城市景观生态空间分异与建筑生态的设计优化
2020-04-28
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第7卷 第6 jJ(J 2008年 12月 广州大学学报(自然科学版) Journal of Guangzhou University(Natural Science Edition) VoI.7 No.6 Dec. 2008 文章编号:16714229(2008)06—0076-05 城市景观生态空问分异与建筑生态的设计优化 龚兆先,邓 毅 (广州大学建筑与城市规划学院,广东广州摘510006) 要:城市景观因城市空间扩展和建设活动的空间非均衡性而存在景观生态空间分异,而建筑与城市景观 生态关联密切,且明显影响城市景观生态的空间分异.因此,基于城市景观生态空间分异进行建筑的生态优 化,其中设计优化是重要途径之一.文章论述了城市景观生态在区域、建成区和场地3种尺度上的空间分异表 现,阐明了建筑与城市景观生态的关联特征,以及基于城市景观生态空间分异进行建筑生态优化的必要性,并 提出了建筑生态的设计优化基本原则. 关键词:建筑生态;设计优化;原则;空间分异;城市景观生态 中图分类号:Tu 023 文献标识码:A 0 引 言 城市景观由乡村景观随城市空间扩展和城市 1 城市景观生态的空间分异 自然景观在自然营力的作用下,经过长期的 生态过程,逐步形成一定的空间格局并具有良好 的景观生态功能.城市地区受人类建设活动的深 刻影响,景观生态产生显著变化.在城乡边缘带, 随着城市空问的近域扩展,城市景观斑块在原有 较好自然景观生态的乡村基质上,发生空间上非 建设过程形成,由人工建(构)筑物、植被、水体等 类型斑块镶嵌构成,具有高度异质性,其景观生态 受景观格局与动态的影响¨』.城市空间扩展和城 市建设的空间非均衡性,通过对城市景观格局的 改变,影响城市景观生态的空问特征.建筑作为城 市景观格局构成中的主体,主导参与非均衡的城 市景观格局变化,并以其明显区别于植被和水体 等自然景观斑块的形态和生态属性,显著影响城 市景观生态的空问分布特征.当前,生态城市已普 均衡的扩散与聚合;在建成区内部,城市建设过程 导致景观中的自然地貌、植被、水体和人工建(构) 筑物的形态和空问配置的非均衡变化.由此,城市 景观生态在具有地带性的气候、植物习性等共同 特征之外,分别在区域尺度、建成区尺度及场地尺 度上存在景观生态的空间分异. 1.1 区域尺度上的空间分异 遍成为城市发展的战略目标,对城市景观生态作 ,【_}j的认识不断加深 .建筑生态问题已引起建 筑师和规划师的关注,并进行相应的理论和实践 探索 .但相关研究和实践,普遍表现为基于城 市景观生态空间共性的建筑生态及设计探索,而 对城市景观生态与建筑之问的关联和影响的空间 差异性认识不足,并缺乏相应的建筑生态设计研 究.为此,本文分析城市景观生态的空间分异及其 在不局限于城市行政区的城乡连续地域空间 的区域尺度上,城市景观生态主要表现为建成区 与城乡边缘带的空间分异.建成区建筑密度大,既 有绿地和水体的面积比例相对较低、斑块分布不 均衡、连通度低,原生植被少,生物多样性指数偏 与建筑的相关性,阐述基于城市景观生态空问分 异进行建筑生态优化的必要性,阐明建筑生态设 计优化的主要原则.以期为进一步研究城市建筑 生态设计优化方法与措施奠定基础,进一步促进 城市景观牛态功能的优化与提升. 收稿日期:2007—11—1l;修回日期:2008一Ol—l2 基金项目:建设部科技计划项目(O6.R1.15;2007一K641) 低,景观生态功能水平较低;而城乡边缘带作为景 观过渡的动态地域,在其完全成为建成景观之前, 建筑密度小于甚至远小于建成区,过渡期、特别是 过渡初期的绿地和水体,其面积比例大,分布广,连 通度高,原生植被多,生物多样性指数高.相对于既 作者简介:黄兆先(1962一),男,教授,博士,主要从事城市 建筑生态的规划设计研究 第6期 龚兆先等:城市景观生态空间分异与建筑生态的设计优化 77 有建成区,总体上具有较好的景观生态格局基础. 