可持續(xù)發(fā)展下的濕地景觀建筑設(shè)計(jì)

文/ 耿雪、黃雨萌、錢錚、張艾如、張娜　合肥工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院　安徽合肥　230601

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可持續(xù)發(fā)展下的濕地景觀建筑設(shè)計(jì)

文/ 耿雪、黃雨萌、錢錚、張艾如、張娜合肥工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院安徽合肥230601

【摘要】隨著城市化進(jìn)程的加快，城市的生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響到我們城市居民的生活環(huán)境和身心健康。城市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與完善成為重要的研究課題。本文以城市濕地開發(fā)建設(shè)中景觀建筑的設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，討論了濕地景觀建筑可持續(xù)的設(shè)計(jì)原則、方法、思路和意義，并提出了合肥玉帶河濕地公園建設(shè)中的可持續(xù)性景觀建筑設(shè)計(jì)方案，加以論證。

【關(guān)鍵詞】可持續(xù)；景觀建筑；濕地

改革開放后中國的城市化水平經(jīng)過了快速發(fā)展的階段，城鎮(zhèn)化水平和人口的不斷增長加劇了城市的環(huán)境壓力，城市的生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。濕地作為重要的城市綠色空間，對城市生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建起到至關(guān)重要的作用。近年來，濕地資源破壞非常嚴(yán)重。因?yàn)闈竦丨h(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，它的開發(fā)和建設(shè)更應(yīng)依循可持續(xù)發(fā)展觀來進(jìn)行，其中的建筑建設(shè)活動(dòng)更應(yīng)遵循生態(tài)可持續(xù)的原則。

1、相關(guān)概念界定

1.1可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展是指既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害后代人滿足需要的能力的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又要保護(hù)好人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境，使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂業(yè)。

1.2可持續(xù)建筑

可持續(xù)建筑的核心在于降低建筑的環(huán)境負(fù)荷，與環(huán)境相結(jié)合，且有利于使用者健康。其目的在于減少能耗、節(jié)約用水、減少污染、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)生態(tài)、保護(hù)健康、實(shí)現(xiàn)環(huán)境和諧。

1.3濕地

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，是自然界中最具有豐富生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一，具有蓄洪防旱、調(diào)節(jié)氣候、控制土壤侵蝕、促淤造陸、降解環(huán)境污染等功能，被人們稱為“地球之腎”。

1.4景觀建筑

景觀建筑是以戶外空間和土地為對象，以尋求人類需要與客觀環(huán)境想?yún)f(xié)調(diào)關(guān)系為目標(biāo)，集藝術(shù)、科學(xué)和工程技術(shù)于一體的設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)。

2、濕地景觀建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的理念與方法

景觀可持續(xù)設(shè)計(jì)這一概念被定義為是一種基于自然系統(tǒng)自我更新能力的再生設(shè)計(jì)，是建立在可持續(xù)發(fā)展概念基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)理念，是現(xiàn)代社會發(fā)展的重要命題之一。目前，可持續(xù)景觀這一課題已經(jīng)愈發(fā)受到設(shè)計(jì)界及社會各界環(huán)保人士的重視，理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐都在逐步探索和完善。其中，濕地景觀可持續(xù)設(shè)計(jì)是重要的子課題之一，以適宜性分析為指導(dǎo)，通過“保護(hù)為主、輔以創(chuàng)造”的設(shè)計(jì)方式來增加濕地景觀的環(huán)境效益與社會效益。

2.1濕地景觀建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的原則

2.1.1尊重自然原則

尊重自然、生態(tài)優(yōu)先是可持續(xù)景觀設(shè)計(jì)要遵循的最基本的原則。景觀的設(shè)計(jì)與改造的最終目的是體現(xiàn)對自然環(huán)境的理解和運(yùn)用，在人造環(huán)境與自然生境之間求得平衡。 濕地生態(tài)極其脆弱，在此之上進(jìn)行的開發(fā)與建設(shè)必須在保證自然生態(tài)與循環(huán)的基礎(chǔ)上開展，堅(jiān)持生態(tài)設(shè)計(jì)原則。

