基于仿生設(shè)計(jì)理念的武漢市蔡甸區(qū)高廟村公共廁所設(shè)計(jì)研究

摘 要：近些年隨著鄉(xiāng)村振興的快速發(fā)展，農(nóng)民生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)農(nóng)村公共設(shè)施的需求正不斷提升。但當(dāng)前大多數(shù)農(nóng)村缺乏公共廁所，少數(shù)公共廁所又不夠完善?；诜律O(shè)計(jì)的方法，以武漢市蔡甸區(qū)高廟村的4座老舊公共廁所為調(diào)研對(duì)象，通過圖表分析和數(shù)據(jù)對(duì)比，梳理出各種如廁痛點(diǎn)。采用荷葉、熱干面、蓮藕、玉米、武昌魚、花生、西瓜等元素對(duì)高廟村公共廁所進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)。同時(shí)運(yùn)用沼氣化糞池、三格化糞池的糞便處理方式，對(duì)高廟村公共廁所進(jìn)行無害化處理。開展農(nóng)村公共廁所的設(shè)計(jì)應(yīng)用探討，勢(shì)必提升農(nóng)村公共衛(wèi)生設(shè)施的建造水準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：高廟村；公共廁所；仿生設(shè)計(jì)；三格化糞池；沼氣化糞池

基金項(xiàng)目：本文系教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目“鄉(xiāng)村振興背景下的農(nóng)村公共廁所設(shè)計(jì)研究”（23YJA760059）、湖北省建設(shè)科技計(jì)劃項(xiàng)目“美麗鄉(xiāng)村建設(shè)背景下的武漢農(nóng)村公共廁所設(shè)計(jì)研究”（2023100）階段性研究成果。

“小廁所，大民生”，廁所衛(wèi)生是衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)文明程度的標(biāo)志之一，體現(xiàn)著文明，也體現(xiàn)著人的尊嚴(yán)和基本權(quán)利。農(nóng)村廁所革命關(guān)系到億萬農(nóng)民群眾生活品質(zhì)的改善，是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要工作。通過開展農(nóng)村廁所革命，可以改善農(nóng)村人居環(huán)境、提高農(nóng)民生活質(zhì)量，更是控制腸道傳染病的有效措施[1]。

一、仿生設(shè)計(jì)的定義

仿生設(shè)計(jì)是建立在仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)之上，發(fā)展起來的一門新興邊緣理論學(xué)科。主要涉及數(shù)學(xué)、物理、生物、電子、材料、心理、美學(xué)、倫理、社會(huì)等相關(guān)學(xué)科。其涉及到自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的多個(gè)方面[2]。

仿生設(shè)計(jì)主要是采用設(shè)計(jì)學(xué)理論，科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合的思維與方法，進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)。從人性化的角度，不僅在物質(zhì)層次上，更是在精神層次上追求人類與自然、現(xiàn)代與傳統(tǒng)、技術(shù)與藝術(shù)、客觀與主觀、個(gè)體與群體等多元化的設(shè)計(jì)融合與設(shè)計(jì)創(chuàng)新。仿生設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)出辯證主義、唯物主義的共生美學(xué)觀，通過模仿生物的特性，利用生物的結(jié)構(gòu)，借鑒生物的功能原理，來開展產(chǎn)品美學(xué)的設(shè)計(jì)手法。

二、高廟村簡(jiǎn)介

高廟村是武漢市蔡甸區(qū)蔡甸街道下轄的行政村，緊靠通城大道。該村莊規(guī)模不大，位于蔡甸區(qū)城郊結(jié)合部。村莊里鄉(xiāng)道、村落、小河、田野等景觀豐富，但又被周邊新建的各類商業(yè)小區(qū)包圍。高廟村轄區(qū)面積1.2平方公里，全村下轄有9個(gè)村民小組，總戶數(shù)450戶，轄區(qū)人口1500人。隨著農(nóng)村廁所革命的進(jìn)行，該村莊里面的公共廁所完成了一部分的改建，但仍然存在傳統(tǒng)的老舊公廁。通過2023年11月至12月，研究人員進(jìn)行了走訪。選取該村莊4座公共廁所進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，得出該村公廁的如廁痛點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)之上，運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)手法，以及沼氣式化糞池和三格式化糞池的糞便處理形式，進(jìn)行了高廟村農(nóng)村公共廁所的改造設(shè)計(jì)。并進(jìn)行了理論梳理，期望能為今后武漢地區(qū)農(nóng)村公共廁所的設(shè)計(jì)及建造提供有益借鑒（如圖1）。

