上海气通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNTVERSTTY 工程可持续发展讲义 周岱
I 工程可持续发展讲义 周 岱
内容提要 工程可持续发展是当今世界的人类共识。本讲义系统地介绍了工程和可持续 发展及其相互关系的理论与应用。讲义共五章。前四章是工程与可持续发展的理 论方法和应用分析，主要包括可持续发展的概念、内涵、战略、理论方法，工程 论与工程观，工程可持续发展的策划、设计、材料、施工、改造、评价与认证以 及相关法律法规：第五章列举和分析了多个工程可持续发展的典型案例。本讲义 内容有助于拓展读者尤其是学生的视野和知识面，提升工程技术素质和人文素 养，树立科学的工程价值观。 本讲义可作为高等学校理工科、人文社科等相关专业的本科生通识教育的教 学参考书或教材，也供工程设计、建造制造、工程管理单位的技术人员和管理人 员参考
I 内容提要 工程可持续发展是当今世界的人类共识。本讲义系统地介绍了工程和可持续 发展及其相互关系的理论与应用。讲义共五章。前四章是工程与可持续发展的理 论方法和应用分析，主要包括可持续发展的概念、内涵、战略、理论方法，工程 论与工程观，工程可持续发展的策划、设计、材料、施工、改造、评价与认证以 及相关法律法规；第五章列举和分析了多个工程可持续发展的典型案例。本讲义 内容有助于拓展读者尤其是学生的视野和知识面，提升工程技术素质和人文素 养，树立科学的工程价值观。 本讲义可作为高等学校理工科、人文社科等相关专业的本科生通识教育的教 学参考书或教材，也供工程设计、建造制造、工程管理单位的技术人员和管理人 员参考
前言 可持续发展是当今世界的人类共识，就是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需 要的能力构成危害的发展。工程是社会存在与发展的物质基础，它满足人类生活的需求、提 高人类生活质量，其本质是创造和建构新的社会存在物的人类实践活动。 本世纪以来，全国各高校普遍重视对学生开展通识教育，提高学生的综合素质，拓展视 野，全面发展。无论是人才培养和还是当代人的素养，应当文理兼备兼通，既注重形成坚实 的专业知识技能，也注重高尚的人文素质的养成。 本讲义分为两大部分，第一部分是理论和方法，共有三章：第二部分是实践应用和典型 案例，共有两章。第一部分主要有可持续发展战略，工程可持续发展的现状与趋势，工程简 论与工程观，以及包括代际公平理论、工程全寿命周期理论、可持续发展的测度方法、生态 足迹理论等在内的可持续发展理论。第二部分中，工程可持续发展实践的内容涵盖了工程可 持续发展的策划、设计、材料、施工、改造、评价与认证、法律法规等：典型案例部分则对 有代表性的十余个规模、领域各不相同的工程，基于工程可持续发展理念进行了深刻剖析。 本讲义涉及理工学科和人文社会科学学科的知识，包括工程学、生态环境学、经济学、 管理科学等，注意考虑了本科低年级学生的知识基础。宽广的知识涵盖面有助于拓展学生的 视野和知识面，提升工程技术素质和人文素养，树立科学的工程价值观。本讲义可作为高等 学校理工科、人文社科等相关专业的本科生通识教育的教学参考书。 本讲义在编写过程中，参考了相关书籍和学术论文资料。因所用文献资料多且考虑到本 讲义主要供教学之用的特点，对所参考的文献资料，书后仅列出其中的部分。在此对有关作 者表示感谢。 本讲义所涉知识面较为宽广，限于作者的理论水平和能力水平，不当之处在所难免，恳 请读者不吝赐教。 周 于上海交通大学 2013年12月初稿，2014年10月修改
前 言 可持续发展是当今世界的人类共识，就是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需 要的能力构成危害的发展。工程是社会存在与发展的物质基础，它满足人类生活的需求、提 高人类生活质量，其本质是创造和建构新的社会存在物的人类实践活动。 本世纪以来，全国各高校普遍重视对学生开展通识教育，提高学生的综合素质，拓展视 野，全面发展。无论是人才培养和还是当代人的素养，应当文理兼备兼通，既注重形成坚实 的专业知识技能，也注重高尚的人文素质的养成。 本讲义分为两大部分，第一部分是理论和方法，共有三章；第二部分是实践应用和典型 案例，共有两章。第一部分主要有可持续发展战略，工程可持续发展的现状与趋势，工程简 论与工程观，以及包括代际公平理论、工程全寿命周期理论、可持续发展的测度方法、生态 足迹理论等在内的可持续发展理论。第二部分中，工程可持续发展实践的内容涵盖了工程可 持续发展的策划、设计、材料、施工、改造、评价与认证、法律法规等；典型案例部分则对 有代表性的十余个规模、领域各不相同的工程，基于工程可持续发展理念进行了深刻剖析。 本讲义涉及理工学科和人文社会科学学科的知识，包括工程学、生态环境学、经济学、 管理科学等，注意考虑了本科低年级学生的知识基础。宽广的知识涵盖面有助于拓展学生的 视野和知识面，提升工程技术素质和人文素养，树立科学的工程价值观。本讲义可作为高等 学校理工科、人文社科等相关专业的本科生通识教育的教学参考书。 本讲义在编写过程中，参考了相关书籍和学术论文资料。因所用文献资料多且考虑到本 讲义主要供教学之用的特点，对所参考的文献资料，书后仅列出其中的部分。在此对有关作 者表示感谢。 本讲义所涉知识面较为宽广，限于作者的理论水平和能力水平，不当之处在所难免，恳 请读者不吝赐教。 于 上海交通大学 2013 年 12 月初稿，2014 年 10 月修改
目录 第1章绪论… 6 1.1可持续发展战略概述… .6 1.1.1发展的概念… 6 1.1.2可持续发展战略的概念 6 1.1.3可持续发展战略的历史背景. 7 12工程可持续发展的历史、现状与趋势 9 1.2.1工程可持续发展的历程和趋势 .9 1.2.2工程可持续发展的内容… .10 1.2.3我国工程可持续发展的现状和问题 .12 第2章工程简论和工程观… 33 2.1工程简论… ..35 2.1.1工程与工程活动 .35 2.1.2工程理念… 43 2.1.3工程思维 .35 2.1.4工程决策 .36 2.1.5工程设计 36 2.2工程观… 43 2.2.1工程中的系统观 .43 2.2.2工程中的社会观 43 2.2.3工程中的生态观… .43 第3章可持续发展理论… .33 3.1概述 33 3.1.1可持续发展的解释和准则 .33 3.1.2弱可持续性发展与强可持续性发展 35 3.2代际公平理论.… 35 3.2.1代内公平与代际公平..35
