萬州城市分形法設(shè)計(jì)策略

何普森

(方略建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司重慶分公司, 重慶 400045)

萬州城市分形法設(shè)計(jì)策略

何普森

(方略建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司重慶分公司, 重慶 400045)

文章通過對萬州城的實(shí)地調(diào)研、資料收集、分析、歸納等研究手段，研討分形在沿江城市形態(tài)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的作用和應(yīng)用。主要討論了認(rèn)知和評估環(huán)節(jié)，提出用以認(rèn)知山地城市形態(tài)以及控制城市設(shè)計(jì)的方法和策略，并在設(shè)計(jì)策略上進(jìn)行了探討，為城市形態(tài)研究以及相關(guān)問題，提供了一定的理論依據(jù)。

歷史發(fā)展; 地形地貌; 實(shí)例形態(tài); 設(shè)計(jì)策略

1 萬州城的歷史發(fā)展與地形地貌

萬州城是一座歷史悠久的千年古城。東漢建安21年(公元216年)置縣，至今有1 700多年歷史。建縣之初名為羊渠，唐貞觀8年(公元634年)改為萬州，很早以前的萬州，就因“萬川畢匯”而得名；因“萬商云集”而聞名。明洪武6年(公元1373年)降州為縣，稱萬縣。民國時期的萬州，為四川省第九行政專員公署所在地。四川最著名的城市只有三個，就是成都、重慶、萬州，史稱“成渝萬”，可見當(dāng)時的萬州名氣之大。萬州的歷史悠久程度一點(diǎn)不遜于成都、重慶，故有“成渝萬”三足鼎立一說。建國后改名為萬縣市，屬地級市，是川東地區(qū)第一重鎮(zhèn)。重慶直轄后，萬縣市劃入大重慶，又還名為萬州區(qū)。

萬州城地處長江南北兩岸，苧溪河的東、西兩岸，位于大重慶的東北部與四川盆地東部的邊緣，是長江三峽庫區(qū)的腹心。萬州境內(nèi)溪流眾多，依山傍水，城中建筑依山勢而建，城內(nèi)建筑物從江面算起，垂直高差在100～200 m之間。由于三峽工程的建成，迫使長江水位提高，萬州就有了江城的韻味，重慶叫‘山城’，萬州被稱為‘小山城’。萬州幅員遼闊，管轄地域較廣，是重慶市人口最多、移民任務(wù)最重、城市體量最大的區(qū)縣，是重慶的第二大城市。

以下就以萬州地區(qū)天仙湖區(qū)域的一個地塊項(xiàng)目的分形為實(shí)例，對該城市形態(tài)進(jìn)行研究剖析。

2 萬州城的實(shí)例形態(tài)研究

2.1 地理位置

萬州天仙湖區(qū)域項(xiàng)目地塊屬于萬州苧溪河綜合整治開發(fā)區(qū)域——三峽天仙湖修建組成部分之一。該項(xiàng)目基地位于萬州主城區(qū)高筍塘與周家壩交界處的北濱路苧溪河段內(nèi)側(cè)。

基地南倚山地，北臨天仙湖，扼守天仙湖與原苧溪河的交界處，對岸整個南濱路均能觀察到這一區(qū)域，該區(qū)域也是萬州地區(qū)重要的景觀點(diǎn)。此地段地理環(huán)境優(yōu)越，是典型的、能反映山地城市特色的地段。政府相關(guān)部門對這一地段的開發(fā)提出了具體的要求；即建成后的區(qū)域城市形態(tài)應(yīng)當(dāng)處理好山與城的關(guān)系。

2.2 地形地貌分析

該項(xiàng)目用地位于苧溪河流入長江之口的沖積河谷地帶以西，處于天仙湖與周邊山地之間較為平坦的臺地，用地大致呈弧形帶狀(圖1)，形狀較為規(guī)則，全部為三峽水位淹沒回填造地區(qū)?；啬厦鏋楦哂诨?00 m的臺地，北面為天仙湖(圖2)。開闊的湖面形成了整個區(qū)域的景觀視線通廊，基地背依高于項(xiàng)目200 m的山地，形成了項(xiàng)目建成后的立面天然的圖面背景。

