自然环境对民居的影响

神州大地,有着悠久的历史,更有着深厚的文化底蕴,而其中的一些传统民居,更是我们中华艺术的瑰宝。从远祖们居住的山洞,到古代金碧辉煌的宫殿,再到现在鳞次栉比的高楼大厦,固然与当时的社会经济、生产和建筑技术水平有密不可分的联系,但是与当地的环境更有着千丝万缕的联系。一方水土养一方人,我们中华传统建筑的精美,不但体现了当时建筑技艺的高超、社会的繁荣,更是体现了对当地环境的一种适应。环境影响人,人也影响环境,人的发生和发展与自然环境有着密切而微妙的关系,良好的居住环境不仅有利于人类的身体健康,而且还为人们的大脑智力发育提供了条件。现代科学研究表明,良好的环境可使脑效率提高15%~35%,正如有物华天宝,人杰地灵之说。
一般说来,自然地理环境对民居的影响主要体现在选址、建筑材料、朝向等方面。
一、从选址方面看
1.地质的影响万丈高楼平地起,地基的重要性不言而喻,而地质构造对地基的影响是显而易见的。一般来说,由坚硬岩石组成的褶皱山地,由于岩性坚硬,抗风化能力强,强度较高(除节理很发育的地段或是断层地段),是地基的理想之地。而下列地区则不适宜建筑:有较厚现代堆积物的山坡,或是由不透水的薄层岩石组成、有软弱夹层的地质区,有岩体节理构造发育、断层的地质区,有潜在滑坡、崩塌、坍塌和泥石流的地质区。
2.地形的影响自然地形千姿百态,在建筑选址时,先要避开山势陡峭、纹理错乱、生态状况不良的地形,因为这些地方在地震和暴雨时极易出现滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。其次不要选择四周高大封闭的地形,这种地形通风较差,造成逆风,增加午后的温度,降低午夜的温度,助长午后的风势,阻碍视线,影响排水,不利于空气的对流和扩散,且有受洪涝侵袭的可能。而较为开敞的地形,可促进通风,增强空气流动,视野开阔,生态景观良好,比如三面环抱,一面开阔,并具有一定坡度的地形较佳。坡度一般以0.3%~2%为好,既有利于排水,防止洪涝,又便于交通,视野开阔,且建筑可多层次展开,景色相对平地建筑和自然景观来说更为优美;再则通风好、自然采光与日照很少受阻碍,微气候好,地下水位低,便于排污排水。在现代建筑的观念和实践中,由于科学技术的发展,各种施工机械的大量投入,使人们可轻易地改变一个小区的地形,而且容易实施的方案首先是地形平整——原本生动的石头被掩埋,消除天然植被,填塞小溪池塘或被引入下水道……笔者认为,一个好的规划师应该深入分析自然地形特征和建筑内容之间的联系,寻找两者之间的最佳关系,做出建筑和地形相融一体的方案。
3.水文的影响
古代所谓无水不成园,肯定了水是住宅的血液。有水就有了灵气,一切都活起来了。水对提升居住品质作用不小,适当的水景构造,能起到丰富空间环境和调节小气候的作用,增强居住的舒适感。水是生态环境中最具动感、最活跃的因素,将水、绿色植物、雕塑作品有机融合,更有回归自然的感觉。大面积水域还能吸收空气中的尘埃,起到净化空气的作用,这对人的健康大有裨益。但是如果利用不当,也可能导致建筑物受到损毁,并可能破坏生态环境,造成环境污染。我们知道,河流在地形地质的限制和地球自转偏向力的作用下,对河岸的作用也不相同。在河曲处,由于水力的惯性,水流速度快,主要体现为侵蚀作用,河水不断地冲击河道的凹岸,使其不断坍塌,河岸不断地退缩,不宜建筑物的建设。而在凸岸,水流速度缓慢,主要体现为沉积作用,泥沙不断地堆积,河岸逐渐加宽而慢慢成为基地,宜分布建筑物。不过选择河流的凸岸台地上建房屋,还要注意地基要高于常年的洪水水位之上,可避免水涝之灾。同时,还要考虑水源的问题,一是要有清洁的、优质的水源,周围30米内无渗水厕所、粪坑、垃圾场和工业废水等污染源;二是不宜太远,远则耗费财力,对于生活极不方便。
