营建小微湿地碳汇银行——一场基于社区营造理念的南京西宁社区绿地规划设计

综合奖

学科交叉类

作品编码:LAF658 参赛作者:陈奕言 指导老师:汪辉

所在学校:南京林业大学

作品描述

简要描述:

乡村众多的小微湿地在乡村建设的过程中往往容易被忽视,近年有研究表明,其在调蓄洪水、水质净化、碳汇碳储方面存在不小的作用。而社区营造这种自下而上,主张回到社区、回到生活的乡建模式,在经过日本、台湾等地区的早期实践后,已成为我国乡村社区普遍纳入考虑的更新策略。

基于对小微湿地生态作用和“社区营造”理念的研究,设计以南京西宁乡村社区的绿色公共空间为切入点,从小尺度的场地出发考虑了大环境范围内的环境效益,提出营建基于社区营造理念的小微湿地碳汇银行,力图通过多元综合的解决措施,最大限度地发挥乡村小微湿地的生态和社会效益,有效解决南京地区乡村社区复杂的现存问题。

设计重点考虑了小微湿地的碳汇功能,以在场地各种要素中活跃运动的碳元素作为突破点和联系的桥梁,并通过社区营造的方式介入绿地的营建过程中来作为激活乡村社区的起点。在设计可持续的思路指导下,探索场地小微湿地碳汇功能的恢复方法,从碳的存储、碳的取出、碳的增值三个方面建立起“自建自用”的小微湿地碳汇银行。同时做到整体统筹,将周边星罗棋布的乡村小微湿地纳入未来规划,促进了当地乡村社区的可持续发展,为全国范围内的乡村景观建设提供了参考和探索的方向。


详细描述:

介绍·项目背景

1.温室气体与气候变化

自工业革命以来,各种人类活动尤其是化石燃料的燃烧,对全球的生态系统产生了不小的影响,其中以CO2为代表的温室气体的排放造成了全球气候变暖并引发了海平面上升、土地干旱加剧、极端天气频发等一系列的环境问题,极其不利于经济社会的可持续发展。因此,近年来节能减排、应对气候变化的方法在全球范围内得到了广泛的探讨和研究。

2.全球碳循环与湿地碳汇

通过技术手段将点源产生或大气中本身存在的温室气体进行吸收和封存——即“碳汇”工程,是缓解气候变化最为合理可行的途径之一。湿地作为全球最大的碳库,在全球碳循环中起着不可忽视的作用。研究表明,一个生态功能良好的湿地可以吸收储存大量的二氧化碳,成为重要的碳汇阵地。相反,湿地的破坏消失会直接导致其中储存的有机质重新以CO2的形式回到大气之中,由此进一步加剧全球的气候变化。南京市作为一个农田水网丰富、小微湿地星罗棋布的城市,具有良好的环境基础,思考如何通过适当的改造和恢复发挥其碳汇的功能,是一个值得深入探讨和研究的方向。

预判·场地潜质

1.场地区位

南京是江苏省的省会,位于江苏的中南部,自古以来就是中国东部重要的中心城市,下辖11个市辖区,其中江宁区总面积1561平方公里,拥有广阔的水域面积。区境西北部濒临长江,境内河水多数为西北流向,入长江。此外,境内水库众多,且多数水库对农田灌溉、防洪抗旱、人民生活用水、水产品养殖等起着重要作用,其中有些水库还作为旅游观光景点,开发成风景区。

南京西宁乡村社区位于江宁区的东南部,整体地势平坦,周围群山环绕,乡村小微水体众多。

2.各类要素与资源

(1)丰富的竖向关系

经过现场调研发现,场地中存在丰富的竖向关系,整体呈西北高、东南低的态势,这样的地形使得东南部的洼地成为雨水汇集的场所,从而自然形成了约2公顷的小微湿地水体。此外,由于南京雨旱分明、降雨集中的气候条件,使得场地存在明显的季节性水位变化。

