綠色科技在冬奧景觀項目中的應用實踐

李存東，史麗秀，路璐，關午軍，劉劍，邸青

0 引言

2022年2 月，國家發展改革委、國家能源局發布《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》[1]，重點強調大力推動能源領域的碳減排是做好碳達峰、碳中和工作，以及加快構建現代能源體系的重要舉措。隨著新一代信息技術與制造業深度融合，3D打印、移動互聯網、大數據等新興技術將重構現有的制造業技術體系，推動實現制造生產方式的變革，智能制造將代替重復和一般技能勞動成為大勢所趨[2-4]。在時代大背景下，2022北京冬奧會提出“綠色、共享、開放、廉潔”的辦會理念，其中“綠色辦奧”堅持生態優先、資源節約、環境友好，為北京冬奧會打下美麗的中國底色。

由中國建筑設計研究院有限公司（簡稱中國院）承擔的冬奧會系列景觀項目涵蓋2個賽區、4個主項、20個子項，通過節能低碳、生態修復的科技應用，集中展現冬奧賽區與城區的生態、科技與人文之美，是落實國家戰略和辦奧理念的重要探索（表1）。其中，崇禮主城區空間品質提升規劃設計、崇禮冬奧核心區長城保護展示工程以及北京延慶賽區總體生態修復規劃設計3個項目在綠色科技的應用實踐中具有一定的典型性和代表性。

表1 中國院冬奧會系列景觀項目

1 崇禮主城區空間品質提升設計——綠色低碳，城市地標

崇禮主城區空間品質提升項目立足崇禮區的地域特征與發展特色，組建由景觀、建筑、交通等專業領銜，規劃、藝術、機電、市政、生態、地理、林業、照明等專業配合的項目團隊，全面系統開展研究與設計工作。在總體規劃中秉承“心象自然”設計理念[5]，通過認識自然、解讀自然、心象自然，協調人與自然之間的關系，提出適應性設計的總體思路，將小鎮輕輕放入自然山水之中，實現“冰雪之城”與“森林之城”交相輝映的設計愿景。

1.1 水下太陽能光伏技術

崇禮十景之一“小鎮煙柳”中的水下太陽能光伏水景在國內首次應用水下碲化鎘光伏技術，在崇禮極溫-37.4℃的條件下，營造皚皚雪林與潺潺春水交相輝映的冬日盛景，展現生態環保、科技節能的冬奧崇禮新風尚。

水景池底鋪設尺寸為600mm×600mm×110mm碲化鎘光伏發電地磚共計420塊，單塊光伏地板磚的功率為46W，項目總裝機容量為19.32KW，預計年發電量25，000度左右，每年可實現減排CO2量22.5t。通過全年光伏發電量實現并網發電，回補水景冬季開啟時段電加熱、噴泉、藝術照明等消耗的電量。在水景模式下，水體深度控制在5～9cm，水溫控制在5℃左右，冬季水與冷空氣接觸瞬間形成大量水蒸汽，加之水下炫彩程控燈光與噴泉的點綴，成為崇禮城區一道亮麗的風景。在旱噴模式下，水景成為互動景觀裝置，市民與游客可登上水景區域的光伏板開展親水活動（圖1）。

圖1 “小鎮煙柳”景區及水下太陽能光伏水景建成實景

[崇禮主城區空間品質提升規劃設計]項目位置：河北省張家口市崇禮區南部片區

項目規模：423hm2

設計單位：中國建筑設計研究院有限公司；寧之境照明設計有限責任公司；泛在建筑技術（深圳）有限公司

總設計師：李存東

景觀設計：中國建筑設計研究院有限公司丨路璐，劉玢穎，邸青，馮然，張云璐，趙金良，任威，劉奕彤，孫雅琳，柏婧睿，魏曉玉，黃瀟以，解爽，李得瑞，孟語，侯月陽，顏玉璞，徐瑞；寧之境照明設計有限責任公司丨王東寧，滕昆，于金倉，郭偉，崔朕玫，李鶴，朱麗萍；泛在建筑技術（深圳）有限公司丨徐寧

圖3.4 “冬奧榮蔭”景區及慶典廣場3D打印構筑物建成實景

1.2 模塊化廣場鋪裝技術

崇禮十景之一“小鎮煙柳”中的半圓廣場區域充分依托原有場地條件，保留現狀雕塑，將裕興路兩側環形建筑圍合出的圓形場地作為整體進行考慮，通過廣場、人行道與車行道一體化鋪裝打造極富視覺沖擊力的廣場景觀。