1.2建成区尺度上的空间分异 在建成区尺度上,城市景观生态主要表现为 基于建成区内的地段区位、建筑密度和自然地貌 特征的地段(带)相关空间分异.按此,建成区内 品质等方面的空间差异,都会促成场地空间小尺 度上的景观生态空间分异. 2 城市景观生态空间分异与建筑生 态优化 景观多样性是维持景观生态系统生产力的重 要基础,有助于促进景观中的生物多样性,对城市 的城市空间可分为一般建筑密度地段、建筑高度 密集地段(如中央商务区)、滨水地段(带)、大型 植被(包括自然山体)毗邻地段及大型广场毗邻地 段等5类地段(带).每个城市都由这些地段(带) 类型中的多种或全部类型构成,每类地段(带)各 具景观生态特点:①在一般建筑密度地段,建筑物 密集,自然风较弱,植被和水体分布零散且面积有 限,植物难以成林,反映城市的典型景观生态水 平;②在建筑高度密集地段,通常建筑密度极大, 高层建筑林立,植被和水体面积极为有限且多处 于孤岛状态,热岛效应明显,常为城市中景观生态 水平最低地段;③在滨水和大型植被毗邻地段,因 紧邻通常纳入自然保护的大尺度自然景观空问, 建筑密度有较为严格的控制,自然景观生态的相 邻优势显著.如滨水地段(带)有较低气温和水陆 风相对强劲的优势.依山地段(带)一般建筑密度 较低,植物相对丰富,并有山谷风可调节局地气 候,生物多样性相对较高.在平坦城区中的大型植 被毗邻地段,也具有除了山谷风之外的类似景观 生态特点;④在大型广场毗邻地段,由于大型广场 通常大面积铺装硬质地面,植物配置较少,大树冠 乔木严重缺位.其毗邻地段虽有一定的自然通风 优势,但来自广场地面的热辐射,常常形成不良的 局地微气候.此类地段虽然具有较好的空间形态, 但景观生态普遍不佳.由于每个城市都存在上述地 段(带)类型的全部或部分,且各类地段(带)在城市 空间中呈现非单类集中的分布特点.因此,每个城 市在建成区尺度上都存在伴随各类地段(带)相应 景观生态屙性的景观生态空问分异. 1.3场地尺度上的空间分异 现代城市建设通常以项目为单位进行组织, 并按项目的建设用地空间范围进行整体的场地设 计和建筑设计.因项目规模大小不同,场地的空间 规模不尽一致.在场地尺度上,因内部景观要素空 间格局和外部相邻空间景观要素类型的不同,场 地中同样存在景观生态空间分异.如场地各侧的 临街(道路)或其他建筑、临水或城市绿地与否,相 邻人工建(构)筑物的形态和外界面的物理属性, 场地内部地势、土壤品质、植被和水体的存有量, 以及场地外邻空问植被和水体的形态、尺度、生态 景观系统生态功能的提高具有重要意义.城市景 观生态的空问分异,既是城市景观生态演化的结 果,又是提升城市景观生态功能的一种建设要求. 因此,城市景观相关的规划设计与建设中的各个 环节,都必须充分关注这种景观生态空间分异并 予以优化.对于建筑而言,需深入了解其与城市景 观生态的相关性和特征,并进行建筑生态的优化. 2.1 建筑与城市景观生态的关联及特征 建筑通过建设过程中对场地内自然景观要素 的面积、形态、格局和生态品质的改变,以及建成 后的形态、界面、空间布局和运行等方面的状态, 对城市景观生态产生影响.如硬质非自然地面增 加,原生植物减少,水体面积缩减或消失,地下水 质污染,土壤中的砂砾增加、土壤密实 J,可种植 性降低,生态过程中断,生物大量灭失等;建筑界 面材料的日趋非自然化,使建筑界面中的自然生 态过程几乎完全消失;场地中的广场和道路通常 采用非透水构造,导致场地径流量的增加,积涝增 多;以实体为主导的建筑形态和建筑集群,改变街 区自然通风条件;城市中的建筑集群,明显改变城 市景观生态格局;而中央商务区的高度密集,显著 改变了城市下垫面的风热属性,明显影响城市小 气候,甚至引起局地气候的剧烈恶化,如城市中心 区的“热岛效应”等.建筑的建设过程及建成结 果,引起建筑及其周围环境生态属性的显著改变, 形成新的特定建筑生态,并在多个尺度上影响城 市景观生态. 可见,建筑与城市景观生态关联密切,而不同 地段(带)建筑的建设方式与建成结果,因所处空 问与生态条件及规划要求的差异性等,对城市景 观生态的空间分异影响明显.