(2)良好的储碳基础

由于弃置农田的历史属性,场地尤其是水位变化区域的消落带,具有比较可观的碳存量。此外,有研究表明,我国东部地区的农田土壤和水体存在碳存量的峰值。同时,由弃置农田恢复而成的湿地,由于外源高营养浓度的地表径流和普遍存在的农业面源污染,积累了较多的有机物,多表现出“碳汇”的生态服务功能。这为场地中小微湿地的恢复和营建提供了良好的设计基础。

(3)适宜的气候条件

南京属于北亚热带季风气候,四季分明,雨水充沛且集中,近十年年平均降雨117天。近年来有研究表明,南京的空气湿度和风速均呈明显下降趋势,这为湿地的发育提供了高积水量、低蒸散效率的良好条件。

(4)富有优势的营建区位

场地位于周边两个乡村社区的入口位置,且周边小微水体星罗棋布,具有较好的示范效果和影响宣传作用。同时场地被四面的群山所包围,位于场地之中可以看见四面八方连绵的山峦,拥有较好的景观视野,存在较高的造景潜力。

分析·现状问题

1.生态问题

(1)农业面源污染

有研究表明,南京地区78%的土壤受到以氮和磷为主要污染元素的不同程度的农业面源污染影响,其中场地所在的江宁区尤为严重,这些污染容易随着地形和降雨汇入周边的河道,与之相关的太湖、长江等流域面临着重大的污染威胁。

(2)雨洪灾害频发

南京全年降水量集中在 5 月至9 月期间,其中夏季汛期降水较多,而在最近 几年夏季的降水过程中,相较以往暴雨持续时间长,强度大,其中场地所处的江宁区降雨量也接连突破历史最高纪录,洪涝灾害时有发生。

(3)生活污水排放

农村污水处理与城市地区存在较大差距,农村地区污水处理设施不完善、污水处理率低。2018年年末,全国城市年污水处理总量428.8亿立方米,城市污水处理率92%;全国县城污水处理率85%,而目前全国仅有22%的建制村生活污水得到处理,处理率低,亟待改善。

(4)小微水体萎缩

研究表明,乡村池塘、洼地、稻田等小微湿地有着不可忽视的生态价值,包括调蓄洪水、污水净化、中和碳排放等,但数量庞多、面积较小,往往不受到重视,根据南京的历史地图可以发现,几乎没有任何管理和保护的乡村小微湿地正在以惊人的速度萎缩和消。目前,这已经引起全球范围内的关注,包括欧洲的百万池塘计划、湿地公约组织起草的《小水体修复与管理条例》,我国也已出台相关政策,小微湿地的保护和修复刻不容缓。

2.社会问题

(1)社区概况

西宁社区现有26个自然村,845户居民,常住人口2780人。人口结构大致为新生儿/儿童约占32%,青少年/成人约占23%,老年人约占45%,社区青壮年人口多外出务工,社区中以老人和儿童为主要人口。

同时,在西宁乡村社区,主导产业是养殖业和农业为主的第一产业,为居民收入的主要来源,二产和三产为辅(图3.10),整体经济发展水平在南京地区较为落后。

(2)问题表现

①社区人员外流、活力下降

南京市乡村人员外流严重,活力显著下降,劳动力流失严重,据不完全统计,南京市农村空心化率超过40%,包括设计场地所在区域的近主城郊区农村空心化率达到近70%。

②公共精神和社区意识淡薄

公共精神本质上是一种参与精神,随着当地农村社会的快速发展,不少乡村社区出现了对公共事务漠不关心、低参与性,村民社会责任意识淡薄等问题。

③缺乏交往空间和精神连结

村庄公共生活空间是乡村公共精神的载体,近年来,我国村庄公共生活空间普遍呈现出萎缩的趋势。据统计,当地的乡村社区公共空间在近十年来减少了65%。

探索·解决思路

1.方案生成与空间组织逻辑

方案重点考虑了场地的储碳和污染现状,用色彩明度来进行分级(明度越低碳储量越高/污染程度越高),通过叠图法划分场地主要区域的定位和功能。在叠加后整体明度较高的区域污染较轻、碳储量较低,生态功能较弱,用来布置主要流线和活动空间;叠加后明度较暗的区域污染程度和碳储量一般,有一定的生态功能,用来布置主要的生态缓冲区域;叠加后明度最暗的区域污染程度严重,且有机碳储量最丰富,具有较高的生态功能,重点进行处理和保护。

