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“石谷聚落”基于微气候营造的花江大峡谷石漠化修复景观设计 | 2021获奖作品

LA先锋奖 2021-11-24
原创
  • 项目名称:
    “石谷聚落”基于微气候营造的花江大峡谷石漠化修复景观设计
  • 项目地点:
    福州

获奖作品信息

作品题目:基于微气候营造的花江大峡谷石漠化修复景观设计

参赛作者:秦倩倩

指导教师:洪婷婷

毕业院校:福州大学



1. 对石漠化的环境进行了深入研究,提出比较新颖的解决问题策略,对于环境保护有积极的促进意义。

2. 本作品针对一个全球显著的环境问题,聚焦到实际场景,结合交叉学科、并基于数据,提出一套可以复制的设计流程。无论从设计切入点还是手法,以及推理均非常优异。


——2021LA先锋奖评审人评语 / 吕焕来,戴水道景观设计咨询(北京)有限公司中国区总监)



© 秦倩倩

© 秦倩倩



项目简介

以花江大峡谷干耳盘流域两个村落组团为研究对象,通过对场地石漠化相关现状进行调研与分析,从而总结出场地的四大主要矛盾。总体规划层分析石漠化诱导因子,使用GIS对石漠化场地进行风险分级从而有限的针对性置入策略。由于场地独特的垂直气候与垂直地貌,策略的思考角度主要为微气候营造,通过GRSSHOPPER对场地微气候现状进行评估,针对不同的风险区实施不同的微气候改造策略,由此促进植被正向演替缓解岩石裸露,同时也可以为场地人群提供宜居的生活环境,实现场地资源与土地的可持续性利用,最终转化石漠化消极景观为宜居、可赏、可持续的积极景观。设计旨在对其他石漠化地区风险评估具有启发作用,是可复制的一种设计应用方式或是景观流程,有舒展性扩展性。

土地石漠化面积在全球范围内已经达到3600万km²,同时石漠化给全球10亿人的生活带来了影响。中国是全球石漠化最严重的五个国家之一,本次的研究地块为国内石漠化危害最大面积最广的省份,省内石漠化的面积为2.26万km²。

在景观学科的视角下,石漠化环境作为消极景观的一部分,不同于突发灾害,就像沙漠化一样石漠化是缓慢的演替过程,石漠化灾害预警方式可以通过风险等级评估后进行分区,高效的推进设计。本次设计通过寻找并遏制石漠化扩张边界,从而针对性置入策略,相对于单纯的空间设计或技术改造更新更具有综合性与可靠性。

研究区域位于贵州省安顺市关岭布依族苗族自治县的花江大峡谷干耳盘流域。场地位于贵州省最长的峡谷,花江大峡谷范围内,同时有着丰富的垂直地貌。在2016年,中国地质调查局相关机构将西南岩溶地带建立20余个石漠化治理示范区,场地为治理示范区之一。



详细说明:

研究背景分析© 秦倩倩

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石漠化主要的诱因分为人为原因与自然原因。人为原因是乱砍滥伐、过渡櫵采、不合理的耕作方式、矿业采集、过渡放牧以及山地开垦,自然原因是植被根系过浅、山高坡陡、成土速率慢以及雨水冲刷导致水土流失严重


石漠化诱因© 秦倩倩

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花江大峡谷石漠化演替分析© 秦倩倩

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导致的问题

1.土地可利用率低下。

2.生态环境脆弱。

3.多处安全隐患。

4.缺水问题严重。


主要问题© 秦倩倩

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除去人为等不可控因素外,从导致石漠化出现的自然因素为出发点,通过 ARCGIS 对石漠化诱导因子进行分析,将场地分为四个不同风险等级的区域,高中低以及已经石漠化区域。


基于GIS的石漠化风险评估© 秦倩倩

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1.已石漠化区域

A. 位置特点:位于西南角与东北角山脊处,多位于高海拔高坡度以及阴坡区域

B. 详细设计区域:与花江村相连的山脊处

2.高风险区域

A. 位置特点:位于高海拔高辐射地域,山脊线之后

B. 详细设计区域:花江村集水区之一

3.中风险区域

A. 位置特点:在场地中占比最大,主要位于与村落相邻的缓坡区,与东南风向垂直

B. 详细设计区域:场地东南角垂直风低坡区域

4. 低风险区域

A. 位置特点:位于相对低辐射区,峡谷平地区,呈现带状分布

B. 详细设计区域:法郎村集水点


微气候现状分析以及结论

相关分析

1.湿环境分析

小气候营造中植被的选择,以及重点设计区域的确定,在高湿度地区就地设置景观基础设施,引导湿润的风吹向低湿度区域。

2.风环境分析

小气候营造中影响着地形塑造的区域选择,引导场地中湿润的东部风向进入峡谷区,缓解石漠化环境植被的干燥生长环境。

3.热环境分析

在后续设计过程中提高高辐射区的植被覆盖率,以及利用优势低辐射区塑造小气候群落,山脊线区域景观基础设施引入太阳能发电装置。


结论

1.高度优势小气候区

主要位于洼地区,并且与风向进入口相邻,主要分布在东北角落与东南角落,均为峰丛洼地,网络状分布。

2.中度优势小气候区

与高度优势小气候区相邻,与村落相邻,以斜坡谷地为主,呈现片状分布特点

3. 低优势小气候区

主要位于阳坡峡谷一级地势下沉与二级地势下沉区域区域,呈围合形式包围村落,整体地势坡度较高,主要出于地表径流冲刷区汇集区,呈现带状分布特点


基于grasshopper的微气候现状层评估分析© 秦倩倩

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微气候评估总平© 秦倩倩

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设计策略主要针对不同的风险区域进行设计。根据石漠化演替过程中的不同的环境特征,结合前期分析针对性的对风险等级高的区域进行更多的人工景观设施的介入,风险等级低的区域由于演替时间长,重点采用植被恢复以及景观微气候营造的手段。


