生态语境下城市居住地的建筑调谐

■ 林钰琼 LIN Yuqiong 姚佳伟 YAO Jiawei 袁 烽 YUAN Feng

0 引言

从公元前董仲舒提出的“天人合一”，到维特鲁维奥（Vitruvius）在《建筑十书》中描绘的原始小屋，人类自文明的诞生伊始便一直运用设计的手段，顺应环境进行建筑的营造，朴素的生态思想在漫长的建筑探索中，虽不自知但却自觉存在。而从城市规划层面对人居环境的思考，则是从1898年霍华德在工业革命后西方城市问题背景下提出的“田园城市”理论开始，到凡·沙里宁（Eliel Saarinen）的“有机疏散”“卫星城镇”，再到1993年“新城市主义”的提出，诗意地栖居——如何创造一个人与自然共生共荣、和谐共处的建筑与环境，已成为全人类共同关注的永久话题。

在过去的几十年里，城市化的高速发展，一方面给人类带来了巨大的物质财富，但却在另一方面引起了人口密度过高、交通拥挤、绿化缺失、环境质量下降等一系列城市顽疾。20世纪60年代末，涉及社会多领域的“生态运动”将“生态”逐渐转变为我们重新理解、衡量与评价人类生活环境的标尺，其在城市规划、建设领域中强调人与自然的协调，并重新唤起了公众积极重视与保护生态环境的职责。居住建筑与社区，作为承载城市主要功能——居民生活的重要地理空间，长期以来一直都是城市建设的侧重点。未来居住社区的建设，应该避免陷入当代某些小区开发平庸和世俗的怪圈，走人与自然和谐相处的生态道路。

近几年，米兰理工大学教授博埃里（Stefano Boeri）通过“垂直森林”项目，重新诠释了自然、人、建筑三者间微观的生态意义。对于未来人居环境的探索，Vincent Callebaut引入了一个准“未来主义者”对于当代城市的观点，始终将焦点集中在长期可持续发展的方向上。由此大胆设想了未来理想的生态都市——“睡莲之城”。本文将以这两个案例，阐明在当今生态文明时代，城市居住区的发展作为社会进步的重要标志，更应强调生态性、社会性与可持续性，建造环境良好的、具有个性魅力和凝聚力的新型生态城市也必须符合人们对美好生活的愿景。人类本身是自然系统中的一部分，在城市发展与建设过程中，应当开展基于建筑学、城市规划学、景观建筑学的可持续人居环境建设的思考。在面对有限资源该如何合理使用的问题上，将生态问题置于经济和社会发展同等重要的地位，这对探索符合我国国情的人居环境具有重要的现实与启发意义[1-2]。

1 生态城市与居住区思想的起源及发展

公元前5世纪，希波达姆斯(Hippodamus)的棋盘式布局结构(gridiron pattern)开创了城市规划学追求形态美学效果及姿态雄伟风气之先河。但之后的城市与建筑渐渐忽略了其功能合理性，反而滞留在造型艺术方面。尽管资本主义社会形成后，种种社会弊端凸显，以托马斯·摩尔的“乌托邦”、廉帕内拉的“太阳城”、傅立叶以“法郎基”为单位的公社等为代表的种种社会改良的设想不断被提出，但是这些想法与当时的社会经济状况相差太远，故而只是一些超阶段、超现实社会的主观空想[3]。

在此背景下，1898年，英国规划师霍华德(E.Howard)提出“田园城市”理论，将城市作为一个有机整体开展研究，结合城乡关系，针对现代工业的城市规划问题，提出了涉及人口密度、城市经济、城市绿化等方面的解决途径[4]。其后，惠依顿的卫星城镇理论和沙里宁的有机疏散原则作为田园城市的延伸，都强调了城市的发展应当与周围地区的环境联系起来开展规划工作。

20世纪20年代，作为一个城市规划的先驱者和区域规划理论的倡导者，帕特里克·盖迪斯从生物学中得到很大的启发，最先指出了工业革命和城市化对人类的影响，即生态的问题。1933年的“雅典宪章”提出城市居住的主要问题有：人口密度过大、空地与绿化匮乏；生活环境质量差；房屋沿街而建，居住环境嘈杂，日照不足；公共设施太少且分布不合理等。建议应当采用绿带将居住区与交通道路隔离，城市不同区域应根据人口密度的不同设置动态规划标准。1977年发表的《马丘比丘宪章》，将城市规划的目的定义为创造一个多功能的生活环境，生活环境与自然环境应当和谐共生[5]。

