基于仿生设计理念的武汉市蔡甸区高庙村公共厕所设计研究

摘 要：近些年随着乡村振兴的快速发展，农民生活质量的不断提高，对农村公共设施的需求正不断提升。但当前大多数农村缺乏公共厕所，少数公共厕所又不够完善。基于仿生设计的方法，以武汉市蔡甸区高庙村的4座老旧公共厕所为调研对象，通过图表分析和数据对比，梳理出各种如厕痛点。采用荷叶、热干面、莲藕、玉米、武昌鱼、花生、西瓜等元素对高庙村公共厕所进行仿生设计。同时运用沼气化粪池、三格化粪池的粪便处理方式，对高庙村公共厕所进行无害化处理。开展农村公共厕所的设计应用探讨，势必提升农村公共卫生设施的建造水准。

关键词：高庙村；公共厕所；仿生设计；三格化粪池；沼气化粪池

基金项目：本文系教育部人文社会科学研究规划基金项目“乡村振兴背景下的农村公共厕所设计研究”（23YJA760059）、湖北省建设科技计划项目“美丽乡村建设背景下的武汉农村公共厕所设计研究”（2023100）阶段性研究成果。

“小厕所，大民生”，厕所卫生是衡量一个国家和地区文明程度的标志之一，体现着文明，也体现着人的尊严和基本权利。农村厕所革命关系到亿万农民群众生活品质的改善，是乡村振兴战略的一项重要工作。通过开展农村厕所革命，可以改善农村人居环境、提高农民生活质量，更是控制肠道传染病的有效措施[1]。

一、仿生设计的定义

仿生设计是建立在仿生学和设计学的基础之上，发展起来的一门新兴边缘理论学科。主要涉及数学、物理、生物、电子、材料、心理、美学、伦理、社会等相关学科。其涉及到自然科学与社会科学的多个方面[2]。

仿生设计主要是采用设计学理论，科学与艺术相结合的思维与方法，进行艺术设计。从人性化的角度，不仅在物质层次上，更是在精神层次上追求人类与自然、现代与传统、技术与艺术、客观与主观、个体与群体等多元化的设计融合与设计创新。仿生设计能够体现出辩证主义、唯物主义的共生美学观，通过模仿生物的特性，利用生物的结构，借鉴生物的功能原理，来开展产品美学的设计手法。

二、高庙村简介

高庙村是武汉市蔡甸区蔡甸街道下辖的行政村，紧靠通城大道。该村庄规模不大，位于蔡甸区城郊结合部。村庄里乡道、村落、小河、田野等景观丰富，但又被周边新建的各类商业小区包围。高庙村辖区面积1.2平方公里，全村下辖有9个村民小组，总户数450户，辖区人口1500人。随着农村厕所革命的进行，该村庄里面的公共厕所完成了一部分的改建，但仍然存在传统的老旧公厕。通过2023年11月至12月，研究人员进行了走访。选取该村庄4座公共厕所进行实地调研，得出该村公厕的如厕痛点。并在此基础之上，运用仿生设计手法，以及沼气式化粪池和三格式化粪池的粪便处理形式，进行了高庙村农村公共厕所的改造设计。并进行了理论梳理，期望能为今后武汉地区农村公共厕所的设计及建造提供有益借鉴（如图1）。

三、高庙村公共厕所现状分析

2023年11月，研究人员实地走访调研了高庙农科所公共厕所，工地移动公共厕所，狮子山南公路边公共厕所，狮子山南三组公共厕所等4座公厕。观察到该村当前公共厕所的真实现状（如表1）。

高庙农科所公共厕所布置在该村庄一处菜地旁，在菜地和道路的连接处。该公共厕所是旱厕，建筑辨识度低，内部空间较小。公厕内部没有照明灯具，采光通风效果较差，卫生状况较差。户外化粪池是普通粪池设置，粪池盖板采用木板加雨布加砖处理，有隐患、有臭气。没有无障碍设施，不方便弱势人群使用。

工地移动公共厕所分布在高庙村的各个小组，几乎在每个居民聚集点都能看到。这种公共厕所是水厕，外观采用工地上的蓝色简易移动板房形式，造型廉价不美观。每个公厕内部简陋，没有照明设施，冬天冷夏天热。虽配置有换气扇、洗手池、蹲便器等卫生设施，但质量不行，有些是坏的，也不卫生。户外化粪池处理手法简陋，没有进行防冻掩埋，有隐患。没有无障碍设施，不方便弱势人群使用。

