马 野,吕振华
(中南林业科技大学 风景园林学院,湖南 长沙 410000)
当前水资源分布不均衡,水环境污染严重等问题引起了广泛关注,也是目前亟待解决的问题[1]。朴门永续设计理念作为一套用来支持人类永续生活的设计系统,对生态环境有着独到见解,在资源短缺问题上也有着一定的借鉴意义。朴门永续设计理念是一种朴素的和谐观念,其主张通过认识自然、模仿自然设计、分享文化价值等手段构建一个有益于生态中所有元素可持续发展的系统。
我国对朴门永续设计理念的研究还处于初级阶段。近十几年来,才开始对朴门永续设计理念进行全面探索,涉及生态住区、社区农园、生态村、矿山生态修复、田园综合体等诸多方面。如柳骅等将朴门永续农业引入生态住区的建设;刘倩等将朴门永续理念引入社区农园[2];张元等从多个维度来剖析朴门永续设计理论与方法对于生态村建设的指导[3];杨艳平等将朴门永续理论与矿区生态修复规划模式相结合,将煤矿土壤重金属污染区纳入到生态建设分区规划中[4];熊月等将我国目前城市生态农业存在的问题结合朴门永续农业理念,从5个方面探讨完善城市生态农业理论和实践体系的措施[5]。刘懿瑶等将朴门永续和种子城市理念引入社区营造和城市建设中,提出种子社区的概念,并为厦门市某社区的5种空间的营造与设计提供参考[6]。梁莹通过层次分析法分析,总结出朴门永续理念应用于田园综合体的基本模式[7]等。以上研究都有利于朴门永续设计理念在国内的发展,但缺少一定实践经验,尤其是将朴门永续设计理念运用到具体的规划设计中更是九牛一毛。各专家学者更多地是以具体功能类别深入分析研究,缺少对单一资源整合性的规划设计,其中对于朴门永续设计理念在水资源规划设计的研究几乎空白,这为本文的撰写提供了极大的可能性,也是本文的立意所在。
乡村水资源能够得到合理的规划设计,在一定程度上,能够缓解水资源存在的问题,更有利于乡村地区的发展。水资源的范围很大,通常是由降水补给,提供给人类生产、生活直接使用的可循环淡水[8]。本文以淇岭村为例,将朴门永续设计理念引入乡村水资源的规划设计中,将其作为乡村水资源规划设计的强有力支撑,通过整合思维,对淇岭村进行雨水收集方面的规划设计,这对我国今后乡村水资源的规划设计研究具有一定的学习和借鉴意义。
朴门永续(Permaculture)的概念始于1970年代,发源于澳洲的塔司马尼亚岛,其创始人为Bill Mollison 和David Holmgren。“Permaculture”这个词是由permanent(永久)culture(文化)和agriculture(农业)所组成的,常译为“永续文化”“永续农业”或“朴门永续”[9]。而朴门永续设计是一个由实际行动来展现与自然和谐相处的设计,能够解决环境、资源等一系列问题,同时降低人类活动对生态环境的影响。通过依赖自然界的运作模式,合理运用场地内各要素及元素间的关系,涉及的范围包括土壤、水、作物、森林等,达到资源的高效利用,构建一个善用生态结构与自然运行模式的整合性设计系统。
朴门永续设计理念是将规划设计对象整体考虑,其核心思想是运用全局性思维来进行规划设计,使生态系统中各元素之间的关系最优化,达到高效的物质循环与能量流动,形成一个自给自足的生态整合系统。照顾地球、照顾人类和分享盈余是朴门永续设计理念的三大核心理论,强调善待地球,将人类视作生态系统中的一部分,参与运作,人与人之间要善于分享,待人待己。其设计原则涉及学习、尺度、生态、合作、能源与物质5个方面,包括12项基本原则,本着与自然合作而非违抗自然的态度,使人类的活动对生态环境产生最小的负面影响,并具有永续性。随着对原有朴门永续设计的补充,朴门永续设计被分为朴门农业、朴门设计和朴门文化3个部分[10]。
