基于生態(tài)提升的自然解決方案可實(shí)施性研究

摘 要：城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境壓力迅速增大，為了緩解日漸增大的環(huán)境壓力，很多學(xué)者提出了引導(dǎo)性的理論，國(guó)家也出臺(tái)了建筑設(shè)計(jì)指南和相關(guān)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)師開(kāi)始運(yùn)用自然解決方案，目的是進(jìn)一步提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；诖?，通過(guò)分析公共空間設(shè)計(jì)常用技術(shù)手段和其產(chǎn)生的效果，并將自然解決方案與現(xiàn)代常用的提高空間能效的技術(shù)手段進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)自然解決方案的特點(diǎn)，探索自然解決方案在城市公共空間生態(tài)恢復(fù)中的可實(shí)施性。

關(guān)鍵詞：公共空間；自然解決方案；生態(tài)空間

基金項(xiàng)目：本文系2022年度普通高校特色創(chuàng)新項(xiàng)目“廣東地區(qū)城市公共空間生態(tài)恢復(fù)手段綜合運(yùn)用研究”（2022WTSCX276）研究成果。

城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致人們對(duì)城市住房及配套建筑、配套設(shè)施的需求量大增，為了在短時(shí)間內(nèi)滿足人們的生活需求，利用混凝土打造的城市空間，大大壓縮了植被的占地面積，導(dǎo)致空間生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性減弱，生態(tài)調(diào)節(jié)能力下降，環(huán)境壓力逐漸增大。生態(tài)用地的性質(zhì)發(fā)生變化，造成了大氣污染、水污染等多種生態(tài)環(huán)境污染，再加上土地的侵占，造成了動(dòng)物的棲息地被破壞、遷徙路線受阻等問(wèn)題，使得生態(tài)環(huán)境日益脆弱。

一、全國(guó)土地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1990年至2020年全國(guó)森林和農(nóng)田覆蓋面積有所增加，濕地覆蓋面積略有減少。不透水地表覆蓋面積自1980年以來(lái)急劇增加，不透水地侵占了大量的草地和灌叢，導(dǎo)致草地和灌叢的占地面積急速減少，草地調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣和涵養(yǎng)水源的功能明顯降低，氣溫升高、空氣質(zhì)量下降、水資源合理利用難度增大等生態(tài)問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。

二、公共空間設(shè)計(jì)常用技術(shù)手段及效果

（一）增加公共空間的植物覆蓋面積

為了提升公共空間調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣的效果，很多公共建筑在建筑的頂面、立面增加了植物的覆蓋面積。雖然增加公共空間的植物覆蓋面積能夠起到一定的調(diào)節(jié)溫度、優(yōu)化空氣質(zhì)量、降低碳排放量的作用，但是由于植物通常種植于建筑的外立面和頂面，樓體的內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)距離植物覆蓋區(qū)域較近的區(qū)域調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣的效果越好，反之距離植物覆蓋區(qū)域越遠(yuǎn)的區(qū)域氣候調(diào)節(jié)效果相對(duì)較弱的情況。通過(guò)增加植物種植面積的方式所取得的調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣的效果呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。

（二）運(yùn)用新型建筑材料降低公共空間碳排放量

為了降低公共空間的碳排放量，緩解生態(tài)壓力，近年來(lái)國(guó)家高度重視新型建筑材料的研發(fā)和運(yùn)用。新型建筑材料的運(yùn)用起到了保溫隔熱的作用，降低了室內(nèi)空間中調(diào)節(jié)室溫、空氣質(zhì)量的電器的使用率，從而降低公共空間的碳排放量，發(fā)揮緩解生態(tài)壓力的作用。但是，隨著很多老建筑拆除，廢棄的建筑材料對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染這一問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，國(guó)家對(duì)于建筑材料的回收利用也更加重視，建筑材料的回收和利用率逐漸提高。

（三）通過(guò)技術(shù)手段降低公共空間能耗

通過(guò)技術(shù)手段對(duì)可回收資源進(jìn)行重新利用，達(dá)到降低公共空間能耗的效果。例如，對(duì)水資源進(jìn)行回收利用，并在重復(fù)利用的過(guò)程中通過(guò)運(yùn)輸管道達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的作用。這些技術(shù)都在很大程度上起到降低公共空間能耗的作用。這些技術(shù)手段也因?yàn)椴煌貐^(qū)的氣候特點(diǎn)不同，在運(yùn)用的過(guò)程中取得的效果差距較大。