由于建筑的设计 (含场地设计)直接影响建成结果及部分影响建设 过程,故建筑设计与城市景观生态及其空间分异 产生重要的关联. 建筑与城市景观生态的相关性还具有以下 特征. 78 广州大学学报(自然科学版) 第7卷 (1)主导相关.城市建筑在城市中量大面广, 按景观类型面积计通常占2/3以上,在城市景观 构成中占绝对主导地位,对城市景观生态影响巨 大.相对于其他相关因素,建筑与城市景观生态之 问具有主导相关特征. (2)互动相关.城市景观生态的现状及其规 划建设目标,对建筑形成条件约束,而建筑通过对 场地景观生态的改变而影响城市景观生态. (3)空间相关.城市建筑与城市景观生态的 关联因地而异,不同地段(带)的景观生态条件不 同,景观生态规划建设的目标相异,对建筑在特定 场地的景观生态作用和影响控制要求也不同. (4)多尺度相关.城市景观系统具有整体性 和多尺度性,城市建筑对城市景观生态的相关性 不局限于建筑所在场地局部范围,在场地、建成区 及区域多个空间尺度上都有表现.如建筑及其集 群引起的气候变化可扩展到建成区尺度及区域尺 度;建筑引起的场地雨水汇集与排放的变化,其影 响可涉及街区甚至建成区尺度等. (5)复合相关.城市建筑同时参与改变构成 城市景观生态系统的众多要素,其影响相互交织, 显示其与城市景观生态的多维复合相关特征.如 建筑的基底形状、面积及其在场地中的空问布局, 同时影响场地通风、植物配置、雨水汇集与排放方 式等. (6)显、隐性兼备相关.建筑与城市景观生态 在某些方面的相关性显而易见,如绿地面积减少 等,但另外一些方面则是不明显的或潜在的,如施 工过程对场地土壤的压实、化学成分的改变所产 生的对场地种植的不良影响等. 2.2基于空间分异优化建筑生态 城市建筑与城市景观生态的显著相关性和相 关特征,表明建筑对城市景观生态空间分异的产 生具有促成作用,而空问分异则对城市建筑设计 和建造形成条件约束.因此,必须基于城市景观生 态的空间分异,审视建筑在城市景观生态系统中 的作用与地位,并进行正确的设计、建设和运行管 理,使建筑有效适应、维持并促进城市景观生态的 空间分异,即建筑的生态优化.为此,可按照建成 区尺度上景观生态空间分异的不同地段(带)类 型,兼顾区域、城市和场地尺度上的景观生态分异 条件与要求,结合生态城市战略下城市景观生态 系统的演进目标以及相关城市规划与设计条件, 对特定地段(带)的建筑及场地的设计、施工和运 行管理等过程,进行全面和系统的优化. 建筑生态的优化,是基于城市景舭生态空 J 分异、对现行建筑及场地的设计、施J 和运行管 等过程中的相应方法与措施的一种校验和补充. 面对特定地段(带)建筑的生态优化,可通过界定 建成区尺度上场地所处的景观生态分异地段(带) 类型、区域尺度上的区位条件,根据城市景观生态 空间分异的条件、要求以及城乡规划中的相关生 态建设要求,在两个尺度上进行综合,从而推演出 特定区位的建筑基于城市景观生态空间分异的生 态优化基本对策,并结合场地景观生态的小尺度 空间分异,确定建筑生态优化的具体方法和措施. 在此,建成区尺度成为基本尺度,而区域和场地尺 度则可起到校验作用. 3 建筑生态的设计优化及基本原则 基于城市景观生态空问分异的城市建筑生态 优化,可通过城市规划与设计中的相关措施、建筑 设计(包括场地设计)、建筑运行管理等途径的优 化来实施.由于建筑设计是建筑景观最终形成的 重要环节,并且影响建设过程和建成后的运行状 态,所以,建筑生态的设计优化无疑是其中的首要 途径.为此,除了遵照区域与城乡规划和相关城市 设计的有关要求之外,还必须遵循以下基本原则. 3.1 目标分异适应景观生态空间分异 城市景观生态的空问分异,既是城市建筑生 态优化的一种条件,也是一种要求,建筑生态的设 计优化,必须根据建成区尺度上不同分异地段 (带)类型的景观生态特征与要求,确立与特定地 段(带)类型相对应的、同样体现空间分异特征的 设计优化目标,即目标分异.