近年来,由于生活水平的不断提高,乡村居民的需求也全方位提升,促使乡村地区相继进行大规模建设。在这过程中,城市化景观再现,导致土地硬质化严重,影响雨水的下渗,大大降低了土壤的含水量。如位于陕西省延安市宝塔区河庄萍镇的万庄村,在0~40 cm、40~80 cm、80~120 cm、120~160 cm和160~200 cm的土层深度,测得其田间实际持水率都要比土壤饱和含水率低10%左右[11]。
伐树造田等现象逐年增多,大量植被遭到严重破坏,使乡村植物变少,土壤含水量变低,生态环境被严重破坏。一旦降水,会形成地表径流,严重冲刷地表,腐蚀土壤,持续性强降水甚至还会引发洪涝灾害。乡村地区多高山,且田地大多单一种植玉米、小麦等,山上流下来的雨水极易形成地表径流,一旦流经生态极其脆弱的农田,就会造成严重危害。
为追求粮食等农作物的高产,农民在种植的过程中,摒弃有益于增加土壤有机物的有机肥,使用大量的农药化肥,杀死土壤中的大量微生物,大大降低了土壤的活性,使得土壤愈加贫瘠板结[12]。农民试图通过深耕来缓解土壤板结的问题,但这种错误的方法致使土壤板结加重,形成恶性循环,土壤含水量越来越少。
水资源没有得到合理的利用,未能够物尽其用。目前农村养殖业和种植业等生产用水绝大部分使用地下水,大量的可饮用水被浪费,使水资源问题更为严峻[13]。同时乡村居民缺乏水循环利用的意识和相关知识,生活用水几乎都是单功能使用,如淘过米的水还可以用来洗菜,但往往会直接被倒掉[14]。
现阶段对朴门永续设计的研究还存在着大量的空白,将其运用到水资源的规划设计中,不但可以扩展朴门永续设计的应用范围,还为水资源的规划设计提供理论的支撑。在一定程度上,丰富了朴门永续设计理念的理论框架,为乡村水资源规划设计提供了新的方法,并通过对淇岭村的水资源规划设计进行实践研究,为后续相关的研究提供了参考与借鉴。
朴门永续设计理念以当地生态为基础,因地制宜地解决场地问题,将一切问题视为资源,运用大自然生态系统的运作模式进行科学合理的资源规划设计。在水资源的规划设计中,利用当地的地形,顺应等高线,进行合理的规划设计,以符合生态文明建设的要求,更有利于当地的生态发展。
社会与经济问题与民生息息相关,服务好人民即可使问题得到缓解。乡村的生态建设需要大量的人力,有利于外流劳动力再次流入,有利于缓解“空心村”的现状。可通过打造朴门永续设计理念运用于水资源规划设计中的示范点,对村庄进行整体定位,吸引游客前来观光学习,从而激发其经济属性,达到居民增收的目的。
淇岭村位于湖南省郴州市汝城县南洞乡,地处湘、粤、赣省交界处,与育林村、淇南村、山联村、光明村、西边山村、育才村、高月村、南洞社区相邻。研究区域属低山丘陵地区,共包括4个组团,占地面积约77.92 hm2,以山地为主,四面环山,有着独特的地貌特征(图1)。淇岭村属亚热带季风湿润气候区,春暖多变,夏无酷暑冬季少严寒,无霜期长。全年温暖湿润,热量丰富,光照充足,历年平均气温16.6 ℃。雨量充沛,平均年降雨量1545.7 mm,平均降水日数183 d,有2个降水高峰,分别为5~6月份和8月份。
淇岭村水资源极为丰富,但地表水不足且种类相对单一,仅有一条河流和两个池塘,一旦水源被污染,将严重影响村民的日常及灌溉用水。另外,村民的日常生活长期依赖市政管网供水,没有合理利用当地水资源。受现代化农业的影响,为追求产量,淇岭村也存在使用农药化肥造成土地板结的问题,致使雨水无法下渗,形成地表径流,冲刷地表,土壤遭到严重侵蚀。
图1 淇岭村(图片来源:作者自绘)
