龍血樹集水原理的可持續(xù)公共設施設計研究

摘 要：圍繞龍血樹生物特殊形態(tài)對可持續(xù)社區(qū)的設施設計進行研究和分析，為可持續(xù)社區(qū)設計提供更多設計靈感和思路。分析當前可持續(xù)社區(qū)的設施設計現(xiàn)狀及未來趨勢，意在將可持續(xù)設計理念貫徹在設計的每一個環(huán)節(jié)，使未來社區(qū)設施的能源來自環(huán)境，應用于環(huán)境。將龍血樹具有的相應功能結構及形態(tài)特點應用于公共設施的設計中，試圖對龍血樹的捕光、捕水及儲水等功能進行移植，以達到設計出新型環(huán)保可持續(xù)社區(qū)公共設施的目的。

關鍵詞：生物形態(tài)設計；可持續(xù)設計；可持續(xù)社區(qū)；公共設施；龍血樹

一、關于龍血樹

（一）龍血樹形態(tài)結構特征

龍血樹又稱虎斑木，是一種中等大小的喬木，通常高度在5到10米之間。其名來源于莖部切開會流出紅色如血的液體，主要生長在非洲和亞洲南部的熱帶地區(qū)，如也門索科特拉島以及也門的亞丁地區(qū)。

該植物通常較為粗壯，常呈柱狀或多分枝的形態(tài)，其樹干分枝繁茂，常呈傘狀，頂部長有叢生的線狀葉子，樹干表面通常呈灰色或棕色，表面會有一些紋理、瘤狀突起或凹陷，這些特征增加了樹干的紋理感和視覺吸引力。樹干在陽光下會呈現(xiàn)出不同的色調(diào)，具有奇特的光影效果，有助于樹木在干旱環(huán)境中進行偽裝。其分枝非常密集，通常向上生長，呈水平或稍微下垂，形成如同傘骨的結構，營造出一種獨特的景觀。

其樹葉呈線狀，窄而尖銳，長約30至60厘米。通常呈藍綠色或銀灰色，具有濃烈的色彩對比，尤其與樹干形成鮮明的對比。葉子密集地排列在分枝的末端，形成茂密的冠狀葉子簇。

（二）龍血樹集水原理

在干旱和半干旱環(huán)境中，植物會通過霧攔截去獲得水分，霧攔截是植物生存的重要因素。龍血樹生長在干旱環(huán)境，其特征是密集的蓮座狀樹冠。科學家對龍血樹進行了葉腋澆水實驗，同時使用熱場變形法測量植物莖中的汁液流動，得知龍血樹從霧氣中截獲水，通過葉腋引導到樹中的木質(zhì)器官中進行用水和儲水。

在儲水方面，龍血樹擁有深植根系，可以延伸到較深的土壤層中以便吸收潛藏的地下水。這有助于它們在干旱季節(jié)中繼續(xù)獲取水分。

為了減少水分蒸發(fā)，龍血樹的葉子通常是窄長而尖銳，并且表面通常覆蓋著蠟質(zhì)或毛狀結構。這有助于降低水分蒸發(fā)的速率。雨水滴落在龍血樹的葉子表面后，葉子上的溝槽或凹陷區(qū)域可以將雨水集中到樹干附近的區(qū)域，避免讓雨水迅速滴落到地面上。同時，龍血樹在干旱條件下通常會減緩生長，以節(jié)省水分。它們可以進入休眠狀態(tài)，減少水分需求，直到有更多水分可用。

龍血樹汁（樹脂）是一種有價值的產(chǎn)物，其樹汁也可以幫助樹木儲存水分。樹汁儲存在樹干內(nèi)部，當植物遇到極端情況時，樹木可以重新吸收樹汁中的水分維持生命。

總之，龍血樹通過深植根系、利用季節(jié)性雨水、減少水分蒸發(fā)、調(diào)整生長速率以及儲存樹汁等方式來獲取水源，所以能夠在干燥和炎熱的環(huán)境中生存和繁衍。

二、可持續(xù)社區(qū)的公共設施設計

（一）概述

可持續(xù)社區(qū)是一種注重環(huán)境、社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的社區(qū)模型。這種社區(qū)的設計和運營考慮到人與自然的平衡，力求減少資源消耗、環(huán)境影響和社會不平等。可持續(xù)社區(qū)具有環(huán)保設計特點，強調(diào)對自然環(huán)境的最小化影響，因此在設計時采用綠色建筑和可再生能源等環(huán)保設計原則。當下一些可持續(xù)社區(qū)已經(jīng)采用了綠色建筑技術，在能源效率、水資源管理和垃圾處理等方面進行創(chuàng)新。

