少货币。其折算方法是将输入经济系统或经济生产的某种能值除以能值货币比率。所得的这种Em，并不是市场流通的货币价值，只是表明该能值“相当于”多少币值。例如煤炭的Em，实际上是将形成煤矿过程所应用的能值总量统一折算成了相当的币值量，所以这种能值-货币价值绝对高于仅计算人类劳务成本的市场经济价值。Em是从宏观上探讨经济的理想尺度，它可以用于度量经济环境和信息，以及商品和劳务。取得最大能值-货币价值的系统必然是有最大能值产出的系统，这样的系统才能可持续发展并具竞争力。通过能值/货币比率也可计算人类劳务的能值。

（3）能值投资率

生态经济系统的能值投资率（emergy investment ratio），也可称为“经济能值/环境能值比率，其等于来自经济的反馈能值除以来自环境的无偿能值输入。如燃油、电力、物资、劳务等，均需花钱购买，称为“购买能值（purchased emergy）”；区别于来自包括土地、矿藏等不可更新资源和太阳能、风、雨等可更新资源在内的自然界无偿能值（free emergy）。能值投资率是衡量经济发展程度和环境负载程度的指标。其值越大，则表明系统经济发展程度越高；其值越小，则说明发展水平越低，而对环境的依赖越强。能值投资率可用于确定经济活动在一定条件下的效益，并可测知环境资源条件对经济活动的负载率。

能值投资率可用于确定经济活动在一定条件下的效益，并可测知环境资源条件对经济活动的负载率。如果某系统生产规模的能值投资率大大高于当地的平均能值投资率，那么该项生产规模可能超出当地环境条件承受能力。过大的经济投入，输入大量的能值，将使其生产的产品的竞争能力降低。相反，如果某一生态系统具较低的能值投资率，意味着经济投资低，需投入的能值少，其生产的产品市场竞争能力强。对一个经济实力和生产力发展水平不高的国家或地区，环境资源的影响尤为突出，是经济发展的关键因素。

（4）净能值产出率（net emergy yield ratio，EYR）

净能值产出率为某个系统产出能值与经济反馈（输入）能值之比。反馈能值来自人类社会经济，包括燃料和各种生产资料及人类劳务。净能值产出率是衡量系统产出对经济贡献大小的指标。与经济分析中的“产投比”（产出/投入比）相似，净能值产出率是衡量系统生产效率的一种标准。EYR值越高，表明系统获得一定的经济能值投入，生产出来的产品能值（产出能值）越高，即系统的生产效率越高。净能值产出率对能源和进出口价值评估特别重要，可用以说明能源生产与利用的效率，显示经济活动的竞争力。

经济发达国家（如日本、荷兰、美国、英国和德国），在20世纪50年代和60年代，每花费1J能量用于能源开发和生产，便可获得40J能量。但随着能源勘探和开发的难度增大，花费于勘探、运输和生产过程的能量越来越多，能源生产的净能值产出便大为下降。通过比较净能值产出率，可以更好地了解某种能源生产是否具有经济效益。如果一种能源的净能值产出率远低于其他能源，开发利用这种能源所消耗的能量和资金都很高，那么，这种能源的开发和利用会得不偿失。

（5）能值交换率（emergy exchange ratio）

“能值交换率，也称能值受益率（ratio emergybenefit of purchase），是指系统进出口能值的比率，可用来评价系统在对外贸易中的获利情况。能值交换率越大，表明系统在对外贸易中越处于有利地位，经济越发达，对资源的需求也越大，劳务信息聚集程度越强，能量、货币流动越快”（李占玲等，2005）。一般说来，出口资源产品的国家或地区吃亏，因为这些原始产品包含大量的自然资源能值，而购买国家只支付了开采加工劳务的费用，并没有给自然环境支付货币。发达地区通过廉价进口资源产品获得异地资源能值财富。所以单纯追求商业利益而卖出资源，将造成对外贸易的能值不平衡，损害本区域经济资源基础。

（6）能值扩大率

一个系统过程中增加的产出能值与增加的投入该过程的能值之比，称为能值扩大率。能值扩大率是衡量能值应用效率的指标；由于能值投入增加，导致产出能值增加。经济过程的能值扩大率越高，说明该过程的效率越高，边际效应越高。

