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        “漂浮城市”:概念、設計與風險

        http://www.www.g5259.com 2019-07-17 來源:《環球》雜志 作者:王紹森 王長慶 發表評論(0)

          為應對城市聚集、資源短缺等問題,相比于從豎向維度上的高度和深度拓展,以及橫向維度上的圍海造地,“漂浮城市”可能是一種對環境破壞較小、成本較低、較為便捷的解決方案。

          王紹森 王長慶

          “想到未來的城市,我們的理念是將城市建設在海上,秉持最新的綠色建筑的概念,比如通過零廢物、優化管理、清潔能源建立一個自給自足的體系,來幫助植物種植、農業,同時還能養魚、保護珊瑚礁和其他海洋生物……漂浮的城市是解決城市危機的創新方式。”聯合國人居署執行主任邁穆娜·謝里夫如是說。

          據悉,聯合國已經開始首次探討建設“漂浮城市”試點計劃。而在多年前,就有業界人士開始探討相關理念,并有機構將其付諸實踐。

          “漂浮”概念的催生

          古希臘哲學家泰勒曾說,“水是萬物之源”。對人類而言尤其如此。水不僅滿足了人們的飲用需要,江河湖海也為人類提供了重要的漁業養殖場所和運輸通道,甚至防御屏障。

          人與水之間的關系,一種是“臨水而居”,另一種則是“漂浮”。大航海時代,荷蘭依靠繁榮的海上貿易稱霸世界,孵化了至今依然欣欣向榮的金融體系。中國福建和廣東等地的“疍民”則以打魚為生,幾乎不上岸,婚喪嫁娶都在船上進行。

          歷史上,人工海島、水上建筑已取得較快程度的發展。

          從17世紀開始,一些沿海國家或地區陸續開始建設人工海島。比如,1634年,江戶時代的日本幕府實施“鎖國”政策,填筑人工島作為極少數特許的對外貿易場所。19世紀中葉又出于防御考慮,堆建起了御臺場。日本的神戶人工島是世界上最大的人造海洋城市,島上總面積4.36平方公里,有2萬人居住,國際飯店、商店、博物館、醫院、學校以及3個公園等各種配套設施一應俱全,還有6000套住宅。美國填海而成的愛麗絲島,從19世紀末到20世紀40時代,是其主要的移民檢查站。

          更直接的“漂浮”則是船屋。由于海運業的快速發展,16世紀大量的荷蘭人居住在水上船屋之中。第二次世界大戰后,住房稀缺,由貨船改造成的船屋依然是阿姆斯特丹居民重要的居住場所,現在已經成為城市旅游一條獨特的風景線。

          20世紀60年代,日本經濟高速發展、城市建設規模迅速擴大,但居住空間隨著人口增長逐漸緊缺。于是,當時許多日本建筑師開始著眼于“漂浮城市”的未來發展設想。

          1963年,日本著名建筑師菊竹清訓提出了“海上都市——塔式社區”。在這個構想中,“城市被建造在海上的一個個大型環狀漂浮平臺上,上面豎立著塔式建筑或其他形式的居住單元”。之后,菊竹清訓還結合夏威夷、沖繩、摩洛哥等城市的具體情況,有針對性地提出了一系列“漂浮城市”概念方案。

          在未來,隨著城市化的不斷發展,越來越多的人口往大城市聚集,而人口擁擠、環境質量下降可能會成為日益嚴峻的問題,有限的社會資源也將導致人口密集地區的高生活成本和就業、住房、醫療保健、教育等方面的巨大競爭壓力。

          此外,全球變暖造成的海平面上升和洪水、暴雨等自然災害,也使得人居環境面臨重大考驗。如何與水共存,增強城市應對洪澇災害的能力,成為城市規劃師和建筑師需要面對的重要問題。

          由于地球上水域面積寬廣,人口稠密的大城市大多濱水,再加上水上建筑的造價低于地下建筑和水下建筑,且靈活性更高,營建“漂浮城市”無疑為應對資源緊缺和自然災害提供了新的思路和可能。

          據報道,日本正在推動生態浮城——“睡蓮之家”。它是日本清水科技公司提出的一種未來水上城市的設計概念,著眼于利用綠色科學理念,建造中性碳城市。這一設計概念中包含著大量水上社區,每個社區有1公里寬,可容納1萬至5萬人。

          美國還計劃在離夏威夷不遠的太平洋上建造一個海上城市——“自由號”,可長期容納5萬人生活;而設計師為新奧爾良設計的“理想城市”高達365米,總面積約279萬平方米,最多可容納4萬居民,能夠經受得住颶風襲擊。

          實現條件

          為了實現人類社會的永續發展,“漂浮城市”需要具備一系列條件。

          首先,“漂浮城市”需要保證安全、平穩。在選址時,要盡量避開水文條件復雜的水域;在結構和選材上,要保證其具有必要的強度和剛度,以抵御風暴、巨浪;在布局上,還要保證穩定性,并且為不確定的環境荷載預留一定的儲備浮力。

