基于生態(tài)提升的自然解決方案可實施性研究

摘 要：城市化進程的快速推進，導致生態(tài)環(huán)境壓力迅速增大，為了緩解日漸增大的環(huán)境壓力，很多學者提出了引導性的理論，國家也出臺了建筑設計指南和相關評估標準，在此基礎上設計師開始運用自然解決方案，目的是進一步提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。基于此，通過分析公共空間設計常用技術手段和其產生的效果，并將自然解決方案與現代常用的提高空間能效的技術手段進行對比，總結自然解決方案的特點，探索自然解決方案在城市公共空間生態(tài)恢復中的可實施性。

關鍵詞：公共空間；自然解決方案；生態(tài)空間

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

城市化進程的加快，導致人們對城市住房及配套建筑、配套設施的需求量大增，為了在短時間內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，導致空間生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性減弱，生態(tài)調節(jié)能力下降，環(huán)境壓力逐漸增大。生態(tài)用地的性質發(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，造成了動物的棲息地被破壞、遷徙路線受阻等問題，使得生態(tài)環(huán)境日益脆弱。

一、全國土地生態(tài)環(huán)境現狀

1990年至2020年全國森林和農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年以來急劇增加，不透水地侵占了大量的草地和灌叢，導致草地和灌叢的占地面積急速減少，草地調節(jié)氣候、凈化空氣和涵養(yǎng)水源的功能明顯降低，氣溫升高、空氣質量下降、水資源合理利用難度增大等生態(tài)問題逐漸顯現。

二、公共空間設計常用技術手段及效果

（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節(jié)溫度、優(yōu)化空氣質量、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，樓體的內部會出現距離植物覆蓋區(qū)域較近的區(qū)域調節(jié)氣候、凈化空氣的效果越好，反之距離植物覆蓋區(qū)域越遠的區(qū)域氣候調節(jié)效果相對較弱的情況。通過增加植物種植面積的方式所取得的調節(jié)氣候、凈化空氣的效果呈現出遞減的趨勢。

（二）運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，近年來國家高度重視新型建筑材料的研發(fā)和運用。新型建筑材料的運用起到了保溫隔熱的作用，降低了室內空間中調節(jié)室溫、空氣質量的電器的使用率，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，廢棄的建筑材料對環(huán)境造成一定程度的污染這一問題逐漸顯現，國家對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）通過技術手段降低公共空間能耗

通過技術手段對可回收資源進行重新利用，達到降低公共空間能耗的效果。例如，對水資源進行回收利用，并在重復利用的過程中通過運輸管道達到調節(jié)室溫的作用。這些技術都在很大程度上起到降低公共空間能耗的作用。這些技術手段也因為不同地區(qū)的氣候特點不同，在運用的過程中取得的效果差距較大。

三、自然解決方案的特點

（一）通過建筑結構的設計和建造達到調節(jié)溫度的目的

廣東地區(qū)是亞熱帶季風氣候，年平均溫度高、濕度大，建筑設計過程中注重利用建筑結構，通過建設通風的通道、拔風的冷巷、遮陰的棚板，以及流水降溫等方式調節(jié)公共空間的溫度、濕度，提升空氣質量，打造適宜人們活動的空間和環(huán)境。利用建筑結構調節(jié)溫濕度，有建造成本低、維護成本低、運營成本低等優(yōu)勢，能夠節(jié)約人力成本、資金成本，方便建筑在使用過程中持續(xù)發(fā)揮調節(jié)溫度、濕度的作用，在降低能耗上也有一定的優(yōu)勢。

公共空間也可以根據自身的需要，在空間中的不同區(qū)域設計能夠調節(jié)溫濕度的結構，達到調節(jié)氣候、凈化空氣的目的，最大限度保障公共空間中的各個區(qū)域都能有良好的調節(jié)溫濕度和改善空氣質量的作用。

（二）重視植物之間的聯系

在植物種植區(qū)設計和建造的過程中，不僅要重視植物的覆蓋面積，還要重視植物的關聯性，保障植物元素的連貫性。植物的種植不再是單純在平面或是立面種植，還可以進行平面、立面穿插，增加植物的覆蓋面積，提升區(qū)域內溫度、濕度的穩(wěn)定性。植物的聯系性增強，有助于植物的生長，便于形成生物圈；植物元素的連貫性增強，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)境進行設計

在建筑設計過程中，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、光照面積，從而提升人們空間使用的舒適性，使人們在不同的時段都能找到令自己舒適的區(qū)域。建筑外形模擬自然環(huán)境進行設計，也緩解了建筑對空間環(huán)境的壓迫感。

（四）增加自然元素

在公共空間設計和建造的過程中，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，可以達到調節(jié)溫濕度、灌溉植物的效果，也能成為公共空間的一道風景線。

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

種植可凈化水質的植物，可以在水的流動過程中達到凈化水質的效果，便于水資源的循環(huán)和利用。

在公共空間中運用木材、石材等自然元素作為建筑材料，有利于材料的維護、維修和重復利用，緩解建筑材料對環(huán)境的壓力。我國地大物博，不同區(qū)域氣候不同，很多利用當地特色的泥土、植物等材料打造的公共空間更適宜當地的氣候環(huán)境，而且這些材料的使用在節(jié)約建造成本的同時能夠節(jié)約運輸成本，便于空間的維護，還能凸顯當地特色，提高空間的辨識度，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周圍環(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的溫度，從而達到提高空間能效的效果。

