滇池湿地驳岸中植物高度对视线影响的分析

刘佳琪 孟 鲁 潘 笛

(云南大学建筑与规划学院，云南 昆明 650504)

1 概述

2018年昆明政府办公厅印发了《滇池保护治理三年攻坚行动实施方案(2018—2020年)》。昆明滇池周边湿地公园对于环境生态的意义受到重视，湿地公园建设成为昆明公园系统发展的重点。湿地公园较河流、湖泊而言与城市有着更为紧密的联系。湿地公园为城市居民提供“休闲”场所，体现了城市与自然和谐发展的理念。建设湿地公园在很大程度上满足了人们对文化娱乐和高品质生活的需求。然而就昆明而言，湿地公园的设计还处于初级阶段，对驳岸亲水性的理解，很大程度上局限于“碰水”和“不碰水”的观念，这就造成了亲水方法千篇一律。本文通过数学分析建立一套植物高度适宜、植物层次清晰的集观景、亲水、休闲于一体的驳岸空间设计方法，在满足植物生态功能的前提下，改善游客在驳岸空间的观景感受。

2 滇池湿地公园植物景观现存问题

湿地公园作为城市重要的绿色“场所”，其驳岸植物景观设计不容忽视。就昆明而言，特殊的气候和地貌特征，为良好的生态环境和丰富的景观资源创造了条件，但在植物种类丰富的同时，出现了湿地公园植物层次过少或者繁杂，植物高度过高或过低等情况，均影响亲水体验。也有一些湿地公园设计过于注重项目的商业价值和经济利益，忽略了生态性和亲水性需求。如图1所示是昆明西华湿地公园植株高大杂乱和水面污染的照片，图2是东大河湿地公园水边植被茂盛易遮挡人们视线的照片。

我国目前研究植物高度对观景体验影响的案例中，很多研究只重视植物种类却忽略了高度带来的影响，所以基于景观空间营造和人体工学的理论，分析不同植物高度所带来的不同观景感受具有一定意义。

3 相关概念解释

亲水性是指人们在自然环境中活动时，具有接近水体、感受自然的行为特性。其中包括从视觉、听觉、触觉等多方面达到与水体亲近。驳岸是水陆交接的过渡区域，是沿河地面以下，保护河岸(防止崩塌或冲刷)的构筑物。

本文研究的主要内容是植物高度对视线的影响。视线即人眼与被观赏物体之间一条人为设定的直线。人的视线与水平面的夹角称为视角，可分为仰视、平视和俯视。不同角度观赏物体，会带来不同的心理感受。

4 研究方法

4.1 湿地公园驳岸分类

本文主要的研究区域为滇池周边的湿地公园之中的水域。按照水域所处位置大致可以分为以下两种：一种是临近滇池的区域，这些水域遮挡物较少，视野较为开阔，多以动水为主，游客可以眺望水面风景具有很好的观景效果，如图3所示。另一种是在湿地公园内部的水域，一般周围会有较多的视线遮蔽物，对视线有聚焦作用，便于营造成核心景观。这类水域多以静水为主，游客在周边游览会形成环状的游览路线，形成对景或借景，在欣赏水面景观时还可以欣赏对面景物在水面上倒影等形象，景观层次丰富，如图4所示。

根据上述区域的不同，植物景观也具有明显差异，本文研究将基于这两类不同的景观类型，提出符合其自身特点的视觉尺度系统。

4.2 植物景观视觉尺度系统

未知数解释：x:富营养化藻类物质距岸边的最远水平距离；a1:人所在位置距植物根部的距离；a2：最高点植物根部距水岸的距离；m:人所在位置距岸边的距离(m=a1+a2)；H:人的水平视线高度；h:植物高度；α:斜坡坡度；β：视线与污染物水面最远点夹角；γ：视线与对岸倒影顶端的夹角前期测量准备时，在观赏点(即游客停留点)架测量设备，并且设置测量仪高度为H。如图5，图6所示，区域1，区域2为植物高度控制的良好视线区间。

为保证游客在湿地公园驳岸停留时，不受驳岸植物高度的影响，能更多的欣赏到不同层次的景色，从而需要对植物高度进行控制。其整体原则为：遮蔽不良景观，增加景观层次丰富性。