III 目 录 第 1 章 绪论 ...................................................................................................................6 1.1 可持续发展战略概述.................................................................................................6 1.1.1 发展的概念.................................................................................................................. 6 1.1.2 可持续发展战略的概念.............................................................................................. 6 1.1.3 可持续发展战略的历史背景...................................................................................... 7 1.2 工程可持续发展的历史、现状与趋势.......................................................................9 1.2.1 工程可持续发展的历程和趋势.................................................................................. 9 1.2.2 工程可持续发展的内容............................................................................................ 10 1.2.3 我国工程可持续发展的现状和问题........................................................................ 12 第 2 章 工程简论和工程观 ........................................................................................... 33 2.1 工程简论 ................................................................................................................. 35 2.1.1 工程与工程活动........................................................................................................ 35 2.1.2 工程理念.................................................................................................................... 43 2.1.3 工程思维.................................................................................................................... 35 2.1.4 工程决策.................................................................................................................... 36 2.1.5 工程设计.................................................................................................................... 36 2.2 工程观..................................................................................................................... 43 2.2.1 工程中的系统观....................................................................................................... 43 2.2.2 工程中的社会观....................................................................................................... 43 2.2.3 工程中的生态观....................................................................................................... 43 第 3 章 可持续发展理论............................................................................................... 33 3.1 概述......................................................................................................................... 33 3.1.1 可持续发展的解释和准则........................................................................................ 33 3.1.2 弱可持续性发展与强可持续性发展........................................................................ 35 3.2 代际公平理论.......................................................................................................... 35 3.2.1 代内公平与代际公平................................................................................................ 35
3.2.2代际公平的经济学分析.36 3.2.3正值贴现率对代际公平的影响 39 3.3工程全寿命周期理论… .43 3.3.1全寿命周期管理的定义.… 43 3.3.2全寿命周期的经济分析.… .43 3.3.3工程项目全寿命周期管理和全寿命周期阶段 .44 3.4自然资源与环境经济价值的测度理论 45 3.4.1自然资源与环境所供服务与价值 45 3.4.2自然资源与环境经济价值的测度方法 .46 3.5可持续发展的测度方法… .48 3.5.1可持续发展测度方法概述. …48 3.5.2单一指标测度方法… .48 3.5.3指标体系测度方法 49 3.6生态足迹理论… …50 3.6.1生态足迹模型的基本概念… .50 3.6.2传统生态足迹理论模型 52 3.6.3基于能值理论的生态足迹模型.… .55 3.6.4基于熵值分析的生态足迹模型 56 3.6.5生态足迹理论的应用.… .57 第4章工程可持续发展实践… 59 4.1工程项目可持续发展的策划.… 59 4.1.1工程项目可持续发展策划的程序 59 4.1.2工程项目可持续发展方案的论证， .61 4.1.3工程项目可持续发展的组织与实施 。 62 4.2工程可持续发展的设计.… .64 4.2.1工程项目的可持续设计. .64 4.2.2工程可持续发展设计的应用.… 66 4.2.3工程可持续发展设计的管理.… …69 4.3工程可持续发展的材料 .73 4.3.1可持续建筑材料的概念… .73 4.3.2建筑材料可持续性能的分析 75 4.3.3建筑材料中的有毒有害物质… .79