狮子山南公路边公共厕所紧邻通城大道，是一个服务交通道路的公共厕所。该公厕是水厕，为独立式单层建筑。公厕外观采用白色瓷砖进行装饰，古旧气息浓厚，没有现代感。室内卫生洁具设施老旧，蹲位间隔墙太低矮，没有私密性，功能单一。户外化粪池不算太大，直接连接市政污水管网，进行排污处理。没有无障碍设施，不方便弱势人群使用。

狮子山南三组公共厕所布置在高庙村第三村民小组居民聚集点，在一片空旷的水泥地上。该公共厕所为独立式建筑，造型简单，色彩单调。该公厕为水厕。该公厕女卫生间蹲便池内，有粪便留存，极不卫生。该公厕化粪池配置有检查井，但检查井老旧，有隐患。没有无障碍设施，不方便弱势人群使用。

2023年12月，研究人员再次进驻高庙村，通过发放调查问卷，进行农村公共厕所使用现状数据采集。调查问卷内容主要包括高庙村公共厕所寻找难易度，高庙村公共厕所亲和力，高庙村公共厕所内部设施状况，高庙村公共厕所粪便处理情况等方面。共回收有效样本199份，其中男性100份，女性99份。

观察图中数据可以发现，村民认为本村公共厕所寻找相对麻烦。公共厕所的建筑外观老旧，亲和力不强，村民很少使用。公共厕所内部设施不足，使用不便。公共厕所粪便存储存在隐患问题等（如图2、图3、图4、图5）。

四、高庙村公共厕所仿生设计应用

湖北省位于我国中部，是著名的“鱼米之乡”之一。该省位于长江中游干流上，拥有丰富的淡水资源，同时该省的耕地面积广阔，土地肥沃，气候适宜，适宜种植各类农作物。武汉市是湖北省的省会城市，也是我国重要的中心城市之一，近年来，该市着力发展绿色农业，在农业生产中注重环境保护和可持续发展，取得了显著的成绩。

在此背景下，本次主要采用仿生设计的手法，对高庙村的公共厕所进行改造设计。充分运用湖北省、武汉市的农业土特产，热干面、莲藕、玉米、武昌鱼、花生、西瓜、荷叶等元素，对高庙村的农科所公共厕所、工地移动公共厕所、狮子山南公路边公共厕所、狮子山南三组公共厕所等4座公厕进行仿生设计。进一步提升该村公共厕所的寻找度、亲和力、设施功能性以及粪便处理力。

（一）农科所荷叶沼气公共厕所设计

针对前期调研，发现农科所公共厕所建筑辨识度低的问题现状。主要采用荷叶的造型，设计该公共厕所的屋顶，提升该公厕辨识度，增加公厕亲和力。荷叶喜欢阳光充足的环境，适宜生长在平静的水面或沼泽地，广泛分布于长江流域及其以南地区。荷叶的绿色叶片形状优雅，线条流畅，给人一种清新自然的感觉。针对前期调研，该公厕在菜地旁设置、粪便处理有隐患、旱厕等的问题。主要按沼气式公共厕所的标准对该公厕进行改造设计。沼气式公共厕所适用于我国黄淮河及秦岭以南的农村地区。随着经济发展和人居环境改善，家庭养殖越来越少，而沼气池的正常运行仅靠人粪尿远远不足，还需投进较多的禽畜粪便。所以在农科所荷叶沼气公共厕所旁的菜地上建立大型猪圈，将全村的禽畜集中起来，进行养殖。同时将公共卫生间、厨房、浴室、管理室与大型猪圈等结合起来。充分运用禽畜粪便产生的沼气，为人们做饭做菜、热水洗澡提供能量（如图6、图7）。

该沼气式公共厕所主要由大型猪圈、公共卫生间、沼气池、管理室、厨房、浴室、沼气输出管、排气管、检查管等部分组成。大型猪圈共有若干个小猪圈组成，每个小猪圈可养殖若干头猪。通过猪圈下方的猪圈排粪管，将猪群所产生的粪便，运输至沼气池。公共卫生间有4个蹲便池，方便不同人士使用。通过人厕下方的人厕排粪管，将人类所产生的粪便，运输至沼气池。当人类与猪群的粪便汇集于沼气池，在密封的环境中，存储一段时间后将形成沼气，由于人类粪便有限，这里主要依靠猪群粪便所产生沼气。在沼气池上方设立管理室，设立沼气输出管，将沼气输送至厨房为村民烧火做饭菜提供能量，将沼气输送至浴室为村民热水洗澡提供能量。同时在沼气池的左侧设立一根排气管，对沼气池进行加压，防止因长久封闭环境而引起沼气爆炸。在沼气池的右侧设立检查井及检查井通道，定期对沼气池进行检查排渣[3]。