三、自然解決方案的特點(diǎn)

（一）通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的

廣東地區(qū)是亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度高、濕度大，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中注重利用建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)建設(shè)通風(fēng)的通道、拔風(fēng)的冷巷、遮陰的棚板，以及流水降溫等方式調(diào)節(jié)公共空間的溫度、濕度，提升空氣質(zhì)量，打造適宜人們活動(dòng)的空間和環(huán)境。利用建筑結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)溫濕度，有建造成本低、維護(hù)成本低、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)勢(shì)，能夠節(jié)約人力成本、資金成本，方便建筑在使用過(guò)程中持續(xù)發(fā)揮調(diào)節(jié)溫度、濕度的作用，在降低能耗上也有一定的優(yōu)勢(shì)。

公共空間也可以根據(jù)自身的需要，在空間中的不同區(qū)域設(shè)計(jì)能夠調(diào)節(jié)溫濕度的結(jié)構(gòu)，達(dá)到調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣的目的，最大限度保障公共空間中的各個(gè)區(qū)域都能有良好的調(diào)節(jié)溫濕度和改善空氣質(zhì)量的作用。

（二）重視植物之間的聯(lián)系

在植物種植區(qū)設(shè)計(jì)和建造的過(guò)程中，不僅要重視植物的覆蓋面積，還要重視植物的關(guān)聯(lián)性，保障植物元素的連貫性。植物的種植不再是單純?cè)谄矫婊蚴橇⒚娣N植，還可以進(jìn)行平面、立面穿插，增加植物的覆蓋面積，提升區(qū)域內(nèi)溫度、濕度的穩(wěn)定性。植物的聯(lián)系性增強(qiáng)，有助于植物的生長(zhǎng)，便于形成生物圈；植物元素的連貫性增強(qiáng)，便于生態(tài)圈穩(wěn)定性的提升，有助于植物發(fā)揮凈化空氣的功能。

（三）建筑外形模擬自然環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要重視模擬自然環(huán)境，不再是單純建造方形建筑，而是以下面集中但上面分散的形式，增加建筑的通風(fēng)、光照面積，從而提升人們空間使用的舒適性，使人們?cè)诓煌臅r(shí)段都能找到令自己舒適的區(qū)域。建筑外形模擬自然環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，也緩解了建筑對(duì)空間環(huán)境的壓迫感。

（四）增加自然元素

在公共空間設(shè)計(jì)和建造的過(guò)程中，增加自然元素或與自然元素有共同特性的元素，在一定程度上能夠緩解生態(tài)壓力。例如，在公共空間中引入水元素，可以達(dá)到調(diào)節(jié)溫濕度、灌溉植物的效果，也能成為公共空間的一道風(fēng)景線。

種植高大的植物可發(fā)揮植物天然的遮陽(yáng)功能，為人們的休憩、娛樂(lè)提供舒適的空間環(huán)境。

種植可凈化水質(zhì)的植物，可以在水的流動(dòng)過(guò)程中達(dá)到凈化水質(zhì)的效果，便于水資源的循環(huán)和利用。

在公共空間中運(yùn)用木材、石材等自然元素作為建筑材料，有利于材料的維護(hù)、維修和重復(fù)利用，緩解建筑材料對(duì)環(huán)境的壓力。我國(guó)地大物博，不同區(qū)域氣候不同，很多利用當(dāng)?shù)靥厣哪嗤?、植物等材料打造的公共空間更適宜當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，而且這些材料的使用在節(jié)約建造成本的同時(shí)能夠節(jié)約運(yùn)輸成本，便于空間的維護(hù)，還能凸顯當(dāng)?shù)靥厣?，提高空間的辨識(shí)度，提升空間與周邊環(huán)境的融合度。在公共空間中使用反射率低、折射率低的材料，減少了公共空間所造成的光污染對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，一定程度上提升了周邊環(huán)境的舒適度，也易于降低公共空間室內(nèi)的溫度，從而達(dá)到提高空間能效的效果。

（五）在生態(tài)修復(fù)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)

