基于韧性理念的绿色住区生态设计策略研究

臧佳琳，王 峤，史 津，臧鑫宇

（1.天津城建大学 建筑学院，天津300384；2.天津大学建筑学院，天津 300072）

党的十八大以来，我国对于生态环境的保护发生了历史性、转折性和全局性变化，生态文明建设取得显著成效；十九大召开以后，国家积极贯彻绿色发展理念，着力解决突出的环境问题，加大生态系统保护力度，生态环境保护依然是城市可持续发展中的重要问题.目前，我国的城乡建设不论是速度还是规模上都是空前的，因此如何控制城镇化进程中的建设规模和建设速度，高效地利用资源，保护自然生态环境，减少建设所产生的环境污染，是当前城市发展中面临的重中之重.建筑和住区作为城市建设的基本组成部分，其绿色、生态建设是城市可持续发展的基本条件.绿色建筑是在全寿命周期内最大限度地节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效使用空间的建筑.

20 世纪60年代以来，绿色建筑的研究和实践取得了突破性进展，积累了大量的基础资料和研究成果.绿色住区以绿色建筑的节能、环保为基本目标，在生态环保、健康安全、文脉延续等方面不断拓展其研究领域.以欧洲、北美、日本、新加坡为代表的地区和国家在绿色住区的建设中取得了丰富经验，制定了适合各自气候、地理、经济条件的绿色住区技术标准，为我国的绿色住区发展提供了宝贵的经验借鉴.2006年，我国GB/T 50378—2006《绿色建筑评价标准》[1]颁布之后，为绿色住区设计的基本原则提供了借鉴；2014年10月 1日，CECS 377—2014《绿色住区标准》[2]正式颁布施行，该标准在区域、交通、人文、资源能源、环境、住区管理等方面提出了一系列管控措施，使住区在其全寿命周期内，能够最大限度地满足人们的居住和社会生活需求，实现资源能源节约、环境保护、健康安全的绿色生活目标[3].因此，绿色住区作为城市的基本有机单元，是以生态学为核心理念，以绿色建筑为基础单元，融合城市生态学、形态学、文化学等多学科思想，是资源集约利用、生态环境安全、历史文脉延续、人与自然和谐共存的可持续住区.

然而，这些年我国大部分城市季节性高温热浪、暴雨等极端天气增多，沿海城市的台风、洪涝等自然灾害频发，不利于城市的健康安全发展，也有悖于绿色住区的发展目标.城市韧性作为近年来在生态学、城市规划、建筑学领域内的新兴理念，强调从城市自身的韧性建设入手，提升应对各种生态问题和灾害扰动的能力.本文以城市韧性理念为指导，基于生态韧性维度系统研究绿色住区的生态设计策略，有助于改善城市建设与自然环境的关系，实现绿色住区的可持续发展.

1 城市韧性理论的内涵

韧性（resilience）的概念最早源自于工程，强调其恢复至原有状态的能力.1973年加拿大生态学家Holling[4]将其应用于生态学学科，引发了基于城市领域的韧性研究；在此基础上，韧性理念扩展到社会学视角，发展成为整合社会学与生态学的社会-生态韧性（social-ecological resilience，也称演进韧性revolutionary resilience）[5-6].目前，城市韧性的研究已不限于最初的生态系统研究，而是跨越了众多不同研究领域，扩展至气候变化适应、自然灾害及风险管理、工程、能源系统、经济、管理以及其他方面[7-10].

城市韧性是指在保持自身结构和功能不被改变的条件下，城市系统能够承受或吸收的扰动程度.韧性较高的系统保持自身完整性的能力较强，使其不因受扰动影响而遭到破坏.因此，增强城市韧性、提升应对扰动的能力、避免或减轻扰动对城市系统的破坏影响，是应对气候变化和自然灾害、实现城市健康安全发展的重要举措.绿色住区作为实现这一目标的基本单元，在用地规模、经济投入、社会管理等方面具有明显优势，便于进行规划设计和实施管理，并有助于形成实践经验和应用示范[11].

2 绿色住区生态韧性设计的基本原则

在我国城市转型的重要时期，绿色住区的建设需要遵循《绿色住区标准》[2].系统分析住区所处城市或地段的经济、社会、文化、环境等实际情况，以韧性理念为指导，以绿色建筑技术为手段，结合传统住区规划理论，强调住区功能与城市功能的有机融合，高效地使用资源、能源，避免新的开发建设对城市固有的生态安全格局和肌理文脉产生不利影响，从而营造自然、和谐、健康发展的人居环境.其生态韧性设计应遵循如下原则.