“园林城市”和我国传统的私家园林有着密切的联系，前身是1993年钱学森先生提出的“山水城市”，可以视为“花园城市”的中国化。三者的核心都是要将城市与自然相结合，还自然与城市，并赋予其艺术美，为了城市的核心主体——人，创造健康宜居、生态平衡、环境优美的生活环境。生态城市（Eco-city）应当被作为一个生态系统对待，通过组织（设计）建筑与城市内外空间中的各种物质与能量，使其有序地循环转化，消耗最少的地球资源与能源，产生最少废弃物的城市居住空间。生态城市能够创造高效、低耗、低污染以及生态平衡的建成环境，更加体现了可持续发展原则。

可持续发展理念指导下的城市生态居住区，是生态文明与生态经济学的产物，主动强调了环境保护与资源节约。在现代科技支撑下，提供人与自然和谐共处的聚居区，可以在一定的时间、空间等维度，构建物质、能量和信息的高效使用和良性循环[2]。经过良好的规划、建设、运营与管理的城市生态居住区，是组成生态城市的基本功能单元之一，也是整个城市系统中资源高度集中使用的部分。为了平衡“人所需”与“人所用”这两方面，应当在生态居住区中同步思考合理的发展（经济、社会、文化与生活水平等层面）与补偿（因发展而造成的环境破坏、资源损耗）的双轨发展模式。

2 城市问题与危机

当前世界一半的城市人口居住在人口规模100万以上的城市中，而每年仍然有数千万人积极地从农村向都市迁徙，寻求新的工作与财富机会。预测到2050年，全世界三分之二的人口将在饱和甚至拥挤的城市中生活。高速城市化必然带来的是向环境、交通、教育、健康、居住等方面的挑战。大部分城市被迫的盲目扩增看似并无极限，在改变原有土地性质的同时，破坏了自然与生态环境。

生活在城市里的人类，已经遭受着空间被压缩、资源（水与能量）被减少，周边的环境被污染等等一系列短期内难以被解决的困境。人类社会的进程，乃至我们自身的生存，主要取决于我们对以上问题作出反应的方法、时间和效率。全球生态危机造成的破坏不可逆转，也愈演愈烈。建筑师们正在被鼓励使用可再生能源（太阳能、风能、水能、地热、潮汐能等）来减少对化石能源的消耗，提高建筑物能源自给能力，着重考虑资源的循环利用率；生态学家们也正在尝试利用生态工程技术来加速生态愈合的自然进程，如生物技术（仿生技术、生物补救、亲缘整治、遗传学等）能够帮助改善建成环境，恢复生物多样性与共生性。两者已成为建设生态居住地与生态城市的有效手段。

建设理想的生态居住地与生态城市，需要克服一系列挑战：城市废弃物与污染物的处理、便捷的服务网络以及良好的教育系统等。不同的生活方式与社会阶层应当结合不可分割的自然及文化共存，组建一个和谐共生体。资源集约对社会性内涵提出了更高的要求，即为所有不同背景的居住者提供都满意的空间。这种不同人群与自然组成的共生体，规范了行为与环境，成为未来城市生态居住社区构建的基石，表明了社会权利的转移，但这也依赖于自然与科技的持久互融。

海平面的上升将导致全球海岸线的不断减少，但全球人口总数却可能在剩余土地上持续攀升，城市密度势必将增加。因此，生态语境下的未来人居环境的探索会逐渐走向两种分化，即在现存大陆上建设自然友好型高层高密度城市空间，以及向海洋进发，建设海洋环境友好型漂浮城市。

3 当代生态城市：垂直森林城市

意大利著名建筑师斯坦法诺·博埃里（Stefano Boeri）设计的作品——“米兰垂直森林双塔（Bosco vertical）”（两座高层建筑高度分别为112m与80m）已经成为米兰的标志性建筑之一（图1）。其在建成之初，就已获颁法兰克福最佳高层建筑大奖、世界高层建筑与都市人居学会授予的“世界最佳高层建筑大奖”等。两栋大楼可种植480棵大型树木（9m高乔木）、230棵小型树木、11 000株地被植物以及5 000株灌木[6]。凭借在2015年举办的巴黎气候大会上该项目的介绍，以及该理念的安全性与可复制性，博埃里已经在全球多个城市陆续实践了“垂直森林”的构想。

2007年在迪拜的经历，激发了博埃里的创新想法，即设计建造一座“完全被植物所围绕的塔楼”。当时迪拜的城市建设如火如荼，许多超高层建筑吸引了全球的目光，但这些大楼外表皮多为高反射玻璃或金属材质，这些冰冷的表皮代表了人造建筑物隔绝了人与自然，而让绿色森林向上延伸进城市建筑中，也许就能建造出一个自然、人类、建筑、城市和谐共生的生态化建筑。“垂直森林”的平面布局体现了每套公寓都拥有独立的外侧悬挑混凝土阳台作为私家花园使用。阳台依据日照等环境因素设计，各层树种的选择也根据风洞试验中的结果，在满足所需光照和生长空间的基础上达到安全性（不会被风吹倒造成隐患）。