IV 3.2.2 代际公平的经济学分析............................................................................................ 36 3.2.3 正值贴现率对代际公平的影响................................................................................ 39 3.3 工程全寿命周期理论............................................................................................... 43 3.3.1 全寿命周期管理的定义............................................................................................ 43 3.3.2 全寿命周期的经济分析............................................................................................ 43 3.3.3 工程项目全寿命周期管理和全寿命周期阶段………………………………………………..……44 3.4 自然资源与环境经济价值的测度理论..................................................................... 45 3.4.1 自然资源与环境所供服务与价值............................................................................ 45 3.4.2 自然资源与环境经济价值的测度方法.................................................................... 46 3.5 可持续发展的测度方法 .......................................................................................... 48 3.5.1 可持续发展测度方法概述........................................................................................ 48 3.5.2 单一指标测度方法.................................................................................................... 48 3.5.3 指标体系测度方法.................................................................................................... 49 3.6 生态足迹理论.......................................................................................................... 50 3.6.1 生态足迹模型的基本概念........................................................................................ 50 3.6.2 传统生态足迹理论模型............................................................................................ 52 3.6.3 基于能值理论的生态足迹模型................................................................................ 55 3.6.4 基于熵值分析的生态足迹模型................................................................................ 56 3.6.5 生态足迹理论的应用................................................................................................ 57 第 4 章 工程可持续发展实践...................................................................................... 59 4.1 工程项目可持续发展的策划.................................................................................... 59 4.1.1 工程项目可持续发展策划的程序............................................................................ 59 4.1.2 工程项目可持续发展方案的论证............................................................................ 61 4.1.3 工程项目可持续发展的组织与实施........................................................................ 62 4.2 工程可持续发展的设计........................................................................................... 64 4.2.1 工程项目的可持续设计............................................................................................ 64 4.2.2 工程可持续发展设计的应用.................................................................................... 66 4.2.3 工程可持续发展设计的管理.................................................................................... 69 4.3 工程可持续发展的材料........................................................................................... 73 4.3.1 可持续建筑材料的概念............................................................................................ 73 4.3.2 建筑材料可持续性能的分析.................................................................................... 75 4.3.3 建筑材料中的有毒有害物质.................................................................................... 79