三、高廟村公共廁所現(xiàn)狀分析

2023年11月，研究人員實(shí)地走訪調(diào)研了高廟農(nóng)科所公共廁所，工地移動(dòng)公共廁所，獅子山南公路邊公共廁所，獅子山南三組公共廁所等4座公廁。觀察到該村當(dāng)前公共廁所的真實(shí)現(xiàn)狀（如表1）。

高廟農(nóng)科所公共廁所布置在該村莊一處菜地旁，在菜地和道路的連接處。該公共廁所是旱廁，建筑辨識(shí)度低，內(nèi)部空間較小。公廁內(nèi)部沒有照明燈具，采光通風(fēng)效果較差，衛(wèi)生狀況較差。戶外化糞池是普通糞池設(shè)置，糞池蓋板采用木板加雨布加磚處理，有隱患、有臭氣。沒有無障礙設(shè)施，不方便弱勢(shì)人群使用。

工地移動(dòng)公共廁所分布在高廟村的各個(gè)小組，幾乎在每個(gè)居民聚集點(diǎn)都能看到。這種公共廁所是水廁，外觀采用工地上的藍(lán)色簡(jiǎn)易移動(dòng)板房形式，造型廉價(jià)不美觀。每個(gè)公廁內(nèi)部簡(jiǎn)陋，沒有照明設(shè)施，冬天冷夏天熱。雖配置有換氣扇、洗手池、蹲便器等衛(wèi)生設(shè)施，但質(zhì)量不行，有些是壞的，也不衛(wèi)生。戶外化糞池處理手法簡(jiǎn)陋，沒有進(jìn)行防凍掩埋，有隱患。沒有無障礙設(shè)施，不方便弱勢(shì)人群使用。

獅子山南公路邊公共廁所緊鄰?fù)ǔ谴蟮?，是一個(gè)服務(wù)交通道路的公共廁所。該公廁是水廁，為獨(dú)立式單層建筑。公廁外觀采用白色瓷磚進(jìn)行裝飾，古舊氣息濃厚，沒有現(xiàn)代感。室內(nèi)衛(wèi)生潔具設(shè)施老舊，蹲位間隔墻太低矮，沒有私密性，功能單一。戶外化糞池不算太大，直接連接市政污水管網(wǎng)，進(jìn)行排污處理。沒有無障礙設(shè)施，不方便弱勢(shì)人群使用。

獅子山南三組公共廁所布置在高廟村第三村民小組居民聚集點(diǎn)，在一片空曠的水泥地上。該公共廁所為獨(dú)立式建筑，造型簡(jiǎn)單，色彩單調(diào)。該公廁為水廁。該公廁女衛(wèi)生間蹲便池內(nèi)，有糞便留存，極不衛(wèi)生。該公廁化糞池配置有檢查井，但檢查井老舊，有隱患。沒有無障礙設(shè)施，不方便弱勢(shì)人群使用。

2023年12月，研究人員再次進(jìn)駐高廟村，通過發(fā)放調(diào)查問卷，進(jìn)行農(nóng)村公共廁所使用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集。調(diào)查問卷內(nèi)容主要包括高廟村公共廁所尋找難易度，高廟村公共廁所親和力，高廟村公共廁所內(nèi)部設(shè)施狀況，高廟村公共廁所糞便處理情況等方面。共回收有效樣本199份，其中男性100份，女性99份。

觀察圖中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，村民認(rèn)為本村公共廁所尋找相對(duì)麻煩。公共廁所的建筑外觀老舊，親和力不強(qiáng)，村民很少使用。公共廁所內(nèi)部設(shè)施不足，使用不便。公共廁所糞便存儲(chǔ)存在隱患問題等（如圖2、圖3、圖4、圖5）。

四、高廟村公共廁所仿生設(shè)計(jì)應(yīng)用

湖北省位于我國(guó)中部，是著名的“魚米之鄉(xiāng)”之一。該省位于長(zhǎng)江中游干流上，擁有豐富的淡水資源，同時(shí)該省的耕地面積廣闊，土地肥沃，氣候適宜，適宜種植各類農(nóng)作物。武漢市是湖北省的省會(huì)城市，也是我國(guó)重要的中心城市之一，近年來，該市著力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中注重環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，取得了顯著的成績(jī)。

在此背景下，本次主要采用仿生設(shè)計(jì)的手法，對(duì)高廟村的公共廁所進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。充分運(yùn)用湖北省、武漢市的農(nóng)業(yè)土特產(chǎn)，熱干面、蓮藕、玉米、武昌魚、花生、西瓜、荷葉等元素，對(duì)高廟村的農(nóng)科所公共廁所、工地移動(dòng)公共廁所、獅子山南公路邊公共廁所、獅子山南三組公共廁所等4座公廁進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)。進(jìn)一步提升該村公共廁所的尋找度、親和力、設(shè)施功能性以及糞便處理力。