圖1 項(xiàng)目所在位置

圖2 地形地貌分析

依托環(huán)境、尊重現(xiàn)狀、滿足發(fā)展、延續(xù)歷史是城市空間形態(tài)模式選擇的基本要求，也是城市空間形態(tài)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。要在項(xiàng)目建設(shè)過程中做到最優(yōu)化的選擇，必須把握兩個要點(diǎn)：首先要把握區(qū)域景觀主導(dǎo)因素(即項(xiàng)目基地倚靠的山地)；其次要把握沿江城市輪廓線的延續(xù)性。就第二點(diǎn)而言，根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，城市輪廓線會隨著城市改造發(fā)展的過程不斷改變，因此，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)把握第一個要點(diǎn)，使得項(xiàng)目形態(tài)最終與環(huán)境景觀主導(dǎo)因素——山體形成和諧的關(guān)系為主。

2.3 周邊建設(shè)狀況分析

萬州天仙湖區(qū)域項(xiàng)目地塊南臨14 m城市次干路，北臨26 m濱江路。南部為小天鵝批發(fā)市場，東北為北濱蘭亭居住小區(qū)(圖3)。

圖3 項(xiàng)目周邊建設(shè)狀況

總的來說，基地以西地勢較為開闊，建筑密度也相應(yīng)較大，基地與山體之間的臺地上的建筑較為低矮，但由于處于臺地之上，對沿江城市群輪廓有明顯的填充作用。

基地以東的現(xiàn)有房屋建成時間較長，城市形態(tài)具有密集而略顯老舊的特征，房屋多為多層建筑，少量小高層建筑。臨江城市形態(tài)反映出建筑的布置并沒有妥善考慮顯山露水的原則，發(fā)展基本建立在對沿江土地的飽和利用的基礎(chǔ)上，且具有無序蔓延的趨勢。

基地西北方相鄰區(qū)域的建筑相較基地以東的建筑建成時間為短，建筑布置較為嚴(yán)整，但沿江建筑體量大而無當(dāng)，且與周邊自然環(huán)境沒有應(yīng)當(dāng)?shù)暮魬?yīng)。綜合分析周邊城市形態(tài)的現(xiàn)狀可知，本案作為天仙湖南岸的起點(diǎn)位置，其形態(tài)的生成不但應(yīng)當(dāng)考慮自身，還應(yīng)當(dāng)成為未來南岸城市形態(tài)生成的標(biāo)桿。

2.4 環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)研分析

該項(xiàng)目是萬州天仙湖綜合治理項(xiàng)目的一部分，很長一段時間以來，這個地段一旦被提起，給人的印象就是“一潭臭水，半座舊城”。這句話同時反映了該區(qū)域的生態(tài)危機(jī)和天仙湖對城市存在很大范圍內(nèi)的差評影響。

該地區(qū)不但水的生態(tài)環(huán)境受到破壞，同時城市發(fā)展也與周邊自然環(huán)境出現(xiàn)矛盾。項(xiàng)目的目的在于整治水環(huán)境的同時，亦是為了改善城市環(huán)境，將該區(qū)域打造成為和諧生態(tài)、健康生活的新城區(qū)。

項(xiàng)目基地依山傍水，在大環(huán)境的要求下，要求協(xié)調(diào)統(tǒng)一周邊環(huán)境；尤其是協(xié)調(diào)新建建筑與山的形態(tài)關(guān)系、論證地塊的合理建設(shè)高度，并結(jié)合上級規(guī)劃的具體定位和改造更新的目的，綜合考慮基地周邊環(huán)境提出的要求。建設(shè)將在進(jìn)行項(xiàng)目總圖以及單體設(shè)計(jì)時，保持與濱江干道景觀及天仙湖周圍山勢層次錯落與總體規(guī)劃的統(tǒng)一，體現(xiàn)山水城市景觀與周邊建筑在形體、體量、高度、色彩等方面的有機(jī)協(xié)調(diào)；也體現(xiàn)了重慶第二大都市的風(fēng)韻，延續(xù)其地域的文化特征，打造萬州一流濱江居住區(qū)。所以，在建造中必須解決的問題，就是如何使建筑與山水及舊城達(dá)成和諧的關(guān)系。