（二）土特产移动公共厕所设计

针对前期调研，发现该公厕为蓝色简易移动板房形式，造型廉价不美观等现状。主要采用武汉农业土特产，热干面、莲藕、玉米、武昌鱼等元素进行外观造型的改造设计，在每个居民组，提供不同造型的土特产移动公共厕所，提升该村公共环境的美观度。针对前期调研，没有照明设施，冬冷夏热的现状。主要采用配置采光通风窗、空调等方式，提升该公厕内部照明度、温度舒适度。针对前期调研，该公厕是座水厕，户外采用粪池处理手法简陋，没有进行防冻掩埋，有隐患的现状。主要采用三格化粪池进行粪便处理，将三格化粪池深埋至地下，做好防冻处理，并设置排气管、检查井、排污管，提升三格化粪池的安全性。针对前期调研，该公厕没有无障碍设施，不方便弱势人群使用的现状。主要采用在厕所内部增设扶手架，方便弱势人群安全如厕（如图8、图9）。

三格化粪池共分为1、2、3格，在其隔板上设置过粪管使各池联通。三格化粪池公共厕所具有结构简单，易施工，流程合理，价格适中，环保卫生等特点。将粪便、尿液、冲洗废水全部收集起来，并在同一空间进行无害化处理，这就是三格化粪池公厕。由厕所、便池、冲水设备等部分组成，并配有密闭的三格隔断空间。三格化粪池是固液分层的分解细菌，常见的玻璃钢化粪池有三个隔间。第一池、第二池、第三池的大小比例为2∶1∶3。固体粪便在第一池中被微生物化粪剂，液氧细菌沉淀分解。上部分为糊状粪皮，下部分为块状粪渣和粒状粪渣，中间部分为比较成青的粪液。在上部分粪皮和下部分粪渣中，含细菌和寄生虫卵最多，中间部分含虫卵最少，初步发酵的中间部分粪液，经过粪管流向第二池。留住第二池的粪液进一步发酵分解，病原体逐渐死亡，粪皮粪渣数量大量减少。而留住第三池，粪液中的病菌和寄生虫卵，基本杀灭，达到95％以上，完全达到无害化要求，可以为污水处理厂处理或直接作为肥料还田。同时为了安全需要，在第一池上方设置排气管，在每个池子上方设施检查井[4]。

1.热干面公共厕所设计

热干面是武汉最出名的小吃之一，面色泽黄而油润，味道鲜美。将热干面、面碗、筷子相结合，设计形成一个移动公共厕所的外观。使公厕具有较强的亲和力，也能丰富高庙村的文化氛围（如图10）。

2.莲藕公共厕所设计

莲藕出淤泥而不染，象征僧佛净而不染，莲藕微甜而脆，可生食也可煮食。将莲藕与移动公共厕所的外观相结合。既能增强公厕的识别度，也能营造高庙村的良好环境（如图11）。

3.玉米公共厕所设计

玉米从最早的果腹到现在的美食，见证了我国历史文化的变迁，是农业丰收美好生活的典型代表。将玉米与移动公共厕所的外观相结合，既能增强公厕的感染力，也能丰富高庙村的美丽乡愁（如图12）。

4.武昌鱼公共厕所设计

武昌鱼主要产于湖北省的江河流域中，具有味美、头小、含肉量高、体形好、规格适中等优点。将武昌鱼与移动公共厕所的外观相结合，既能增强公厕的美观性，也能丰富高庙村的农耕文化（如图13）。