（一）農(nóng)科所荷葉沼氣公共廁所設(shè)計(jì)

針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)農(nóng)科所公共廁所建筑辨識(shí)度低的問題現(xiàn)狀。主要采用荷葉的造型，設(shè)計(jì)該公共廁所的屋頂，提升該公廁辨識(shí)度，增加公廁親和力。荷葉喜歡陽光充足的環(huán)境，適宜生長(zhǎng)在平靜的水面或沼澤地，廣泛分布于長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)。荷葉的綠色葉片形狀優(yōu)雅，線條流暢，給人一種清新自然的感覺。針對(duì)前期調(diào)研，該公廁在菜地旁設(shè)置、糞便處理有隱患、旱廁等的問題。主要按沼氣式公共廁所的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該公廁進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。沼氣式公共廁所適用于我國(guó)黃淮河及秦嶺以南的農(nóng)村地區(qū)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人居環(huán)境改善，家庭養(yǎng)殖越來越少，而沼氣池的正常運(yùn)行僅靠人糞尿遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，還需投進(jìn)較多的禽畜糞便。所以在農(nóng)科所荷葉沼氣公共廁所旁的菜地上建立大型豬圈，將全村的禽畜集中起來，進(jìn)行養(yǎng)殖。同時(shí)將公共衛(wèi)生間、廚房、浴室、管理室與大型豬圈等結(jié)合起來。充分運(yùn)用禽畜糞便產(chǎn)生的沼氣，為人們做飯做菜、熱水洗澡提供能量（如圖6、圖7）。

該沼氣式公共廁所主要由大型豬圈、公共衛(wèi)生間、沼氣池、管理室、廚房、浴室、沼氣輸出管、排氣管、檢查管等部分組成。大型豬圈共有若干個(gè)小豬圈組成，每個(gè)小豬圈可養(yǎng)殖若干頭豬。通過豬圈下方的豬圈排糞管，將豬群所產(chǎn)生的糞便，運(yùn)輸至沼氣池。公共衛(wèi)生間有4個(gè)蹲便池，方便不同人士使用。通過人廁下方的人廁排糞管，將人類所產(chǎn)生的糞便，運(yùn)輸至沼氣池。當(dāng)人類與豬群的糞便匯集于沼氣池，在密封的環(huán)境中，存儲(chǔ)一段時(shí)間后將形成沼氣，由于人類糞便有限，這里主要依靠豬群糞便所產(chǎn)生沼氣。在沼氣池上方設(shè)立管理室，設(shè)立沼氣輸出管，將沼氣輸送至廚房為村民燒火做飯菜提供能量，將沼氣輸送至浴室為村民熱水洗澡提供能量。同時(shí)在沼氣池的左側(cè)設(shè)立一根排氣管，對(duì)沼氣池進(jìn)行加壓，防止因長(zhǎng)久封閉環(huán)境而引起沼氣爆炸。在沼氣池的右側(cè)設(shè)立檢查井及檢查井通道，定期對(duì)沼氣池進(jìn)行檢查排渣[3]。

（二）土特產(chǎn)移動(dòng)公共廁所設(shè)計(jì)

針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該公廁為藍(lán)色簡(jiǎn)易移動(dòng)板房形式，造型廉價(jià)不美觀等現(xiàn)狀。主要采用武漢農(nóng)業(yè)土特產(chǎn)，熱干面、蓮藕、玉米、武昌魚等元素進(jìn)行外觀造型的改造設(shè)計(jì)，在每個(gè)居民組，提供不同造型的土特產(chǎn)移動(dòng)公共廁所，提升該村公共環(huán)境的美觀度。針對(duì)前期調(diào)研，沒有照明設(shè)施，冬冷夏熱的現(xiàn)狀。主要采用配置采光通風(fēng)窗、空調(diào)等方式，提升該公廁內(nèi)部照明度、溫度舒適度。針對(duì)前期調(diào)研，該公廁是座水廁，戶外采用糞池處理手法簡(jiǎn)陋，沒有進(jìn)行防凍掩埋，有隱患的現(xiàn)狀。主要采用三格化糞池進(jìn)行糞便處理，將三格化糞池深埋至地下，做好防凍處理，并設(shè)置排氣管、檢查井、排污管，提升三格化糞池的安全性。針對(duì)前期調(diào)研，該公廁沒有無障礙設(shè)施，不方便弱勢(shì)人群使用的現(xiàn)狀。主要采用在廁所內(nèi)部增設(shè)扶手架，方便弱勢(shì)人群安全如廁（如圖8、圖9）。