2.1.2彈性發(fā)展原則

可持續(xù)的概念即是“滿足當(dāng)代人需要又不損害后代人需要”的發(fā)展模式，在濕地景觀可持續(xù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意把控開發(fā)的力度與強(qiáng)度一方面絕對不能逾越生態(tài)保護(hù)的紅線，另一方面又要為后續(xù)的長久發(fā)展留有彈性空間與余地。

2.1.3其他原則

以人為本的原則。人的本質(zhì)為生存與繁衍，這都離不開自然的承載力與包容力。這一理念運(yùn)用于設(shè)計(jì)中即是以長遠(yuǎn)的發(fā)展眼光來衡量環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，建立開發(fā)與保護(hù)的平衡。

適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的原則。當(dāng)代建筑與設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢與世界發(fā)展的大趨勢相一致，提倡集約節(jié)約式開發(fā)，減少資源消耗，保護(hù)環(huán)境。綠色建筑等概念的興起與景觀建筑可持續(xù)理念即一脈相承于此。

2.2濕地景觀建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的思路

在濕地景觀設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持總體景觀規(guī)劃的理念，統(tǒng)一考慮各種資源的開發(fā)及利用，加強(qiáng)對各類濕地景觀建設(shè)及維護(hù)過程中的廢棄物的凈化處理和綜合利用，采用合理措施修復(fù)已被污染破壞的生態(tài)濕地景觀環(huán)境。

濕地景觀可分為自然濕地景觀和人工濕地景觀，二者的設(shè)計(jì)思路有所不同。前者自然形成，在設(shè)計(jì)中需綜合考慮景觀設(shè)計(jì)場所的特殊性、硬質(zhì)景觀設(shè)計(jì)的局限性、動(dòng)植物種類的確定性、景觀設(shè)計(jì)場所的延展性和景觀設(shè)計(jì)的連貫性。人工濕地景觀則是在非自然條件下人為形成，如水田、運(yùn)河和魚塘等。在現(xiàn)狀自然濕地不足以滿足各種需求的情況下，整合有限的自然資源，并加以強(qiáng)化設(shè)計(jì)，可以得到具有較高生態(tài)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值的濕地區(qū)域。

2.3濕地景觀建筑的可持續(xù)設(shè)計(jì)方法

在對濕地景觀建筑進(jìn)行可持續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面因素，以濕地環(huán)境和諧為宗旨，遵循“尊重自然，愛護(hù)自然，與自然和諧相處”的原則。以下提出若干具體措施可供參考：

(1)控制建筑體量，選擇合適結(jié)構(gòu)，與環(huán)境相融合

一般景觀建筑的體量應(yīng)加以更嚴(yán)格的控制，不宜過大，減少建造與使用過程對整體環(huán)境的影響。在濕地環(huán)境下，針對大面積的水面與濱水地面，可考慮使用鋼結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)進(jìn)行架空處理，同時(shí)便于拆卸移動(dòng)。

(2)合理挑選與運(yùn)用建筑材料

建筑材料在保證構(gòu)造安全性的情況下多采用可降解、可重復(fù)利用、回收的材料，優(yōu)選天然型建材、利廢環(huán)保型建材、原產(chǎn)建材、凈化建材和生命周期長、耐久性強(qiáng)的材料，既要節(jié)約景觀建設(shè)的造價(jià)也要體現(xiàn)出景觀的自然美感。景觀建筑屬于硬質(zhì)景觀，未開發(fā)的自然風(fēng)貌屬于軟質(zhì)景觀。在軟質(zhì)景觀的保護(hù)設(shè)計(jì)上，盡量選擇保護(hù)和應(yīng)用當(dāng)?shù)匚锓N。

(3)低技術(shù)的景觀設(shè)計(jì)