无论哪个地区,利用好环境中的水资源都至关重要,而朴门永续设计能将水资源尽可能地循环利用。本文主要探究的是雨水的收集。提到收集雨水,土地作为一个容量无限储水工具往往被大众忽视,土地可以通过渗透作用,使雨水直接在地下储存,从而增加土壤含水量,补充地下水。本着生态优先、以人为本、可持续发展的原则,谋求水资源“合理利用,有效收集”,实现水资源良性循环。依据国家及地方法律法规,以乡村水资源规划设计为出发点,力求解决乡村水资源现阶段存在的普遍问题,通过朴门永续设计理念加持,以淇岭村为例,对其进行详细的规划设计,主要分为水资源总体规划,集水设计,水体的维护和管理3个部分(图2)。在保证村民正常用水的情况下,通过构建一个集水网系统,减少雨水对地表的侵蚀,维持并增加地表水体,使雨水下渗达到最大化,将雨水储存在土地中,补给蓄水层,以便后续使用。
在对淇岭村水资源调查分析的基础上,结合其地形特点,依据朴门永续设计理念,对雨水收集进行总体规划,将水透过重力流送到位于下方的蓄水区域,同时根据不同地形修建适宜的水坝,并借由沿等高线筑起的集水沟渠连接成网络,确保水资源被高效利用。
对淇岭村的集水系统进行规划,主要将“弹性思维”运用其中,使集水系统在受到其他因素干扰时,仍会继续运转,如一处水源被污染,在合理的规划下形成的多途径供水的集水网系统,能保证系统不受到影响,并能阻断污染。该系统与传统系统相比,能使循环使用水的次数达到最佳限度,在水资源流入与流出之间进行引导,有助于增加水的存储量,实现高效的能量循环(图3)[15]。
图2 规划设计思维导图(图片来源:作者自绘)
图3 设置有限的能量存储空间(从状况A到状况B)
针对水资源的规划,淇岭村运用朴门永续设计理念中具有代表性的尤曼关键线水收集法,由澳大利亚的采矿工程师和农夫尤曼斯提出,具有安全、环保、相对便宜的特点。关键线法适用于任何地形,从山坡等高线的调查开始,由土地最高处起,首先找到关键点,也就是山坡上凸起和下凹之间的过渡点[16]。再确定关键线的位置,关键线是穿过关键点的等高线,相对比较稳定。最后,将关键线与关键点科学合理地进行连接,构建集水网系统,使水资源顺流往下的效益最大。
淇岭村在水资源规划时,考虑到实际高程、坡度和坡度变率(图4)等条件,利用场地的等高线(图5),采取尤曼的关键线水收集法,使水通过重力流引到下方的区域,最终汇入河流。通过将整个场地的水资源调动起来,使其动态流动,形成高效的集水网(图6),达到水资源的弹性供给[17]。
图4 高程、坡度和坡度变率(图片来源:作者自绘)
图5 淇岭村等高线(图片来源:作者自绘)
图6 朴门集水网规划(图片来源:作者自绘)
为了提高淇岭村土壤持水能力,增加土壤含水量,高效的水资源规划与具体细部的集水设计相结合是十分必要的,如洼沟和分流渠、水坝、池塘等,从而帮助减缓和分散水流,促进雨水下渗。
6.2.1 洼沟和分流渠
洼沟,总体上是长形的水平开挖的凹槽,其底部是削平状态,上面铺上松散的、沙性的土或者沙砾,沿等高线分布[16]。当雨水在土壤表层或土壤下流过洼沟时,水流会被洼沟拦截,再慢慢渗入地下。在淇岭村的水资源规划设计中,用洼沟可以有效拦截水流,对于较陡的山坡,在坡上沿等高线堆起一些类似堤坝的土堆,从而减缓水流,增加土壤下渗。除此之外,在洼沟上方,种植一些禾草或茂密的植被,可以提前过滤掉流入洼沟中的雨水携带的泥沙。在洼沟的下方种植一些本土树木或其他作物,如香樟、桂花、山茶等,从而充分利用洼沟中的水分。
分流渠也是在地上挖出的水槽,但与洼沟不同的是其不沿着等高线布置,通常由土、石头、混凝土制作而成,是收集雨水的一种路径措施,也是集水网系统中至关重要的部分[17]。运用分流渠来引导淇岭村的水,可以将水以线流的形式引到水坝,保证水按照规划设计正向动态流动,是淇岭村集水网系统的通路(图7)。
图7 洼沟和分流渠(图片来源:作者自绘)
6.2.2 水坝
