交通环境承载力动态计算方法及应用 刘志硕等
交通环境承载力动态计算方法及应用
A Dynamic Method for Calculatin g Traffic Environment
Carrying Capacity and Its Application
刘志硕1, 申金升1, 张智文2(1. 北方交通大学交通运输学院, 北京100044;
2. 国家科技部高新技术及产业化司, 北京100826)
LIU Zhi -shuo 1, SHEN Jin -sheng 1, ZH ANG Zhi -wen 2 (1. The School of Transportation of Northern
Jiantong University , Beijing 100044, China ; 2. The Ministry of Science and Technology of
the People ' s Republic of China , Beijing 100826, China )
摘要:应用系统工程的原理和方法分析了污染物在环境系统中的输入输出模式, 尝试性地建立了交通环境承载力的动态量化模型, 从而为交通管理部门规划城市交通规模, 确定交通环境整治方向, 实现城市交通可持续发展提供科学决策依据。
关键词:交通环境承载力; 交通可持续发展; 交通环境容量
中图分类号:X51 文献标识码:A 文章编号:1006-4281(2002) 04-0001-04
A bstract :The input and output model of pollution in the environment system is by analyzed applying the theor y and method of system engineering . And then a dyna mic model for traffic environment carrying capacity is set -up , which pro -vides scientific basis for the government to program traffic scale , make the direction of the traffic envionment control and realize the urban traffic sustainable development eventually .
Key words :traffic environment carr ying capacity ; traffic sustainable development ; traffic environment capacity
信息的变化和交换。环境系统外部的各种物质和能
1 引 言
城市交通在经历了“汽车时代”所带来的资源环境负效应以后, 开始寻求可持续发展的交通模式。城市交通如何才能保持发展与环境的协调, 保持发展的可持续性已成为众多专家学者研究的热点。按照可持续发展的要求, 城市交通应当满足城市系统的交通需求, 同时又必须符合资源环境的客观约束
[1]
量进入系统内部, 这种过程称为输入。就污染物而言, 主要有污染物的排入、环境系统之间的污染物交换移入, 如空气的扩散和迁移。系统内部也对外界发生一定的作用, 通过系统内部作用, 一些物质和能量排放到系统外部, 这种过程称为输出。污染物的输出主要有和其它环境要素一起被人类或动植物使用以及环境系统之间的污染物交换移出。此外, 由于环境系统内部的协同作用, 产生大量的负熵, 使环境系统努力朝有序的方向发展, 这实际上就是环境系统的自净作用。因此, 环境系统污染物输入输出模型可以用图1表示:
, 这就需要恰当的控制点, 并以之为依据, 进行
相应的规划和管理, 以实现交通的可持续发展。交通环境承载力是其中最为关键的定量指标。
2 交通环境承载力
2. 1 环境系统污染物的输入输出模型
环境系统是一个复杂的、有时、空、序、量变化的动态系统和开放系统。系统内外存在物质、能量和
收稿日期:2002-04-06
作者简介:刘志硕(1977-) , 男, 湖南安仁人, 博士生, 主要研究方向为交通可持续发展及智能物流系统。
