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西海固地区乡村聚落生态节水智慧与适宜性营建策略探讨——以彭阳县乡村聚落为例

日期:2024年04月24日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:231
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202404181516249714 论文字数:69866 所属栏目:建筑学论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis

本文是一篇建筑学论文,本文基于生态节水理念,以彭阳县乡村聚落实际案例分析为基础,从“宏观——彭阳县县域水环境与聚落分布特点、中观——彭阳县水环境与聚落分布特征、微观——聚落生态特征营建”三个层面进行逐一剖析,最终分别对聚落及民居两个层面构建适用于西海固地区的生态节水智慧策略。

1 绪

1.1 研究背景

1.1.1 历史问题——旱涝并存下的乡村聚落

中国有42%的土地属于干旱、半干旱地区,主要是以黄河为边界,宁夏位于西北腹地,干旱、半干旱地区占据了全国80%的土地面积,自然地理上有很明显的区域性特征。西海固降水特征如图 1.1所示,在五到八月份,西海固各地市、县的降雨量有很大的变化,主要集中在夏天。又如图 1.2所示, 与宁夏其它地区相比,西海固地区水资源丰富,具有旱涝共存的地域性特点。该地区从南到北降水量逐渐减少,三季干旱,夏季强降雨的自然特点,导致旱涝共存,存在降水时空分布不均等问题。 

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从上面的分析中,我们可以看到,以彭阳县为代表的西海固地区,有着明显的雨热同期及地表水资源分布不均匀等特征。一方面,降雨是一种自然的资源,在很长一段时间里,它一直被人们所关注。因此,对降雨的利用进行研究并对其进行转换,是解决或缓解该区域干旱状况的最重要方法。另一方面,由于其独特的地理和气候环境,导致了降雨灾害的发生。这种旱涝共存的特点源于为当地的气候及地理条件等自然因素,因此不可能在短时间内发生变化,所以处于生态空间中的农村聚落在发展的过程中,逐渐形成了一系列的应对措施。这些以水旱共存为基础的空间格局,具有很大的研究价值。

1.2 研究范围与概念界定

1.2.1 研究范围

论文以位于宁夏西海固区的彭阳县为研究对象,彭阳县位于我国西北黄土高原东段,海拔高度为1248~2418 m,地形为西北高、东南低、起伏起伏。域内山塬梁峁似骨骼纵横,河流沟壑如血脉相通。泾河流域的红河,茹河,安家川河从西到东贯穿全境。(图 1.3)。全县划分3个自然区域:北部黄土丘陵区、中部河谷残塬区和西南部土石质山区。彭阳县所在的流域为洪茹蒲河流域,该流域指洪河、茹河、蒲河流域,包括彭阳县全部以及原州区的河川、官厅等乡[1 ]。研究区彭阳县全部位于洪茹蒲河流域范围之内。

1.2.2 基本概念

1.西海固地区

从人文主义地理学的视角出发,对宁夏回族自治区“西海固”区域进行了探讨。狭义的“西海固”名称,可以追溯到1953年“西海固回族自治区”的历史,当时,它是西吉,固原,海原三县的合称。“西海固”一词一般用来表示宁夏南边黄土丘陵地区西吉,海原,固原,泾源,隆德,彭阳,同心等7个县。

3.洪茹蒲河流域

指洪河、茹河、蒲河流域,包括彭阳县全部以及袁州区的河川、官厅等乡。

4.乡村聚落

就“聚落”所指的人的聚落而言,“聚落”一词的涵义常有广义和狭义之分,而广义范围包含城市,而狭义的范围仅仅指村落。广义的范围经常被用来描述人类居住的整体,它是一个总的属性,或一个连续系统的概念。在建筑学上,通常把具有比较丰富传统文化和历史建筑遗迹的村庄称为“聚落”,而本文所指的聚落就是狭义上的“聚落”。

5.生态节水概念及特征

生态节水强调站在整体生态系统的层次上,对水环境进行全面的考量,区别于传统的以节约用水为主的节约方式,其核心是把水资源作为一个可循环的可再生资源利用体系。农村聚落的节水与城镇节水型节水相比,具有地域性和自发性,且具有明显的地域特色。

2 彭阳县水环境特征

2.1 彭阳县水环境概况

2.1.1 降雨和地形概况

彭阳县降雨从季节周期的角度来观察,一年中的降雨量在四月份开始增加,在六月份突然增加,在七月份达到降水量的最高点,这个最高点会在七至三个月之间,一年中有三个降水的峰值时间段,即:春天连续的4至5月份,夏天的7至8月,夏天的暴雨集中在7至8月,秋天的雨水集中在9至10月,夏天的降雨量可以占到一整年的60%至80%,年降雨量为550mm-650mm,冬天干旱,缺少雨雪。彭阳县大多处于年降水量400毫米至500毫米的范围内,四季如春,其降水的特点是三季旱涝,一季多雨,且具有空间和时间上的不均衡性[37],年水面蒸发量高达900毫米~1200毫米,水资源严重短缺造成几乎每年都有不同程度的旱灾[38]。