4.4工程项目可持续施工 .80 4.4.1工程可持续施工概述. .…..80 4.4.2工程可持续施工管理与验收 84 4.5工程可持续发展的改造 .85 4.5.1工程可持续发展改造的必要性和意义 .86 4.5.2工程可持续发展改造的方针和实施 .85 4.6工程项目可持续发展的评价与认证. .87 4.6.1国际评价体系与认证 87 4.6.2我国的评价体系与认证 91 4.6.3评价和认证的管理模式… .93 4.7工程可持续发展的法律法规. .94 4.7.1工程项目环境保护的法规规章 .94 4.7.2建筑工程项目节能管理的法规规章 .97 第5章工程可持续发展典型案例 .99 5.1长江三峡水利枢纽工程 错误！未定义书签。 5.2大庆油田与大庆市 错误未定义书签。 5.3黄河三门峡水利工程错误未定义书签。 5.4埃及阿斯旺水库工程.… 错误！未定义书签。 5.5对二甲苯(PX)石化项目工程策划. 错误I未定义书签。 5.6广州珠江大厦工程可持续发展设计 错误！未定义书签。 5.7建筑垃圾再生技术工程可持续发展材料 错误！未定义书签。 5&城市基坑工程可持续发展施工 错误！未定义书签。 5.9美国波士顿中央干道/隧道工程工程可持续发展的改造…错误！未定义书签。 5.10德国柏林-勃兰登堡大都市区的可持续发展规划错误！未定义书签。 5.11美国可持续发展交通工程规划错误未定义书签。 5.12上海2010世博会的工程可持续利用.…错误I未定义书签。 513农业工程可持续发展-土壤肥料问题… 错误！未定义书签。 参考文献..错误1未定义书签
V 4.4 工程项目可持续施工............................................................................................... 80 4.4.1 工程可持续施工概述................................................................................................ 80 4.4.2 工程可持续施工管理与验收.................................................................................... 84 4.5 工程可持续发展的改造........................................................................................... 85 4.5.1 工程可持续发展改造的必要性和意义.................................................................... 86 4.5.2 工程可持续发展改造的方针和实施........................................................................ 85 4.6 工程项目可持续发展的评价与认证......................................................................... 87 4.6.1 国际评价体系与认证................................................................................................ 87 4.6.2 我国的评价体系与认证............................................................................................ 91 4.6.3 评价和认证的管理模式…………………………………………………………………………………………93 4.7 工程可持续发展的法律法规.................................................................................... 94 4.7.1 工程项目环境保护的法规规章................................................................................ 94 4.7.2 建筑工程项目节能管理的法规规章........................................................................ 97 第 5 章 工程可持续发展典型案例................................................................................ 99 5.1 长江三峡水利枢纽工程 ................................................................ 错误!未定义书签。 5.2 大庆油田与大庆市........................................................................ 错误!未定义书签。 5.3 黄河三门峡水利工程.................................................................... 错误!未定义书签。 5.4 埃及阿斯旺水库工程.................................................................... 错误!未定义书签。 5.5 对二甲苯（PX）石化项目工程策划.................................................错误!未定义书签。 5.6 广州珠江大厦工程可持续发展设计..................................................错误!未定义书签。 5.7 建筑垃圾再生技术--工程可持续发展材料 ....................................................................................................................