2.1 生态优先原则

生态优先是自然、社会、经济可持续发展的基础，也是绿色住区韧性设计的核心原则，贯穿于住区的选址、规划和实施的全过程.在规划初始阶段，需要结合住区的气候和地形条件，保护好开发地段原有的植被、水体、文化古迹等自然人文景观要素，并对住区生态环境系统进行全寿命周期的严格管控，构建住区稳定的生态安全格局.在具体规划中，提出用地集约利用和功能复合措施，为规划完善的住区绿地系统、增加城市公园数量和规模提供基础.在住区空间形态设计中，以气候适应性设计为依据，满足绿色建筑设计标准和住区热舒适性要求，提出住区生态环境保护的基本策略，实现自然环境与人工环境的生态平衡，为增强住区生态韧性奠定良好的基础.

2.2 资源节约原则

绿色住区以绿色建筑为基本单元，在保护生态环境基础上，更加注重节能、节地、节水、节材的资源节约原则，并逐渐拓展资源节约的范畴，高效使用可循环利用材料和可再生材料，充分节约各种类型的不可再生资源和稀缺资源.通过对资源的循环再利用，减少因开发、生产造成的环境污染和生态破坏.在绿色住区规划和建设中，应采用适宜的节能技术，利用太阳能、风能和地热等清洁能源；通过优化住宅、公建、道路、公共绿地的用地布局，提高土地使用效率；采用低冲击技术，结合污水、中水、雨水、排水系统形成智能化循环管理系统.在建筑设计中，采取主动式节能和被动式节能相结合的方式，实现住宅的自然通风、采光，并因地制宜地选择本地建筑材料，以及可循环再利用和可集约化生产的建筑材料，从而建立资源集约利用、能源循环高效的发展模式.

2.3 系统关联原则

城市按照尺度的不同，可以划分为从宏观到中观及微观的城市、街区、建筑三个层级.住区是街区的一个类型，是城市系统的中观组成部分，其规划设计不仅需要考虑自身的系统性，还应注重其与城市和建筑之间的关联.完善的住区系统是增强城市韧性的重要条件，住区自身的建筑群布局、空间形态、绿地植被、水体、道路，也是城市大系统的组成部分，具有一定的“蝴蝶效应”，会深刻影响住区的微气候环境，甚至会影响城市生态系统的稳定.在规划设计中，应建立绿色住区的创新规划体系，实现住区生态环境、文化肌理与城市外部空间的有机联系，使住区与城市环境形成有机整体，实现不同尺度城市空间的生态安全.

3 韧性理念下的绿色住区生态设计策略

影响住区生态韧性的要素可划分为自然环境要素和人工环境要素两部分：前者主要包括气候、土地、绿地植被和水体4 项核心要素；后者主要包括用地条件、交通网络、开放空间、建筑形态4 项核心要素.基于增强绿色住区生态韧性的目标，需要深入探索住区生态韧性和空间环境要素之间的关联机理，从而制定具有针对性的韧性提升策略.由于各要素受各自不同的子要素影响，如用地条件受地形和地貌的影响，需进行用地兼容性分析，得出不同的土地和环境承载力；交通网络受道路系统结构的影响，形成不同的路网密度、道路宽度、道路断面形式；开放空间受绿化率等要素的影响，绿地面积的比例直接影响开放空间的类型、数量、大小以及可达性；建筑空间受建筑组织原则、地域性、建筑技术的影响，不同的建筑组织形式会影响住区的舒适性.此外，各个要素之间也存在互相影响的关系，如道路系统往往会穿越原生态的自然植被、河流，从而对其形成割裂，影响景观生态安全；土地的过度开发会带来过多的人类活动而缩小动植物的生存空间；公共空间的开发使人类活动更加频繁和密集，一旦发生地震、火灾、海啸等灾害，会造成更大的损失.因此，应建立绿色住区的生态韧性与空间环境要素的关联因子框架（见图1），在具体的绿色住区生态设计中，可以根据因子关联的强弱进行要素的选择和提取，再针对关联较强的因子提出具有实效性的绿色住区生态设计策略.