交通环保 第23卷 第4期 2002年8月
图1 环境系统污染物的输入输出模型
2. 2 交通环境承载力
交通环境容量是指在人类生存、生态环境和资源利用不受损害的前提下, 某一交通环境所能容纳交通系统排放污染物的最大负荷量或利用环境资源的最大使用量
[1]
(t ) 和污染物的扩散量O (t ) , 由式1或以求得t 0至t 时间段的污染物最大允许排放量P (t ) , 如下P (t )=X (t ) -X (t 0) +
C (μ) d μ+O (μ) d μ∫∫
t
t t
t
。交通环境容量可以分为两类:(1)
角矩阵, 表示为:
ω=(ωi j ) n ×n
(2)
该交通系统污染排放贡献度为ω。ω是一个对
交通环境污染容量。指交通系统向环境排放的污染
物, 如CO 、NO X 、SO 2等的最大允许排放量; (2) 交通环境资源容量。指环境提供给交通系统的环境资源, 如土地、能源等的最大使用量。由于交通环境容量的限制, 交通环境所能负荷的交通总量是有限的。交通系统发展需要利用环境资源并向环境排放一定数量的污染物。环境对交通系统的负载能力即可称之为交通环境承载力。类似地, 可以将交通环境承载力分为交通环境污染承载力和交通资源承载力。交通环境污染承载力是指交通环境污染容量所能允许的交通总量的最大数量, 交通环境资源承载力是指交通环境资源容量所能允许的交通总量的最大数量。
2. 2. 1 交通环境污染承载力的计量模型
设t 时刻城市环境系统第i 种污染物的含量为x i (t ) , 初始时刻为t 0, p i (t ) 表示t 0至t 时间段向城市环境系统排放的第i 种污染物的总量, c i (t ) 表示t 时城市环境系统中第i 种污染物的自净量。o i (t ) 表示t 时城市环境系统中第i 种污染物的扩散量。于是可以建立等式:
x i (t )=x i (t 0) +p i (t ) -c i (μ) d μ-o i (μ) d μ
t 0
t 0
[2]
其中, 当i ≠j 时, ω0, 当i =j 时, ωi j =ij 表示交通系统所排放的第i 种污染物占城市环境系统中该污染物总的排放量的比例。于是可以求得t 0至t 时间段的交通系统允许排放的第i 种污染物数量T i (t ) , 表达式为:
T (t ) = ω·P (t )
式中:T (t ) =(T 1(t ) , T 2(t ) ……T n (t ) ) ′
设车辆污染物平均排放水平为A (t ) , 它受多种因素的影响, 如车型、使用燃料、运行状况以及背景条件等, 而这些又取决于社会科技发展水平以及城市交通管理水平。一般地, A (t ) 应随时代的发展不断降低。
设Y (t ) 表示t 时刻交通环境污染承载力, 以列向量的形式表示为:
Y (t ) =(Y 1(t ) , Y 2(t ) ……Y n (t ) ) ′
其中Y i (t ) 表示基于第i 种污染物的交通环境污染承载力, 于是有等式:
A (τ) Y (τ) d τ=T (t ) ∫
t 0t
(3)
∫
t
t
∫
t
t
i =1, 2……n
考虑到多种污染物, 可将上式改写成矩阵形式为:
X (t )=X (t 0) +P (t ) -C (μ) d μ-O (μ) d μ∫∫
t 0
t 0
(4)
成立。从而有:
A (t ) Y (t ) =ω(X ′(t ) -X ′(t 0) +C (t ) +O (t ) )
(5)
在车辆污染水平不为零的情况下, 有:
Y (t ) A (t )
(6)
(1)
其中:X (t ) =(x 1(t ) , x 2(t ) ……x n (t ) ) ′其它类似。
在环境控制目标确定, 即X (t ) 确定的条件下, 结合环境系统污染的现状X (t 0) 以及环境自净量C 由式6可知, 在已知单位交通设施或交通工具环境污染特征以及城市环境自净能力的条件下, 就
交通环境承载力动态计算方法及应用 刘志硕等可以规划出特定时刻的交通环境污染承载力。城市环境污染初始状态可通过环境监测资料得到, 单位交通设施或交通工具环境污染特征的初始值可由修正的MOBILES 模型模拟确定[3], 城市环境自净能力则可通过环境容量的研究加以确定[4][5][6]。
