城市人居環境優化、健康與低碳的實踐研究
——在城市更新中重塑自然環境

2022-09-08 08:16:18作者Author雷慶華LEIQinghua梁黃顧建筑師香港事務所有限公司LWKPARTNERS研發部副主任DeputydirectorofresearchanddevelopmentdepartmentofLWKPartnersHKLtd新加坡國立大學建筑學博士PhArchitectureNationalUniversityofSingapore

世界建筑導報 2022年4期

關鍵詞：生態設計

作者 | Author：雷慶華 LEI Qinghua/ 梁黃顧建筑師（香港）事務所有限公司 LWK+PARTNERS 研發部副主任Deputy director of research and development department of LWK &Partners (HK) Ltd/新加坡國立大學建筑學博士 Ph.D.(Architecture),National University of Singapore

1.緒論

1.1.人類對自然環境的內在傾向

人類進化理論及研究闡述了人類進化過程中、外部環境和物質對人類大腦的進化產生了重大的影響[1,2]。此外，根據進化心理學理論（Environment of Evolutionary Adaptation,EEA），自然環境的存在影響著人類大腦的進化[1]。人類天性的定義是“表觀遺傳規則的集合，心理發展的遺傳規律”。因此，這些規則是人類感官感知世界的方式、以及最直接和最有益的遺傳基礎。超過99%的人類歷史都伴隨著自然環境[3]。在20萬年前，智人開始進化；12500年至6萬年前，智人開始遷移出非洲；已知最古老的洞穴壁畫是4萬年前；12000年前，人類開始大規模種植食物；6000年前，人類創造了城市；400年前，大量生產商品和服務；200年前，電子科技誕生[3]。由此可見，在人類進化過程中，隨著近代的城市化以及建成環境的發展，人類生活的主要場所已經由大自然轉變為以人為建造的環境為主，人與自然之間的聯系被大大減少[4,5]。研究指出，人與自然之間的聯系減少會導致大腦對（環境）刺激缺乏反應，進而對大腦的發育（成熟）產生負面影響[6]，并對人類健康造成負面影響，例如與壓力相關的疾病。

“親自然理論（Biophilia）”一詞正是從人類進化研究演變而來的，用來描述人類對自然界中自然的內在熱愛和人對自然的自然學傾向[17,18]。基于對“親自然理論”的進一步理解和檢驗，“親自然假設（Biophilia Hypothesis）”于1993年被Wilson 和 Kellert首次提出。此后大量研究闡明人們為何熱愛自然，以及為什么大自然會對身心健康產生積極影響，包括對人腦進化[19,20]、生理健康[1,21,22]和心理健康[23-25]等方面起關鍵作用。

1.2.城市人居環境與居民健康

越來越多的研究表明城市環境與居民的生理和心理健康有直接關系[7,8]。對城市人居環境與健康關系進行研究的學者證明，環境不僅對人類的生理以及心理健康有直接或間接的影響，還會影響他們在工作和學習中的表現[16]。如今，人類不再生活在大自然中，室外環境作為日常生活和社交活動的主要場所之一，對城市生活起著重要的作用。良好的環境設計為居民提供了參與戶外活動的機會，從而以直接或間接的方式促進情緒[9,10]、生理以及心理健康[11-13]。為了給城市居民創造更好的環境，研究人員與醫學專家合作，研究城市人居環境對城市居民健康狀況的影響，并探索可持續性、健康和福祉之間的關系[14,15]。

1.3.城市更新中重塑健康、低碳的公共空間

在過去幾十年中，中國城鎮化飛速發展，城市建設迅速擴張。直至今日，已逐步發展成由增量擴張轉向城市更新優化、去存量的新階段。國家“十四五”規劃和“2035遠景規劃”均明確提出“城市更新行動”，而“城市更新行動”強調堅持走中國特色新型城鎮化道路，深入推進“以人為核心”的新型城鎮化戰略，建設宜居、綠色、韌性、智慧、人文的城市。因此，城市更新中公共空間場地功能的變更對城市今后的發展至關重要，它不僅升級基礎設施，還提供改善生活條件和為居民創造經濟條件的機會。另一方面，國家主席習近平宣布中國“碳達峰”“碳中和”目標，對推進城鄉建設綠色低碳轉型提出了新要求。在“雙碳”背景下，城市更新項目被賦予了“低碳”使命。