错误!未定义书签。 5.8 城市基坑工程可持续发展施工 ......................................................................................................... 错误!未定义书签。 5.9 美国波士顿中央干道/隧道工程工程可持续发展的改造 ............... 错误!未定义书签。 5.10 德国柏林-勃兰登堡大都市区的可持续发展规划......................... 错误!未定义书签。 5.11 美国可持续发展交通工程规划 ................................................... 错误!未定义书签。 5.12 上海 2010 世博会的工程可持续利用.......................................... 错误!未定义书签。 5.13 农业工程可持续发展--土壤肥料问题.......................................... 错误!未定义书签。 参考文献............................................................................................ 错误!未定义书签
第1章 绪论 1.1可持续发展战略概述 1.1.1发展的概念 发展是含义丰富的综合性概念。发展的概念最初由经济学家定义，现今“发展”一词已经 从单一的经济领域的含义，延伸至关注人类需求、社会进步的领域。对一个国家而言，国内生 产总值(GDP)的增长，人均国民收入的提高，可带来生产力水平提高的政治改革和制度变迁， 人民生活的各种社会条件（如就业、医疗、交通等）改善，社会安全程度提高。发展包含一定 的价值判断，对于什么是政治与社会方面的“积极的”或“进步的”变化，不同的国家与民族 因价值观差异而有不同理解。尽管如此，人们对发展内涵有一定共识，认为发展是改善人民生 活条件，提高人民生活质量的过程，既指人们物质需求满足程度的提高，亦包括人们心理需求 的满足。 发展是整体的发展，一个国家或区域的发展在不同层次、不同角度上同时展开，它包含各 方面的协调促进。发展是自身的发展，一个国家或区域发展的动力来自于自身，发展过程中的 不协调、不畅通，需要通过自身对发生状况的环节参数进行调整，并反馈到整体。 1.1.2可持续发展战略的概念 联合国世界环境与发展委员会1987年在《布伦特兰报告》“我们共同的未来”中给出可持 续发展的定义：“可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危 害的发展”。在另一个重要文件《从一个地球到一个世界》中，联合国进一步诠释了可持续发 展的基本含义：“人类有能力持续发展，也能保证满足当前的需求，而不危及下一代满足其需 求的能力。可持续发展概念是有限度的而不是绝对的，即目前技术状况和社会组织以及生物圈 吸收人类活动的能力和自然资源的限制。”不言而喻，为使人类社会发展从我们这一代人到后 代人之间持续不断地延续下去，必须切实保护人类生存环境和自然资源。只有这样，才能使“既 满足当代人需求又不危及后代人满足其需求的能力的发展”的要求得以永续下去。这就是可持 续发展战略的本质含义。显然，可持续发展战略包含的如下不可分割的战略思想： (1)“代际可持续”战略思想。可持续发展的核心战略思想是代际之间应当持续不断地发 展下去，即当前的繁荣和发展不能对保持或改善未来生活水平的前景构成危害或障碍。只有在 “给他人留下同样多、同样好”的情况下求得生存与发展，才是合理合法的。为此，社会经济 系统的自组织过程，应当依靠自然资源的“股息”予以维持，而不能靠吃“老本”度日。通过 借债保持现今消费水平而导致后代人负债，这不是可持续发展。削减科教投入而降低下一代人 的素质和技能，亦不是可持续发展：为了维持当前的经济指标“竭泽而渔”地损耗自然资源， 致使资源和环境损耗殆尽，更非可持续发展。 (2)“协调发展”的战略思想。可持续发展强调自然、经济和社会的协调统一，即社会的 发展和经济的增长，必须同环境和资源相互协调地同步进行。联合国“地球的未来”国际大会 (1984年)、世界环境与发展委员会报告“我们共同的未来”均一致强调：“自然、经济和社会 的协调统一即自然的持续性、经济的持续性和社会的持续性”。 6
6 第 1 章 绪 论 1.1 可持续发展战略概述 1.1.1 发展的概念 发展是含义丰富的综合性概念。发展的概念最初由经济学家定义，现今“发展”一词已经 从单一的经济领域的含义，延伸至关注人类需求、社会进步的领域。对一个国家而言，国内生 产总值（GDP）的增长，人均国民收入的提高，可带来生产力水平提高的政治改革和制度变迁， 人民生活的各种社会条件（如就业、医疗、交通等）改善，社会安全程度提高。发展包含一定 的价值判断，对于什么是政治与社会方面的“积极的”或“进步的”变化，不同的国家与民族 因价值观差异而有不同理解。尽管如此，人们对发展内涵有一定共识，认为发展是改善人民生 活条件，提高人民生活质量的过程，既指人们物质需求满足程度的提高，亦包括人们心理需求 的满足。 发展是整体的发展，一个国家或区域的发展在不同层次、不同角度上同时展开，它包含各 方面的协调促进。发展是自身的发展，一个国家或区域发展的动力来自于自身，发展过程中的 不协调、不畅通，需要通过自身对发生状况的环节参数进行调整，并反馈到整体。 1.1.2 可持续发展战略的概念 联合国世界环境与发展委员会 1987 年在《布伦特兰报告》“我们共同的未来”中给出可持 续发展的定义：“可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危 害的发展”。在另一个重要文件《从一个地球到一个世界》中，联合国进一步诠释了可持续发 展的基本含义：“人类有能力持续发展，也能保证满足当前的需求，而不危及下一代满足其需 求的能力。可持续发展概念是有限度的而不是绝对的，即目前技术状况和社会组织以及生物圈 吸收人类活动的能力和自然资源的限制。”不言而喻，为使人类社会发展从我们这一代人到后 代人之间持续不断地延续下去，必须切实保护人类生存环境和自然资源。只有这样，才能使“既 满足当代人需求又不危及后代人满足其需求的能力的发展”的要求得以永续下去。这就是可持 续发展战略的本质含义。显然，可持续发展战略包含的如下不可分割的战略思想： （1）“代际可持续”战略思想。可持续发展的核心战略思想是代际之间应当持续不断地发 展下去，即当前的繁荣和发展不能对保持或改善未来生活水平的前景构成危害或障碍。只有在 “给他人留下同样多、同样好”的情况下求得生存与发展，才是合理合法的。为此，社会经济 系统的自组织过程，应当依靠自然资源的“股息”予以维持，而不能靠吃“老本”度日。通过 借债保持现今消费水平而导致后代人负债，这不是可持续发展。削减科教投入而降低下一代人 的素质和技能，亦不是可持续发展；为了维持当前的经济指标“竭泽而渔”地损耗自然资源， 致使资源和环境损耗殆尽，更非可持续发展。 （2）“协调发展”的战略思想。可持续发展强调自然、经济和社会的协调统一，即社会的 发展和经济的增长，必须同环境和资源相互协调地同步进行。联合国“地球的未来”国际大会 (1984 年)、世界环境与发展委员会报告“我们共同的未来”均一致强调：“自然、经济和社会 的协调统一即自然的持续性、经济的持续性和社会的持续性