（五）在生態(tài)修復方面有獨特的優(yōu)勢

空間環(huán)境中存在的生態(tài)問題不盡相同。面對不同的問題，自然解決方案可以根據不同的自然元素的特性，運用不同的自然元素進行調節(jié)和解決。自然元素根據其特性不同，有一定的發(fā)展性。隨著自然元素的穩(wěn)定性增強，其生態(tài)修復的功能逐漸穩(wěn)定甚至會增強。以公共空間中種植的樹木為例，移植到公共空間的樹木會隨著時間的推移不斷生長，而高大的植物在空間中發(fā)揮的遮陽作用也會增強。自然解決方案有助于豐富空間要素，從而更好地修復生態(tài)。

近年來，人們基于海綿城市建設理念，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。自然解決方案無論是在美化環(huán)境方面，還是在對水資源的收集、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

合理的公共空間結構規(guī)劃具備空間生態(tài)連貫性好、綠色植物分布均勻等特點。通過對公共空間進行合理規(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結構，有利于地質結構的穩(wěn)定，降低人為因素導致地質災害的概率。自然解決方案通過利用棧橋、架空通廊等方式最大限度保留原來公共空間的生態(tài)圈，在平衡空間的社會功能和生態(tài)功能的過程中，保護了空間生態(tài)的穩(wěn)定性，有利于公共空間盡快發(fā)揮修復生態(tài)的功能。

四、緩解生態(tài)壓力技術手段與自然解決方案的對比

緩解生態(tài)壓力技術手段以人為干預的方式為主，優(yōu)勢在于建設公共空間的建筑材料用料和名稱以及用途明確，建筑材料在施工過程中，技術手段使用方法可根據規(guī)范操作，此類技術手段易于推廣。緩解生態(tài)壓力技術手段評估體系較為成熟，緩解生態(tài)壓力的效果明顯，易于評估公共空間能效是否達標。

緩解生態(tài)壓力技術手段更偏向于標準式可操作性強的技術手段，其劣勢在于由于不同地域的氣候特點不同，在不同地域實施的過程中，需要對地勢、環(huán)境等復雜因素進行考量，很難有針對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，多采用物理調節(jié)溫度、濕度、照度的方式，其優(yōu)勢如下：對環(huán)境影響小，空間能耗低；建造材料回收利用率高，環(huán)境污染壓力相對較小；空間結構根據不同地形、地貌、地勢、地域的區(qū)別進行靈活設計，能夠根據當地的氣候、溫度、風向等自然因素進行設計，降低公共空間對周邊環(huán)境的不良影響。正因為空間結構的設計較為靈活，自然解決方案能夠不再僅僅針對頂面、墻面、地面等較為單一的空間維度進行設計，而是可以進行更多維度的設計，有效對整個空間的溫度、濕度、照度等多項指標進行調節(jié)，提升人們在空間中不同區(qū)域的舒適度。由于這些結構更多的是暴露在空間的外部，相對而言維護較為容易，維修難度較低，同時因為空間的建筑結構相對使用壽命較長，所以利用物理建筑結構達到調節(jié)溫濕度、照度的效果持續(xù)時間也較長，且調節(jié)效果的衰減率低。

自然解決方案在建設過程中增加了更多的自然元素，增加了空間溫濕度、照明度調節(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在空間活動的過程中放松心情，讓身心壓力都得到緩解，減少人們的負面情緒，對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，這樣建設的公共空間對環(huán)境造成的污染更少。

自然解決方案在實施的過程中的劣勢主要在于，不同的設計師對當地氣候、地勢等自然因素的信息掌握情況不同，或是設計師本身對自然解決方案所能取得的效果不了解。這些因素都可能導致依據不同設計師設計的方案建成的公共空間對于氣候、空氣質量等的調節(jié)效果差異較大。自然解決方案中很多手段運用后取得的效果較難量化和評估，施工流程和施工辦法沒有具體的標準，比較難以大面積推廣、實行。

五、展望

自然解決方案既能滿足人們生活、生產需求，又能夠實現環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，將其應用在城市公共空間設計中，所能產生的修復生態(tài)的效果是毋庸置疑的。但是，在完成設計方案之前，必須對空間的生態(tài)服務功能做詳細的分析、總結，只有明確了空間的生態(tài)服務功能，再結合空間的社會服務功能，才能設計和建造出既能滿足人們生活需求，又能發(fā)揮生態(tài)修復作用的公共空間。

自然解決方案有很多的優(yōu)勢，如果將其推廣使用在不同的地域，需要根據當地環(huán)境、地勢、氣候、溫濕度、空氣質量等自然因素的特點，制定具有一定地域適應性的、普遍可實施的操作準則，并針對相應的技術手段取得的生態(tài)恢復效果和公共空間在建設完成后緩解生態(tài)壓力的效果制定相應評估標準。評估需要動態(tài)評估和靜態(tài)評估相結合，才能持續(xù)了解自然解決方案對于修復生態(tài)的效果。

運用自然解決方案理念建設的公共空間，還可以融入生物滯留設施，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，提升自然解決方案修復生態(tài)的作用。

在公共空間的建設和環(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生態(tài)、降低生態(tài)壓力的作用，需要進行合理的規(guī)劃。

自然解決方案很有可能成為未來公共空間、居住空間設計的重要方向，如何豐富自然解決方案的技術手段，如何讓更多的設計師運用自然解決方案設計建設空間，如何完善自然解決方案的操作準則和評估標準，將是建筑設計師需要重點思考的問題。通過數據的收集，進一步調整并完善自然解決方案，不斷優(yōu)化自然解決方案的實施路徑、實施方法等。相信通過相關規(guī)定的完善，自然解決方案一定可以在公共空間設計中得到更好的推廣和運用。

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作者簡介：

李德心，碩士，惠州城市職業(yè)學院副教授。研究方向：建筑室內設計。

通訊作者：

馬艷娟，惠州城市職業(yè)學院講師。研究方向：建筑室內設計。