工程可持续发展 理论与应用 周岱包艳韩兆龙著 上商充通大学出版社 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY PRESS
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 21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 本书分为两大部分，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。 本书是著者在上海交通大学开设通识教育核心课程《工程可持续发展》自编讲 义的基础上，经过充实完善、补充修改而成的 本书共分为五章。周岱拟定本书提纲和章节条目，并撰写第1章、第2章 以及第3章的部分内容：包艳为主撰写第3章的部分内容和第5章：韩兆龙为 主撰写第4章，参加撰写第5章。全书由周岱统稿、审核与定稿。硕士生汪 汛、马宁、潘羲丰，学生李煜、毛璐璐、向升等为本书的文献资料收集、归纳整理 做出了重要贡献：汪汛、马宁对本书提纲、章节的形成和第5章部分内容的撰 写发挥了积极的作用。对此谨表谢意。 1
工程可持续发展 本书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，注意考虑了读者尤其是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。本书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，也可供工程设计、建造制 造、工程管理单位的技术人员和管理人员参考。 本书在编写过程中，参考了相关书籍和学术论文资料。因所用文献资料 多且考虑到本书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 本书所涉知识面较为宽广，限于著者的理论水平和能力水平，书中存在不 当之处，恳请读者不吝赐教。 月 于上海交通大学 2016年8月 2
目录 第1章绪论…1 1.1可持续发展战略概述 1 1.1.1发展的概念 1.1.2可持续发展战略的概念 4…1 1.1.3可持续发展战略的历史背景 1,2工程可持续发展的历史、现状与趋势 4044*44040…00年044中40 1.2.1工程可持续发展的历程与趋势…6 1,2.2工程可持续发展的内容… 8 1.2.3我国工程可持续发展的现状和问题…10 第2章工程简论和工程观 12 2.1工程简论… 12 2.1.1工程与工程活动… 12 2.1.2工程理念… 13 2.1.3工程思维… 16 2.14工程决策… 22 2.1.5工程设计…25 2.2工程观 28 2.2.1工程中的系统观…………… 28 2.2.2工程中的社会观… 31 2.2.3工程中的生态观… 35 第3章工程可持续发展理论 41 3.1概述 41 3.1.1可持续发展的解释与准则… 41 1
工程可持续发展 3.1.2弱可持续性发展与强可持续性发展…44 3.2代际公平理论………4 3.2.1代内公平与代际公平… 44 3.2.2代际公平的经济学分析……45 3.23正值贴现率对代际公平的影响…51 3.3工程全寿命周期理论……55 3.3.1全寿命周期管理的定义…55 3.3.2全寿命周期的经济分析…56 3.3.3工程项目全寿命周期管理和全寿命周期阶段…57 3.4自然资源与环境经济价值的测度理论 58 3.4,1自然资源与环境所供服务与价值… 58 3.4.2自然资源与环境经济价值的测度方法…60 3.5可持续发展测度方法…62 3.5.1可持续发展测度方法概述…62 3.5,2单一指标测度方法… 63 3.5.3指标体系测度方法… 65 3.6生态足迹理论……… 66 3.6,】生态足迹模型概念… 66 3.6.2传统生态足迹理论摸型……69 3.6.3基于能值理论的生态足迹模型…73 3.6.4基于熵值分析的生态足迹模型…74 3.6.5生态足迹理论的应用……77 第4章工程可持续发展实践……79 4.1工程可特续发展的策划………79 4.1.1工程项月可持续发展策刻的程序… 79 4.1,2工程项目可持续发晨方素的论证*…81 4.1.3工程可持续发展的组织与实施…84 4,2工程可持续发展的设计……86 4.2.1工程项目的可持续设计………86 4.2.2工程可持续发展设计的应用4…89 4.2.3工程可持续发晨设计的管理……93 2
目录 14 4.3工程可持续发展的材料…99 14 4,3.1可特续建筑材料的概念…99 4 4.3.2建筑材料可持续性能的分析 101 15 4.3.3建筑材料中的有毒有害物质 +*444040440000040044040000+4年 107 4,4工程项目可持续施工…109 5 4,4.1工程可持续施工概述…109 5 4.4.2工程可持续施工管理与验收…115 6 4.5工程可持续发展的改造………116 7 4.5,1工程可持续发展改造的必要性和意义…116 8 4.5.2工程可持续发展改造的方针和实施 117 8 4.6工程项目可持续发展的评价与认证……119 4.6.1国际评价体系与认证…119 2 4.6.2我国的评价体系与认证…124 4,6,3评价和认证的管理模式…… 127 4.7工程可持续发展的法律法规…129 4.7.1工程项目环境保护的法规规章 +4中440中”900004400000000。 129 4.7.2建筑工程项目节能管理的法规规章… 134 第5章工程可持续发展典型案例………137 5.1长江三峡水利枢纽工程… 137 5,11三峡工程及其效益…… 137 5,1.2三峡工程的可持续发展… 139 5.1.3建设与运行中带来的不利影响… 147 5.1.4工程后续工作中的可持续发展 …148 5.1.5小结… 150 5.2大庆油田与大庆市…150 5.2.1大庆油田的可持续发展 150 5.2.2大庆市的可持续发展… 154 5.3黄河三门峡水利工程…157 5.4埃及阿斯旺水库工程……… 164 5.5对二甲苯(PX)石化项目工程策划 ……168 5.6广州珠江大厦工程可持续发展的设计…171 3