低技術(shù)運(yùn)用在景觀設(shè)計(jì)上的意義在于以節(jié)約集約的方式使用土地和景觀資源，并充分利用自然光照、主導(dǎo)風(fēng)向等，展現(xiàn)有別于城市人造景觀的自然特色。

(4)高技術(shù)的景觀建筑綠色設(shè)計(jì)手法

為了最大程度上減少建筑對濕地生態(tài)的索取和破壞，采用先進(jìn)的節(jié)能、減排技術(shù)，如利用太陽能作為能源主要供給方式；南向開窗以使用天然光源；基于主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)計(jì)通風(fēng)；采用凈化技術(shù)處理雨污水，并加以利用等。

3、案例分析：布魯克林植物園游客中心

布魯克林植物園位游客中心位于紐約市內(nèi)植物園東北角。游客中心是一個(gè)蜿蜒的玻璃結(jié)構(gòu)，建筑體塊向內(nèi)陷進(jìn)背后的山坡，成為植物園山坡的延伸。場地原有的小路和銀杏林被保留下來，建筑物的墻壁和景觀依它們而建，蜿蜒的建筑成為了一個(gè)城市與自然過渡的門檻。

項(xiàng)目進(jìn)行了土壤改良，覆蓋住一些受污染的土壤，并設(shè)計(jì)了具體的改良土壤方法來恢復(fù)有活力的土壤生物，以滿足種植要求。有的土壤被設(shè)計(jì)成生物滲透盆地，來吸收和過濾污染物。將結(jié)構(gòu)性土壤填在步道下和廣場的鋪貼材料中，支撐附近的雨水花園，擴(kuò)大雨水收集和植物的根系生長。

項(xiàng)目的彈性場地和景觀設(shè)計(jì)中全面應(yīng)用了基于生物的雨水管理策略。樹林、平原和濕地植物中雨水的徑流滲透都體現(xiàn)了雨水收集策略，對于吸收和保持雨水有很大的意義。

游客中心有1000平方英尺的樹葉狀綠色屋頂，種植了40000株植物。綠色屋頂與景觀設(shè)計(jì)的雨水渠每年能采集約190000加侖雨水。

4、合肥玉帶河可持續(xù)性景觀建筑設(shè)計(jì)

4.1基地概況

基地位于巢湖西北畔的長臨河鎮(zhèn)玉帶河入湖口的交界處。河道上游水質(zhì)一般，污染來源為上游村民生活廢水排放、農(nóng)藥殘留物等。初期雨水本身含有的酸性物質(zhì)、粉塵，因此水源中含有大量總氮、總磷、氨氮、高錳酸鉀以及可沉降物。

4.2環(huán)境生態(tài)修復(fù)措施

4.2.1濕地分級凈化系統(tǒng)

從玉帶河上游生活區(qū)開始采用濕地水體凈化系統(tǒng)，首先利用由蘆葦濕地、水蔥濕地和香蒲濕地建成三梯級處理的表流濕地，以微生物生物膜的形式浸入植物表面，高效去除有機(jī)物。潛流濕地是在原基地上鋪以礫石，填充介質(zhì)層、厚表土，以除磷脫氮。最后是水草濕地以沉水植物為特征，植株浸沒于水中，莖葉從水中吸收營養(yǎng)元素，實(shí)現(xiàn)凈化功能。

圖1：濕地分級凈化系統(tǒng)圖片來源：作者自制

4.2.2花園雨水匯集系統(tǒng)

公園鋪設(shè)了一系列雨水收集裝置。由于整個(gè)基地標(biāo)高呈現(xiàn)西低東高，南北向上呈現(xiàn)出近水低遠(yuǎn)水高。公園以某景觀建筑為節(jié)點(diǎn)，至距離其最近的建筑之間約500米長，150米寬，即7.5公頃的地表初期雨水可實(shí)現(xiàn)最大化收集，且匯聚到下一處建筑的蓄水池中。