（7）能值自给率（emergy self-suifficiency ratio）

“能值自给率：是指系统本地可更新资源和不可更新资源的投入与系统利用总能值的比值。它可以描述系统对外交流程度和经济发展程度。”（李占玲等，2005）

任何国家、地区或城市的发展都不可能是完全封闭、孤立的，应该在自力更生的基础上与外界发生联系，但本身的自给能力是发展的前提和基础。一个系统总能值用量中自身不可更新资源能值和可更新能值所占比例的高低，反映其自给能力的大小。一般来说，国家或地区的面积越大，其蕴藏的资源越多，从而使得能值自给率越高。但与此同时，不对本地不可更新资源进行开发，且购买能值投入不够，可能会使本地区资源得不到最佳利用，使这些国家或地区的经济发展程度不高。一般能值自给率越高，该系统的自给自足的能力越强，对内部资源开发程度越高。

（8）能值密度（emergy per area）

“能值利用强度（也称能值密度）：其含义是指单位面积耗用的能值量，反映一个国家或地区的经济发展强度和经济发展等级，该指标越大，表明其经济越发达，经济发展等级程度也越高；同时也表明该系统的环境压力越大。”（张耀军等，2004；李占玲等，2005）

（9）人均能值用量

从宏观的生态经济能量学角度考虑，用人均能值利用量来衡量人们生存水平和生活质量的高低，比传统的人均收入更具有科学性和全面性。个人拥有的真正财富除了可由货币体现的经济能值外，还包括没有被市场货币量化的自然环境无偿提供的能值、与他人物物交换而未参与任何货币流的能值等。人们享有这几方面的财富，仅以个人经济收入是不可能全面体现的。人均能值用量（emergy per person）指一个国家或地区内的人均能值利用量，是评价人民生活水平的指标。在农业国家或欠发达地区，人们可以通过从环境资源系统直接获得某些生活必需品，没有必要为此支付任何货币。因此，如果只是用货币来衡量他们的生活水平，误差较大。而利用能值可以对这些无偿的环境资源投入进行恰当的评价，从而可以衡量人们的真实物质生活水平。

（10）环境负载率（ELR）

环境负载率是购买能值与不可更新资源能值之和与可更新资源能值的比值，用来反映区域一定的经济活动水平下环境系统所承受的压力，具有一定的环境预警功能。较大的环境负荷率是系统能值利用较强的体现，一旦这种强度超出了系统的承受阀限，系统会向负方向发展。从能值分析的角度看，从外界输入大量的能值和过度开发本地资源是引起系统功能退化的原因。环境负载率为系统不可更新能源投入能值总量与可更新能源投入能值总量之比。

（11）能值可持续指标（ESI）

“能值可持续指标（Emergy sustainable sindices，ESI），是指系统能值产出率与环境负载率之比。ESI＜1为高度发展的消费导向的经济，ESI＞ 10指明是不发达的经济，而1＜ESI＜10为发展中经济，可持续状态较好。”（Ulgiati，et al.，1998）

ESI= NEYR/ELR

ESI是对能值产出率与环境负载率的相对比较。很显然，如果一个国家或地区的经济系统能值产出率高而环境负载率又相对较低，则它是可持续的；反之是不可持续的。但并不是ESI值越大，可持续性越高。ESI值在1和10之间，表明经济系统富有活力和发展潜力，ESI＞10则是经济不发达的象征。Ulgiati认为，当ESI＜1时，为消费型经济系统。

以上能值指标及其意义的论述表明，这些能值指标具有内在的有机联系。通过一个系统能值指标体系，可以反映出系统发展水平和特征，以及经济与环境的关系，从而为制定经济发展政策和环境与经济的协调发展提供理论依据。在进行能值分析中，根据具体的研究对象，按照具体情况具体分析的原则，按照实际的需要去研究构建能值指标值。