彭阳县位于黄土区西北部,土壤以湿陷为主,容易发生水土流失。区域内的地形地貌,是因为第四纪黄土大面积覆盖于古近纪、新近纪基岩之上,再经过流水切割和土壤侵蚀以及现代沟壑分割等内、外地质作用的综合作用而形成的[39]。降雨产生的地表径流对地形有冲击和侵蚀的作用,水量越大对地形的影响越大,降水量和地面的水流速度都对地形的变化有塑造的作用。

2.2 彭阳县域的GIS水文分析

在此过程中,受降雨影响的地区和在其进入出水口之前,其通过的路径被称作“流域”。通过河流系统的河流仅仅是水循环中的一部分,而水循环中还包含了降雨,蒸发以及地下水的流动。水文分析方法侧重于研究地表上的水流,能够更加直观的观察水的形态,并且可以进一步计算出各个流域。论文使用的软件为ArcG IS Pro3.0。水文分析工具为ArcG IS Spatial Analyst extension工具箱中的水文建模工具,此工具提供了用于描绘某一表面上各物理组成部分的方法。这些水文学手段可以被用来识别汇、确定流向、计算流量、绘制分水岭、建立河网。

2.2.1 数据获取及填洼

分析所用到的DEM是地表形态高程属性的数字化表达,包含了丰富的地貌地形、高程信息以及水文相关信息等,能够在一定分辨率下识别局部地形特征。本文数据来源为地理空间数据云官网,将数据导入ArcG IS Pro中进行裁剪获得具有彭阳县边界的DEM数据。

截取的DEM数据中存在一些凹凸不平的区域,这一部分区域会对计算结果产生误差,因此进行填洼操作,处理得到“无洼地的DEM”。

2.2.2 河流网络提取

ArcG IS Spatial Analyst extension工具箱中的流向工具支持三种流向建模算法:D8、多流向 (MFD) 和 D-Infinity (DINF)。本文分析中用到的流向工具为D8流向法,此法可对每个像元到其最陡下坡相邻点的流向进行建模。

流量又称汇流累积量,根据上一步得出的流向数据计算每点流过的水量大小,使用流向网格数据,来计算每个网格在流向上累计的网格数,网格的流量越大,则表示在相应的区域中,地表产流的可能性就越大。当流量为0时,则此区域为分水岭。利用“栅格计算器”提取河网,将栅格中水流累积量大于1000的栅格赋值为1,输入Con(Flow Accumulation1>1000,1)得出结果。

3 彭阳县聚落选址特征与水环境相关性分析 .......................... 25

3.1 调研对象分类与空间数据采集分析 ........................... 25

3.1.1 调研对象分类 ............................ 26

3.1.2 深度识别采集建筑轮廓 .................. 27

4 彭阳县聚落生态节水智慧提取 ......................... 49

4.1 生态节水调研 .................................. 49

4.1.1 公共空间生态节水调研 ............................ 49

4.1.2 院落生态节水调研 .................................. 50

5 彭阳县聚落生态节水适宜性营建策略 .................... 95

5.1 聚落生态节水策略 ........................... 95

5.1.1 规划原则与体系 ......................... 96

5.1.2 集排水策略 ........................ 100

5 彭阳县聚落生态节水适宜性营建策略

5.1 聚落生态节水策略

根据第四章中的总结,合理的“排蓄体系”是村落生态节水的基础构架,在“排蓄体系”中的汇排水、水土保持以及公共空间节水则是具体构筑层级的策略,这部分的原始自发的建构依托于当地居民长期以来生活的经验,其核心内涵是人的参与。从这三种方式来看,生态节水智慧的空间构成具有明显的被动化特点,利用自然界固有的重力做功运行,一体化的排蓄系统是应对水旱环境的基础,通过排蓄系统中的各组成部分构成具有弹性的生态节水系统。

为此,彭阳县城市公共空间中的“生态节水”理念亟待进行理性转化,寻找“传统”和“现代”的结合点,将“自然节水”的实践体验和“现代节水”的设计理念有机结合,构建符合彭阳县地域特点的“生态节水型住宅”。对于传统生态节水智慧的提炼,其根本目的在于探究从彭阳地区乡村聚落的从古至今发展的脉络,其中蕴含的指导思想可以归纳为三个方面:第一,增强“排蓄一体化”设计;第二,提高水土滞留效率;第三,提高公共空间防护效率。如图 5.1传统生态节水智慧与现代设计之间的联系所示,从传统经验到当代对策,从“排水-蓄一体化”到提升水土滞留效能,再到保护公众空间的三条思维路径一一对应。在此基础上,再结合实际情况,才能在彭阳县庭院中寻找出更为精确的用水方式和技术。增强“排蓄一体化”表现为优先快排、雨水缓冲区、集水系统三个方面,现代应用策略为分流制排水系统设计与集水系统优化设计;提高水土滞留效率在传统经验中表现为山体的梯化处理、淤地坝以及防护林带,现代应用策略为增加生物滞留池、优化排水沟设计以及路缘替代法;提高公共空间防护效率在传统经验中的表现为护坡与生态排水系统,现代应用策略为护坡优化设计。

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6 结论和展

6.1 研究结论

本文基于生态节水理念,以彭阳县乡村聚落