空間環(huán)境中存在的生態(tài)問(wèn)題不盡相同。面對(duì)不同的問(wèn)題，自然解決方案可以根據(jù)不同的自然元素的特性，運(yùn)用不同的自然元素進(jìn)行調(diào)節(jié)和解決。自然元素根據(jù)其特性不同，有一定的發(fā)展性。隨著自然元素的穩(wěn)定性增強(qiáng)，其生態(tài)修復(fù)的功能逐漸穩(wěn)定甚至?xí)鰪?qiáng)。以公共空間中種植的樹(shù)木為例，移植到公共空間的樹(shù)木會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷生長(zhǎng)，而高大的植物在空間中發(fā)揮的遮陽(yáng)作用也會(huì)增強(qiáng)。自然解決方案有助于豐富空間要素，從而更好地修復(fù)生態(tài)。

近年來(lái)，人們基于海綿城市建設(shè)理念，利用植物的特性，在不同的區(qū)域種植不同的植物，從而發(fā)揮植物的吸水、蓄水、滲水、凈水的作用。自然解決方案無(wú)論是在美化環(huán)境方面，還是在對(duì)水資源的收集、利用，以及凈化水資源方面，都能夠發(fā)揮良好的作用。

（六）合理的規(guī)劃有助于提升自然解決方案的效能

合理的公共空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃具備空間生態(tài)連貫性好、綠色植物分布均勻等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)公共空間進(jìn)行合理規(guī)劃，能夠更加均衡、穩(wěn)定地發(fā)揮自然解決方案修復(fù)生態(tài)的功能。

（七）以尊重自然為根本

自然解決方案能夠最大限度地保留空間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有利于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，降低人為因素導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的概率。自然解決方案通過(guò)利用棧橋、架空通廊等方式最大限度保留原來(lái)公共空間的生態(tài)圈，在平衡空間的社會(huì)功能和生態(tài)功能的過(guò)程中，保護(hù)了空間生態(tài)的穩(wěn)定性，有利于公共空間盡快發(fā)揮修復(fù)生態(tài)的功能。

四、緩解生態(tài)壓力技術(shù)手段與自然解決方案的對(duì)比

緩解生態(tài)壓力技術(shù)手段以人為干預(yù)的方式為主，優(yōu)勢(shì)在于建設(shè)公共空間的建筑材料用料和名稱(chēng)以及用途明確，建筑材料在施工過(guò)程中，技術(shù)手段使用方法可根據(jù)規(guī)范操作，此類(lèi)技術(shù)手段易于推廣。緩解生態(tài)壓力技術(shù)手段評(píng)估體系較為成熟，緩解生態(tài)壓力的效果明顯，易于評(píng)估公共空間能效是否達(dá)標(biāo)。

緩解生態(tài)壓力技術(shù)手段更偏向于標(biāo)準(zhǔn)式可操作性強(qiáng)的技術(shù)手段，其劣勢(shì)在于由于不同地域的氣候特點(diǎn)不同，在不同地域?qū)嵤┑倪^(guò)程中，需要對(duì)地勢(shì)、環(huán)境等復(fù)雜因素進(jìn)行考量，很難有針對(duì)性地提升公共空間的能效。

自然解決方案主要是采用因地制宜的方式，多采用物理調(diào)節(jié)溫度、濕度、照度的方式，其優(yōu)勢(shì)如下：對(duì)環(huán)境影響小，空間能耗低；建造材料回收利用率高，環(huán)境污染壓力相對(duì)較??；空間結(jié)構(gòu)根據(jù)不同地形、地貌、地勢(shì)、地域的區(qū)別進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、溫度、風(fēng)向等自然因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，降低公共空間對(duì)周邊環(huán)境的不良影響。正因?yàn)榭臻g結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為靈活，自然解決方案能夠不再僅僅針對(duì)頂面、墻面、地面等較為單一的空間維度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是可以進(jìn)行更多維度的設(shè)計(jì)，有效對(duì)整個(gè)空間的溫度、濕度、照度等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提升人們?cè)诳臻g中不同區(qū)域的舒適度。由于這些結(jié)構(gòu)更多的是暴露在空間的外部，相對(duì)而言維護(hù)較為容易，維修難度較低，同時(shí)因?yàn)榭臻g的建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)使用壽命較長(zhǎng)，所以利用物理建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到調(diào)節(jié)溫濕度、照度的效果持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)，且調(diào)節(jié)效果的衰減率低。