(3)“三大措施”的战略思想。三大措施包括“控制人口、节约资源和保护环境”。在控 制人口的战略措施中，一是制定与实施同自然承载力相适应的人口发展规划和政策：二是提高 全民计划生育意识和研制最先进的节育手段：三是扩大妇女就业机会并提高她们的教育水准， 加速城镇化过程，由此间接地降低人口增长率。在节约资源的战略措施中，一是从主要使用不 可再生的自然资源，转变为主要使用可再生的资源：二是从主要使用矿物和化学等高污染性能 源，转变为主要使用无污染的生态能源（太阳能、风能、地热能、潮汐能等）：三是加强对紧 缺的不可再生资源切实有效的管理保护和综合利用。在保护环境的战略措施中，一是加强对城 市与集镇环境的综合治理：二是发展生态农业，植树造林，保护生物多样性：三是大力开展国 土整治，全面改善生态环境。上述围绕人口、资源和环境所实施的可持续发展的战略措施，实 际就是为保持自然可持续性、经济可持续性和社会可持续性的具体、可操作的战略措施。 可见，可持续发展战略就是实现可持续发展的行动计划和纲领，是一个国家或地区在多个 领域实现可持续发展的总称，它要求各方面的发展目标尤其是社会、经济与生态、环境的目标 相协调。可持续发展的实质就是人类要发展，发展要有限度，即人口、资源、环境与经济、社 会的协调发展，适度人口、资源合理利用、保护环境、经济持续增长、社会健康发展。 1.1.3可持续发展战略的历史背景 自人类在地球上诞生起延续到20世纪50年代的产业快速发展时期，人类社会发展横跨了 不同的社会历史阶段，环境与可持续发展的关系随着时代的变化而变化。人类社会发展分为三 个历史时期： 前发展时期。这一时期是农业、畜牧业出现以前的漫长岁月，人类主要是本能地利用环境， 采集和捕食人类所必需的生活物质，以生理代谢过程与环境进行物资和能量交换。人类的经济 水平融于天然食物链之中。人类对环境的影响主要是由于人口自然增加和乱捕乱采而引起的局 部物种减少和物质资料短缺。人与环境处于原始协调状态。 农业革命时期。农业和牧畜业的出现，使人类由简单地利用环境进入到自觉改造环境的时 代。这种改造旨在向大自然进一步索取。农牧业本身具有一定天然生态性，亦即农牧业产品具 有可再生性，因而易实现生产一生态之间的循环。虽然简单地生产工具和自给型经济亦对局部 环境造成一定污染和破坏，如出现水土流失、土壤盐渍化等，但从全局看人与自然、环境与发 展的关系是协调的。 工业时代。工业革命使基于机器使用的工厂化大生产替代了作坊式手工劳动，但是工业化 生产方式在提升人类生活品质的同时给人类带来可再生资源的消耗和环境污染等负面影响。工 业时代对环境的挑战前所未有。大量矿藏开发和利用，使地圈和大气圈之间产生物质流和能量 流之间的强烈流动。工业生产中大量物料的消耗，产生大量废物进入环境，打破上亿年来地球 表面形成的生态平衡。不计其数种类的人工合成化学物质进入水圈和气圈。因此，从可持续发 展视角审视人类的生产方式，减少工业化的负面影响，让经济发展保持迅速、健康的发展趋势 是人类面临的共同任务。 土地、水资源、能源是人类最重要的生存资源，直接关系着人类未来能否可持续发展，生 存资源是所有资源中最重要的资源要素。第二次世界大战后，出于战后重建家园的强烈渴望而 追求高速增长，出现全球性的高增长热。近百年来，矿物燃料用量大大增加，工业生产快速发 展。快速经济增长把受战争创伤的世界在短短20~30年时间推向一个人类社会发展的新高度， 创造了前所未有的经济和工业奇迹。为此，西方著名经济学家W·罗斯托20世纪50年代在其 7
7 （3）“三大措施”的战略思想。三大措施包括“控制人口、节约资源和保护环境”。在控 制人口的战略措施中，一是制定与实施同自然承载力相适应的人口发展规划和政策；二是提高 全民计划生育意识和研制最先进的节育手段；三是扩大妇女就业机会并提高她们的教育水准， 加速城镇化过程，由此间接地降低人口增长率。在节约资源的战略措施中，一是从主要使用不 可再生的自然资源，转变为主要使用可再生的资源；二是从主要使用矿物和化学等高污染性能 源，转变为主要使用无污染的生态能源（太阳能、风能、地热能、潮汐能等）；三是加强对紧 缺的不可再生资源切实有效的管理保护和综合利用。在保护环境的战略措施中，一是加强对城 市与集镇环境的综合治理；二是发展生态农业，植树造林，保护生物多样性；三是大力开展国 土整治，全面改善生态环境。上述围绕人口、资源和环境所实施的可持续发展的战略措施，实 际就是为保持自然可持续性、经济可持续性和社会可持续性的具体、可操作的战略措施。 可见，可持续发展战略就是实现可持续发展的行动计划和纲领，是一个国家或地区在多个 领域实现可持续发展的总称，它要求各方面的发展目标尤其是社会、经济与生态、环境的目标 相协调。可持续发展的实质就是人类要发展，发展要有限度，即人口、资源、环境与经济、社 会的协调发展，适度人口、资源合理利用、保护环境、经济持续增长、社会健康发展。 1.1.3 可持续发展战略的历史背景 自人类在地球上诞生起延续到 20 世纪 50 年代的产业快速发展时期，人类社会发展横跨了 不同的社会历史阶段，环境与可持续发展的关系随着时代的变化而变化。人类社会发展分为三 个历史时期： 前发展时期。这一时期是农业、畜牧业出现以前的漫长岁月，人类主要是本能地利用环境， 采集和捕食人类所必需的生活物质，以生理代谢过程与环境进行物资和能量交换。人类的经济 水平融于天然食物链之中。人类对环境的影响主要是由于人口自然增加和乱捕乱采而引起的局 部物种减少和物质资料短缺。人与环境处于原始协调状态。 农业革命时期。农业和牧畜业的出现，使人类由简单地利用环境进入到自觉改造环境的时 代。这种改造旨在向大自然进一步索取。农牧业本身具有一定天然生态性，亦即农牧业产品具 有可再生性，因而易实现生产—生态之间的循环。虽然简单地生产工具和自给型经济亦对局部 环境造成一定污染和破坏，如出现水土流失、土壤盐渍化等，但从全局看人与自然、环境与发 展的关系是协调的。 工业时代。工业革命使基于机器使用的工厂化大生产替代了作坊式手工劳动，但是工业化 生产方式在提升人类生活品质的同时给人类带来可再生资源的消耗和环境污染等负面影响。工 业时代对环境的挑战前所未有。大量矿藏开发和利用，使地圈和大气圈之间产生物质流和能量 流之间的强烈流动。工业生产中大量物料的消耗，产生大量废物进入环境，打破上亿年来地球 表面形成的生态平衡。不计其数种类的人工合成化学物质进入水圈和气圈。因此，从可持续发 展视角审视人类的生产方式，减少工业化的负面影响，让经济发展保持迅速、健康的发展趋势 是人类面临的共同任务。 土地、水资源、能源是人类最重要的生存资源，直接关系着人类未来能否可持续发展，生 存资源是所有资源中最重要的资源要素。第二次世界大战后，出于战后重建家园的强烈渴望而 追求高速增长，出现全球性的高增长热。近百年来，矿物燃料用量大大增加，工业生产快速发 展。快速经济增长把受战争创伤的世界在短短 20~30 年时间推向一个人类社会发展的新高度， 创造了前所未有的经济和工业奇迹。为此，西方著名经济学家 W·罗斯托 20 世纪 50 年代在其
