1、仁里村代谢分析与生态设计研究报告摘要随着新农村的改造建设，农村居民的生活方式、生产劳作方式以及居住环境均发生了巨大的变化。但是，大多数新农村改造项目中的建筑设计和理念仍然采用以往商品房模式化的建设，这种商品房模式破坏了当地生态环境，严重违背了新农村绿色生态科学发展观的根本原则，而农村的生态环境是农业生产和农业发展最基本的载体，这种模式显然无法适应农村的实际需要，更不能满足农民的需求。另外，根据2010年完成的第一次全国污染源普查显示:我国农村的污染排放已经占到了全国总污染的一半之多。不仅如此，农村日益恶化的生态环境导致水旱灾害多发，严重影响了农民的生活质量，降低了农民参与新农村建设的积极性;
2、影响了农业的可持续发展，最终影响到中国农业的国际竞争力。因此，解决农村生态环境的恶化问题，加强对农村生态环境保护工作的研究，对农村整个生态环境的可持续发展有着重要的意义1。本文主要针对济南市仁里村的新农村改造项目进行实地调研和具体分析研究。以济南市和仁里村的概况调研为出发点，从仁里村现在现有的改造用的建筑与社区的环境中，分析存在的绿色生态问题以及解决这些问题的方法，结合当地村民对于住宅和环境的需要，并对国内新农村改造中的绿色生态设计的进行案例分析，借鉴他们的成功经验，并且分析案例的不足之处。根据以往的经验和出现的问题，研究和探讨新农村改造中的住宅和景观在节能、少费等方面的绿色生态设计的方法，文
3、章从新农村改造中整体规划、住宅设计、物质代谢、可再生资源等几个方面对新农村改造后的社区的节约能源的方式进行了研究。关键词：生态，新农村，改造设计，水田共生，物质循环1.1 研究背景1.1.1 仁里村概况仁里村位于山东省济南市仲宫镇锦绣川乡，东临滩九路，是市区通往南部山区的主要干道，交通便利，距市区 14km，属于城市近郊村类型。四周山峦缠绵，风景秀丽，北依麒麟山、桃花谷，南接锦绣川风景区。可耕种土地 400 亩，山林资源 3000 亩。仁里村人口 280 人，60 岁以上老人占 70 余人，外出打工者170 人左右，多为青壮年及其子女。3 至 15 岁适龄上学孩子在 30 人左右，分别在周围村
4、庄上学。村庄经济欠发达，公共服务设施与市政基础设施建设较为落后，现状民居以单层为主，无价值突出的历史建筑或文物建筑。农业以家庭为单位的传统耕作方式为主，村域内果树山林资源丰富。1.1.2 城市郊区农村生态环境存在的主要问题（1）城市产业转移的工业性污染工业性污染主要是指工业生产中产生的“三废”（废水、废渣、废气）以及噪声等。随着工业化时代的到来，大量的工企业逐步从城市转移到了郊区。加之，地方政府为追求经济发展，近郊农业生产区域也开始大力招商引资。工企业能促进当地经济发展虽已成为全民共识，但GDP光鲜背后却是严重的环境污染引发的民众生存危机。当这些工企业生产所排放的污染超过了当地生态环境的最大承
5、载力时，就会污染当地居民的居住环境，进而影响居民的身心健康，造成严重后果。比如湖南、陕西、云南等地的农民“血铅中毒”、“氟超标”等事件，这些事件的发生，足以引起我们的警惕。（2）近郊农村生态环境的化学性污染化学性污染主要是指在生产过程中，农民为了提高农产品的产量，采用不合理的生产方式，导致的农业污染、化肥污染、污水灌溉污染等。当前，我国农业施肥普遍存在氮肥、磷肥和钾肥比例失调的问题，不合理的施肥，使得未被完全利用的氮肥和磷肥随农田径流进入水体，造成河流、湖泊等水体的富营养化。另外，农膜成为农业污染源的新面孔。农膜可以达到土地增温、保肥、增产等效果，但如果对这些农膜没有及时回收处理，残留在土壤里
6、的塑料农膜将极大地恶化土壤结构，这将严重危害农村的自然生态系统。（3）近郊农村的生活性污染生活性污染主要是指农民正常生活所产生的垃圾。随着市场化逐渐渗透到农村，原本以城市为主要流通渠道的玻璃、电池、塑料袋等生活物品也慢慢在农村市场随处可见，这导致农村生活垃圾急速增加。同时，为解决农村生活污染提供技术支撑的防治管理体系尚未建立健全，农村产生的日常生活垃圾大多由于基础设施的缺失而直接扔到地里待其自然消化。据相关数据显示: 我国每年产生的约为1.2亿吨的农村生活垃圾几乎全部露天堆放，每年产生的超过2500万吨的农村生活污水几乎全部直排，这使农村聚居点周围的环境质量严重恶化。这也是导致农村生态环境恶化
7、的重要因素。图 1.1 新农村拆除造成的资源浪费2.1 能源代谢分析据 2013 年国家统计局数据显示，一个普通农村家庭一年的能源消耗量为1117.2kg 标准煤，人均 384kg 标准煤。另据 2013 年全国农村能源调研结果表明，农村耗能方式主要包含两个方面：第一个方面生物质能，包含沼气家禽粪便，柴薪，秸秆等共占 61%，煤炭占 15%，电力占 11%；第二个方面，液化石油、热力、太阳能、管道气占 13%。中国人均能源消耗量已经达到世界平均水平，但仅为美国的 30%。进入 21 世纪以来，中国人均一次能源消费量年均增速为7.35%，远高于世界同期 1.19%的平均水平。图 2.1 村庄耗能