二、从建筑材料方面看
民居的建筑材料一般是就地取材,同时兼顾材料的坚固耐用性,适应环境和美观程度。我国主要有:威海的海草房,主要由石头和海草建成;生活在高寒地区的牧民,为御寒用毛毡作材料搭建的毡房;陕北黄土高原的窑洞,黄土高原地区土层厚,但缺少石料、木材,居民在黄土壁上挖窑洞居住,冬暖夏凉,采光较差;土塬下,陡崖边,人们将厚实的土层削成直上直下的平面,尔后打洞垒石,安窗上门,在拱形的窑洞里盘灶搭炕,窑里温度四季都保持在15℃左右;藏族用石块堆砌的碉房,外形像碉堡;傣族人以竹材搭建的竹楼,以适应潮湿多水的环境;蒙古族牧民长期逐水草而居,流动性大,设计了便于搭拆、运输的轻骨架蒙古包;哈尼族蘑菇房状如蘑菇,形式多样,云南红河、元阳、绿春等地多为土墙草顶楼房,以石垫基,以木为柱,土基砌墙,屋顶铺茅草,少数用瓦覆盖;楼房分上、中、下三层,下层关牲畜,中屋住人并存粮食,上层堆放杂物;蘑菇房玲珑美观,独具一格;即使是寒冷的冬天,屋里也是暖融融的;而炎热的夏天,屋里却十分凉爽。福建客家土楼,土楼采用当地生土夯筑,不需钢筋水泥,墙的基础宽达3米,底层墙厚1.5米,向上逐渐缩小,但顶层墙厚也不小于0.9米;然后沿圆形外墙用木分隔成众多的房间,其内侧为走廊;土楼除具有防卫御敌的奇特作用外,还具有防震、防火、防盗以及通风、采光好等特点;由于土墙厚度大,隔热保温,冬暖夏凉。福建泉州地区的传统民居,不但墙壁是用大条的花岗岩搭建,连房顶也是用花岗岩来修建,这与当地盛产此类岩石有关。而在大多数的平原地区,主要还是用砖块和木料来修建。国外的有:北极地区因纽特人的冰屋,东南亚的高架屋,沙漠地区的土坯房,几内亚湾附近的海带草房等。还有一些地方的民居建设,还要考虑当地的灾害情况,比如说日本多火山地震,所以其传统民居大多是由轻质木料或其他轻质材料建成,类似的还有旧金山的民居。

三、从朝向看
1.各种建筑物墙面及居室内可能获得的日照时间和日照面积太阳辐射是气候形成的主要因素,也是地球上的主要热源,而一般来说,在各垂直面上,太阳辐射强度以东、西向最大,南向次之,北向最小,避免东晒、西晒已为人们所注重。所以在冬季寒冷地区,房屋应该建设成能够充分吸收阳光的朝向和形状;而在常年炎热地区,房屋应该建设成能避免接受阳光长时间的照射。墙面上接受的太阳热量,除了与照射角度和时间有关外,还与日照时的太阳辐射强度有关。由于太阳辐射强度一般是上午低、下午高,所以无论冬季还是夏季,墙面上接受到的太阳辐射热量,都是偏西的朝向比相应的偏东朝向稍高。夏季室外的最高气温,一般出现在13~15时之间,此时太阳正好位于西半天,西晒是比较强烈的。因此应根据建筑物使用要求的不同,充分利用太阳辐射有利的一面,控制和防止不利的一面。我国大部分地区处于北温带,在无遮挡的情况下,大多的建筑物南墙面上的日照时间最长。以广州(22°26′~23°56′N、112°57′~114°03′E)为例,夏季太阳方位角变化范围大(图2),各朝向的墙面都能获得一定的日照时间,以东南和西南朝向最多,夏至日照时间在13小时左右;冬季太阳方位角变化范围小,冬至日北朝向基本上都得不到日照,南朝向日照时间在10小时左右。根据有关研究表明,广州地区的最佳建筑朝向在南偏东15°~南偏西5°朝向的范围内。