图1 绿色住区生态韧性设计与空间环境要素的关联

3.1 气候适应性设计策略

3.1.1 住区整体气候适应性

自然气候直接影响着人的生活习惯和行为模式，住区的空间形态和布局结构也能反映出不同地区的气候特征差异.常态条件下的气候往往会由于不合理的城市开发建设，从而演变成高温热浪、雾霾、暴雨等极端天气，这也是绿色住区生态韧性设计需要重点关注的核心问题.自然风和日照是影响住区建筑布局的重要因素，绿色住区的建筑群布局以其所处的城市气候和地段微气候为基本设计依据，结合地形条件选择合理的住宅群体组合模式.建筑一般以南北向为主，通过控制适宜的建筑间距，确保住区具有良好的采光条件.在确保住区的热舒适性条件下，应根据夏季盛行风向在建筑布局中规划住区公园、广场等开放空间，形成自然通风廊道，缓解夏季热岛效应；根据冬季盛行风向设置地面缓丘密林、板式建筑形成“风屏蔽”，以抵抗冬季寒风，提升住区冬季热舒适性，从而实现良好的节能效果[12].

3.1.2 住区建筑单体气候适应性

建筑自身空间形态的设计也能有效应对不同的气候条件，形成舒适的生活空间.如我国新疆和陕北的窑洞建筑，是利用山体和地下空间抵御炎热气候的地方建筑模式；云南、贵州等南方多雨地区，建筑往往采用坡度较大的斜屋面和通透的底层架空形式，形成良好的排水和通风系统，以适应炎热、潮湿、多雨的气候特点.此外，住区公园、绿地、水体和屋顶绿化对改善住区气候具有重要作用，甚至能够对城市做出一定的环境改善和生态补偿.以植被覆盖为主的绿色开放空间具有气候调节作用，随着住区植被覆盖率的增加，其夏季峰值地表温度呈下降曲线，热岛效应现象明显减弱，如美国芝加哥市政厅采用了屋顶绿化措施，其绿色屋顶上方周围的气温要比相邻建筑的屋顶气温低 7～10 华氏度（4～6 ℃）（见图 2）.植被覆盖率的提高，对住区暴雨、火灾等自然灾害也具有重要的抵御作用.因此，增加绿色开放空间的数量和规模，有助于进一步增强住区生态韧性.

图2 美国芝加哥市政厅绿色屋顶夏季温度[13]

3.2 用地与交通优化策略

3.2.1 住区用地生态修复

住区用地的地形地貌特征将直接影响住区的日照、通风、采光、防灾等条件，从而影响住区整体环境的舒适度、安全性和建筑能耗.因此，住区的选址应避开易发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的地形，选择地形地貌条件较好的场地，如南向的坡地和平地，以争取良好的日照、通风以及微气候环境.同时，保护场地原有的自然植被、水系、生物多样性和具有特色的地形条件，确定住区绿地的适宜比率和最小比率，尽可能提升绿地率，减少地面硬化率，减少因生态环境破坏而带来的地质和气象灾害.在满足人们居住、生活需求的基础上，应结合住区的地形地貌，充分利用地下空间，有效地节约土地资源.通过规划设计形成稳定的住区用地生态安全格局，为住区的防灾减灾提供绿色载体，并与城市层级的生态安全系统形成有机联系[14].

3.2.2 住区交通优化设计

遵循绿色交通理念，进行合理的交通组织不仅有利于节能环保，也是提升住区生态韧性的重要保障.鼓励住区居民选择以公共交通、自行车和步行为主的出行方式，限制机动车出行，减少碳排放、汽车尾气污染和机动车造成的交通事故（见图3）.住区道路系统宜采用人车分流的方式，使行人不受机动车干扰，合理控制道路红线宽度，限制机动车行驶速度.道路绿化设计应采用具有净化空气、隔音降噪作用的植被类型，形成乔木、灌木结合的绿化层次.在保证交通稳定性和可达性的基础上，结合住区地形地貌、自然植被和水体进行步行景观道的建设，在火灾、地震等灾害发生时，连续的步行道可以成为有效的防灾疏散通道，在保证居民健康、安全、舒适的同时，又实现了景观的连续性.在静态交通和交通管理上，应进一步体现安全原则.通过减少地上停车、增加地下停车和停车楼的设置，实现车行空间与人行空间的分离，减少地面交通对行人的干扰，进一步增强住区道路交通设计的韧性，实现居住空间与绿色交通的有机结合.