3 基于分形方法的設(shè)計(jì)策略

3.1 研究步驟

首先，通過該區(qū)段對城市影響最大的區(qū)段進(jìn)行分析、現(xiàn)場調(diào)研和咨詢，確定基地對岸的主要視點(diǎn)，再通過主要觀察視點(diǎn)所能觀察到的城市立面效果，進(jìn)行分形特征加以分析。同時，根據(jù)視覺認(rèn)知心理學(xué)的相關(guān)理論可以知道，人類對信息的心理體驗(yàn)總的來說包含了兩個環(huán)節(jié)：首先是信息從物理過程到神經(jīng)過程的轉(zhuǎn)化；接下來是從神經(jīng)過程到心理過程的轉(zhuǎn)化。前者環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)，有賴于人的視覺理解力，城市的形態(tài)與城市的總體觀感是一個綜合體，攜帶并傳達(dá)了很多有效地被人所接受的信息；因此，城市形態(tài)要在創(chuàng)造本身優(yōu)良視覺效果的同時，不能破壞環(huán)境的整體效果，要與環(huán)境氛圍相融合，在達(dá)到和諧的基礎(chǔ)上提高整體的視覺效果為佳。把握了設(shè)計(jì)原則之后，即需要嚴(yán)格按照步驟準(zhǔn)備分形分析方法的各項(xiàng)數(shù)據(jù)(圖4)。

圖4 研究步驟

3.2 現(xiàn)狀分析

首先，通過對調(diào)研取得的現(xiàn)狀立面資料分析研究發(fā)現(xiàn)，沿江建筑基本沿山體下部三個臺地建設(shè)形成三級臺階，但由于其間缺少綠化和其他反映地形的參照物，三級建筑在視覺層次上未能拉開，前后關(guān)系未能反映，所以，后部建筑對前期建筑之間的間隙形成了明顯的填充作用。因此，在對本案進(jìn)行形態(tài)設(shè)計(jì)時，項(xiàng)目自身的形態(tài)不是唯一的考慮因素，還要同時兼顧方案形成后，原有后部建筑的輪廓線與項(xiàng)目形態(tài)輪廓線的組合關(guān)系。

其次，從整體畫面上看，建筑群中部盡管同樣存在上述問題，但其天際線尚能與山體的分形特征呼應(yīng)，而建筑群右部則因維數(shù)過大與背景發(fā)生沖突。

第三，根據(jù)上級規(guī)劃可知，在未來的城市規(guī)劃中，周邊區(qū)域的改造幅度很大，因此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)以我為主，協(xié)調(diào)建筑與周圍不可變的景觀因素，而無需考慮沿江城市輪廓線的延續(xù)性問題(圖5)。

一般來講，在城市設(shè)計(jì)和規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，城市的綠地系統(tǒng)和城市中自然環(huán)境的保護(hù)在事實(shí)上是被動的，并不是主導(dǎo)因素，只能算作點(diǎn)綴，是后續(xù)的、次生的。這樣的現(xiàn)實(shí)必然導(dǎo)致自然的城市景觀因素的完整性和連續(xù)性得不到保證。城市和環(huán)境的關(guān)系主次顛倒，城市與自然的關(guān)系是割裂的。這樣的結(jié)果，明顯違背了城市是其固有生長基礎(chǔ)之上的組成部分這一基本的前提。城市與環(huán)境間的生態(tài)隔離得不到保障，組團(tuán)之間的天然生態(tài)隔離和綠帶被侵占，隨著組團(tuán)的發(fā)展，各組團(tuán)對新的發(fā)展空間的需求增大，而面對有限的空間只能就地擴(kuò)張，不斷地侵蝕周邊的生態(tài)隔離綠地。