可持續(xù)社區(qū)致力于促進社會平等和包容，關注社區(qū)成員的福祉和權利。一些可持續(xù)社區(qū)通過社區(qū)規(guī)劃和共享資源的方式促進社會融合，但一些社區(qū)可能仍然面臨社會不平等等問題，因此可持續(xù)社區(qū)也具有一定的經(jīng)濟持續(xù)性。成功的可持續(xù)社區(qū)可能通過創(chuàng)業(yè)支持、本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展和可持續(xù)就業(yè)創(chuàng)造，來實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。同時，一些社區(qū)已經(jīng)應用了智能技術來提高能源效率、交通流暢性和城市管理水平，如采用智能城市技術、物聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)等，以提高效率和資源利用率。在交通方面，可持續(xù)社區(qū)鼓勵步行、自行車和公共交通，減少對汽車的依賴。通過建設自行車道、改善公共交通系統(tǒng)和提供步行友好的空間來促進可持續(xù)交通。在社區(qū)的人文關懷方面，可持續(xù)社區(qū)強調(diào)社區(qū)居民的參與和決策，以確保社區(qū)的需求和價值得到尊重。當下，一些社區(qū)可能已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的社區(qū)參與，但也存在一些挑戰(zhàn)，例如信息不對稱和決策過程不夠透明。在資源循環(huán)方面，可持續(xù)社區(qū)倡導循環(huán)經(jīng)濟模式，減少廢棄物，提倡資源的可再生和可回收利用，例如垃圾分類、廢物再利用和循環(huán)用水系統(tǒng)。

總而言之，每個可持續(xù)社區(qū)的現(xiàn)狀可能因地區(qū)、文化和政治等因素有所不同。社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展是一個復雜而長期的過程，需要不斷努力和創(chuàng)新。可持續(xù)社區(qū)是未來社區(qū)發(fā)展的必然形態(tài)和趨勢。

公共設施是指由政府或其他社會組織提供、給社會公眾使用或享用的公共建筑或設備。按照具體的項目特點，可分為教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通、體育、社會福利與保障、行政管理與社區(qū)服務、郵政電信和商業(yè)金融服務等。社區(qū)公共設施則主要指為了方便居民在生活中的需求，而建設的公共設施和服務項目，主要分為交通設施、居住設施、商業(yè)設施、文化設施和公共衛(wèi)生設施。

當前社區(qū)的公共設施主要具有數(shù)字化和智能化、綠色與可持續(xù)化、社區(qū)共建化、智能交通化、因地制宜化和服務化等特征。

（二）社區(qū)可持續(xù)應用現(xiàn)狀及意義

可持續(xù)概念提出以來，相關策略得到廣泛實施，社區(qū)公共設施也在此背景下逐漸發(fā)生改變。目前社區(qū)公共設施的可持續(xù)進程大致如下：

當下的社區(qū)公共設施越來越多地采用可再生能源，如太陽能和風能，以減少對化石燃料的依賴。同時，許多公共設施正在實行能源效率改進措施，例如利用LED照明、高效暖通空調(diào)系統(tǒng)、建筑絕緣和節(jié)能設備，以減少能源消耗和碳排放。公共設施也逐漸向綠色基礎設施轉型，綠色屋頂、城市林地、自行車道和行人步行道等設施逐漸覆蓋全面。綠色設施的普及提升了環(huán)境質(zhì)量，改善了城市生態(tài)系統(tǒng)。在社區(qū)雨水管理和水資源保護方面，社區(qū)公共設施也增加了諸如雨水收集和再利用系統(tǒng)、雨水花園和濕地修復等設施，旨在減少雨水徑流和改善水質(zhì)。

社區(qū)公共措施也越來越多地采用數(shù)字技術和智能化系統(tǒng)，以實現(xiàn)更高效的運營和資源管理，包括智能交通管理、垃圾收集優(yōu)化和智能建筑管理等。

社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展與應用不僅包含著硬件設施的改變，還包含著社區(qū)居民不同程度的參與。在未來，人人都能參與社區(qū)的方方面面，社區(qū)公共設施的可持續(xù)應用讓社區(qū)居民的參與變得更加重要。他們參與公共設施項目的規(guī)劃、決策和維護。同時，教育和宣傳活動有助于提高社區(qū)居民對可持續(xù)性的認識和理解。

總的來說，社區(qū)公共設施的可持續(xù)應用涵蓋廣泛，旨在改善城市生活質(zhì)量、減少環(huán)境影響、提高資源效率和提升社會福祉。社區(qū)公共設施的可持續(xù)應用不僅給居民帶來更好的環(huán)境，也給居民帶來更多的經(jīng)濟效益。各國政府、城市規(guī)劃者和社會組織都在積極推動這些可持續(xù)應用，以創(chuàng)造更宜居的城市環(huán)境。