三格化糞池共分為1、2、3格，在其隔板上設(shè)置過糞管使各池聯(lián)通。三格化糞池公共廁所具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易施工，流程合理，價(jià)格適中，環(huán)保衛(wèi)生等特點(diǎn)。將糞便、尿液、沖洗廢水全部收集起來，并在同一空間進(jìn)行無害化處理，這就是三格化糞池公廁。由廁所、便池、沖水設(shè)備等部分組成，并配有密閉的三格隔斷空間。三格化糞池是固液分層的分解細(xì)菌，常見的玻璃鋼化糞池有三個(gè)隔間。第一池、第二池、第三池的大小比例為2∶1∶3。固體糞便在第一池中被微生物化糞劑，液氧細(xì)菌沉淀分解。上部分為糊狀糞皮，下部分為塊狀糞渣和粒狀糞渣，中間部分為比較成青的糞液。在上部分糞皮和下部分糞渣中，含細(xì)菌和寄生蟲卵最多，中間部分含蟲卵最少，初步發(fā)酵的中間部分糞液，經(jīng)過糞管流向第二池。留住第二池的糞液進(jìn)一步發(fā)酵分解，病原體逐漸死亡，糞皮糞渣數(shù)量大量減少。而留住第三池，糞液中的病菌和寄生蟲卵，基本殺滅，達(dá)到95％以上，完全達(dá)到無害化要求，可以為污水處理廠處理或直接作為肥料還田。同時(shí)為了安全需要，在第一池上方設(shè)置排氣管，在每個(gè)池子上方設(shè)施檢查井[4]。

1.熱干面公共廁所設(shè)計(jì)

熱干面是武漢最出名的小吃之一，面色澤黃而油潤(rùn)，味道鮮美。將熱干面、面碗、筷子相結(jié)合，設(shè)計(jì)形成一個(gè)移動(dòng)公共廁所的外觀。使公廁具有較強(qiáng)的親和力，也能豐富高廟村的文化氛圍（如圖10）。

2.蓮藕公共廁所設(shè)計(jì)

蓮藕出淤泥而不染，象征僧佛凈而不染，蓮藕微甜而脆，可生食也可煮食。將蓮藕與移動(dòng)公共廁所的外觀相結(jié)合。既能增強(qiáng)公廁的識(shí)別度，也能營(yíng)造高廟村的良好環(huán)境（如圖11）。

3.玉米公共廁所設(shè)計(jì)

玉米從最早的果腹到現(xiàn)在的美食，見證了我國(guó)歷史文化的變遷，是農(nóng)業(yè)豐收美好生活的典型代表。將玉米與移動(dòng)公共廁所的外觀相結(jié)合，既能增強(qiáng)公廁的感染力，也能豐富高廟村的美麗鄉(xiāng)愁（如圖12）。

4.武昌魚公共廁所設(shè)計(jì)

武昌魚主要產(chǎn)于湖北省的江河流域中，具有味美、頭小、含肉量高、體形好、規(guī)格適中等優(yōu)點(diǎn)。將武昌魚與移動(dòng)公共廁所的外觀相結(jié)合，既能增強(qiáng)公廁的美觀性，也能豐富高廟村的農(nóng)耕文化（如圖13）。

（三）獅子山南公路邊花生公共廁所設(shè)計(jì)

針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)高廟村獅子山南公路邊公共廁所外觀采用白色瓷磚進(jìn)行裝飾，古舊氣息濃厚，沒有現(xiàn)代感。主要采用花生元素進(jìn)行外觀造型的改造設(shè)計(jì)，提升美觀度。針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該衛(wèi)生潔具設(shè)施老舊，蹲位間隔墻太低矮，沒有私密性，功能單一的現(xiàn)狀。主要采用男衛(wèi)生間、女衛(wèi)生間、無障礙衛(wèi)生間三個(gè)區(qū)域，進(jìn)行功能分區(qū)設(shè)計(jì)，徹底解決衛(wèi)生潔具設(shè)施老舊、私密性差、功能單一等問題。針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)戶外化糞池不算太大，直接連接市政污水管網(wǎng)，進(jìn)行排污處理的現(xiàn)狀。主要采用三格化糞池進(jìn)行糞便處理，保護(hù)環(huán)境，杜絕沒有處理的糞便流入市政污水處理管網(wǎng)。同時(shí)在花生公共廁所的左右兩側(cè)，設(shè)施戶外空調(diào)機(jī)位和分類垃圾箱，為如廁人員提供空調(diào)采暖制冷，為周邊居民提供生活垃圾回收點(diǎn)（如圖14、圖15、圖16）。