由于环境系统具有最差(小) 因子限制律的特点, 使得交通环境系统的质量不是由环境诸要素的平均状态决定, 而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。因此交通环境污染承载力(V p ) 应该是基于各污染物的交通环境承载力的最小值, 即
V p =min {Y 1(t ) , Y 2(t ) ……Y n (t ) }
2. 2. 2 交通环境资源承载力的计量模型
交通环境资源承载力(V s ) 是指交通环境资源容量所能允许的最大交通负荷量。环境提供给交通系
统的资源主要是土地和能源, 因此分别对基于土地的交通环境资源承载力(V sl ) 和对基于能源的交通环境资源承载力(V se ) 进行计算。
(1) 基于土地的交通环境资源承载力
城市交通用地占城市总用地面积的比例是有一定限度的, 一般不超过20%,在此不妨设该比例为θ, 从而有:
S =A ·θ
式中:S ———城市最大允许交通用地面积, km 2;
A ———城市用地总面积, km 2。
因此基于用地的交通环境资源承载力可以用下式表示[7]:
V sl (8)
B ·R
式中:α———机动车用地占交通总用地的面积;
B ———机动车平均占地面积; R ———每日交通繁忙期的出车率; r ———交通管制率。
(2) 基于能源的交通环境资源承载力
城市在一定时期可供利用的能源数量及其构成基本上是一定的, 能够用于这个系统的能源数量和比例也是有限度的。设一定时期可供利用的能源数量和结构为E , 且:
E =(E 1, E 2……E j ……E m ) ′
其中:E j 表示城市在一定时期可供利用的第j 种能源数量。
于是有:
Q =β·E
(9)
式中:Q =(Q 1, Q 2……Q j ……Q m ) ′, Q j 表示可供交
(7)
交通环境资源承载力应该是基于资源的交通环境资源承载力和基于能源的交通环境资源承载力二
者中的最小值, 即:
V s =min {V sl , V se }
相似的, 交通环境承载力(V ) 为:V =min {V p , V s }通系统使用的第j 种能源数量;
β=(βij ) j 时,βij =0, n ×n 是一个对角矩阵, 当i ≠
当i =j 时,βij 表示供交通系统使用的第j 种能源数量占城市该种能源总量的百分比。
在车辆平均能耗(μj ) 已知的前提下, 可以得到各种使用不同能源的车辆的最大允许数量(P j ) 为:
P j =Q j /μj
资源承载力(V se ) 为:
m
m
(10)
于是由式9和式10得到基于能源的交通环境
V se =
j =1
∑P j
=
βj ·E j ) /μj ∑(
j =1
(11)
3 交通环境承载力的应用
3. 1 作为系统瓶颈控制城市交通发展规模
城市交通发展规模是城市交通规划的一项重要内容。它是一个多影响因素的综合体, 并且在可持续发展的今天, 其中的环境因素已成为它的主要限制因素和瓶颈因素, 因此为改善城市环境质量, 实现城市交通可持续发展, 交通环境承载力应该成为交通规划部门确定城市交通系统发展规模的主因子。城市交通系统的发展规模不能超过城市交通环境承载力, 并且可以认为城市交通发展就是交通环境承载力。因此就可以利用城市交通环境承载力来实现有计划分步骤地对交通规模进行控制。一般比较常见的方法有等量削减和等比削减法。设第t 时刻的城市交通规模为Y (t ) , t 0时刻的交通规模为Y (t 0) , 若以等量进行削减, 则年削减量a 为:
Y (t ) =Y (t 0) -a ·t
从而有:
Y (t 0) -Y (t )
a t
若以等比方法进行削减, 则年削减率i 为:
Y (t ) =Y (t 0) (1-i ) ′得到:
i =1-t
(t 0)
(13) (12)
交通环保 第23卷 第4期 2002年8月 这样只要每年都以这个幅度对城市交通规模进行调整, 就可以满足既定年的交通环境承载力要求, 实现交通环境的可持续发展。3. 2 促进城市交通供需平衡, 确定城市交通环境污
染整治方向
首先, 交通环境承载力并非是一个静态的量, 而是一个动态变化的量。在参照现实交通需求的基础上, 通过分析和调整交通环境承载力计算模型(6) (8) (11) 的各个参量, 可以调整城市交通发展规模上限, 最大程度地满足城市交通发展需求, 同时确定城市交通环境污染整治的努力方向。具体有以下几种调整途径:
(1) 加大科技投入力度, 提高车辆的整体技术水平以及合理规划交通结构与城市道路交通布局, 以减少单车的污染排放水平。
(2) 加大城市环境的综合治理, 提高城市整体的环境承载力, 从而有效地提高交通环境污染对整个城市环境污染的贡献率。(3) 加强城市周边地区的生态环境建设, 减少土地的沙化和盐碱化, 退耕还林, 退耕还草, 退耕还湖, 改善城郊局部小气候, 以使城区污染物向周边地区快速扩散和迁移。
(4) 合理进行城市布局和规划, 大力植树造林, 增强城市环境系统的自我调节能力。
(5) 调整能源结构, 加强政府引导, 推动C NG 、LP G 汽车以及电动汽车等清洁汽车的市场化发展。
此外, 交通可持续发展强调的是既要满足城市系统的交通需求, 又必须符合资源环境的客观约束。因此在调整城市交通环境承载力的基础上, 也有必要对交通系统进行规划, 改变传统交通观念, 注重公共交通以及捷运系统的发展, 提高交通效率, 减少无效运输和不合理运输, 在满足社会经济发展的基础
上, 最大程度地减少交通需求的产生, 以实现交通供需的平衡, 促进交通可持续发展。
4 结 语
按照交通可持续发展的要求, 城市交通发展的规模既要满足城市交通需求, 同时又必须符合资源环境的客观约束, 这就需要恰当地控制点, 并以之为依据, 进行相应的规划和管理, 以实现交通的可持续发展。本文认为交通环境承载力是其中最为关键的定量指标, 并尝试性地提出了一种交通环境承载力的动态量化模型。根据该方法, 在已知单位交通设施或交通工具环境资源特征以及城市资源环境状况的条件下, 就可以规划出特定条件下的交通环境承载力。鉴于城市环境自净能力和车辆的技术水平以及城市交通结构动态变化的特征, 交通环境承载力是与城市交通状况和资源环境状况直接相关的一项动态指标, 而该计算方法能够很好地反映这一性质。
5 参考文献
[1]申金升, 徐一飞, 雷黎. 城市交通可持续发展若干问题的
思考[J ].中国软科学, 1997,(7) :113-119.
[2]卫振林, 申金升, 徐一飞. 交通环境容量与交通环境承载
力的探讨[J ].经济地理, 1997(1) :97-99.
[3]US E PA . User ' s Guide to Mobiles [M ]. EPA 450/4-8-D26d (revised ) . Washington DC :US EPA , 1992.
[4]周密. 环境容量[M ].长春:东北师范大学出版社, 1989. [5]刘健. 区域大气环境容量模拟系统的理论及其应用研究[D ].南京:南京大学, 1993.
[6]陈红岩. 大气环境污染优化控制的实际问题[J ].气候与
环境研究, 1998,(6) :6-8.
[7]沈清基. 城市生态与城市环境[M ]. 上海:同济大学出版
社, 1998.
联合国海洋地图网站开通
2002年6月5日世界环境日到来之际, 在法国巴黎举行的联合国教科文组织的政府间海洋学委员会会议上, 联合国海洋地图网站(The Internet -based United Nations of the Oceans , 简称The Atlas ) 开通, 其网址为http ://ww w . oceansatlas . com /index . jsp 。经过10年的计划和2年半多时间的开发, 该海洋地图网站展现代表了迄今为止网络在线最雄心勃勃的全球科学信息的集成合作及国际达成共识的工具, 可望其有助于未来
有关海洋事务协议的谈判商议。IMO 已和联合国其他机构和主要国际科学团体共同开发该首家综合实时工具, 以评估世界海洋的状况。该工程的参与方包括联合国粮农组织(FAO ) 、国际原子能组织(IAE A ) 、国际海事组织(IMO ) 、联合国环境规划署(UNEP ) 、世界气象组织(W MO ) 、联合国海洋事务和海洋法部(UNDOALOS ) 等。FAO 率先从联合国基金会抽调投资本金50万美元。该Atlas 网站为范围广泛领域纵横的潜在用户所设计—从学童到需要熟悉海洋事物的政策制定者, 至需要获取基础数据资料的资源管理人员。(刘昭青)