（三）未來應用展望

社區(qū)的公共設施可持續(xù)應用是城市可持續(xù)發(fā)展的一部分。未來社會的公共設施將以滿足人們需求、提高生活質(zhì)量、減少環(huán)境影響和支持經(jīng)濟發(fā)展為核心進行發(fā)展。未來的設計是不僅滿足人類需求，也滿足環(huán)境需求的設計，為人類提供一種新的生活方式，同時也為自然環(huán)境與人類提供新的相處之道。

未來可持續(xù)社區(qū)的公共設施將會整合先進的科技和可持續(xù)設計原則，以提高效率，降低資源消耗，改善居民生活質(zhì)量；將采用高效的能源管理系統(tǒng)，包括智能電網(wǎng)等，以最大程度地利用可再生能源，并實現(xiàn)能源的分布式生成和儲存；也會具備綠色交通基礎設施，發(fā)展智能交通系統(tǒng)、電動交通工具和自動駕駛技術，以減少對傳統(tǒng)燃油車的依賴，改善空氣質(zhì)量，并提高交通效率。未來社區(qū)也將完全融入智能城市管理系統(tǒng)。智能城市管理系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)分析和人工智能等組成建立，以實現(xiàn)高效的城市規(guī)劃、資源分配和服務優(yōu)化。

未來社區(qū)的公共設施也將在資源管理方面有所改變，未來將建立先進的水資源管理系統(tǒng)，包括雨水收集、廢水處理和水資源循環(huán)利用，以減少對地下水和自然水體的依賴，提高水資源的可持續(xù)性。

未來社區(qū)的公共設施將設計社交空間和公共健康設施，鼓勵居民參與社區(qū)活動、鍛煉身體，促進身心健康。

未來社區(qū)的公共設施將整合各方面的特點，將使未來的可持續(xù)社區(qū)更加智能、高效和環(huán)保，為居民提供更好的生活質(zhì)量，同時實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展目標。

三、龍血樹形態(tài)、原理在社區(qū)公共設施的應用

如上文所述，龍血樹生長于極端環(huán)境，其形態(tài)特征構成了極強的功能性去適應艱難環(huán)境。未來的公共設施亦適用此原理。社區(qū)公共設施可以模仿龍血樹的生物主要特征，將主要功能區(qū)應用在頂端，其形態(tài)結構趨向于類同蓮座狀樹冠，將功能細化分布于每一個“枝丫”，最后再將所有“枝丫”匯總于樹冠。

同時，龍血樹的形態(tài)決定了其集水功能和捕光功能。基于其類同傘狀的形態(tài)結構，龍血樹對空氣中的水進行捕捉，再通過樹葉及樹枝的分布結構將捕獲到的水流入樹腋并進行吸收。其頂端茂密，分布著大量樹葉，在捕水的同時，頂端密集的窄小綠葉將高效進行光合作用，維持植物在極端地理環(huán)境下的基本生存。社區(qū)公共設施在日常使用時間維持開放的狀態(tài)，在極端環(huán)境時維持收斂狀態(tài)。開放狀態(tài)時可以對光和水進行捕捉，進行“光合作用”和“捕水作用”，即對太陽能資源的可持續(xù)利用和對水資源的再生利用。

將該樹的自然原理應用于社區(qū)公共設施，如圖1，該設施頂部類同于龍血樹的頂部功能，進行陽光的捕捉，設施底部的功能和造型則為社區(qū)提供了基礎設施功能。頂部可以實現(xiàn)對太陽能的捕捉，之后通過相關技術進行能量轉換，轉化成電能并儲存能量。頂部造型同時為底部提供遮陽功能，底部供能區(qū)域可采用多樣化設計，為用戶提供多種電能供電方式。

在可設想的未來，城市皆逐步轉化為可持續(xù)的海綿城市，建筑皆逐步轉型為綠色建筑。具有可持續(xù)特征的社區(qū)公共設施應用于城市的各個角落，對各種可再生能源進行捕捉、低成本運用和存儲，最終達到保護城市生態(tài)系統(tǒng)、修復和保護城市生態(tài)的目的。

四、結語

可持續(xù)發(fā)展是當今時代的主題，是人類未來的主要發(fā)展趨勢。可持續(xù)設計取之于自然，用之于自然。龍血樹的生物特征及生態(tài)原理具有極大的可開發(fā)價值，能為可持續(xù)設計帶來極大的靈感。設計師應當將視野聚焦于更多藍色星球的奇特生物，始于仿生設計，又不止于仿生設計，最終，為打造更美好的世界而設計。

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[3]馬健.可持續(xù)社區(qū)的設計理念和方法研究[D].天津：天津大學，2003.

作者簡介：

曹明雨，沈陽理工大學碩士研究生。研究方向：產(chǎn)品造型設計、家具文創(chuàng)設計。

劉娜，碩士，沈陽理工大學副教授。研究方向：文創(chuàng)產(chǎn)品設計。