6.3　人居环境建设可持续性能值评价

6.3.1　人居环境、人居环境建设与可持续发展

人居环境是一个广泛的概念。19世纪末20世纪初，外国学者诸如霍华德、盖迪斯以及芒福德等就开始了“人类学”相关城市规划领域的研究与探索。1968年，希腊著名建筑学家道萨迪亚斯（Doxiadis），创立了人类聚居学。它是一门以包括乡村、集镇、城市等在内的所有人类聚居（human settlemeni）为研究对象的科学，着重研究人与环境之间的相互关系，强调把人类聚居作为一个整体，从政治、经济、社会、文化、技术等各个方面，全面地、系统地、综合地加以研究。

在我国，吴良镛院士在道萨迪亚斯的人类聚居学基础上，首次创造性地提出了构建“人居环境科学（Sciences of Human Settlements）”的设想。由于其重点关注人与自然的协调、旨在建立可持续发展的居住环境，因而得到了社会与学术界的极大关注。

人居环境科学是一门以人类聚居（包括乡村、集镇、城市等）为研究对象，着重探讨人与环境之间的相互关系的科学。吴良镛院士在《人居环境科学导论》中对人居环境做了全面的论述，认为：人居环境指的是人类居住生活的自然的、经济的、社会和文化的环境的总称，涵盖了居住条件、与居住生活有关的自然地理状况、生态环境、生活便利程度、教育和文化基础、社会风尚、生活品质等各方面。在内容上，人居环境是一个自然-经济-社会复合系统，包括自然系统、人类系统、社会系统、居住系统和支撑系统五大系统（见图6-3）。在任何一个聚居环境中，五大子系统都综合地存在着，其中，人类系统和自然系统是构成人居环境主体的两个基本系统，居住和支撑系统则是组成满足人类聚居要求的基础条件。在层次上，人居环境分为全球、区域、城市、社区（村镇）、建筑等五大层次。他还明确了处理这些问题的五大原则：包括生态观原则、经济观原则、科技观原则、社会观原则和文化观原则，这五大原则之间既相互联系又相互制约，在人居环境建设中必须统筹兼顾，协调平衡。这就搭起了人居环境科学的框架，为我国人居环境科学的研究打下了坚实的基础。

有学者认为，城市的人居环境包含人居硬环境和人居软环境两个方面的内容。人居硬环境即人居物资环境，是指一切服务于城市居民并为居民所利用，以居民行为活动为载体的各种物质设施的总和，它是一切有形环境的总和，是自然要素、人文要素和空间要素的统一体，由各种实体和空间构成；人居软环境即人居社会环境，指的是居民在利用和发挥硬环境系统功能中形成的一切非物质形态事物的总和，它虽然是一种无形的环境，但居民随时随地身处其中并感受其效果，如生活情趣、生活方便舒适程度、信息交流与沟通、社会秩序、安全和归属感等。硬环境是软环境的载体，而软环境的可居性是硬环境的价值取向。城市人居环境的优化过程其实质就是人居硬环境与软环境的耦合过程。

从地域层次上，人居环境有广义和狭义之分。广义的人居环境可以指人类的生存环境，即包括适宜于人类生存的自然环境、社会环境和政治环境等；狭义的人居环境指人们日常生活、工作、学习和游憩的社会、文化环境和物质空间等。就城市而言，人居环境在空间层面上又可分为城市环境（宏观城市人居环境）、社区环境（中观城市人居环境）和居住环境（微观城市人居环境）。社区环境和居住环境是城市人居环境研究的重要内容，而城市环境包含整个城市的内外物质空间环境和自然环境。

图6-3　人居环境五大支撑系统

引自：吴良镛.人居环境科学导论.北京：中国建筑工业出版社，2001：P.40.

但是，对于人居环境建设过程中伴生的能源消耗、环境污染等问题，若不正确认识、及早解决，将不可避免地产生巨大的负面影响。因此，人居环境建设可持续发展是一种全新的发展观，其核心是在保证城市经济效率和生活质量不断提高的前提下，使能源和其他自然资源的消耗和污染最小化，即城市经济增长与生活质量提高同生态环境维护与资源永续利用相协调。这种问题的解决对于中国这样一个人口大国显得尤为重要，并且中国不能照搬西方发达国家的成功经验（Zhu et al.，2004），必须探寻适合于中国国情的人居环境建设技术与经验。