2.雨水径流与竖向设计

场地四周群山环绕,整体地形地势呈周围高,中心低的态势,同时周边存在众多受到不同程度污染的农田水网,需要承接四面八方高强度、高污染程度的雨水径流,同时场地所在乡村社区存在频发的雨洪灾害,方案的竖向设计分析了雨水径流的现状,结合场地原有的地形进行低干预的设计调整和优化,由此生成新的径流路线,引导雨水按照设计需求穿过主要活动区域,经过生态缓冲带的初步层级净化后汇入水质较为稳定的湿地。

3.总平面规划设计

场地共分为中心草坪区、科普教育区、小型育种区、生态缓冲区、滨水观景区五个功能分区,整体上西北部为主要的活动空间,东南部为主要的生态保护与恢复区域,形成两个功能和内容截然不同的动静分区。

从西南社区幼儿园的中轴道路进入场地主入口处的集散广场和开阔的中心活动草坪,沿南北两条主路可分别进入小型育种区和科普教育区,小型育种区主要负责场地中各类水生植物的培育和育种,同时提供社区居民亲自实践的机会;科普教育区则承载着生活污水净化的重要功能,在处理幼儿园及周边小型建筑物产生生活污水的基础上形成开放的展示空间,并设置数个环境科普教育点。在经过这两个分区后,主路在生态缓冲区西部会合成环,并设置悬浮的滨水观景步道和平台与其相连,同时结合视线在远处种植成片观赏型水生植物,形成对景。

生成·解决策略

1.生态学策略——建立碳汇银行

方案生态学策略的整体思路是通过小微湿地碳汇途径增加生态系统碳库,来补偿和平衡经济发展中的碳排放,通过场地各种要素中活跃运动的碳元素形成突破点和联系的桥梁,从碳的存储、碳的收取、碳的增值三个方面建立起“有存有取有增值”的小微湿地碳汇银行,在恢复场地小微湿地的碳汇功能的同时,由于其本身强大的生态功能,协同解决了存在的各种生态问题。与此同时,由于单独的小微湿地碳汇功能可能有限,方案将周边类似性质的乡村小微湿地纳入未来规划,使场地的小微湿地恢复和营建成为一个良好的起点,通过连结和整合周围零散的生态斑块,以期在未来达到1+1>2的生态效益,形成集团效应,为大范围内的区域提供更为完善的生态功能。

(1)碳的存储

包括湿地土壤碳库存储和湿地植物碳库存储。

通过现场调研和相关文献的查阅,发现场地中季节性淹水的消落带区域具有较高的有机碳存量,利用这一特点,将场地中的现有水体划分成多个单元,对湖底形态进行改造,同时创造蜿蜒曲折的水岸并沿岸增加多个生态浮岛,从而达到控制水深、增加汇水面积、最大限度扩大消落带范围的效果。

此外,湿地植物通过大量吸收大气中的CO2进行光合作用来满足自身的生长需要,所以湿地的碳储量很大程度上直接反映在湿地植物的生物量上。研究表明,湿地植物生长量巨大,同时生命力旺盛、成型快,陆生群落形成需要花费30-50年,而湿地群落只需3-5年,湿地植物群落生长量巨大、成型快,吸收二氧化碳的能力不容忽视。

因此,方案通过因地制宜地选择和种植合适的强固碳湿地植物,结合植物竖向空间的高效利用最大限度地提高储碳潜力,在各类湿地植物的不断生长作用下增加植物和土壤体内的碳积累,作为场地存储的基础碳资源。