1.4.研究目的與意義

本研究緊貼國家最新國策以及未來發展方向，從“人與自然的關系”“低碳”兩大重點入手，對城市更新中公共空間的自然重塑設計策略進行剖析，并通過分析兩個公共空間改造案例，研究如何從“保護/保留”與“重塑”兩個方面，對城市更新中公共空間原有的植被、生物、生態系統進行“保護”的同時，“保留”原有場地的文化記憶與生活印記；而對于在城市發展中被破壞的生態系統或廢棄的場地空間，本研究進行生態、自然的“修復”以及場所、人與自然的關系“重塑”。

2.研究方法

本文的研究分析方法分為兩部分：第一部分，作者通過對文獻的研究，重新分類和歸納出“人與自然的關系（親自然）”“低碳”兩個重點所包含的9個設計指標；第二部分，對圖表1中親自然設計的6個設計指標以及城市公共空間低碳設計的3個設計指標，選取圖表2中兩個位于中國廣東省佛山市中心城區禪城區的城市公共空間更新項目，分析案例中親自然與低碳設計策略的實踐方法。

2.1.親自然設計指標

由于親自然對健康的影響得到了有力的實驗證據支持[24,26,27]，因此學者們開始探索如何在設計實踐中運用親自然理論對健康產生積極的影響。Kellert (1943-2016)首次將旨在“在現代建筑環境中重建自然環境與人類之間的積極關系”的設計活動稱為“親自然設計（Biophilic Design）”[3,28]。隨著城市環境中親自然設計對健康的益處被設計師所關注，親自然研究開始從基礎研究轉向實際設計應用，并影響可持續設計策略。親自然設計、綠色療愈設計項目在各種環境設計類型中不斷涌現，包括商業、醫療保健、景觀以及城市設計[29,30]。設計師在設計項目中采用了親自然設計元素，促進居民健康。

為了進一步發展親自然設計策略，Kellert將親自然設計分為兩個維度（表格1）。第一個維度是“有機的、自然主義的維度”[31]，指建筑環境中直接、間接或象征性地反映人類對自然的內在親和力的形狀和形式。象征性或替代性體驗不涉及與真實自然的實際接觸，而是通過圖像、圖片、視頻、隱喻等方式來表現自然世界。第二個維度是“基于地方或鄉土的維度”[31]，指與當地或地理區域的文化和生態相關的建筑物和景觀。這個維度包括一個地方的感覺和精神，強調建筑物和景觀如何成為其個人和集體身份不可或缺的一部分，將無生命的物質轉化為通常感覺栩栩如生并維持生命的東西。而后續研究則基于上述的兩個基本維度，延伸出六個設計指標（表格2）。這兩個基本維度和六個設計指標為自然療愈空間、親自然設計等基于自然的設計手法奠定了理論基礎，并被應用于指導設計活動。

表格 1.親自然設計的兩個基本維度

表格 2.親自然設計的六個設計指標

圖表1.公共空間親自然與低碳設計指標框架

圖表2.佛山市禪城區區位圖（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖3.項目區位及項目現狀--佛山市新港濱水公共空間改造項目（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

2.2.城市公共空間低碳設計指標

建筑低碳設計的重點在于降低建筑能耗、提高能源使用效率，以達到減碳目的,而城市公共空間的低碳設計側重點則在于“負碳”，利用場地條件創造碳匯、恢復城市景觀與生態系統。本文基于這個側重點，提煉出的第一個設計指標是指在更新修復的過程中，對原有項目建設所使用到如鋼筋混凝土的高碳排材料進行低碳材料或碳匯植物的替換，創造“負碳”條件。第二個指標是生態修復與重塑生態系統，或在更新改造和二次開發的過程中，通過采用低影響開發技術（表格4），減少更新建設過程中的碳排放以及碳足跡，同時達到保護水體、創造植物碳匯的目的；第三個設計指標是對原有場地進行活化，增加場地內的連通性，鼓勵促進居民低碳出行，減少私人交通工具的使用，養成健康低碳行為習慣。