6.3.2　人居环境建设系统的能值分析步骤

能量分析即是确定生产一种物品或提供服务所需的直接和间接的能量的方法。能量分析结果侧重于最小石化燃料使用、最小CO2排放、最大净能量产出等。但是，能量分析方法对系统内部能效优化较少涉及；并且能量分析虽然对直接和间接污染物排放进行了计算，但是针对环境系统的吸纳与处理污染的能力研究较少。（Herendeen，2004）

另外，生态系统的本质特征是不断进行着能量流动、物质循环和信息传递。能量是生态系统赖以存在和发展的基础。生态系统的能量输入和输出，及其在系统内各组分间的流动，是生态系统最基本的功能之一（陆宏芳等，2004）。从能量分析角度而言，人类进行的人居环境建设活动，实际上是不断进行的能量流动、物质循环和信息传递。能流存在于生态系统中，能量分析克服了传统经济分析的片面性与主观性，对可持续发展评价做出积极的贡献，但是也遇到了难题，如对不同类型、不同能级的能量流很难进行比较与换算，即“能量壁垒”的问题一直不能很好地解决。能量流评价与物质流、信息流的统一性问题也是不可忽视的焦点难题。（陆宏芳等，2004）

能值是Odum提出的一个新的科学概念与度量标准。其基本出发点是，地球上各种资源、产品、服务等在形成过程中均直接或间接地来源与太阳能。因此，在进程能量流、信息流等比较时，可将各种资源、产品、服务等按照其形成所需的太阳能为基准进行统一换算。由此可见，能值是某种流动或贮存能量所包含另一种流动或贮存能量的数量，能值分析对传统能量分析的发展。

黄书礼运用物质流及生态能分析方法，对城市建设可持续性进行评价，来研究台北地区的可持续性问题（Huang，et al.，2003）。这些研究为我们开展人居环境建设可持续评价提供了可借鉴的范例。

针对不同的评价系统，在具体能值分析研究的具体工作中基本步骤会表现出不同差异。就人居环境建设系统而言，其能值分析基本步骤为：

①全面收集研究区人居环境建设系统的能物流、信息流及货币流资料。

②绘制研究区人居环境建设系统的能量系统图和能值图。

③编制人居环境建设系统的能值分析表。

④构建系统的能值综合结构图。

⑤确定系统的能值分布状态与格局。

6.3.3　人居环境建设可持续评价的能值指标计算模型

在人居环境建设科学中，如何科学评价人居环境建设系统中的各种物质流已成为广泛关注的热点问题。人居环境建设系统可持续发展评价，其核心问题是建立可持续发展评价的指标体系。

笔者认为，首先需要构建人居环境建设的物质流评价指数，揭示人居环境建设系统内外的物质消耗及建筑废弃物产生状况。具体评价指标见下表（见表6-2）。

表6-2　人居环境建设物质流评价指数

注：引自文献：Huang，S.L.，Hsu，W.L.Material flow analysis and emergy evaluation of Taipei’s urban construction.Landscapes and Urban Planning，2003，63：61-74.

其次，运用能值分析理论与方法，开展人居环境建设可持续评价的核心内容是，构建人居环境建设系统的综合能值流指数及系统可持续力指数（见表6-3），即用统一量纲表示的人居环境建设系统保持自身健康的能力及为人类社会提供物质、能量、信息和服务能力的总和。