（四）獅子山南三組西瓜公共廁所設(shè)計(jì)

針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)高廟村獅子山南三組公共廁所造型簡(jiǎn)單，色彩單調(diào)的現(xiàn)狀。主要采用西瓜元素進(jìn)行外觀造型的改造設(shè)計(jì)，改善公廁外觀色彩，提升公廁美觀度。針對(duì)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)由于沖水不暢，女衛(wèi)生間便池內(nèi)，有糞便留存，極不衛(wèi)生的現(xiàn)狀。主要采用配置增壓水箱的方式，加大便池內(nèi)沖水力度，提升公共廁所的衛(wèi)生度。針對(duì)前期調(diào)研，該公廁化糞池配置有化糞池檢查井，但檢查井老舊，有隱患的現(xiàn)狀。主要采用三格化糞池、化糞池圍欄、排氣管進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，使該公廁化糞池的糞便安全存放，并能保護(hù)環(huán)境，糞便能夠回收利用。針對(duì)前期調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的沒有無障礙設(shè)施、不方便弱勢(shì)人群使用的現(xiàn)狀，該公廁設(shè)置了男士小便間、獨(dú)立蹲便間、獨(dú)立坐便間、無障礙衛(wèi)生間等方便弱勢(shì)群體使用[5]（如圖17、圖18）。

五、江蘇省鹽城市達(dá)信路公共廁所實(shí)例

該公共廁所位于江蘇省鹽城市鹽都區(qū)達(dá)信路，是一座船型的公共廁所。該公共廁所由重明鳥健康產(chǎn)業(yè)（江蘇）股份有限公司設(shè)計(jì)建造，2020年建成完工，免費(fèi)向社會(huì)大眾開放使用。該公共廁所為獨(dú)立式建筑，是座水廁。內(nèi)部包含男衛(wèi)生間、女衛(wèi)生間、第三衛(wèi)生間、管理間、工具間等。外部包含無障礙通道、綠化帶、燈塔、三格化糞池等。船代表勇于開始、堅(jiān)定方向、不畏困難的寓意，象征著乘風(fēng)破浪的魄力和勇往直前的精神。該公共廁所各處都充滿船的元素，將船與公共廁所相結(jié)合，不僅美化了環(huán)境，還承載著當(dāng)?shù)貪鉂獾泥l(xiāng)愁（如圖19）。

六、結(jié)語

我國(guó)自古就是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，鄉(xiāng)村地域廣大遼闊。強(qiáng)國(guó)必先強(qiáng)農(nóng)，農(nóng)強(qiáng)方能國(guó)強(qiáng)。2024年是實(shí)施“十四五”規(guī)劃的關(guān)鍵一年，穩(wěn)住農(nóng)業(yè)基本盤，做好農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作具有重要的意義。在此背景下，開展農(nóng)村廁所革命也是構(gòu)建社會(huì)和諧發(fā)展的重要體現(xiàn)。當(dāng)前開展農(nóng)村戶廁設(shè)計(jì)建造的較多，對(duì)農(nóng)村公共廁所的設(shè)計(jì)建造相對(duì)較少。

通過對(duì)武漢市蔡甸區(qū)高廟村公共廁所進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)研究，可以留住親人，振興農(nóng)村旅游經(jīng)濟(jì)。將“鄉(xiāng)村振興”與“廁所革命”相結(jié)合，不斷提升農(nóng)村公共廁所的如廁環(huán)境。只有這樣才能留住回農(nóng)村探親的親朋好友，留住四方游客。讓生活在新時(shí)代的農(nóng)村人群真正體會(huì)到如廁帶來的快樂，也能享受到安全、舒適、美觀的如廁環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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[5]郭紹法.基于廁所革命理念的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].福建建筑，2020（5）：18-24.

作者簡(jiǎn)介：

劉波，碩士，湖北商貿(mào)學(xué)院藝術(shù)與傳媒學(xué)院教授。研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)與教學(xué)。

許春麗，碩士，北京市城市管理研究院高級(jí)工程師。研究方向：建筑設(shè)計(jì)。

許雯佳，碩士，上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司科技信息部高級(jí)工程師。研究方向：環(huán)境衛(wèi)生。

通訊作者：張磊，碩士，湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院講師。研究方向：藝術(shù)史論。