例如,在一般建筑密 度地段,在场地中配置面积尽可能大的绿地以促 成城市更大的绿地斑块总规模和更高的连通度, 积极发展屋顶和墙面绿化,建筑布局普遍顺应街 区自然通风需要等目标;在城市中心建筑密集地 区,明确在有限的地面绿化面积条件下,通过更 多、更有效建筑屋顶绿化以缓解热岛效应;在滨水 依山地段(带),充分利用相邻空间的景观生态优 势,促进水陆风或山谷风的外导以有效调节更大 范围的局地小气候,保护土壤品质和促进水陆生 态过程等,以求城市绿地(水体)生态功能辐射的 空问最大化;在大型广场毗邻地段,以设法削弱广 场铺地热反射、充分利用自然风优势并因势利导 第6期 龚兆先等:城市景观生态空问分异与建筑生态的设计优化 79 惠及更大范围的街区、积极补充场地绿化等为主 要目标.以此设计目标的空间分异,引导建筑生态 的设计优化适应并促进城市整体的景观生态分 异. 3.2 因“异”制宜地运用设计手段 建成区尺度上的每一类景观生态分异地段 (带),建筑生态的设计优化目标、条件和要求相 异,可采用的优化手段也须相互有别.因此,必须 关联的相邻效应,对城市景观生态产生不同的作 用与影响.景观生态的整体性要求城市建筑生态 的设计优化,充分利用场地与外部相邻环境之间 的可促进景观生态功能的空问关系、形态关系和 功能关系等的良好衔接,密切场地内、外的生态关 联,促进基于这种关联的相应生态过程,增强场地 和城市的景观生态功能.如,尽量连通场地内、外 部的绿地或(及)水体,使多个相邻场地共同形成 因异制宜,采用对应有效的设计优化手段.例如, 在一般建筑密度地段,场地设计中应争取更多配 置植被和水体并尽量使之与场地外相邻空间中的 绿地和水体连通,硬质地面需更多采用透水铺地; 在城市中心建筑密集地区,重点在有限场地中加 大配置具有良好遮荫效果的高大乔木而非大而不 当的草坪,更多采用建筑屋顶与外墙界面的绿化; 在毗邻城市绿地地段,可借助相邻优越生态条件, 多用底层架空、内院互通、场地与城市绿地互联的 建筑和场地设计手段.紧邻密林的建筑不必再屋 顶植树,滨水建筑的场地之中无需再掘地设池.因 地段(带)相异而异的适宜设计方法和手段,使建 筑融人所在地段(带)景观生态环境,有效促进城 市景观生态的空问分异. 3.3 多尺度校验促进设计合理可行 建筑对城市景观生态的影响具有尺度性,人 们对此的判断与把握也具有尺度局限性.因此,城 市建筑生态的设计优化,必须加强多尺度上的判 断和协同.以建成区尺度上景观生态空问分异的 针对性方法与措施为基础,并从区域尺度和场地 尺度加以校验,以此顺应和促进城市景观生态的 合理格局并增强设计方法与措施的切实可行.例 如,城市尺度上位于城市绿地的毗邻地段,设置长 边面向绿地的长条形实体高层建筑并从上至下满 布功能用房,可使视觉景观效益最大化.但也许该 绿地正是区域尺度上的城市风廊且正好位于夏季 主导风向的上风向,而实体长条形建筑正好阻挡 了郊外自然风引入城区.因此,须通过建筑短边面 向绿地、分散布局,并在建筑体量上的开口、底层 架空等透风设计措施,使区域风廊引入的自然清 风真正深入城区. 3.4衔接相邻关系优化生态关联 建筑(场地)的周围可能是植被、水体,也可能 是建筑或其他人工构筑物,相邻空间的类型、形 态、尺度、属性等不尽相同,因而产生多种空间与 生态相邻关系,并藉此产生利于或碍于景观生态 较大的城市绿地斑块,补充建成区尺度上通常存 在较大绿地斑块的不足;按场地内外协同构成利 于夏季主导风畅通的建筑外部空间设计的原则, 处理建筑的体型和布局. 3.5顺应自然原生态差异配置植物 城市景观生态存在明显的自然景观生态基础 条件的空问差异.在区域尺度上,城乡边缘带相对 于建成区具有较好的原生自然景观生态基础;在 建成区尺度上,毗邻大型城市绿地的地段具备比 其他地段更好的原生自然景观生态基础.区位和 地段类型共同确定场地中可资利用的自然景观生 态基础特点.城市建筑生态设计优化中的植物配 置,须顺应自然生态基础的空间差异,采取相应有 效的利用与处理方式,强化场地的景观生态功能. 