表6-3　人居环境建设系统综合能值评价指数

注：①能值转换率等引自文献：Huang，S.L.，Hsu，W.L. Material flow analysis and emergy evaluation of Taipei’s
urban construction.Landscapes and Urban Planning，2003，63：61-74.
②指数计算方法如下：R：风的能值=风能×风能能值转换率=风能×623（sej/J）；潮汐能值=潮汐能×潮汐能值转换率=潮汐能×23 564sej/J；势能能值=势能×势能能值转换率=势能×（106g/m3）×（5J/g）×（41068sej/J）。
N：土壤侵蚀能值=土壤侵蚀模数×侵蚀面积×土壤侵蚀能值转换率=土壤侵蚀模数×侵蚀面积×（1.71×1015sej/t）；木材能值=木材消耗量×木材能值转换率=木材消耗量×（7×105g/m3）×（3.8kcal/g）×（4186J/kcal）×（34900sej/J）；沙石能值=沙石消耗量×沙石能值转换率=沙石消耗量×（106g/t）×（29000sej/g）；水电能值=水电能×水电能值转换率=水电能×（3606J/kwh）×（159000sej/J）；煤能值=煤×煤能值转换率=煤×（7×106kcal/t）×（4186J/kcal）×（39800sej/J）。
F：石油能值=石油×石油能值转换率=石油×（9000kcal/l）×（4186J/kcal）×（66000sej/J）。
M：水泥能值=水泥×水泥能值转换率=水泥×（106g/t）×（3.3×1016sej/g）；沥青能值=沥青×沥
青能值转换率=沥青×（106g/t）×（347000sej/g）。
GI：公共物品和服务投入能值=公共物品和服务投入货币值×单位货币值的能值化率。
GE：公共物品和服务输出能值=公共物品和服务输出货币值×单位货币值的能值化率。

在此基础上，构建区域人居环境建设能值可持续能力指数，即运用人居环境建设系统的能值产出率与环境负载率之比。而环境负载率是购买能值与不可更新资源能值之和与可更新资源能值的比值，用来反映区域一定的经济活动水平下环境系统所承受的压力，具有一定的环境预警功能。

6.3.4　重庆市人居环境建设系统能值计算^[1]

1）2006年重庆市人居环境建设系统能值计算

以2006年为例，根据所获得的原始数据计算各种类别的能值见表6-4。

重庆市的可更新资源（R）包括：太阳光、雨水化学能、雨水势能、风能、地球循环、水力发电、木材、农产品、水产品等。重庆市的不可更新资源（N）包括：粗放使用的资源（N0）、集约使用的资源（N1）、建设原材料（N2）。其中，粗放使用的资源主要考虑土壤流失量；集约使用的资源包括石油、煤、天然气等；建设原材料（N2）主要包括用于城市建设的沙子、砂石、水泥、沥青等；进口的货物及原材料（IM）包括煤、石油、农产品、矿产品、燃料、金属、塑料和橡胶等；出口的货物及原材料（EX）包括煤、石油、农产品、矿产品、燃料、金属、塑料和橡胶等。重庆市的废弃物（W）包括：固体废物（W1）、废水（W2）、建筑废物（W3）。

各类别资源的太阳能值是由各项资源的年消耗量乘以各自的能值转换率后所得出，重庆市总能值输入量为可更新资源、不可更新资源与输入资源的能值总和（U=R+N+IM）；重庆市总能值使用量为可更新资源、集约使用的不可更新资源、城市建设原材料与输入资源的能值总和（N1+N2+R+IM）。

能值-货币价值由各自的太阳能值除以当年的能值-货币比率所得。

表6-4　重庆市2006年能值计算

续表

续表

注：表中数据根据2006年《重庆统计年鉴》数据计算得到，能量计算方法见表6-3，能值转换率来自H.T.odum，重庆市能值货币比率通过本表数据计算得来。

由表6-4可以看出，重庆市2006年的总能值用量（U）为3.77×1023sej，包括各类免费使用的可再生资源、不可再生资源及进口能值的贡献，与2006年重庆市的国民生产总值相比，得其能值货币比率为8.62×1012sej/。

2）2002—2006年能值计算结果

按照2006年能值计算的方法，计算出2002—2006年的能值数据，并编制2002—2006年能值数值一览表（见表6-5）。

表6-5　重庆市2002—2006年系统能值数量（sej/a）

续表

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注：表中数据根据2002—2006年《重庆统计年鉴》原始数据计算得到，能量计算方法见表6-3，能值转换率来自H.T.Odum，重庆市能值货币比率通过本表数据计算得来。

3）2002—2006年系统主要能值流计算结果

参照表6-5中的数据，经过整理计算可得出2002—2006年的主要能值流数值（见表6-6）。

表6-6　重庆市2002—2006年系统主要能值流

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4）可持续评价能值指标纵向比较研究

在分析重庆市人居环境建设系统总体能量输入输出的基础上，以太阳能值为统一量纲，把不同种类、不可比较的能量转换成同一标准的能值。对系统的物质流、货币流、人口流等进行换算和综合分析，建立起包括社会、自然、经济的可持续发展能值指标，特别是建立与人居环境建设相关的指标，从而突出快速的城市建设下引发的资源过度消耗给重庆的可持续发展带来的影响见表6-7。