自然解決方案在建設(shè)過(guò)程中增加了更多的自然元素，增加了空間溫濕度、照明度調(diào)節(jié)的彈性，由于人們的親水、親近自然的特性，在公共空間中融入自然元素易于讓人們?cè)诳臻g活動(dòng)的過(guò)程中放松心情，讓身心壓力都得到緩解，減少人們的負(fù)面情緒，對(duì)人們的身體健康有一定的益處。而且，自然元素更容易被回收利用，或是在自然界中降解，這樣建設(shè)的公共空間對(duì)環(huán)境造成的污染更少。

自然解決方案在實(shí)施的過(guò)程中的劣勢(shì)主要在于，不同的設(shè)計(jì)師對(duì)當(dāng)?shù)貧夂?、地?shì)等自然因素的信息掌握情況不同，或是設(shè)計(jì)師本身對(duì)自然解決方案所能取得的效果不了解。這些因素都可能導(dǎo)致依據(jù)不同設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的方案建成的公共空間對(duì)于氣候、空氣質(zhì)量等的調(diào)節(jié)效果差異較大。自然解決方案中很多手段運(yùn)用后取得的效果較難量化和評(píng)估，施工流程和施工辦法沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)，比較難以大面積推廣、實(shí)行。

五、展望

自然解決方案既能滿足人們生活、生產(chǎn)需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，將其應(yīng)用在城市公共空間設(shè)計(jì)中，所能產(chǎn)生的修復(fù)生態(tài)的效果是毋庸置疑的。但是，在完成設(shè)計(jì)方案之前，必須對(duì)空間的生態(tài)服務(wù)功能做詳細(xì)的分析、總結(jié)，只有明確了空間的生態(tài)服務(wù)功能，再結(jié)合空間的社會(huì)服務(wù)功能，才能設(shè)計(jì)和建造出既能滿足人們生活需求，又能發(fā)揮生態(tài)修復(fù)作用的公共空間。

自然解決方案有很多的優(yōu)勢(shì)，如果將其推廣使用在不同的地域，需要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、地勢(shì)、氣候、溫濕度、空氣質(zhì)量等自然因素的特點(diǎn)，制定具有一定地域適應(yīng)性的、普遍可實(shí)施的操作準(zhǔn)則，并針對(duì)相應(yīng)的技術(shù)手段取得的生態(tài)恢復(fù)效果和公共空間在建設(shè)完成后緩解生態(tài)壓力的效果制定相應(yīng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)估需要?jiǎng)討B(tài)評(píng)估和靜態(tài)評(píng)估相結(jié)合，才能持續(xù)了解自然解決方案對(duì)于修復(fù)生態(tài)的效果。

運(yùn)用自然解決方案理念建設(shè)的公共空間，還可以融入生物滯留設(shè)施，這能在一定程度上模糊公共空間和自然環(huán)境的界限，最大限度地發(fā)揮自然解決方案的優(yōu)勢(shì)，提升自然解決方案修復(fù)生態(tài)的作用。

在公共空間的建設(shè)和環(huán)境壓力增大的矛盾中，為了更好地發(fā)揮自然解決方案修復(fù)生態(tài)、降低生態(tài)壓力的作用，需要進(jìn)行合理的規(guī)劃。

自然解決方案很有可能成為未來(lái)公共空間、居住空間設(shè)計(jì)的重要方向，如何豐富自然解決方案的技術(shù)手段，如何讓更多的設(shè)計(jì)師運(yùn)用自然解決方案設(shè)計(jì)建設(shè)空間，如何完善自然解決方案的操作準(zhǔn)則和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，將是建筑設(shè)計(jì)師需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。通過(guò)數(shù)據(jù)的收集，進(jìn)一步調(diào)整并完善自然解決方案，不斷優(yōu)化自然解決方案的實(shí)施路徑、實(shí)施方法等。相信通過(guò)相關(guān)規(guī)定的完善，自然解決方案一定可以在公共空間設(shè)計(jì)中得到更好的推廣和運(yùn)用。

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作者簡(jiǎn)介：

李德心，碩士，惠州城市職業(yè)學(xué)院副教授。研究方向：建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)。

通訊作者：

馬艷娟，惠州城市職業(yè)學(xué)院講師。研究方向：建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)。