圖5 沿湖建筑輪廓與山體輪廓線現(xiàn)狀

3.3 維數(shù)分析

上述的這種一般性的情況，在對本案基地的調(diào)研中也一一凸顯。因此，要改變這種情況，首先要改變的就是環(huán)境和建筑之間的主從關(guān)系，以相對具有不變性的自然景觀環(huán)境為主和城市形態(tài)與之適應(yīng)的方式，打造與自然相協(xié)調(diào)的城市形態(tài)。同時，還應(yīng)當(dāng)合理進(jìn)行開發(fā)建設(shè)最大化城市開放空間的面積，在優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)、提供安全空間的同時，形成景觀效益良好、可達(dá)性高的城市公共空間，以提高人居生活品質(zhì)。

其次，要使新建區(qū)域與山體關(guān)系和諧，必須取得該區(qū)段的山體維數(shù)，然后通過這個維數(shù)對幾個論證方案進(jìn)行評估。其具體做法是通過盒數(shù)維數(shù)計(jì)算法，計(jì)算出山體輪廓線(圖6)，再分別計(jì)算出按照各種設(shè)計(jì)要求，布置設(shè)計(jì)的社區(qū)建筑整體輪廓線的維數(shù)，最后通過數(shù)據(jù)比對，確定分維值與山體維數(shù)分析數(shù)據(jù)最為契合的方案，并通過各方面的對比研究和綜合權(quán)衡，調(diào)整出最適合的設(shè)計(jì)方案。

圖6 維數(shù)分析

3.4 設(shè)計(jì)策略

經(jīng)過景觀視線分析，該建筑布置方式能夠在較好的適應(yīng)山脊輪廓線的同時，不遮擋其后兩級建筑的視線。這樣的一個要求，使新建筑的輪廓線必須同時照顧到其后建筑對其產(chǎn)生的填充作用。通過軟件計(jì)算得出的結(jié)果來看，現(xiàn)有的建筑輪廓分形維數(shù)為1.254左右，而其后的丘陵山脊的輪廓線的分形維數(shù)為1.148左右，兩個數(shù)據(jù)之間的差距達(dá)到0.106。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，與山體形態(tài)分形特征相契合的建筑設(shè)計(jì)方案，其外形輪廓線的分形維數(shù)應(yīng)當(dāng)在考慮周邊建筑,尤其是基地與山體之間的原有建筑，對前部建筑輪廓線的填充作用的前提下，靠近1.148這個數(shù)據(jù)，這樣才能使二者在圖形特征上產(chǎn)生良好的呼應(yīng)，形成協(xié)調(diào)的圖底關(guān)系。

本案的設(shè)計(jì)過程在滿足容積率、建筑密度、綠化率以及建筑間距等限制條件的基礎(chǔ)上，一共做出了四個必須方案，然后根據(jù)方案，建立了大致的體量模型為形體融入實(shí)景照片做準(zhǔn)備。通過前期的工作模型融入實(shí)景照片(圖7)，取得了每個方案的沿江立面形態(tài)的分形維數(shù)值，并將這些數(shù)值與山體的輪廓線分形維數(shù)1.148進(jìn)行比對，最終獲取了分形特征與山體形態(tài)最為契合的方案(圖8)。

圖7 設(shè)計(jì)分析過程

圖8 設(shè)計(jì)分析結(jié)果

4 結(jié)束語

本文通過實(shí)地調(diào)研、資料收集、分析歸納等應(yīng)用手段，提出分形用以認(rèn)知山地城市形態(tài)及控制城市設(shè)計(jì)的方法和策略。在這個設(shè)計(jì)方案中，筆者把握的理念是自然決定設(shè)計(jì)，而不是由設(shè)計(jì)來決定自然，要讓山地建設(shè)在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，使建筑物與自然環(huán)境有機(jī)地融合在一起，就應(yīng)當(dāng)把握好自然，不要讓人為的任性對自然環(huán)境亂加改造，任意胡為的結(jié)果便會損害環(huán)境的自然美；把握了自然環(huán)境，才能體現(xiàn)出個體城市的特性。文章主要討論了認(rèn)知和評估環(huán)節(jié)，并在設(shè)計(jì)策略上進(jìn)行了研究探討，為城市形態(tài)的研究以及相關(guān)問題，提供了一定的理論依據(jù)。

2015-06-17

何普森(1976～)，男，工學(xué)碩士，工程師，從事建筑設(shè)計(jì)工作。

TU201.1

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