3.案例分析：城市更新中重塑低碳自然環境的實踐

3.1.項目簡介

3.1.1.案例1：佛山市新港濱水空間改造項目

建于上世紀90年代的佛山新港碼頭位于佛山市禪城區，是中心城區規模最大的港口之一，于1993年投入生產經營，原有的功能形成項目基地的空間結構現狀（圖3）。

3.1.2.案例2：佛山市洲尾圍濕地生態修復項目

洲尾圍濕地生態公園位于廣東省佛山市禪城區南莊鎮洲尾圍片區東南部，在禪西大道以東、佛山大道以西的潭州水道、吉利涌和東平河三河交匯處。項目總建筑面積約28.6萬平方米，其中生態綠化占地約20.3萬平方米，水體面積約8.8萬平方米，空中天橋約3334.8平方米。上位規劃要求對片區以生態、限制開發為主，以內堤圍為界，以東用地管控等級最高，要求最嚴格；以西用地管控等級相對較低；因此項目以內堤圍為界，劃分出兩大分區：生態改造區和生態保育區（圖4）；其中，生態改造區現狀生態資源豐富，位于內堤圍之外，生態管控要求高，應嚴控開發建設。

表格 3.公共空間低碳設計指標

表格 4.低影響開發（Low Impact Development,LID）技術列舉

圖表4.項目區位（左）以及上位規劃（右）（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖表5.項目現狀空間狀況（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖表6.景觀總平面與區域劃分（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖表7.綠化覆蓋及慢行系統規劃（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖8.場地內互動水景的營造（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖9.歷史工業遺產保留與改造（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

3.2.案例分析

3.2.1.案例實踐--親自然設計

? 佛山市新港濱水公共空間改造項目

項目對原有的碼頭作業區進行重新布局，改造成為三個主題公園：活力新港公園、漁村文化公園和石灣濕地公園。創造舒適的戶外休閑空間，把城市與水岸重新連接，實現場地功能的變革。

A.1 環境特征、A.2 自然的形狀和形式、A.6 人與自然的聯系

項目整體進行大面積的綠化恢復，重塑自然環境特征，并從使用者及行人的尺度規劃慢行系統，在步行半徑內設計綠化遮陽（圖7），在場地內節點設計中設置中央水景、軸線互動水景等（圖8），在項目中重建人與自然的聯系，增加居民的親自然體驗。在生態景觀、交通流線與功能性層面進行了疊加設計，形成多樣有序的城市濱水活動空間，在項目更新中重新建立人與自然的聯系。

A.5 人與地理環境的聯系

除了最大程度保留并延續基地歷史文脈，對應“A.5人與地理環境的聯系”，在佛山市新港濱水公共空間改造方案中，項目在場地原有肌理的基礎上規劃分區與動線，保留體量較大的建筑，增加天橋，場地內部的連通性。此外，歷史工業遺產是場地的重要特色，把不同歷史記憶名稱和故事串聯在一起，通過一系列工藝文化符號，體現文化的傳承和場地印記。設計在選擇性地保留原有的設施以及文化記憶的基礎上，對當下空間重組與整合，并探索新的城市功能，讓新港地區的歷史重新參與到現在與未來的城市發展中（圖9）。

此外，漁村文化公園挖掘現有漁村生活，在現有布局和使用方式上對漁村進行豐容，增加更多沉浸式科普游覽體驗以及與漁民的互動體驗，使漁民借助公園獲得更好生活，市民則通過公園獲得更多關于漁村的知識和難忘經歷。公園使用漁家傳統材料與現代設計語言融合，傳統材料如蠔殼、青瓦、木材和竹子等，重建人與文化、地理環境的聯系，提升場地文化特征和身份識別屬性（圖10）。

? 佛山市洲尾圍濕地生態修復項目

A.親自然設計策略

上位規劃劃分出兩個區域，在此基礎上，景觀功能分區進一步細分出五大功能區域（圖11）。其中，“生態低干預灣區”與“自然保護灣區”的改造重點在于自然生態修復。洲尾圍生態公園作為佛山五個鷺鳥棲息的生態公園之一，是重要的鷺鳥保育場所。因此本項目設計著重考慮鷺鳥的生態鏈構成，了解鷺鳥的遷徙路徑，活動時間和生活習性，營造“筑巢引鳳”宜鳥居、“與鳥為鄰”宜人游的和諧環境，與親自然設計指標里的“A.1環境特征”“A.2 自然的形狀和形式”以及低碳設計指標里的“B.1 材料替換減碳”“B.2 生態修復減碳”相對應。第二，“互動景觀灣區”“濱水體驗灣區”則著重于重塑人與自然的互動，同時采用一系列濕地和泊岸，創造自然的漫步體驗，在濱水體驗灣區人行漫步道附近，提供親近湖面的機會，對應“A.6 人與自然的聯系”“B.3 居民健康低碳行為的促進”。第三，“文化記憶灣區” 對應“A.5 人與地理環境的聯系”。