交通环境承载力动态计算方法及应用 刘志硕等
交通环境承载力动态计算方法及应用
A Dynamic Method for Calculatin g Traffic Environment
Carrying Capacity and Its Application
刘志硕1, 申金升1, 张智文2(1. 北方交通大学交通运输学院, 北京100044;
2. 国家科技部高新技术及产业化司, 北京100826)
LIU Zhi -shuo 1, SHEN Jin -sheng 1, ZH ANG Zhi -wen 2 (1. The School of Transportation of Northern
Jiantong University , Beijing 100044, China ; 2. The Ministry of Science and Technology of
the People ' s Republic of China , Beijing 100826, China )
摘要:应用系统工程的原理和方法分析了污染物在环境系统中的输入输出模式, 尝试性地建立了交通环境承载力的动态量化模型, 从而为交通管理部门规划城市交通规模, 确定交通环境整治方向, 实现城市交通可持续发展提供科学决策依据。
关键词:交通环境承载力; 交通可持续发展; 交通环境容量
中图分类号:X51 文献标识码:A 文章编号:1006-4281(2002) 04-0001-04
A bstract :The input and output model of pollution in the environment system is by analyzed applying the theor y and method of system engineering . And then a dyna mic model for traffic environment carrying capacity is set -up , which pro -vides scientific basis for the government to program traffic scale , make the direction of the traffic envionment control and realize the urban traffic sustainable development eventually .
Key words :traffic environment carr ying capacity ; traffic sustainable development ; traffic environment capacity
信息的变化和交换。环境系统外部的各种物质和能
1 引 言
城市交通在经历了“汽车时代”所带来的资源环境负效应以后, 开始寻求可持续发展的交通模式。城市交通如何才能保持发展与环境的协调, 保持发展的可持续性已成为众多专家学者研究的热点。按照可持续发展的要求, 城市交通应当满足城市系统的交通需求, 同时又必须符合资源环境的客观约束
[1]
量进入系统内部, 这种过程称为输入。就污染物而言, 主要有污染物的排入、环境系统之间的污染物交换移入, 如空气的扩散和迁移。系统内部也对外界发生一定的作用, 通过系统内部作用, 一些物质和能量排放到系统外部, 这种过程称为输出。污染物的输出主要有和其它环境要素一起被人类或动植物使用以及环境系统之间的污染物交换移出。此外, 由于环境系统内部的协同作用, 产生大量的负熵, 使环境系统努力朝有序的方向发展, 这实际上就是环境系统的自净作用。因此, 环境系统污染物输入输出模型可以用图1表示:
, 这就需要恰当的控制点, 并以之为依据, 进行
相应的规划和管理, 以实现交通的可持续发展。交通环境承载力是其中最为关键的定量指标。
2 交通环境承载力
2. 1 环境系统污染物的输入输出模型
环境系统是一个复杂的、有时、空、序、量变化的动态系统和开放系统。系统内外存在物质、能量和
收稿日期:2002-04-06
作者简介:刘志硕(1977-) , 男, 湖南安仁人, 博士生, 主要研究方向为交通可持续发展及智能物流系统。