《经济成长阶段论》中，把人类社会发展分为传统阶段、“起飞”准备阶段、“起飞”阶段、成 熟阶段、群众高额消费阶段、追求生活质量阶段。但是，该划分方法未把环境问题纳入发展的 内涵，而仅基于经济增长视角解释发展。 从20世纪50年代末到70年代初(1972年)，人类面对经济增长、城市化和人口激增的 巨大压力，对“发展”的认识逐步深化。可持续发展概念萌发于20世纪60年~70年代，一些 深感环境问题严重性、担忧人类未来的学者以其敏锐的预见性而著书立说，引起了国际社会的 强烈关注。80年代，可持续发展概念被国际社会广泛接受，并向社会各个领域渗透。美国学 者莱切尔卡逊1962年出版《寂静的春天》一书，书中列举大量污染事实而轰动欧美各国。“人 类一方面在创造高度文明，另一方面又在毁灭自己的文明”。环境问题如果不解决，人类将“生 活在幸福的坟墓之中”。“发展”不仅追求经济增长，还包括经济结构的变化，解决由于发展而 引起的一系列环境污染问题。 可持续发展思想的发展与20世纪70年代初《增长的极限》一书关系密切，该书是罗马俱 乐部于1968年成立后提出的第一个研究报告，该报告1972年公开发表后在世界迅速传播并引 发国际社会广泛讨论。讨论紧紧围绕报告提出的观点，即经济的不断增长是否会不可避免地导 致全球性的环境退化和社会解体。学者们根据人类社会所面临的人口、粮食、资源、能源、环 境等重大生态和经济问题的进一步思考，在上世纪0年代提出统筹考虑自然系统、经济系统 和社会系统即复合生态系统，如社会一经济一生态复合系统，社会一经济一自然复合生态系统 等，基于复合生态系统分析可持续发展。社会系统、经济系统和自然系统是性质各异的系统， 它们具有各自的结构、功能、存在条件和发展规律，但其各自的存在和发展又受到其他系统与 功能的制约。上世纪70年代后期，人们认识到分析人类社会可持续发展，就要分析复合生态 系统的发生、发展和变化规律以及复合生态系统中的物质、能量、价值、信息的传递和交换等 各种作用关系。可以说，复合生态系统理论是一种研究人类社会可持续发展的理论。 与此同时，60年代以来美国、日本等一些国家相继成立了政府环保机构，以工业污染控 制为中心的环境管理被列为重要工作。我国环境保护起步于对工业污染的控制。我国20世纪 60年代末和70年代初一些城市成立“三废”办公室，开始进行工业污染源的调查和治理。当时 人们认识到如果控制了工业污染，环境与发展即可协调，这是我国较早对环境保护的认识。但 是那时尚未把环境污染与生态联系起来，也未把环境问题与社会问题联系起来，因而尚不是完 整意义上的环境保护。 可持续发展概念的提出是人类对共同生存的环境所做出的必然反映和对未来发展的良好 愿望。1972年6月5~l6日在瑞典斯德哥尔摩召开联合国人类环境会议(The United Nations Conference on the human environment),人类对环境与发展的认识升华到新高度。1972年到1992 年，社会因素和政治因素的作用在“发展”观念中得到重视，即把发展问题同人的基本需求相结 合，由此发展的概念逐步由经济领域扩展到社会领域，把环境问题由工业污染控制推广到全方 位的环境保护。联合国人类环境会议提出人类面临多方面环境污染和广发性生态破坏问题，并 指出它们之间的相互关系，会议的《人类环境宣言》（以下简称《宣言》）声明：“在地球上许 多地区，我们看到有越来越多人为损害迹象：水、空气、土壤和生物物种，污染已达到危险的 程度：一些无法取代的资源受到破坏和陷于枯竭：生物界生态平衡受到重大和不适当的扰乱： 人为的环境，特别是生活工作环境里存在着有害于人类身体、精神和社会健康的严重缺陷。” 这里明确指出了环境问题不仅表现在对水、空气、土壤等的污染己达到危险程度，而且指出了
8 《经济成长阶段论》中，把人类社会发展分为传统阶段、“起飞”准备阶段、“起飞”阶段、成 熟阶段、群众高额消费阶段、追求生活质量阶段。但是，该划分方法未把环境问题纳入发展的 内涵，而仅基于经济增长视角解释发展。 从 20 世纪 50 年代末到 70 年代初（1972 年），人类面对经济增长、城市化和人口激增的 巨大压力，对“发展”的认识逐步深化。可持续发展概念萌发于 20 世纪 60 年~70 年代，一些 深感环境问题严重性、担忧人类未来的学者以其敏锐的预见性而著书立说，引起了国际社会的 强烈关注。80 年代，可持续发展概念被国际社会广泛接受，并向社会各个领域渗透。美国学 者莱切尔·卡逊 1962 年出版《寂静的春天》一书，书中列举大量污染事实而轰动欧美各国。“人 类一方面在创造高度文明，另一方面又在毁灭自己的文明”。环境问题如果不解决，人类将“生 活在幸福的坟墓之中”。“发展”不仅追求经济增长，还包括经济结构的变化，解决由于发展而 引起的一系列环境污染问题。 可持续发展思想的发展与 20 世纪 70 年代初《增长的极限》一书关系密切，该书是罗马俱 乐部于 1968 年成立后提出的第一个研究报告，该报告 1972 年公开发表后在世界迅速传播并引 发国际社会广泛讨论。讨论紧紧围绕报告提出的观点，即经济的不断增长是否会不可避免地导 致全球性的环境退化和社会解体。学者们根据人类社会所面临的人口、粮食、资源、能源、环 境等重大生态和经济问题的进一步思考，在上世纪 70 年代提出统筹考虑自然系统、经济系统 和社会系统即复合生态系统，如社会—经济—生态复合系统，社会—经济—自然复合生态系统 等，基于复合生态系统分析可持续发展。社会系统、经济系统和自然系统是性质各异的系统， 它们具有各自的结构、功能、存在条件和发展规律，但其各自的存在和发展又受到其他系统与 功能的制约。上世纪 70 年代后期，人们认识到分析人类社会可持续发展，就要分析复合生态 系统的发生、发展和变化规律以及复合生态系统中的物质、能量、价值、信息的传递和交换等 各种作用关系。可以说，复合生态系统理论是一种研究人类社会可持续发展的理论。 与此同时，60 年代以来美国、日本等一些国家相继成立了政府环保机构，以工业污染控 制为中心的环境管理被列为重要工作。我国环境保护起步于对工业污染的控制。我国 20 世纪 60 年代末和 70 年代初一些城市成立“三废”办公室，开始进行工业污染源的调查和治理。当时 人们认识到如果控制了工业污染，环境与发展即可协调，这是我国较早对环境保护的认识。但 是那时尚未把环境污染与生态联系起来，也未把环境问题与社会问题联系起来，因而尚不是完 整意义上的环境保护。 可持续发展概念的提出是人类对共同生存的环境所做出的必然反映和对未来发展的良好 愿望。1972 年 6 月 5~16 日在瑞典斯德哥尔摩召开联合国人类环境会议（The United Nations Conference on the human environment），人类对环境与发展的认识升华到新高度。1972 年到 1992 年，社会因素和政治因素的作用在“发展”观念中得到重视，即把发展问题同人的基本需求相结 合，由此发展的概念逐步由经济领域扩展到社会领域，把环境问题由工业污染控制推广到全方 位的环境保护。联合国人类环境会议提出人类面临多方面环境污染和广发性生态破坏问题，并 指出它们之间的相互关系，会议的《人类环境宣言》（以下简称《宣言》）声明：“在地球上许 多地区，我们看到有越来越多人为损害迹象：水、空气、土壤和生物物种，污染已达到危险的 程度；一些无法取代的资源受到破坏和陷于枯竭；生物界生态平衡受到重大和不适当的扰乱； 人为的环境，特别是生活工作环境里存在着有害于人类身体、精神和社会健康的严重缺陷。” 这里明确指出了环境问题不仅表现在对水、空气、土壤等的污染已达到危险程度，而且指出了