3.2.2.案例實踐--公共空間低碳設計指標

? 佛山市新港濱水公共空間改造項目

B.1 材料替換減碳、B.2.生態修復減碳

佛山市新港濱水公共空間改造項目，最為突出的低碳貢獻是更新改造過程中、通過對碼頭原有的作業區硬質鋪裝進行大面積復綠，將原有的混凝土材料替換成具有固碳作用的植物碳匯。同時，項目采用低影響開發技術，在場地內打造雨水回收利用的循環系統，并采用濕地（挺水+沉水植物）結合的形式，打造自然駁岸等多種形式，對應低碳設計 “B.1 材料替換減碳”指標。

B.3 居民健康低碳行為的促進

設計重點考慮了不同的使用者和活動功能，最大限度地滿足了城市居民的需求，這包括不同年齡段的居民、以及游客和商務工作人員的活動需求。同時，項目建立自然林蔭步道，豐富場地空間體驗。漁港碼頭新建風雨連廊以提供休閑漫步環境，陽光草坪則給周邊兒童帶來嬉耍玩鬧之地。

? 佛山市洲尾圍濕地生態修復項目

圖10.漁家傳統材料應用（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

圖11.洲尾圍濕地生態修復項目--五大功能區域劃分（圖片來源：LWK+PARTNERS Landscape）

B.1.材料替換減碳項目駁岸設計采用低碳的生態護坡形式，替代高碳排的混凝土護坡。其中，生態石籠護坡形式采用柔軟結構，能適應邊坡變動而不被破壞，比剛性結構具備更好的安全穩定性，同時具有透水性，水中懸疑物和淤泥得以于填石縫中沉淀，有利于植物生長，逐步恢復原有的生態環境；而土工格柵固土護坡形式則具有較強的抗沖刷能力，能有效防止河岸垮塌（圖15）。

B.2.生態修復減碳

洲尾圍景觀修復同樣結合海綿城市，采用低影響開發策略與技術，對原有生態進行保護的同時，對被荒廢、破壞的區域進行活化與修復，結合豐富的水體、湖體，引進多種水生植物，豐富生態系統多樣性（圖16）。

3.2.3.親自然及低碳設計指標與案例實踐手法總括

表格5根據本文提出的設計框架中的9個設計指標（如圖1所示）對兩個案例的設計策略重新進行對應歸納，為設計師提供具體設計策略的參考。

4.結論

本研究通過建立城市公共空間親自然與低碳設計指標框架，對兩個中心城區的城市更新案例進行研究分析，探討了城市人居環境優化、健康與低碳的實踐手法。

基于對城市更新的深層次探討，本研究強調在“雙碳”以及“以人為本（人因）設計”的背景下，探索城市更新中公共空間改造與人居環境優化的三個要點。第一，在更新設計中連接“新事物”與“舊事物”，以上兩個設計項目都體現出人與自然的接觸方面如何通過空間設計實現連續性。第二，設計需要以人為本（人因設計），過去城市快速擴張，大型城市項目的開發往往專注于實際功能的應用，而忽視城市的包容性；如案例1中改造前的新港碼頭、以及案例2中原有場地內可達性較差的現象，均源自對項目與周邊功能區的銜接缺乏考慮。在更新改造過程中，兩個項目充分考慮以人為本、以及對項目原有文化印記的保留、對周邊居民生活的觀察，再通過親自然以及低碳設計手法，改善居民的體驗，從而產生積極的影響。第三，考慮場地混合利用；兩個城市更新案例都體現了空間利用的優化，根據場地的生態保護要求以及活化利用功能，以不同功能分區與組合形式、在一個場地內同時實現多種親自然與低碳設計策略。