设计愿景© 秦倩倩

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设计框架分析© 秦倩倩

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研究区域总体面积约为 19.42 k ㎡。本设计详细设计区域有四块,面积约为 100000 ㎡。


规划总平图© 秦倩倩

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高风险区域石漠化设计

设计重点为一个创新景观机制系统的构思,引导人为层面的不利条件转化为有利条件,同时调整畜牧耕作习惯。


高风险区域详细设计平面图© 秦倩倩

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集水系统

篷布式接雨装置与地下导水管道结合,重点设计接雨装置的结构,结合垂直种植架,种植植物配合施肥袋挂在立体架上,在成熟后移植到高坡地上。

截水沟

截水沟设计策略主要通过塑造地表模数的方式对流失土壤以及水源进行拦截,形成独特的带状植被气候区。


高风险区石漠化景观修复策略© 秦倩倩

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高风险区集水与种植设计© 秦倩倩

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蓄水装置

重点设计蓄水点的装置结构,种植挂网的结构,以及施肥缓释块的结构等。在观赏以及居民体验层上与蓄水池结合的石漠化种植示范点,形成凹地小气候,同时提供活动场所。

集中养殖场

场地中烧秸秆和分散畜牧导致植被被啃食和石漠化加剧。因此在高风险区的下坡段设置集中养殖区用粪便和秸秆生产沼气解决能源问题。有效缓解畜牧业、能源利用与石漠化生态环境间的矛盾。


效果图© 秦倩倩

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中风险区域石漠化设计

本区域的策略重点为地形塑造,对地形的处理可以调控此地区的空气流动方向和发展强度,在南坡向夏季主导风向上设置风谷装置。在最大风向处设置风力缺口,加速湿润的风通过洼地上方,将高湿度的风带入进研究区域的各个角落。


中风险区域设计平面© 秦倩倩

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中风险区策略分析© 秦倩倩

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中风险区域效果图© 秦倩倩

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低风险区域设计

本区域的设计重点为关注喀斯特地貌景观格局优化。设计目的主要为控制水土流失、减缓地表流速、和改善土壤肥力。


低风险区域平面图© 秦倩倩

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植物篱设计

低风险边界石梗坡改梯,运用景观斑块边界优势物种扩散原理,并绘制现场地景观边界图。梯墙向后倾斜,高度为 2-3M,底部有排水用的碎石,改变场地湿度。

景观格局优化种植模式

与村落接壤区域种植防护林带,形成环形植被微气候区,同时将脆弱的草被环境改为乔木林能有效的,控制家畜随意啃食场地草被,提升生态系统多样性。

在垂直等高线的区域以 6M*6M 的模数种植固土深根性植被。

低风险区与其余风险区的边界向高危险度区域种植优势物种。


低风险区域设计原则© 秦倩倩

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低风险区域设计策略© 秦倩倩

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已石漠化区域策略

本区域设计重点为已经石漠化区域的景观营造,对裸地分类进行细致设计,以及石漠化植被生态种植体验坑的设计。

石面挂网耕种,喷射固定剂进行苔藓植物种植。通过减少地表辐射来缓解微气候温度过高,湿度低的问题。

石沟在此类裸地种植草被植物。形成独特的线型观赏草景观,形成韵律美与动感美。

石隙表土插入固定廊架,同时在石灰岩表层进行固定,在石隙上廊架部分缠绕藤蔓植被,形成垂直植被景观。

石洞石漠化景观生态坑,对石洞底部进行地表基地处理,开发人群石漠化景观种植体验。


已石漠化区域详细设计总平© 秦倩倩

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已石漠化区域设计效果图© 秦倩倩

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前期的一些地表下垫面改造,植被种植方式,地表模数塑造等,对场地微气候的影响如何,在这一章用LADYBUG和HONEYBEE进行模拟。最终得到的结果是,洼地的加深,地表坡的塑造以及植被种植模式的地表辐射缓解远远高于原场地。

在湿度模拟中在坡地和凹地区也提高了环境湿度,减缓了地表水下渗速率,为微气候综合营造提供了有利环境。


基于Ladybug和honeybee的验证分析© 秦倩倩

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本次设计主要创新点在于:

1.技术手段支持前期分析

本次设计主要运用的软件辅助分析有 ARCGIS,LADYBUG,HONEYBEE,CFD,ENVI,CLIMATE CONSULT. 进行石漠化风险评估的过程中运用了GIS对场地进行总体加权分析,在气候模拟层用 RHINO 的 GRASSHOPER 的电池插件输入气候文件与地形文件进行环境模拟。对场地中风谷装置定位,植物篱定位以及积水装置定位提供依据。

2.多学科融合的视角推动设计

在本次设计过程中运用了结构学、景观生态学、气候学、地理学以及景观美学等理论基础进行支撑,查阅了大量的文献推动设计的综合思考进程。结构学支撑景观设施的构建,生态学辅助边界遏制的手段以及植被配置,气候学指导微气候改造测量的理论支撑,景观美学辅助场地的整体布局设计以及植被、游览线路的设计。

3.新颖的设计方向

在景观设计的案例中目前还没有找到系统的进行石漠化景观修复设计的案例,石漠化相关论文主要集中在生态学以及经济学层面。本次设计提供了一个新颖的设计视角对石漠化地区进行修复,同时 设计中大胆假设各个模数地块的组成方式,在尽可能合理的前提下设计有综合效益以及有趣的场所。

本次毕业设计依旧存在一些次要因素未进行分析,存在一些不全面之处,但是为石漠化地区提供了景观与防灾设计的新视角。



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