生态的破坏和资源的枯竭问题。《宣言》强调：“在发展中国家，环境问题大多是由发展不足造 成的。千百万人的生活仍远低于像样生活所需要的最低水平，他们无法取得充足的食物、衣服 和住房，无法享用教育、保健和卫生设施。因此，发展中国家必须致力于发展工作，牢记它们 的优先任务和保护改善环境的必要性。在工业化国家里，环境问题同工业化和技术发展相关”。 这是联合国组织第一次把环境问题与社会因素相联系的庄严宣言，指出一部分环境问题是由于 贫穷造成的，提出发展中国家要在发展中解决环境问题。《宣言》提出26条人类在环境问题上 的共同原则和信念，提出为当代和将来世代的利益，必须保护地球上的自然资源，要支持各国 人民为满足基本需求和反对污染而进行的正义斗争，谴责和消除殖民主义和其他形式的压迫， 采取一切可能的措施防止环境问题对人类健康产生的危害。联合国人类环境会议既提出防治环 境污染的技术方向，又提出改革的措施，它是人类对环境问题认识的一个转折点。 以1992年6月3日至14日在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会(United Nations Conference on Environment and Development,UNCED)为标志，人类对环境与发展的认识达到 崭新高度。环境与发展密不可分，要从根本上解决环境问题必须转变发展模式和消费模式。依 靠科技进步，节约资源与能源，减少废物排放，实施清洁生产和文明消费，建立经济、社会、 资源与环境协调、可持续发展的新模式。 1.2工程可持续发展的历史、现状与趋势 1.2.1工程可持续发展的历程与趋势 20世纪30年代，美国建筑师RB.富勒提出如何将人类发展目标、需求与全球资源、科技 相结合，以不断减少的资源满足不断增长的人口生存需要，实现“少费而多用”，把有限的物质 资源最充分和最合宜地设计利用。进入70年代，出现了太阳能、地热能、风能为代表的替代 性可再生能源利用技术，并不断发展了改善围护结构性能的建筑技术，这使得建筑节能在建筑 业中开始得到应用。与此同时，由于建筑病综合征(SBS)的出现，以健康为中心的建筑环境 逐渐成为发达国家绿色建筑研究的热点。 20世纪90年代以来，全球对工程可持续发展的关注越来越多。1992年6月，联合国183 个国家代表团在巴西里约热内卢召开的世界环境与发展大会首脑会议，确定了人类社会发展新 战略，这一战略促进了建筑3R的设计原则，即减少不可再生能源和资源的使用(Reduce),重 复使用建筑构件或建筑产品(Recycle),加强对老旧建筑的修复和某些构成材料的重复使用 (Ruse)。1994年召开的第一届可持续发展国际会议提出了工程可持续发展的基本思想，即在 建筑物设计、建造、运营与维护、更新改造、拆除等整个生命周期中，用可持续发展的思想指 导工程项目的建设和使用，力求最大限度地实现不可再生资源的有效利用、减少污染物的排放、 降低对人类健康的影响，从而营造一个有利于人类生存和发展的绿色环境。1996年6月，联 合国在里约热内卢召开的第二次人类居住区大会城市问题首脑会议-讨论了具有全球性重要 意义的两个主题：“人人有适当的住房”和“城市化世界中的可持续人居住区发展”。2000年 10月，在荷兰马斯特里赫特召开了“可持续建筑2000”国际会议，会议提出促进建筑物环境特 性评价方法技术发展。2002年9月在挪威举行可持续发展会议，2005年3月在日本举行的可 持续发展会议进一步讨论和完善了绿色建筑评价工具GBTool。 随着对工程可持续发展研究的不断深入，工程可持续发展的理论和实践亦快速发展并呈现 出如下发展趋势： 9
9 生态的破坏和资源的枯竭问题。《宣言》强调：“在发展中国家，环境问题大多是由发展不足造 成的。千百万人的生活仍远低于像样生活所需要的最低水平，他们无法取得充足的食物、衣服 和住房，无法享用教育、保健和卫生设施。因此，发展中国家必须致力于发展工作，牢记它们 的优先任务和保护改善环境的必要性。在工业化国家里，环境问题同工业化和技术发展相关”。 这是联合国组织第一次把环境问题与社会因素相联系的庄严宣言，指出一部分环境问题是由于 贫穷造成的，提出发展中国家要在发展中解决环境问题。《宣言》提出 26 条人类在环境问题上 的共同原则和信念，提出为当代和将来世代的利益，必须保护地球上的自然资源，要支持各国 人民为满足基本需求和反对污染而进行的正义斗争，谴责和消除殖民主义和其他形式的压迫， 采取一切可能的措施防止环境问题对人类健康产生的危害。联合国人类环境会议既提出防治环 境污染的技术方向，又提出改革的措施，它是人类对环境问题认识的一个转折点。 以1992年6月3日至14日在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会（United Nations Conference on Environment and Development，UNCED）为标志，人类对环境与发展的认识达到 崭新高度。环境与发展密不可分，要从根本上解决环境问题必须转变发展模式和消费模式。依 靠科技进步，节约资源与能源，减少废物排放，实施清洁生产和文明消费，建立经济、社会、 资源与环境协调、可持续发展的新模式。 1.2 工程可持续发展的历史、现状与趋势 1.2.1 工程可持续发展的历程与趋势 20 世纪 30 年代，美国建筑师 R.B.富勒提出如何将人类发展目标、需求与全球资源、科技 相结合，以不断减少的资源满足不断增长的人口生存需要，实现“少费而多用”，把有限的物质 资源最充分和最合宜地设计利用。进入 70 年代，出现了太阳能、地热能、风能为代表的替代 性可再生能源利用技术，并不断发展了改善围护结构性能的建筑技术，这使得建筑节能在建筑 业中开始得到应用。与此同时，由于建筑病综合征（SBS）的出现，以健康为中心的建筑环境 逐渐成为发达国家绿色建筑研究的热点。 20 世纪 90 年代以来，全球对工程可持续发展的关注越来越多。1992 年 6 月，联合国 183 个国家代表团在巴西里约热内卢召开的世界环境与发展大会首脑会议，确定了人类社会发展新 战略，这一战略促进了建筑 3R 的设计原则，即减少不可再生能源和资源的使用（Reduce），重 复使用建筑构件或建筑产品（Recycle），加强对老旧建筑的修复和某些构成材料的重复使用 （Reuse）。1994 年召开的第一届可持续发展国际会议提出了工程可持续发展的基本思想，即在 建筑物设计、建造、运营与维护、更新改造、拆除等整个生命周期中，用可持续发展的思想指 导工程项目的建设和使用，力求最大限度地实现不可再生资源的有效利用、减少污染物的排放、 降低对人类健康的影响，从而营造一个有利于人类生存和发展的绿色环境。1996 年 6 月，联 合国在里约热内卢召开的第二次人类居住区大会--城市问题首脑会议--讨论了具有全球性重要 意义的两个主题：“人人有适当的住房”和“城市化世界中的可持续人居住区发展”。2000 年 10 月，在荷兰马斯特里赫特召开了“可持续建筑 2000”国际会议，会议提出促进建筑物环境特 性评价方法技术发展。2002 年 9 月在挪威举行可持续发展会议，2005 年 3 月在日本举行的可 持续发展会议进一步讨论和完善了绿色建筑评价工具 GBTool。 随着对工程可持续发展研究的不断深入，工程可持续发展的理论和实践亦快速发展并呈现 出如下发展趋势：
