城市建设生态化是社会发展的基本要求,是人类文明进步的标志,是城市发展的趋势。生态城市建设是建设全面小康社会、实现可持续发展的有效途径。本文在广泛研究国内外生态城市理论与实践的基础上,完善了生念城市的概念,认为生态城市是结构合理、功能完善、经济高效、环境宜人、社会和谐的城市。本研究应用生态经济学、系统工程学、系统生态学等多学科理论与技术,采取定性分析与定量分析相结合的方法,确定了适宜包头生态城市建设的目标、途径、方法和措施。 本文第一章、第二章和第三章从理论上分析探讨了生态城市的内涵和特征,生态城市建设的原理和方法,城市建设生态化的过程和措施,明确了生态城市的概念和目标。第四章根据生态城市的建设需求,系统分析了包头市经济、环境、社会发展现状,明确了包头市建设生态城市存在的问题和差距,确定了生态城市系统优化的总体思路和方法,构建了城市经济、环境、社会复合系统的认知与优化概念模型及其相应的数学模型,在对系统进行现状评价、需求分析和各变量关联识别的基础上,建立了系列应用模型。同时,进一步明确了动力因素和制约因素,其中TSP、SO₂、COD等主要污染物的环境容量以及教育与环境建设投入的不足,是制约包头生态城市建设的主要因素。第五章对景观空间结构和功能区布局进行了优化调整,将包头两组团结构优化为三组团结构,分六个功能区进行产业布局。增加并合理布设了绿地、道路、体育及公建用地,拓展优化了城市发展空间,为城市的提质扩容以及经济、环境和社会和谐提供了规划依据。第六章选择水环境污染物预测分析的高斯模式,利用Ⅰ₁₃₁示踪实验数据,采用逐步逼近法模拟识别了模式参数,建立了应用模型,为水环境质量分析、水环境影响评价、水污染物总量控制、产业结构调整提供了基础工具。并利用该模型,分析确定了各功能区主要水环境容量水平。结果表明,包头段主要污染物已没有容量空间。因此,污水的深度处理和资源化利用,成为包头水环境治理的迫切需要。第七章选择国家环保局推荐的宁波空气污染物预测分析模式,在全面系统的污染源、环境质量和污染气象指标体系分析的基础上,应用计算机多变量模拟分析叠代法进行了参数识别。经检验这一模式完全符合包头空气污染扩散规律,为包头空气污染物扩散规律研究、空气环境影响评价、污染物总量控制、功能区优化和产业结构优化升级提供了实用工具。创建了容量优化模型,进行了多区域、多目标模拟研究,优化了城市功能分区和各主要污染物的容量资源分配——达到分区合理化和容量最大化。第八章根据市场需求、技术经济、产业现状、比较优势和资源环境支撑的分析研究,构筑了九大优势产业集群,并就产业结构优化及其污染物排放进行了定量分析。第九章在前几章对制约要素、空间布局、产业集群、经济需求、决策变量的边界和约束条件研究确定的基础上,应用创建的多目标决策系统优化模型,模拟确定了包头生态城市建设的目标和产业结构优化方案,使经济、环境、社会的快速、协调和可持续发展成为可能。