在鋪裝設計中，運用菱形磚體組合出不同灰度的雪花狀模塊，4種顏色的雪花狀模塊形成由圓心向外的漸變式鋪裝，表現“春去冬來，雪飛云起”的景觀意向。在材料選擇上，根據車行道路和人行廣場的不同荷載要求，分別采用石材和砂基透水磚，同時保證不同材料之間顏色和形態的自然銜接（圖2）。

圖2 “小鎮煙柳”景區一體化廣場鋪裝設計與建成實景

1.3 3D打印技術

崇禮十景之一“冬奧榮蔭”中3D打印景觀構筑物由5個環形拱門組成，象征奧運五環，最高環頂標高13m，在慶典廣場的入口處形成新老冰雪博物館的時空對望，通過框景的手法將視線聚焦于崇禮城區新的地標性建筑物——崇禮冰雪博物館。

景觀構筑物通過3D打印技術制作而成，是一次新工藝、新材料技術在景觀行業領域的有力探索。其采用的asa復合材料不僅塑造了拱門高度復雜的幾何造型和巨大體量，同時因材料可回收更為經濟環保。此外，在制作過程中用3D打印預制組件，再進行現場拼裝的方法，也使得設計溝通與方案優化更為便捷，與用傳統方式相比可行性更高，同時更具成本效益（圖3、4）。

1.4 極寒地區植物選種及反季節種植養護技術

在植被專項研究中，針對崇禮地區森林系統破碎，山體、淺山與城市之間缺少植被過渡和延續的現狀問題，發揮可保留的植被基礎條件和鄉土植物資源的開發潛力，提出“恢復本底、重塑格局、豐富種類、優化群落、提升風貌”的總體策略：

（1）在生態型植物群落中以生態為主，兼顧景觀，通過異齡混交、復層混交、針闊混交、速生慢長結合、鄉土植物為主的自然式喬灌草復合型結構，實現具有生物多樣性保護、凈化空氣、涵養水源、水體凈化等生態效用的功能型群落。

（2）在景觀型植物群落中以景觀為主，兼顧生態，通過豐富種類、針闊混交、復層混交，形成觀賞疏林、疏林草地、花帶花叢、濱水群落相結合的季相豐富、空間多維的植被效果。在現狀調研記錄的主要原生植被和栽培植被的基礎上，針對崇禮的極寒天氣特點，篩選耐寒抗風的本土植物品種，并根據局部小氣候補充選用了適宜生長但尚未引進的部分品種，豐富了崇禮城區景觀植被的品種庫。

由于工期緊張，在反季節植物種植與養護的過程中，集成創新系列關鍵技術，保證樹木的存活率。在項目施工前、中、后期提供全時技術保障，對崇禮主城區綠地樹木開展全流程精準監控和施策，指導后續修復方案調整，以達到最佳景觀效果，總體實現“自然生態、彩綠共融、豐富多維、原生鄉土”的設計愿景（圖5、6）。

圖5.6 “山灣觀名”景區及崇禮南高速出口迎賓湖建成實景

[崇禮冬奧核心區長城保護展示工程]

項目位置：河北省張家口市崇禮區

項目規模：長城墻體總長約13km，烽火臺、敵臺共27座

設計單位：中國建筑設計研究院有限公司；寧之境照明設計有限責任公司

總設計師：李存東

文化遺產保護：中國建筑設計研究院有限公司丨劉劍，李金蔓，楊垠瑩，劉婉婷，高祥輝，朱國梁

景觀設計：中國建筑設計研究院有限公司丨關午軍，李和謙，稅嘉玲，陸柳；寧之境照明設計有限責任公司丨王東寧，崔朕玫，夏蕭，王宏雷，周麗華，梁金龍

2 崇禮冬奧核心區長城保護展示工程——最小干預，綠色照明

崇禮冬奧核心區長城保護與展示照明工程是長城國家文化公園（河北段）的重大標志性工程，也是北京冬奧張家口賽區整體夜景展示的重要組成部分。項目工程內容主要包括本體保護修繕和展示照明兩部分，是遺產保護與照明設計的一次跨界嘗試。其中本體保護修繕基于對該段長城歷史沿革、建筑形制、材料工藝、保存現狀及病害類型評估研究的前提，科學制定保護修繕措施。展示照明則是在本體保護修繕基礎上，綜合考慮賽事轉播和賽后可持續的不同需求，明確冬奧核心區段長城夜景照明方案。項目將實現“長城腳下看冬奧，冬奧賽場看長城”的目標，并對弘揚長城文化、傳播長城價值具有重要意義。