交通环保 第23卷 第4期 2002年8月
图1 环境系统污染物的输入输出模型
2. 2 交通环境承载力
交通环境容量是指在人类生存、生态环境和资源利用不受损害的前提下, 某一交通环境所能容纳交通系统排放污染物的最大负荷量或利用环境资源的最大使用量
[1]
(t ) 和污染物的扩散量O (t ) , 由式1或以求得t 0至t 时间段的污染物最大允许排放量P (t ) , 如下P (t )=X (t ) -X (t 0) +
C (μ) d μ+O (μ) d μ∫∫
t
t t
t
。交通环境容量可以分为两类:(1)
角矩阵, 表示为:
ω=(ωi j ) n ×n
(2)
该交通系统污染排放贡献度为ω。ω是一个对
交通环境污染容量。指交通系统向环境排放的污染
物, 如CO 、NO X 、SO 2等的最大允许排放量; (2) 交通环境资源容量。指环境提供给交通系统的环境资源, 如土地、能源等的最大使用量。由于交通环境容量的限制, 交通环境所能负荷的交通总量是有限的。交通系统发展需要利用环境资源并向环境排放一定数量的污染物。环境对交通系统的负载能力即可称之为交通环境承载力。类似地, 可以将交通环境承载力分为交通环境污染承载力和交通资源承载力。交通环境污染承载力是指交通环境污染容量所能允许的交通总量的最大数量, 交通环境资源承载力是指交通环境资源容量所能允许的交通总量的最大数量。
2. 2. 1 交通环境污染承载力的计量模型
设t 时刻城市环境系统第i 种污染物的含量为x i (t ) , 初始时刻为t 0, p i (t ) 表示t 0至t 时间段向城市环境系统排放的第i 种污染物的总量, c i (t ) 表示t 时城市环境系统中第i 种污染物的自净量。o i (t ) 表示t 时城市环境系统中第i 种污染物的扩散量。于是可以建立等式:
x i (t )=x i (t 0) +p i (t ) -c i (μ) d μ-o i (μ) d μ
t 0
t 0
[2]
其中, 当i ≠j 时, ω0, 当i =j 时, ωi j =ij 表示交通系统所排放的第i 种污染物占城市环境系统中该污染物总的排放量的比例。于是可以求得t 0至t 时间段的交通系统允许排放的第i 种污染物数量T i (t ) , 表达式为:
T (t ) = ω·P (t )
式中:T (t ) =(T 1(t ) , T 2(t ) ……T n (t ) ) ′
设车辆污染物平均排放水平为A (t ) , 它受多种因素的影响, 如车型、使用燃料、运行状况以及背景条件等, 而这些又取决于社会科技发展水平以及城市交通管理水平。一般地, A (t ) 应随时代的发展不断降低。
设Y (t ) 表示t 时刻交通环境污染承载力, 以列向量的形式表示为:
Y (t ) =(Y 1(t ) , Y 2(t ) ……Y n (t ) ) ′
其中Y i (t ) 表示基于第i 种污染物的交通环境污染承载力, 于是有等式:
A (τ) Y (τ) d τ=T (t ) ∫
t 0t
(3)
∫
t
t
∫
t
t
i =1, 2……n
考虑到多种污染物, 可将上式改写成矩阵形式为:
X (t )=X (t 0) +P (t ) -C (μ) d μ-O (μ) d μ∫∫
t 0
t 0
(4)
成立。从而有:
A (t ) Y (t ) =ω(X ′(t ) -X ′(t 0) +C (t ) +O (t ) )
(5)
在车辆污染水平不为零的情况下, 有:
Y (t ) A (t )
(6)
(1)
其中:X (t ) =(x 1(t ) , x 2(t ) ……x n (t ) ) ′其它类似。
在环境控制目标确定, 即X (t ) 确定的条件下, 结合环境系统污染的现状X (t 0) 以及环境自净量C 由式6可知, 在已知单位交通设施或交通工具环境污染特征以及城市环境自净能力的条件下, 就
交通环境承载力动态计算方法及应用 刘志硕等可以规划出特定时刻的交通环境污染承载力。城市环境污染初始状态可通过环境监测资料得到, 单位交通设施或交通工具环境污染特征的初始值可由修正的MOBILES 模型模拟确定[3], 城市环境自净能力则可通过环境容量的研究加以确定[4][5][6]。