图5为临近滇池区域的驳岸，图6为滇池周边湿地公园内部水域驳岸。由于目前滇池及其周边湿地内的水质问题还未得到彻底解决，因此在靠近驳岸较为浅水的区域，藻类植物的富营养化问题依然严重，极大的影响了游客的审美体验。在本次研究中，需利用植物充当屏障，对区域一和区域二中的富营养化藻类植物进行人工遮挡。由于环滇区位的不同(例如海东与海西)，风速以及风力的不同，滇池湿地中的藻类植物也呈现不同的生长趋势，但在某一特定的小环境中，藻类植物可以稳定在某一范围内不发生较大变化，因此需要施工人员根据现场小环境，测得x的数值从而进行施工。除此之外，人眼水平视线高度H，会根据此处停留的主要人群以及行为活动来具体设定。

4.2.1临滇池驳岸植物视线分析

如图5所示，在湿地公园临近滇池的地方，水面开阔，具有很好的视觉景观。以自然式斜坡驳岸为例，人们在驳岸停留时，可以通过眺望水面以达到欣赏滇池的效果。以下公式通过控制植物高度达到人们实现良好亲水性的效果。

一方面，为保证人们在观赏水面时不会受到污染物的影响，获得植物高度控制的最小值，当植物高度不小于这一数值时，人们的视线范围内有两个界面，下层为丰富的植物景观，上层为掠过植物看到的远处水景观。另一方面，当植物高度超过了人的水平视线高度时，人的观赏范围是以植物为主，少量水景观掺杂的一个界面，人们的亲水体验会降低。由此得到植物高度控制最大值。

最小值控制：

tanβ=(h+a2×sinα)/(x+a2×cosα)。

hmin=tanβ×(a2×cosα+x)-a2×sinα。

最大值控制：

h+a2×sinα=H+m×sinα。

hmax=H+a1×sinα。

因此植物高度范围为：

tanβ×(a2×cosα+x)-a2×sinα≤h≤H+a1×sinα。

4.2.2湿地公园内驳岸植物视线分析

如图6所示，将该滨水区域的景观分成三个层次。层次一为游客停留处驳岸上的植物景观，层次二为湿地水景观，层次三为湿地对岸上的植物景观。为保证游客视线的丰富性，扩大视觉空间，应保证这三种景观层次的完整性。与此同时，湿地对岸植物呈现在水面上的倒影可以增加第二层次水景观的丰富性。

根据整体原则可以得出，一方面需要利用植物对于浅水区的富营养化藻类植物进行遮蔽，由此控制植物高度的最小值。当植物高度低于这一数值时，游人视线会直接抵达水藻，影响亲水体验。另一方面，为保证游客视线通过层次一的植物景观，能看到层次二以及层次三，同时还要保证看到层次三中对岸植物的水中倒影，如图6所示可以控制植物的最大值。

最小值控制：

tanβ=(h+a2×sinα)/(x+a2×cosα)。

hmin=tanβ×(a2×cosα+x)-a2×sinα。

最大值控制：

tanγ=(h+a2×sinα)/(x+x2+a2×cosα)

(1)

tanγ=(H+m×sinα)/(x+x2+m×cosα)

(2)

由式(2)可得：x2=(m×sinα+H)/tanγ-m×cosα-x。

将x2代入式(1)中可得：

hmax=H-a1×cosα×tanγ+a1×sinα。

因此植物高度范围为：

tanβ×(a2×cosα+x)-a2×sinα≤

h≤H-a1×cosα×tanγ+a1×sinα。

5 结语

在湿地公园中，人们的亲水体验依赖于具体的感官接触，而“看”这一过程是绝大数人接触水的主要方式。植物作为视觉障碍，没有生硬的边界感，在视线引导方面具有得天独厚的优势。因此，研究湿地公园中植物高度在视线引导方面的作用具有实际意义。

经过充分论证，本文将实际驳岸抽象为简单数学模型，从数理上给出了植物高度在不同情况下的最佳理论范围。在湿地公园内部水面，植物高度的确立主要是基于水面污染物范围、对岸的良好景观与湖面倒影的丰富程度三个方面；而在滇池沿岸的水面，本文主要是基于视线的可达性与滇池沿岸可见污染物的范围两个方面来计算植物高度。

根据以上的数学建模与计算，本研究指出：驳岸景观设计中，可以根据驳岸的具体物理参数对植物高度控制进行动态计算。这一数学模型量化了植物高度设计，使得景观驳岸规划者可以在湿地公园驳岸进行精确的计算以快速确定植物设计高度，以最大程度上优化游客的亲水体验。