2.1 視域分析技術

通過運用視域視線規劃分析方法，快速有效確定工程范圍和措施，保障工程順利實施。從宏觀分析入手，選擇賽時重要觀看節點開展視域分析，將各處視域分析結果疊加，最終明確設計范圍，并為制定保護和展示照明措施提供科學依據。其中可見段作為重點展示對象，不可見段則作為一般展示對象，在降低工程時間和經費成本的同時減少對本體的干預。

冬奧核心區段內長城全長13km，通過模擬分析與實地核驗相結合的方法，提高視域分析準確性。項目初期采用Google Earth軟件對視域范圍進行初步模擬，高效快速明確設計范圍和任務要求（圖7）。之后根據最新地形數據采用Arc GIS軟件對視域范圍進行精確校核，并進行現場復核與調整（圖8、9），最終確定將位于冬季兩項和越野滑雪兩賽道之間的6km長城段落作為此次工程實施范圍。

圖7 通過Google Earth開展的重要視點可見段分析

圖8 GIS視域分析疊加

圖9 高鐵站視線分析現場核驗

2.2 基于“最小干預原則”的本體保護與展示照明技術

在工程實施范圍的本體保護設計中，將本體保護措施分為清理和修整兩種，實現對本體最低限度的干預。其中對大部分長城實施簡單的地表清理，維持長城坍塌的自然形態；對距賽道最近的550m段墻體和2座烽火臺實施現狀整修，將現場坍塌的石塊按照原形制原工藝進行局部歸安，適度再現長城形態，提升長城本體的近觀效果（表2）。

表2 本體保護和展示照明方式分級分類

為提升長城夜間照明效果，凸顯長城雄偉形態，通過照明裝置對長城原有形制進行燈光模擬復原，在奧運場館周邊的復雜光照環境下點亮長城輪廓，形成白天形態消隱、夜間發光的效果。設計采取點光源鋪設、龍骨燈網的方式，確保重要節點的遠觀效果和近觀體驗。在燈架設計中，工廠預制、現場組裝、可逆形式的輕鋼結構，最大限度降低現場作業難度和對文物本體的干預，同時，采用預制模塊件銜接支架節點能夠縮短工期。所有燈具和支架均無基礎，底部為預制鉛板，鉛板上用近似城墻的石塊疊壓，通過拉索固定在遺址現場。整體燈架于賽后可完全拆除，將燈具和結構對城墻本體的影響降到最低。在燈珠選擇上，堅持文物保護的“最小干預原則”，采用低電壓、自發光LED燈網，燈珠每顆耗電0.3W，節能環保。所有燈珠采用全灌膠密封處理，以應對崇禮極端的暴雨或暴雪氣候。在照明控制中，對照明色溫、方向、強度均進行嚴格控制，減弱夜間照明對動植物的負面影響，同時減少能源消耗。具體措施包括：設置照明色溫為2400K，減弱對夜行生物的擾亂作用；通過燈網與網架的巧妙組合，照明方向向下照亮長城本體，減少灑向空中或鄰近森林的逸散光；在提升夜景辨識度方面，充分考慮各照明主體及周邊環境的亮度梯度，分段控制照明強度，取得既可突出長城遺存、又符合節能環保原則的效果。點亮后的長城遺址綻放出璀璨光芒，為冬奧會增添了靚麗的文化底色（圖10、11）。

圖10 城墻鋪設燈網效果

圖11 烽火臺燈架效果

[北京延慶賽區總體生態修復規劃設計]項目位置：北京市延慶區

項目規模：規劃面積1513hm2，生態修復面積214hm2

設計單位：中國建筑設計研究院有限公司

總體規劃師：李興鋼

生態修復設計主持：史麗秀，關午軍，朱燕輝

生態景觀：王悅，李颯，張宛嵐，楊賀明，楊宛迪，李秋晨，常琳，戴敏，管婕婭，王龍，申韜，劉宇婷，李和謙，鞏磊，滕依晨，白建立，韓迅，趙蕓麗，高宇，李密，稅嘉玲，張桂媛

景觀給排水：曹雷，劉子賀，張麗

結構：張璐，馬玉虎，許亞琦

生態顧問：北京林業大學，北京中環博宏環境資源科技有限公司

3 北京延慶賽區總體生態修復規劃設計——自然共謀，山水共生

北京冬奧會及冬殘奧會延慶賽區總體規劃設計圍繞“山林場館、生態冬奧”，亦即“山林掩映中的場館群+綠色生態可持續冬奧”的理念展開，通過建筑設計、景觀設計和賽道設計聯合創新，力圖打造具有里程碑意義的賽事場館，最大程度豐富運動員參賽體驗、提升觀眾觀賽感受；最大限度減少工程建設對既有自然環境的擾動，使建筑景觀與自然有機結合，在滿足精彩奧運賽事要求的基礎上，力圖建設一個融于自然山林中的綠色冬奧賽區。