8、方式2.1.1 太阳能技术根据方案设计，太阳能光伏板的布置方式有两种：一种是只在主屋的南向布置太阳能板，另一种是主屋和加建的房屋都布置太阳能板。发电量计算公式：适合太阳能光伏的面积计划面积使用率户数电力生产力发电量（冬季略小于夏季）A：主屋布置太阳能板（66）60%152200kwh/656690kwhB：主屋和加建房屋都布置太阳能板（664.564.510.5）60%152200kwh/2010960kwh光伏板的倾角即为太阳法线与地面夹角：90（夏至、冬至正午太阳高度角之和）：90（7753.5）25图 2.2 太阳能技术2.1.2 水资源仁里村处于华北地区的大环境下，华北地区的农业发展面
9、临严峻的形势。农业灌溉方式主要还是利用地下水，这种掠夺式的开采方式没有得到根本的改变，华北地区的农业生产所取得的成就所付出的代价是惨重的。要合理利用水资源，做好农田水利基础设施建设，发展节水农业生态模式。据数据统计，2013 年全国人均需水量 46.36m，日需水量为 127L，如果在屋顶和庭院可利用的部分采用节水技术的话，每平米一年大概可以收集 950 升雨水，一个宅基地可利用的面积是 200，则可供约 4 个居民日常使用。水平衡计算公式：（雨水收集面积降雨量）-（人口人均年耗水量）水平衡仁里村一共有 152 户家庭，280 位村民，则整个村庄一年的雨水收集量总计：28880m，一年的中水量
10、为 46.360.8528011033.68m，整个村庄一年的生产灌溉用水约为 13436.02m。因此，生活灌溉用水仅靠雨水收集和中水处理两种方式基本满足需求量的 94%，差值为 3543。42m，需外界供给3543。42m，中水站的储水池大小至少为 150m。图 2.3 生产生活用水图 2.4 水量计算2.1.3 温室种植与水田共生我们的方案计划将仁里村改造成在当地的一个以社区为基础的农业与居住村落，确保此地的资源供应和可持续发展。我们不是在为自己的家服务，而是为我们设想一个可以服务于我们的家。与传统的陆生农业相比，水田共生农业有百分百有机的食物供应能力，在相同的条件下，将产量提高十倍。水
11、田共生体系促成了一个更有效并且百分百有机的食物供应链，应用水田共生体系我们可以降低土地使用率达 98%，与此同时，减少水资源消耗量达 90%，通过从农场至餐桌的整合性概念减少传输的方式，节省的空间可以用来维持生物多样性和土地的永久培养。满足一个人实物需求的温室面积是 20，则整个村庄所需温室面积为：280（人口数）205600。温室的主要生产模式是水田共生，并建立了和主宅之间的通风系统，夏季会有效降低室内的温度，冬季又会有效集热，将热量传递到住宅内。图 2.5 温室种植方式主要分为三种：屋面种植、垂直种植和温室种植（水田共生） ，由于采用的是定制型的装配式住宅，住户可根据自己的需求和能力选择不
12、同的种植方式，给予他们充分的自由度。屋面种植（1478.34） 传统地面种植（13288） 阳台种植（240）密集种植（3912.44）整个村庄还是以传统的地面种植为主，配以高度个性化的屋面种植以及阳台种植，另外在以密集种植为主的大棚区域，日后可以开发成旅游采摘园区等旅游产业，促进仁里村的经济蓬勃发展。图 2.6 种植方式图 2.7 种植面积2.1.4 沼气技术农村一户家庭每天约需 1.4m沼气，则整个村庄每天约需 212.8m沼气。如若采用高效的玻璃钢沼气池，根据中华人民共和国国家标准：户用沼气池标准图集（GB/T 4750-2002） 计算，沼气池总占地面积不小于 366。图 2.8 沼气
13、池计算一年的排泄物按理想状态算是182.5250036.580912.5525=533082.5kg/a沼气产量：182.52500（人）0.43+36.511（猪）0.42+912.5300（鸡）0.49+231000.45=166.671000m1m沼气，产生 3.42Kg 沼渣，产生 2.28Kg 沼液。产生的沼渣为500.011000Kg，沼液为 3801000Kg（1）沼渣本案中需要的沼渣为200020148.58/666.7+9001942.98/666.7+15001500/666.7=66.441000Kg500.011000Kg（2）沼液本案中需要的沼液为175020148.58/666.7+25003912.44/666.7=67.561000Kg3801000Kg图 2.9 沼气产量图 2.10 沼气池设计2.1.5 物质循环物质循环主要是两种途径，一是水资源通过自来水、电力等，转换为整个村庄日常生产生活用所需的用水量，使用过后产生的灰水，通过废水回收站又可以用于沼气池的生产；二是能源方面，同样是经过沼气池的回收利用，又受用与人们的生产生活中。