淇岭村的水资源规划设计中,利用水坝来拦截径流并储存雨水,高处与低处的水坝通过洼沟与分流渠相互连接,引导地表水流动。在整个集水网系统中,水坝发挥了多种功能,可作为日常生活和灌溉用水,也用于野生动物、牲口饮水或作为高位存水。主要运用以下4种水坝,分别为马鞍形水坝、山脊点水坝、关键点水坝和等高线水坝。
马鞍形水坝通常建在丘陵等高线轮廓的马鞍或凹陷处,也是位置相对最高的水坝。山脊点水坝建在平坦土墩的次一级高地,形状酷似马蹄,也叫做“马蹄铁”形水坝。关键点水坝建在山坡坡面的关键点上,与尤曼关键线法的关键点有着异曲同工之处。等高线水坝通常将等高线的边缘作为水坝的边缘壁,分为凹面和凸面2种(图8)。
图8 水坝类型(图片来源:作者自绘)
6.2.3 池塘
通过模拟自然运行模式,淇岭村的集水网系统将池塘与分流渠连接,使水流通过分流渠从高处依次流到池塘,用于储水,同时也用于水上娱乐场地和水产养殖等(图9)[18]。在建造池塘时,考虑淇岭村的海拔和地形两大因素,尊重原有地形,通过重力供水,合理地建造面积适宜的池塘。植物对于池塘的持水性至关重要,在池塘周围种植大量水生植物及树木等,不但保证土壤的持水量还能为动物提供栖息地。
图9 池塘(图片来源:作者自绘)
后期的维护与管理对于任何规划设计而言都是至关重要的,决定了能否维持原有规划设计效果,达到最终的设计愿景,当然水资源的规划设计也不例外。淇岭村对于水资源的维护和管理主要分为2个部分,分别从人和植物2个方面出发。
(1)成立淇岭村水资源维护管理小组。其职权包括:对场地设施进行定期检查与修缮;制定关于水资源的惩罚措施;负责调节村内关于水资源问题的纠纷,包括用水、排水和集水等方面;宣传如何科学合理利用水资源的朴门永续知识等。
(2)善用植物,保育水体。通过用植物建立绿带缓冲区来减缓地表径流,避免对地表的侵蚀,使雨水下渗增多,有助于水土保持[19];在地表水的边缘要种植大量的植物来遮阴,包括水生植物、乔灌木等,防止地表水体大量蒸发,保护土地边缘免于侵蚀,避免水土流失;在溪流或河床很陡的地方,设置障碍物来阻挡流速,从而减缓水流速度,防止河床遭到严重冲刷;遇到已遭受严重侵蚀的河岸,要沿着水道设置围篱,水流两边至少30 cm以内都应重新种植被,达到复育河流和小溪的目的[20]。
淇岭村的水资源从最初的规划设计到现在的成功运作,充分利用了场地的地形、水文等要素,运用整合性思维,统筹进行场地水资源的规划与设计,有效缓解淇岭村目前水资源面临的地表水不足,土壤含水量低,易发生水土流失等问题。现在的淇岭村通过构建高效的集水网系统,增加了地表水的含量,洼沟和分流渠的运用有效促进了雨水的下渗,增加了土壤含水量,植物等其他设计辅助提高了整个淇岭村水资源的储存量,可用于观光垂钓、水产养殖等,不但使水资源的应用多样化,还为村民创造了一定的经济收入。虽然本文只针对淇岭村的雨水收集进行规划设计,但综合考虑了环境中的所有要素,运用朴门永续设计理念的相关知识,发现并利用要素间的相互关系,辅助完成淇岭村水资源的规划设计,对其他乡村的水资源规划设计也有借鉴作用。
目前,我国乡村的发展日益显著,但土地过度消耗,环境污染破坏,相关能源问题也愈演愈烈。水作为生命之源,起着举足轻重的作用。因此,今后针对乡村的水资源问题,在规划设计中更应思考:①在满足村民最基本的生活用水、灌溉用水的基础上,能够保证足够的蓄水量,应对干旱等灾害的发生;②善用土壤储存雨水,增加雨水下渗,确保当地水循环的正常运行[21];③对水资源地开发利用要统筹全局,对整个规划设计以及后期的维护和管理,要做出总体安排,并合理配置水资源[22];④制定水资源管理制度,专人专项管理,规范村民行为,减少水资源的污染与浪费,依法科学保护水资源;⑤对水资源的规划设计要因地制宜,符合当地的水资源现状,正确合理的开发利用水资源,谋求水资源可持续发展,加速生态文明建设。