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