2.建筑物室内可能获得的紫外线量太阳辐射中的紫外线不但有杀菌能力,也具有物理、化学、生物的作用,它能促进生物的成长和发展。所以幼儿园、疗养院、医院病房、住宅等,都应该考虑室内的直射阳光,争取扩大室内日照时间和日照面积,以改善室内卫生条件,益于身体健康。虽然阳光对我们来说,是必不可少的,但是直射阳光对生产和生活,也能引起一些不良的影响。如在夏季,直射阳光能使室内的温度过高,人们易疲劳;紫外线还能破坏眼睛的视觉功能,并且在直射阳光中注视物品,或是阳光反射到人的视野范围内,会引起显著的明暗对比,产生炫目的感觉,时间过长会使人头昏,降低工作效率。这就要求采取必要的措施,防止直射阳光。一天当中,正午前后的紫外线最多,日出以后及日落前最少。根据多年的实践证明,在冬季各朝向居室内接受紫外线,以南向、东南和西南朝向较多,东、西朝向较少,大约只有南向的1/2,东北、西北和北向的居室则更少,大约只有南向的1/3左右。因此,从接受紫外线来考虑,南偏东45°到南偏西45°朝向的范围内为较佳的建筑朝向。
3.主导风向
主导风向对冬季室内热损耗程度及夏季室内自然通风影响很大,因此,选择建筑物的朝向时,必须考虑主导风向。在北方寒冷地区,冬季为了建筑防寒,应避免对着冬季主导风向,以免热损耗过大,影响室内温度。如北京地区,冬季主导风向是北风和西北风,从北偏东45°到北偏西60°的范围内,主导风向入射角小于45°,冬季风侵袭比较严重;在南偏东60°到南偏西60°的范围内,处于背风面,是冬季建筑物的适宜朝向。在南方炎热地区,争取良好的自然通风是选择建筑物朝向的主要因素之一,应将建筑物朝向尽量布置在与夏季主导风向入射角小于45°的朝向上,使室内有更多的穿堂风。但当多幢建筑物平行排列时,应当避免建筑物正对夏季主导风,以避免建筑物之间,产生漩涡区过大,对后排建筑物的通风不利,在这种情况下,建筑物朝向宜采取与夏季主导风向入射角在30°~60°之间的朝向上,以利于室内的自然通风。在多风沙地区。宜使建筑物的纵轴平行于风沙季节的主导风向,如此有利于保持室内的卫生条件,减少大面积墙面受风沙的侵袭。一般说来,选择朝向,在北方冬季较冷,室外活动较少的地区,以日照为主;在夏秋季节较为炎热的地区,冬季仍有一定的室外活动,则以炎热季节的自然通风为主。另外自然景观也是考虑朝向的因素之一。所以在现代的商品房的销售中,楼层的层数和高度以及朝向都是影响价格的重要方面。总而言之,正是由于各地的自然环境不同,从而导致各地区的历史传统、生活习俗、经济条件、审美观念的不同。人们常把自己的心愿、信仰和审美观念,把自己所最希望、最喜爱的东西,用现实的或象征的手法,反映到民居的装饰、花纹、色彩和样式等结构中去。因而,民居的平面布局、结构和造型等也有明显差异,既淳朴自然、又各具特色。可见,自然环境对民居的影响是深远而悠长的。