此外，為了防止受污染的徑流流入附近水域，通過粗砂石、土壤和植被根系過濾完成水體除磷脫氮。

4.2.3浮島生態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)

水陸交界處是生態(tài)敏感地帶，在水域規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)劃定生態(tài)敏感帶，保護(hù)及改善植被的生長狀態(tài)。因此在書吧甲板外布置浮島，以補(bǔ)償人類活動(dòng)侵占的駁岸生態(tài)環(huán)境。

4.3建筑細(xì)部水循環(huán)措施

4.3.1書吧建筑結(jié)構(gòu)

書吧設(shè)計(jì)成不需市政水源供給，完全依靠雨水河水，并通過自身凈化過程形成自循環(huán)系統(tǒng)的景觀建筑。在暴雨時(shí)節(jié)還可通過建筑內(nèi)部處理后，將潔凈的水排入玉帶河，最終匯入巢湖。書吧主體為咖啡廳和閱覽室。在閱覽室東側(cè)設(shè)有廊道，直通水面，在下方安裝了取水裝置。

4.3.2自動(dòng)凈化裝置

閱覽室屋頂被設(shè)計(jì)成“M”型,其上種植草坪，初期雨水落在屋頂上，被植物根系的生物膜吸附分解有機(jī)物，并沿著坡屋頂匯集到水箱中。通過中間水箱，水回收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。邊緣的水箱的水可通過虹吸管供給外墻上生長的植物。書吧外立面的墻體由磚石的墻面、金屬結(jié)構(gòu)、纖維毛布以及附著的植物構(gòu)成，凈化過的水通過虹吸管進(jìn)入纖維毛布，逐步擴(kuò)撒到墻面各處，使墻面保持適宜的濕度，墻體綠化則隔絕了室外的熱空氣，降低整棟建筑的碳排放量。暴雨季節(jié)剩余的水會通過墻體下端的水槽再次進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)。

咖啡廳屋頂被設(shè)計(jì)成臺階，在雨季，臺階起到雨水收集的作用，雨水延臺階匯聚到咖啡廳與閱覽室相接的一條集水地漏，通過地漏匯入地下蓄水箱中集中處理。在設(shè)計(jì)時(shí)用玻璃體保護(hù)原址上的三顆老楊樹。通透的玻璃體可為咖啡廳采光，下雨時(shí)則是雨水收集裝置。

4.3.3人工凈化處理

從建筑周邊雨水花園、坡屋頂、草坪屋頂收集來的雨水以及干旱季節(jié)從玉帶河抽取的河水一起匯聚于建筑地下的蓄水池中，這些水經(jīng)過初步的生物凈化，對建筑物內(nèi)部設(shè)備以及熱源本身進(jìn)行熱量交換，降低建筑的碳排放量。之后經(jīng)過物理處理，去除水體中的膠體物質(zhì)和懸浮物質(zhì)，保證水體無泥沙，無異味，水質(zhì)清澈，無接觸性有害元素，用于清潔、沖洗馬桶、澆灌等。在此基礎(chǔ)之上，一部分水利用二氧化氯的氧化還原反應(yīng)處理，水質(zhì)達(dá)到可飲用的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于書吧內(nèi)部日常飲用用水。

圖2：屋頂植物收集凈化雨水系統(tǒng)圖片來源：作者自制

結(jié)語：

濕地有“地球之腎”的美譽(yù)，是水陸交界處是生態(tài)敏感地帶，對于雨洪滯留、氣候調(diào)節(jié)以及生態(tài)平衡有著至關(guān)重要的作用，在水域規(guī)劃設(shè)計(jì)中，劃定生態(tài)敏感帶，控制建設(shè)強(qiáng)度。選擇更謙卑更輕靈的方式，深諳自然的可持續(xù)之大道，方能設(shè)計(jì)“共贏”的可持續(xù)景觀建筑。

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為合肥工業(yè)大學(xué)2015年校級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號為2015CXCY347

項(xiàng)目基金來源：