(2)碳的取出

①湿地土壤碳收取

生态状况良好的湿地土壤可以通过湿地植物的光合作用和根际微生物的作用,将水体中以氮和磷为主的污染物质锁死在农田水网土壤中,不让其进入江河湖海,可有效缓解周边流域尤其是长江及太湖流域地面源污染进一步恶化。由此实现从空气中的碳到水中的氮、磷等污染元素的高效置换和收取。

②湿地植物碳收取

研究表明,湿地植物在生长过程中积累大量的有机碳并在秋季达到峰值,利用这样的现象,方案在秋季实施湿地植物的收割,实现碳的收取并为新一年的碳积累做好准备,同时,收割的植物体可加工为生物质能源来替换传统的化石能源,在另一种角度上也实现了节能减排的目的。

(3)碳的增值/利润

包括量的增值和质的增值。

量的增值主要体现在碳库的移植和增值上,场地中的湿地植物、湿地土壤(成分、结构良好的底泥)及湿地生物(卵、幼体)通过社区居民的共同参与移植入周边其他的小微水体中,从而产生新的湿地碳库和污水净化系统

质的增值包括生态学价值上的增值和经济学价值上的增值。场地现存的污染和难以缓解的雨洪通过小微湿地的水质净化和水体调蓄得以解决,同时涵养了地下水资源、创造了多样的生境并改善了小区域范围内的气候条件,产生了不可低估的生态价值和环境收益,而通过简单的生态折算,单独设计场地范围内就可以创造约6.785万元/公顷的经济价值,若未来将江南地区农田水网中所有合适的小微水体进行恢复和改造,整个小微湿地体系所产生的经济效益将会相当可观。

3.社会学策略——社区营造模式

社区营造的概念起源于日本,之后推广至台湾地区,是一种自下而上的组织及系统再造模式。基于社区营造模式的乡村公共空间营造发掘和培养了村民自身的能力,有利于重塑社区凝聚力,它是一种一种回到土地、回到社区、回到生活的主张,一种内源式的乡村发展模式。方案以以社区营造的方式介入绿地的营造过程作为激活乡村社区的起点,最大程度弱化设计师的角色,让社区居民成为场地营建的主力军,通过社区居民的共同参与找回濒临瓦解的社区感,重新凝聚人心,从而实现西宁乡村社区的内源式发展。

(1)贯穿整个场地的环境教育课程

方案将环境教育课程与场地中一系列的公共空间结合起来,使得周边学校的自然课程可以在场地中展开,同时提高村民和沿途路过的游客共同的环境主体性意识,从而在潜移默化中达到增强公共精神和环境认知的目标。

包括污水净化流程展示与参观和小型育种区实践与体验。

场地在完成相应的污水处理和净化任务的同时,提供了良好的展示和教育空间,设置了多个可参与的环境教育点,通过标识牌的定点解说、漂浮栈道的穿插对污水净化的整个流程和环境效益进行科普和展示。

同时,场地中在实现碳库功能的同时也作为湿地植物的育种基地,培育成熟后的植物可移植入新的场地,方案在生态缓冲带与深度净化区间设置了小型的育种实践基地,可供社区居民和儿童进行育种实践,在亲自动手的过程中更加深刻地体会湿地碳汇地生态功能,同时增加彼此间的情感交流,促进社区永续发展。

(2)社区居民全程参与的碳库建立与移植

在当地基层政府的协助下,组织社区居民参与小微湿地碳库的建立和移植,同时根据周边的交通状况和居民的分布情况,在碳库中建立起多种规模的小型人工湿地污水处理系统,并在建成后直接服务于周边的家庭,通过“自建自用”的模式充分调动社区居民的积极性,既解决了居民的生活污水处理问题,又在美化装饰住房周边环境的同时改善邻里关系、增强社区认同感,真正做到惠及自身。

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