图3 德国弗莱堡沃邦住区有轨电车系统

3.3 开放空间设计策略

3.3.1 住区开放空间系统建构

住区景观生态格局是城市整体生态格局的基本组成部分.基于韧性的住区开放空间设计应注重遵循系统性原则，在用地布局上尽量实现住区开放空间与城市生态系统的直接连接，如社区公园、绿地与城市公园、绿道直接相连，形成兼具城市绿道系统的微观组成部分[15].在住区开放空间系统设计中，应充分保护和利用现状自然植被和水体，对生态环境影响较小的地段，可以根据当地的气候、地质、水文条件进行适度的景观改造，避免人为建设对既有自然环境要素的破坏.开放空间应与气候条件、地形条件充分结合，形成舒适、多样的景观生态空间，如利用开放空间形成夏季通风廊道，可以有效缓解夏季热岛效应；利用地形条件阻挡冬季寒风，增强冬季开放空间的舒适性.运用生态学、景观学、水工学等学科的原理，进行开放空间植物配置和建立雨水管理系统.采用适宜当地生长的植物物种，并根据不同的植物栽种需求，通过乔、灌、草结合的原则进行合理配置，充分发挥植物的生态效能，形成丰富的植被种植层次，营造景观生态群落空间，有助于形成住区防灾缓冲空间和避难场所.

3.3.2 低冲击技术的应用

在住区积极贯彻低冲击理念，采用自然净化和人工净化相结合的方式形成雨水管理系统，采用植草沟、透水铺装等措施对雨水进行收集利用，从而减少地表径流系数，改善土壤水文条件.尽可能提升住区绿化率面积，减少地面不透水铺装，增加住区可浸区的面积.结合水景广场和绿地空间设置集水区和蓄水池，形成具有韧性的住区海绵单元（见图4），将雨水收集回收再利用与园林水景有机结合，为住区提供生态安全保障，实现环境效益和经济效益的统一.

图4 德国弗莱堡沃邦住区雨水花园

3.4 绿色建筑设计策略

3.4.1 绿色建筑的设计原则

绿色建筑是在建筑全寿命周期内，最大限度地实现节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑.因此，节约资源是绿色建筑的首要原则，建筑设计应遵循建筑的生物气候适应性原则，优先考虑采用被动式设计方法，考虑建筑朝向和日照间距，合理控制建筑的体形系数；采用新型环保结构材料，降低内外热交换，采取风墙、遮阳板、隔热结构等细部构造，满足自然通风、采光和节能需求；并通过太阳能、风能等清洁可再生能源，以及地热技术、循环送风系统等高新技术的应用，进一步减少使用空调系统和电气照明，为人们提供健康、舒适和高效的居住空间（见图5）.在建筑设计中应高效优化土地的利用率，合理开发和利用地下空间，以此增加建筑空间的使用率.对废弃的建筑材料进行回收循环利用，用于生产无污染、无毒害的环保型建筑材料.结合建筑设计采取中水回用技术和雨水利用技术，减少市政供水量和污水排放量，制定管网质量标准和节水措施，最大限度节约水资源.

图5 英国贝丁顿住区绿色建筑设计

3.4.2 绿色建筑的地域性设计

建筑环境设计应遵循立体化原则，采取屋顶花园、空中花园、建筑立面绿化等具体措施，不仅能够增加住区绿化面积，有效降低夏季热岛效应，还有助于改善局地小气候环境，对城市大环境进行生态补偿.需要注意的是，绿化植被的设计和养护与气候条件息息相关，如我国云南、湖南、四川等地的城市气候较为适宜屋顶绿化，绿色植被易于存活；而北方哈尔滨、吉林等寒冷地区的城市，冬季气候条件较为恶劣，不利于植被的养护，需要考虑种植耐寒植被.此外，随着绿色内涵的不断拓展，建筑的地域性和文化性也是绿色建筑设计需要考虑的重要内容.建筑形态设计应充分尊重不同地域文化的要求，在建筑的形体、风格、色彩等方面探索地域建筑文化语汇，以传统技术和现代技术的结合为支撑，实现建筑设计与地域文化、美学原则的有机融合.

4 结 语

21 世纪以来，全球生态环境危机成为普遍共识，世界各国愈发重视城市生态安全问题和环境保护问题，增强城市韧性已经成为落实城市经济、社会、环境可持续发展的前提和基础.绿色住区作为城市系统的基本单元，其韧性设计方法的研究对于城市的可持续发展具有重要意义.绿色住区的韧性设计不仅需要考虑城市气候、用地、交通、植被水体、建筑设计等多种因素的制约，还要实现城乡规划与生态学、防灾学、管理学等多学科的交叉，深入研究实现城市韧性的综合技术和创新方法，进一步探索绿色住区生态设计的实效性策略，对形成绿色住区的韧性体系、构建稳定的住区生态安全格局、促进住区人居环境的健康发展具有重要的意义.