工程可持续发展 5.7 建筑垃圾再生技术一工程可持续发展材料… 172 5.7.1建筑垃级分类…174 5.7.2建筑垃圾再生利用” 175 5.8城市基坑工程可持续发展施工……178 5.8.1地下水控制与利用… 179 5.8.2深基坑支护绿色施工…*… 180 5.8.3土方工程绿色施工… 181 5.9美国波士顿中央干道/隧道工程可持续发展的改造… 181 5.9.1工程项目简况…182 5.9.2改造成效…… 183 5.93启示… 185 5.10德国柏林一勃兰登堡大都市区的可持续发展规划… 185 5.11美国可持续发展交通工程规划…19们 5.11.1美国的交通可持续发展战略…191 5,11.2美国交通可持续发展战略的特点……194 5.12上海2010世博会场馆的工程可持续利用… 195 5.13农业工程可持续发展一土壤肥料问题 40t4+40044t44小e 197 5.13.1概述…197 5.13.2.在农业可持续发展中的土壤和肥料…… 197 513,3土壤肥料与农业可持续发展… 200 参考文献………202 4
2 第1章 绪论 8 ) 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，人均国民收人的提高， 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 1
第2章工程简论和工程观 2.1工程简论 2.1.1工程与工程活动 “工程”概念提法由来已久。在我国，古代“工程”一词主要指土木工程，出 现于南北朝时期（公元420一589年）。《北史》记载（公元659年即唐高宗显庆 四年)：“营构三台材瓦工程，皆崇祖所算也。”之后历经1300余年直至民国初 期，“工程”涵义仍限于土木建造的范围。因此，中国古代“工程”指土木工程 既指其施工过程，也指其结果。在国外主要指西方国家，“工程"(engineering, 由拉丁语演变)原意是军事设施的建造活动，如弩炮、浮桥、碉堡等：在18世纪 的欧洲，“工程”指作战兵器的制造和执行服务于军事目的工作 近代以来，“工程”概念的使用逐渐泛化。在国际上，“工程”已经用于民用 设施的建造活动，如道路、桥梁、江河渠道、码头、城市排水系统等：进一步引 申，把服务于特定目的各项工作总称为工程，如水利工程，机械工程、土木工 程、电力工程、电子工程、冶金工程、化学工程等。西方的“工程”概念与工程师 紧密联系。“工程”一般指工程师从事的实践活动，且通常“工程”与“技术”被 认为是同类范畴。我国《辞海》对“工程”的解释：“将自然科学的原理应用到工 农业生产部门中去而形成的各学科的总称”，如土木工程、水利工程、机械工 程、化学工程、生物工程等。《现代汉语词典》对“工程”的释义：“土木建筑或其 他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作，如土木工程、机械工 程、化学工程、采矿工程、水利工程、航空工程。”“工程”的主要内容是对工程基 地的勘测、设计、施工，原材料的选择研究，设备和产品的设计制造，工艺和施 工方法的研究等。 现代社会对“工程”概念的泛化使用有多种表述。从学术性角度表述，工 12
第3章工程可持续发展理论 3.1 概述 3.1.1 可持续发展的解释与准则 1,基于自然属性定义可持续发展 可持续性概念由生态学家首先提出，即所谓生态可持续性。旨在说明自 然资源及其开发利用程度间的平衡。1991年11月，国际生态学协会和国际生 物科学联合会举行关于可持续发展问题的专题研讨会。该研讨会将可持续发 展定义为：保护和加强环境系统的生产能力和更新能力。从生物圈概念出发 定义可持续发展，认为可持续发展是寻求一种最佳的生态系统以支持生态的 完整性和人类愿望的实现，使人类的生存环境得以持续。 2,基于社会属性定义可持续发展 世界自然保护同盟、联合国环境规划署(UNEP)和世界野生生物基金会 (WWF)1991年共同发表《保护地球：可持续生存战略》(Caring For the Earth:A Strategy For Sustainable Living)(简称《可持续生存战略》)。《可持 续生存战略》提出的可持续发展定义为：“在生存不超出维持生态系统涵容能 力的情况下，提高人类的生活质量”，提出的可持续生存九条基本原则中，既强 调人类的生产方式与生活方式要与地球承载能力保持平衡，保护地球的生命 力和生物多样性，又提出了人类可持续发展价值观和130项行动方案，论述了 可持续发展的落脚点是人类社会，即改善人类的生活品质质量，创造美好的生 话环境。《生存战略》认为各国应根据自身国情制定各不相同的发展目标。但 发展”的内涵中应有提高人类健康水平、改善人类生活质量和获得必须资源 的途径，并创造一个保持人人平等、自由、人权的环境等内容。这样的“发展” 才能使人们的生活在各方面得到改善，才是真正的“发展”。 41