当前，大部分绿色生态建筑仅仅是将绿化作为建筑表皮中的一种，植物的功能也许只是停留在保温隔热、美观、响应政策的层面。但被大量植物包裹住的“垂直森林”，不仅能够有效阻挡太阳辐射、粉尘、噪音，又可以产生氧气和增加室内湿度[7]。另一个优势是其为人类、植物、动物提供了栖居共生地，综合考虑了环境友好与可持续性、生物种族多样共存性、土地节约利用性与社会价值性。“垂直森林”可以直接吸收城市释放出来的二氧化碳，很好地减缓热岛效应、降低能源消耗、提升居民的低碳生活理念与城市生态效益，能够更好地应对当前全球暖化的问题。同时，立体绿化体系、公共空间室外化、可再生能源使用、表皮生态设计都在“垂直森林”项目中体现了应对城市环境挑战的策略。

4 未来生态浮岛：睡莲之城

在建筑领域，应用科学技术可以设计出与智能化交互的建筑原型。建筑变成一种改善全球生态危机的载体，成为联系人与自然的有生命的界面。所有这一切都引导着人们走向一种新的人工地理，一种有利于建立新生命循环的有活力的生态系统。

图1 米兰垂直森林双塔

全球海平面逐年上升，预计截至2100年，将在现有高度上再上升9～88cm[7]。据估算，地球表面温度每上升1℃，海平面将相应上升1m。一些地势低洼的岛国将会被淹没在水中，因为海平面上升50cm后，其海岸线将消失。最初上升的1m海平面，也许并不能够引起人们的重视，但再一次上升的1m将会让越南、埃及、孟加拉国这样的国家和地区在洪水过后化为沼泽。如果海平面再上升，纽约、上海、迈阿密等地区也将受到威胁。海平面上升也会引发淡水资源短缺，储备水受到侵蚀，人们的生活将极度不便。

在这种背景下，文森特构思设计了一个现代版诺亚方舟——“睡莲之城”（图2），意在为家园即将被破坏的人们建造一个新的居住场所。这座微型生态城市浮岛结构，受到了亚马逊丛林中维多利亚核桃叶子造型的启发，拥有这种叶子的植物属于睡莲科，也成为该生态漂浮城市名字的由来。“睡莲之城”自我形成一个独立的生态系统，自给自足，并能够漂浮于海面之上。它是一个半水半陆的两栖城市，能够漂浮到世界的任何地方，每一个都可容纳约5万人生活。岛中央设置有一个能够收集并净化雨水的湖，动植物群沿湖繁衍。整座岛的能源动力全部来自于可再生能源，如三座人造山脉上铺置的太阳能板将太阳辐射转化为电能，风力发电机与利用潮汐能发电设备，将为整个小型城市提供充足的清洁能源[8]。城市中产生的二氧化碳与其他废弃物都可以实现再循环利用。值得一提的是，岛屿的双层外壳是由一层TiO2的聚酯纤维组成，从而能通过光催化效应吸收大气污染物。

漂浮的生态城市被认为是海洋生态系统响应式建筑，生产所需的氧气与能源，回收CO2和污染物，生物净化、软化使用过的水，并能凭借上下两层的水产养殖与生物走廊满足居民的食物供给。文森特认为，当前许多国家花巨资扩建海滩与加固堤坝来应对海平面的上升问题，其实是低效且无用的。“睡莲之城”的设计被认为是在未来安置数百万气候难民（因气候变化而失去家园的人类）最为有效的解决方案。

图2 “诺亚方舟”——“睡莲之城”

5 结语

随着社会与城市的发展，人类对多样性宜居环境的追求从被动向主动转变。随着对美学和道德判断能力的苏醒，在可持续发展的框架下，将城市融入自然与将自然引入建筑，这两种居住空间生态化的方式，对城市与建筑的发展都具有指导意义。未来城市生态型居住区应当是融合自然、经济与社会的复合生态系统，人们的社会行为与观点应当在时下生态环境遭受破坏、生存环境不断恶化的背景下，及时调整为以整体性、多样性、和谐性为特征的生态型住区。“垂直森林城市”与“睡莲之城”分别反映了人类向海洋与天空进发的潜力，前者为海平面上升、陆地消失背景下的无奈之举；后者为城市对自然、生态环境大肆破坏后的补救措施。从人类生态意识觉醒的“田园城市”，到“垂直森林城市”甚至于前瞻性更强的“睡莲之城”，生态语境下的未来城市居住地实际上是构建了一座立体的田园城市，两者都不仅仅是一座建筑，更是在未来达到社会、经济和自然协调发展的一个可复制的方法。