（三）狮子山南公路边花生公共厕所设计

针对前期调研，发现高庙村狮子山南公路边公共厕所外观采用白色瓷砖进行装饰，古旧气息浓厚，没有现代感。主要采用花生元素进行外观造型的改造设计，提升美观度。针对前期调研，发现该卫生洁具设施老旧，蹲位间隔墙太低矮，没有私密性，功能单一的现状。主要采用男卫生间、女卫生间、无障碍卫生间三个区域，进行功能分区设计，彻底解决卫生洁具设施老旧、私密性差、功能单一等问题。针对前期调研，发现户外化粪池不算太大，直接连接市政污水管网，进行排污处理的现状。主要采用三格化粪池进行粪便处理，保护环境，杜绝没有处理的粪便流入市政污水处理管网。同时在花生公共厕所的左右两侧，设施户外空调机位和分类垃圾箱，为如厕人员提供空调采暖制冷，为周边居民提供生活垃圾回收点（如图14、图15、图16）。

（四）狮子山南三组西瓜公共厕所设计

针对前期调研，发现高庙村狮子山南三组公共厕所造型简单，色彩单调的现状。主要采用西瓜元素进行外观造型的改造设计，改善公厕外观色彩，提升公厕美观度。针对前期调研，发现由于冲水不畅，女卫生间便池内，有粪便留存，极不卫生的现状。主要采用配置增压水箱的方式，加大便池内冲水力度，提升公共厕所的卫生度。针对前期调研，该公厕化粪池配置有化粪池检查井，但检查井老旧，有隐患的现状。主要采用三格化粪池、化粪池围栏、排气管进行组合设计，使该公厕化粪池的粪便安全存放，并能保护环境，粪便能够回收利用。针对前期调研中发现的没有无障碍设施、不方便弱势人群使用的现状，该公厕设置了男士小便间、独立蹲便间、独立坐便间、无障碍卫生间等方便弱势群体使用[5]（如图17、图18）。

五、江苏省盐城市达信路公共厕所实例

该公共厕所位于江苏省盐城市盐都区达信路，是一座船型的公共厕所。该公共厕所由重明鸟健康产业（江苏）股份有限公司设计建造，2020年建成完工，免费向社会大众开放使用。该公共厕所为独立式建筑，是座水厕。内部包含男卫生间、女卫生间、第三卫生间、管理间、工具间等。外部包含无障碍通道、绿化带、灯塔、三格化粪池等。船代表勇于开始、坚定方向、不畏困难的寓意，象征着乘风破浪的魄力和勇往直前的精神。该公共厕所各处都充满船的元素，将船与公共厕所相结合，不仅美化了环境，还承载着当地浓浓的乡愁（如图19）。

六、结语

我国自古就是一个农业大国，乡村地域广大辽阔。强国必先强农，农强方能国强。2024年是实施“十四五”规划的关键一年，稳住农业基本盘，做好农村经济建设工作具有重要的意义。在此背景下，开展农村厕所革命也是构建社会和谐发展的重要体现。当前开展农村户厕设计建造的较多，对农村公共厕所的设计建造相对较少。

通过对武汉市蔡甸区高庙村公共厕所进行仿生设计研究，可以留住亲人，振兴农村旅游经济。将“乡村振兴”与“厕所革命”相结合，不断提升农村公共厕所的如厕环境。只有这样才能留住回农村探亲的亲朋好友，留住四方游客。让生活在新时代的农村人群真正体会到如厕带来的快乐，也能享受到安全、舒适、美观的如厕环境。

参考文献：

[1]农业农村部农村社会事业促进司.农村改厕实用技术[M].北京：中国农业出版社，2019：2.

[2]于帆.仿生设计的理念与趋势[J].装饰，2013（4）：25-27.

[3]张玮扬，朱丹君，和楠，杨红，苏文艺，刘静洁.农村生态厕所系统优化设计——以洛阳市孟津县朱家仓26号院为例[J].数码世界，2016（2）：63-65.

[4]张玉，吕明环，徐明杰，李傲，施云鹏，李亚惠，范彬.三格化粪池厕所的功能定位及在农村改厕中的应用误区[J].农业环境与发展，2021（2）：5-222.

[5]郭绍法.基于厕所革命理念的设计与应用[J].福建建筑，2020（5）：18-24.

作者简介：

刘波，硕士，湖北商贸学院艺术与传媒学院教授。研究方向：环境设计与教学。

许春丽，硕士，北京市城市管理研究院高级工程师。研究方向：建筑设计。

许雯佳，硕士，上海环境卫生工程设计院有限公司科技信息部高级工程师。研究方向：环境卫生。

通讯作者：张磊，硕士，湖北工业大学工程技术学院讲师。研究方向：艺术史论。