由于环境系统具有最差(小) 因子限制律的特点, 使得交通环境系统的质量不是由环境诸要素的平均状态决定, 而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。因此交通环境污染承载力(V p ) 应该是基于各污染物的交通环境承载力的最小值, 即
V p =min {Y 1(t ) , Y 2(t ) ……Y n (t ) }
2. 2. 2 交通环境资源承载力的计量模型
交通环境资源承载力(V s ) 是指交通环境资源容量所能允许的最大交通负荷量。环境提供给交通系
统的资源主要是土地和能源, 因此分别对基于土地的交通环境资源承载力(V sl ) 和对基于能源的交通环境资源承载力(V se ) 进行计算。
(1) 基于土地的交通环境资源承载力
城市交通用地占城市总用地面积的比例是有一定限度的, 一般不超过20%,在此不妨设该比例为θ, 从而有:
S =A ·θ
式中:S ———城市最大允许交通用地面积, km 2;
A ———城市用地总面积, km 2。
因此基于用地的交通环境资源承载力可以用下式表示[7]:
V sl (8)
B ·R
式中:α———机动车用地占交通总用地的面积;
B ———机动车平均占地面积; R ———每日交通繁忙期的出车率; r ———交通管制率。
(2) 基于能源的交通环境资源承载力
城市在一定时期可供利用的能源数量及其构成基本上是一定的, 能够用于这个系统的能源数量和比例也是有限度的。设一定时期可供利用的能源数量和结构为E , 且:
E =(E 1, E 2……E j ……E m ) ′
其中:E j 表示城市在一定时期可供利用的第j 种能源数量。
于是有:
Q =β·E
(9)
式中:Q =(Q 1, Q 2……Q j ……Q m ) ′, Q j 表示可供交
(7)
交通环境资源承载力应该是基于资源的交通环境资源承载力和基于能源的交通环境资源承载力二
者中的最小值, 即:
V s =min {V sl , V se }
相似的, 交通环境承载力(V ) 为:V =min {V p , V s }通系统使用的第j 种能源数量;
β=(βij ) j 时,βij =0, n ×n 是一个对角矩阵, 当i ≠
当i =j 时,βij 表示供交通系统使用的第j 种能源数量占城市该种能源总量的百分比。
在车辆平均能耗(μj ) 已知的前提下, 可以得到各种使用不同能源的车辆的最大允许数量(P j ) 为:
P j =Q j /μj
资源承载力(V se ) 为:
m
m
(10)
于是由式9和式10得到基于能源的交通环境
V se =
j =1
∑P j
=
βj ·E j ) /μj ∑(
j =1
(11)
3 交通环境承载力的应用
3. 1 作为系统瓶颈控制城市交通发展规模
城市交通发展规模是城市交通规划的一项重要内容。它是一个多影响因素的综合体, 并且在可持续发展的今天, 其中的环境因素已成为它的主要限制因素和瓶颈因素, 因此为改善城市环境质量, 实现城市交通可持续发展, 交通环境承载力应该成为交通规划部门确定城市交通系统发展规模的主因子。城市交通系统的发展规模不能超过城市交通环境承载力, 并且可以认为城市交通发展就是交通环境承载力。因此就可以利用城市交通环境承载力来实现有计划分步骤地对交通规模进行控制。一般比较常见的方法有等量削减和等比削减法。设第t 时刻的城市交通规模为Y (t ) , t 0时刻的交通规模为Y (t 0) , 若以等量进行削减, 则年削减量a 为:
Y (t ) =Y (t 0) -a ·t
从而有:
Y (t 0) -Y (t )
a t
若以等比方法进行削减, 则年削减率i 为:
Y (t ) =Y (t 0) (1-i ) ′得到:
i =1-t
(t 0)
(13) (12)
交通环保 第23卷 第4期 2002年8月 这样只要每年都以这个幅度对城市交通规模进行调整, 就可以满足既定年的交通环境承载力要求, 实现交通环境的可持续发展。3. 2 促进城市交通供需平衡, 确定城市交通环境污
染整治方向
首先, 交通环境承载力并非是一个静态的量, 而是一个动态变化的量。在参照现实交通需求的基础上, 通过分析和调整交通环境承载力计算模型(6) (8) (11) 的各个参量, 可以调整城市交通发展规模上限, 最大程度地满足城市交通发展需求, 同时确定城市交通环境污染整治的努力方向。具体有以下几种调整途径:
(1) 加大科技投入力度, 提高车辆的整体技术水平以及合理规划交通结构与城市道路交通布局, 以减少单车的污染排放水平。
(2) 加大城市环境的综合治理, 提高城市整体的环境承载力, 从而有效地提高交通环境污染对整个城市环境污染的贡献率。(3) 加强城市周边地区的生态环境建设, 减少土地的沙化和盐碱化, 退耕还林, 退耕还草, 退耕还湖, 改善城郊局部小气候, 以使城区污染物向周边地区快速扩散和迁移。
(4) 合理进行城市布局和规划, 大力植树造林, 增强城市环境系统的自我调节能力。
(5) 调整能源结构, 加强政府引导, 推动C NG 、LP G 汽车以及电动汽车等清洁汽车的市场化发展。
此外, 交通可持续发展强调的是既要满足城市系统的交通需求, 又必须符合资源环境的客观约束。因此在调整城市交通环境承载力的基础上, 也有必要对交通系统进行规划, 改变传统交通观念, 注重公共交通以及捷运系统的发展, 提高交通效率, 减少无效运输和不合理运输, 在满足社会经济发展的基础
上, 最大程度地减少交通需求的产生, 以实现交通供需的平衡, 促进交通可持续发展。
4 结 语
按照交通可持续发展的要求, 城市交通发展的规模既要满足城市交通需求, 同时又必须符合资源环境的客观约束, 这就需要恰当地控制点, 并以之为依据, 进行相应的规划和管理, 以实现交通的可持续发展。本文认为交通环境承载力是其中最为关键的定量指标, 并尝试性地提出了一种交通环境承载力的动态量化模型。根据该方法, 在已知单位交通设施或交通工具环境资源特征以及城市资源环境状况的条件下, 就可以规划出特定条件下的交通环境承载力。鉴于城市环境自净能力和车辆的技术水平以及城市交通结构动态变化的特征, 交通环境承载力是与城市交通状况和资源环境状况直接相关的一项动态指标, 而该计算方法能够很好地反映这一性质。
5 参考文献
[1]申金升, 徐一飞, 雷黎. 城市交通可持续发展若干问题的
思考[J ].中国软科学, 1997,(7) :113-119.
[2]卫振林, 申金升, 徐一飞. 交通环境容量与交通环境承载
力的探讨[J ].经济地理, 1997(1) :97-99.
[3]US E PA . User ' s Guide to Mobiles [M ]. EPA 450/4-8-D26d (revised ) . Washington DC :US EPA , 1992.
[4]周密. 环境容量[M ].长春:东北师范大学出版社, 1989. [5]刘健. 区域大气环境容量模拟系统的理论及其应用研究[D ].南京:南京大学, 1993.
[6]陈红岩. 大气环境污染优化控制的实际问题[J ].气候与
环境研究, 1998,(6) :6-8.
[7]沈清基. 城市生态与城市环境[M ]. 上海:同济大学出版
社, 1998.
联合国海洋地图网站开通
2002年6月5日世界环境日到来之际, 在法国巴黎举行的联合国教科文组织的政府间海洋学委员会会议上, 联合国海洋地图网站(The Internet -based United Nations of the Oceans , 简称The Atlas ) 开通, 其网址为http ://ww w . oceansatlas . com /index . jsp 。经过10年的计划和2年半多时间的开发, 该海洋地图网站展现代表了迄今为止网络在线最雄心勃勃的全球科学信息的集成合作及国际达成共识的工具, 可望其有助于未来
有关海洋事务协议的谈判商议。IMO 已和联合国其他机构和主要国际科学团体共同开发该首家综合实时工具, 以评估世界海洋的状况。该工程的参与方包括联合国粮农组织(FAO ) 、国际原子能组织(IAE A ) 、国际海事组织(IMO ) 、联合国环境规划署(UNEP ) 、世界气象组织(W MO ) 、联合国海洋事务和海洋法部(UNDOALOS ) 等。FAO 率先从联合国基金会抽调投资本金50万美元。该Atlas 网站为范围广泛领域纵横的潜在用户所设计—从学童到需要熟悉海洋事物的政策制定者, 至需要获取基础数据资料的资源管理人员。(刘昭青)