          其次,“漂浮城市”必須能夠可持續運行。一般來說,需要具備主體和配套設施兩個基本構成部分,并形成完整的自循環系統。主體包括“漂浮城市”的主要組成構件,如承重結構、支撐結構等;配套設施包括維持“漂浮城市”正常運行所需的所有設施,比如發電設備、供水設備、生活設施等等。

          漂浮城市需要擁有可靠的基座平臺,通過交通系統與陸地相連接。上部建筑可供人員活動、貨物裝卸,保證安全平穩,可能還需要停泊設施使其靜止于水面,要么以錨固定,要么以樁或鋼索與海底相拉結。

          “漂浮城市”還需要具備消防系統和救生系統,以備不時之需。如果設計為可移動的或具有航行功能,則還需要動力推進系統、航向控制系統和通信導航系統。

          第三,“漂浮城市”要注意與環境之間的關系。首要原則是保護周圍的自然環境,尊重原始的水域生態。不僅要妥善處理好生活垃圾和廢水,保護動植物棲息環境,不給環境帶來負擔,還要合理進行能量和物資循環利用,提高能源利用效率,盡量減少造價和運行成本。

          除此之外,還要在整體設計上與環境相和諧,不宜過于突兀,應在形體組合、天際線控制、色彩和材料等方面注重整體感和協調性,盡量使其在景觀中有機生長。

          法國生態建筑師文森特·卡勒博曾設計了一個漂浮的仿生人工島“Lilypad”。它可以停泊在海岸附近,也可以在海洋中漂流。這是一個完全自給自足的漂浮城市,可容納5萬人。設計希望不僅可以利用先進技術整合多種可再生能源(太陽能、熱能、光伏、風能、生物質能等),將自然界中其他形式的能源轉化為自用,還可以處理大氣中的二氧化碳并將其吸收到二氧化鈦表皮中,從而積極平衡碳排放。漂浮城市的下方被用作海洋浮游生物和植物的溫床,形成水產養殖基地和生物走廊。

          而聯合國人居署納入《新城市議程》進行討論的“漂浮城市”方案,則由丹麥明星建筑事務所BIG與麻省理工學院海洋工程中心和非營利組織歐尚尼克斯(Oceanix)共同設計完成。據此方案建造的“漂浮城市”可容納約1萬人,由6個正六邊形的浮島組成,每個浮島都具有不同的功能,如醫療、教育、購物和文化中心等。

          為了保證安全,該方案被設計成可抵御海嘯和5級颶風。據報道,其支撐底座將使用一種名為Biorock的生態巖,它是通過電解溶解在海水中的礦物質形成的,只要有電流流動,它就會繼續“生長”。這意味著它不僅會自動修復受損部位,而且隨著時間的推移,基座也會變得更加堅固。更令人驚奇的是,這種材料的硬度是混凝土的三倍,但它仍然能夠漂浮在海面上。

          根據BIG的設計,這座漂浮城市將是一個可持續的生態系統,完全自給自足,實現能量、水、食物和廢物的循環流動。

          難點與風險

          在“漂浮城市”逐漸成為現實的過程中,公眾的接受程度、相關的法律法規、造價和工程技術可能會成為比較關鍵的難點。

          與生活在陸地上相比,生活在水上可能會給絕大多數人不穩定、不安全的感覺。社會大眾如何在心理上真正接受“漂浮城市”,需要工程師對穩定性和安全性能的保障,也需要一段時期的過渡。

          目前世界各地對于“漂浮城市”的開發建設基本上還處于空白階段,相關的法律法規亟待完善,從所有權認定、用地許可到規劃審批、設計規范、技術參考、建設標準和使用管理,都需要有章可循、有據可依。現階段“漂浮城市”的建造技術也尚不成熟,很可能會帶來造價高昂的問題。只有在技術迭代和規模效應顯現出來之后,建設成本才會降至一個比較合理的區間。

          “漂浮城市”與環境之間的關系也會成為潛在的風險。如何從位置、氣候、地形、水文和環境等方面對“漂浮城市”的位置、運行、排放和物質與能量循環進行綜合論證和技術分析,依然有賴于進一步研究和探索。

          總體而言,“漂浮城市”是一種“與水共生,順勢而為”的策略。為應對城市聚集、資源短缺等問題,相比于從豎向維度上的高度和深度拓展,以及橫向維度上的圍海造地,“漂浮城市”可能是一種對環境破壞較小、成本較低、較為便捷的解決方案。依托水上優越的自然景觀和氣候條件,未來還可以將海洋產業經濟、旅游休閑體驗、新型城鎮化等與之相結合,拓展新型人居環境,真正實現可持續發展。

          (王紹森系廈門大學建筑與土木工程學院院長,王長慶系廈門大學建筑與土木工程學院博士生;本文為國家自然科學基金面上項目成果)

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        編輯:王月
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