表6-7　重庆市人居环境建设系统可持续发展能值评价指标

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纵向对比分析：结合表6-7，纵向对比近5年来重庆市主要能值指标值变化的趋势，得出以下结论：

①2002—2006年，重庆市总能值使用量大体呈递增趋势，而净出口能值和净进口能值变化不很大，主要是因为重庆本地不可更新资源产品的消耗持续增加，重庆市近年来城市大规模的建设消耗了大量的建筑材料，说明重庆市整体经济处于较快发展状态。

②近5年来重庆市驱动经济发展的本地资源所占比例一直较大，2006年达83.9%，说明重庆市目前用于城市建设和经济发展的资源基础仍以本地为主。因此，未来几年重庆市需进一步改善发展方针及政策，加大开放程度，增强对外部资源的利用程度。

③能值货币比率可以反映区域经济开发程度和发展水平的高低。一般情况下，发展中国家和地区具有较高的能值货币比率，而发达地区和国家能值货币比率较低。2002—2006年重庆能值货币比率大体呈下降趋势，其产生原因是由于重庆市GNP近年来的快速增长。

④环境负荷率表明经济活动对于环境的压力。2002—2006年，重庆市环境负荷率总体上趋于逐步升高，表明重庆市的人居环境建设系统生态压力越来越大，可见重庆市近几年的快速发展伴随着的是本土资源的大量消耗和生态环境的巨大破坏，特别是近年来重庆市的大规模的人居环境建设，消耗了大量的资源材料，增加了重庆的生态压力。从人口承载力看，重庆市在目前生活标准下考虑可再生资源所能承载的人口为438万人，同时考虑可再生资源与进口资源所能承载的人口为3 530万人。重庆市2006年末人口数为3 160万人，这说明重庆市的资源环境压力比较大，可持续性发展的基础比较差。为了重庆市人居环境建设的可持续发展，我们应该大力开发可更新资源的利用技术，以可更新资源逐步取代不可更新资源；同时提高不可更新资源的利用率，节约资源，提高整个重庆市的环境人口承载能力。

⑤能值利用强度反映土地资源对社会经济发展的制约程度。近年来重庆市为了更好地利用西部大开发带来的优势，政府投放了大量的人力物力和经济来加大重庆基础设施的建造，能值利用强度逐年加大，可见其社会经济发展越来越受到土地资源的制约，呈现出对区内资源利用不断增强的特点。重庆市属于人多地狭的地区，须增加开放程度，充分利用外部资源，缓解当地的生态经济系统发展压力，实现人居环境建设的可持续发展。

⑥重庆市2002—2006年可持续发展指数总体处于降低状态，并在2004年出现转折，2004年指数呈上升趋势。这与近几年来重庆市政府实施可持续发展战略密切相关。

⑦废弃物能值排放比反映了经济发展带给自然环境的压力，是人居环境建设系统可持续发展的重要指标。2006年，重庆市废弃物能值排放比的比值达到了2.1%，废弃物能值的排放量从2002—2006年明显增高，污染比较严重，影响着自然环境质量，对重庆市健康、可持续发展目标产生了极大的阻碍。在以后的发展过程中，要加大治污投入和力度，改善环境条件。同时，要适当限制污染严重的劳动密集型企业发展，加强高新技术企业比例，促使重庆市人居环境建设持续发展。

⑧建筑废物能值/所有废物能值反映了大规模的城市建设给城市产生的建筑垃圾数量，这个指标也可以从侧面反映出区域一段时间里城市建设的开发程度，重庆市在2002—2006年，建筑废物能值/所有废物能值逐渐下降，快速的城市建设给城市带来了利益，但同时也带来了很多负面影响。应该合理利用废弃物资源，变其为有用资源，实现能源的可持续发展。

【注释】

[1]硕士生宋晓霞协助完成了本部分的数据整理与计算工作。