3.1 表土剝離、復墾回用技術

表土被喻為原生種子基因庫，是保持原生生態資源的最佳介質。根據先期調查與試驗所得數據，賽區闊葉混交林區域土壤中含有23科40屬49種灌木、草本植物種子。區內剝離表土的利用主要集中在生境保護、邊坡工程和景觀營造3個方面。建設初期的首要工作是對建設區內表土進行剝離，收集保護表土資源，利用剝離的表土進行后期賽區內造地復墾，以開展生態重建與修復（圖12）。

圖12 表土剝離

3.2 亞高山草甸恢復技術

賽區所處的小海陀海拔1800m以上區域分布著大面積亞高山草甸，為保護這一珍稀草甸生態系統，在施工前期對草甸進行剝離。施工時將草甸集中存放在影響區外，施工完成后進行草甸回鋪。剝離草皮時最適合的規格是大小35cm×40cm，厚度為20～25cm，以保證所取草皮的厚度大于根系深度，從而避免切割根系，保證回鋪后草皮的存活率和生長效果，移植總面積2400m2（圖13、14）。

圖13 高山草甸移植

3.3 近自然森林經營技術

賽區受干擾區域的全域森林生態修復與優化方案涉及修復面積達214hm2，是各賽區生態修復面積之最。設計團隊通過對《延慶賽區生態系統本底資源調查報告》的研究，提出“近自然”修復理念，按原有生態系統規律，盡量減少人工痕跡，以保證修復植被群落與現狀次生植被群落一致，保證整體景觀的完整性。保留原山體植被品種群落特征，栽植蒙椴、蒙古櫟、暴馬丁香、大葉白蠟、白樺、青楊等植物，建立近自然的人工群落，適當增加冬季常綠植物，以提高建筑周邊景觀功能和效益，實現自然演替（圖15-17）。

圖15-17 延慶賽區山林修復效果

圖14 高山草甸修復

3.4 生態邊坡修復技術

結合賽區海拔落差大的特點，在項目進行初期，根據不同海拔植物的生長習性，制作不同海拔邊坡樣板段，對植物生長狀況進行動態監測試驗，收集一手生態數據作為后期生態修復的科學依據，指導后續修復方案調整，以達到最佳景觀效果。

針對賽區生態敏感、地質地形復雜、工期緊張等問題，根據不同海拔、功能及立地條件制定全面的“邊坡修復模塊”，為后期施工提供充足的類型設計依據。同時針對現場面臨的不確定性因素，進行“現場設計”，以達到邊坡精細化修復效果（圖18）。

圖18 邊坡生態修復效果

3.5 水域生態修復技術

充分利用現有水系、湖塘，結合地形條件和土地利用狀況，充分考慮水生保護植物和兩棲、爬行動物棲息地建設，擬恢復動物棲息地2處，分別為900m、1050m塘壩。塘壩兩側生態坡岸修復依照“近自然”理念，利用生態工法構筑生態水岸。依據坡岸現有植物種類補種沉水植物、浮葉植物、挺水植物和中生植物（喬灌草）等護坡植物鞏固坡岸，形成多層次生態防護，同時構建自然野趣的動物棲息地。

3.6 動植物資源保護技術

對賽區內受到擾動的植物進行“一對一”的保護移栽服務，同時為賽區內珍稀植物構建良好的生長地。通過建立植物保護小區、近地保護小區、遷地保護基地等措施對賽區植物進行原地保護及移栽保護，其中冬奧村原地保護樹木313棵，賽區內遷地移植喬木24，272棵，建成遷地保護基地近300畝，成活率約99%；近地移植灌草11，027株（圖19-21）。

圖19 動物群落監控

4 結語

隨著北京冬奧會開幕，中華文明與奧林匹克運動再度攜手，奏響團結、和平、友誼的華美樂章?！熬G色辦奧”是北京冬奧會四大辦奧理念之一，也是中國向國際社會做出的莊嚴承諾。崇禮主城區、冬奧核心區長城、延慶賽區已成為生動、典型的綠色樣本，其背后的綠色發展理念也必將成為留給世界的綠色資產和生態財富。綠色科技在冬奧會中的示范應用，將會推動后奧運時代經濟社會和相關產業的高質量發展。

圖20 村落遺址展示空間

圖21 現狀樹木保護與景觀設計結合