如位于城乡边缘带的建筑场地,应尽可能多地采 用原生自然植物的本地保留,延续其中的自然生 态过程,使之发挥更强的生态功能;毗邻城市绿地 地段的建筑场地,除了一定比例的人工种植外,可 采取适当的技术处理,促使城市绿地中的野生植 物在场地中自然蔓延;而在自然生态基础相对较 差的一般建筑密度、特别是建筑高度密集地段,则 需最大程度地保留场地中的原生植物. 4 结 论 城市景观生态存在空问分异,并分别表现于 区域尺度、建成区尺度和场地尺度;城市建筑根植 于城市景观并与产生密切的生态关联,必须基于 城市景观生态的空间分异进行建筑生态优化,使 之适应、维持并促进这种空间分异,从而提高城市 景观的整体生态功能;建筑生态的设计优化,必须 立足于场地所在分异地段(带)的景观生态特征和 要求,遵循明确相异的设计优化目标,因“异”制宜 运用有效的方法和手段,多尺度协同校验以保合 理可行,良好衔接相邻关系以优化生态关联,立足 原生自然生态基础差异强化实体功效等主要原 80 广州大学学报(自然科学版) 第7卷 则.本文是针对城市景观生态空问分异及其相应 方法和设计措施等,有待于进一步的深入研究,并 建筑生态设计优化所作的初步研究,系统的相关 通过具体的实践应用进行总结和完善. 参考文献: 『1]傅伯杰,陈利顶,马克明,等.景观生态学原理及其应用[M].北京:科学出版社,2001. 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The spatial differentiation of urban landscape ecology and its optimization via architectural design GoNG Zhao—xian.DENG Yi (School of Architecture&Urban Planning,Guangzhou University,Guangzhou 510006,China) Abstract:There is a kind of ecological spatial differentiation in urban landscape due to non—equilibrium urban expansion and construction.Buildings must be optimized ecologically based on the spatial differentiation,as those relate closely with and affect markedly the spatial differentiation of urban landscape ecology,while the 0p— timization via design is one of the important approaches.In this paper,the manifestation of spatial differentiation on the scales of region,city and site was dissertated respectively.Correlativity and its characteristics between buildings and urban landscape ecology were elucidated,and SO were the necessities to optimize buildings ecolog— ically based on such a spatial differentiation.Some basic optimization principles of architectural design and site planning were provided. Key words:building ecology;design optimization;principle;spatial differentiation;urban landscape ecology 【责任编辑:刘少华】