世界人居

應(yīng)對(duì)海平面上升的循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略版本2.0

作者：梁達(dá)民，黃秋杰，廖顯聰，梅智深，莊天冠，關(guān)志勇，劉悅

新加坡農(nóng)業(yè)港開放海域的修復(fù)性水產(chǎn)養(yǎng)殖和綜合多營(yíng)養(yǎng)層水產(chǎn)養(yǎng)殖種植策略

開放海域的未來

根據(jù)Worldometer網(wǎng)站的世界石油統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球已探明的石油儲(chǔ)備相當(dāng)于其年消費(fèi)量的46.6倍。這表明，在目前的消費(fèi)水平下，我們大約還有47年的石油可用，不考慮未探明的儲(chǔ)備。因此，新加坡海峽未來可能面臨兩種情況：

• 一個(gè)基于可再生清潔能源的繁榮海港。

• 一個(gè)運(yùn)輸量大幅減少的海港。

  
  

在這兩種情況下，因石油化工行業(yè)的衰退，新加坡海峽可能會(huì)減少污染，并在自然資本方面更加高效。然而，由于全球變暖，海水溫度在可預(yù)見的未來可能會(huì)保持較高水平。

本文旨在優(yōu)化新加坡的海濱設(shè)計(jì)，基于這些未來場(chǎng)景，而不是當(dāng)前可能在未來幾十年內(nèi)無法持續(xù)的以石油為基礎(chǔ)的環(huán)境。

新加坡農(nóng)業(yè)港版本1.0的未解決問題

關(guān)于新加坡農(nóng)業(yè)港的文章發(fā)表于2022年7月的《新加坡工程師》雜志。農(nóng)業(yè)港的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)替代愿景，旨在應(yīng)對(duì)海平面上升時(shí)新加坡沿海保護(hù)戰(zhàn)略，通過采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法，在一個(gè)綜合解決方案下保障我們的國家水、食品和能源安全。然而，原始設(shè)計(jì)中仍有一些問題尚未解決。這些問題包括：

• 確保雞和魚養(yǎng)殖場(chǎng)的飼料供應(yīng)。

• 在海堤之外增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)機(jī)會(huì)。

• 緩解海堤對(duì)波浪模式、流速、海床侵蝕和海洋生態(tài) 系統(tǒng)的影響。

本文旨在通過采用基于自然的解決方案來優(yōu)化設(shè)計(jì)性 能，以符合地球的承載能力。

海堤影響與波浪衰減

新加坡農(nóng)業(yè)港的海堤長(zhǎng)達(dá)15公里，將改變東海岸公園的波浪模式，海堤的波浪偏轉(zhuǎn)將把波浪能量傳遞到周圍的海岸線，特別是其西側(cè)的濱海公園和東側(cè)的淡馬錫終點(diǎn)站。波浪沖擊將導(dǎo)致海岸侵蝕和海堤底部的沖刷效應(yīng)。這將導(dǎo)致昂貴的長(zhǎng)期工程維護(hù)。

為了避免出現(xiàn)15公里長(zhǎng)的直硬混凝土表面，設(shè)計(jì)上和截面上都創(chuàng)造了起伏的表面。在這種起伏的三維幾何形狀中，裂縫模擬了能夠消散波浪能量的礁石。

為了減輕海堤底部潛在的沖刷，采用了用高密度聚乙烯 (HDPE)土工格柵包裹的Tensar Triton海洋墊。此外，一條寬1公里的多熱帶海洋農(nóng)場(chǎng)浮動(dòng)艦隊(duì)將沿著海墻邊緣，進(jìn)一步減少波浪能量在到達(dá)它們之前的影響。

海堤對(duì)波浪模式的負(fù)面影響

模塊化珊瑚礁設(shè)計(jì)

由于波浪起伏的表面需要覆蓋長(zhǎng)達(dá)1.5公里的海堤表面，采用了模塊化的八角形GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)聚合 物）籠設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)可建造性、施工性和耐用性。模塊尺寸為3.6米 x 1.8米 x 1.8米，足夠小且輕，能夠通過位于海堤上方的步行道上的小型起重機(jī)進(jìn)行發(fā)射。 該過程避免了需要使用駁船，從而顯著降低了施工成本。

根據(jù)初步計(jì)算，這個(gè)設(shè)計(jì)的總成本大約為新加坡元 (S $) 600 萬。這些籠子可以以無盡的排列方式互相交鎖，并模仿沿海懸崖的環(huán)境。每個(gè)籠子都有桿子，可以將珊瑚碎片附著在上面。隨著時(shí)間的推移，生長(zhǎng)在 玻璃纖維增強(qiáng)塑料籠子上的珊瑚礁將進(jìn)一步加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并提供額外的粗糙表面，以進(jìn)一步減少浪潮沖擊。

模塊化珊瑚礁設(shè)計(jì)

新加坡的大堡礁

根據(jù)未來的情況，海水預(yù)計(jì)將逐漸變得更清澈、更干凈，但溫度也會(huì)升高。優(yōu)先考慮能夠承受較高海水溫度的硬珊瑚物種，以應(yīng)對(duì)珊瑚白化的風(fēng)險(xiǎn)。

如果海洋環(huán)境保持穩(wěn)定并有利于生長(zhǎng)，GFRP模塊的表面應(yīng)能促進(jìn)藻類、水螅和海鞘的營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)。通過采用珊瑚繁殖計(jì)劃，可以加速這一自然過程。根據(jù)每平方米30個(gè)珊瑚碎片的珊瑚繁殖密度，該項(xiàng)目可以促進(jìn)500萬棵珊瑚的移植。根據(jù)Leon Boey先生的說法，珊瑚繁殖方案每平方米的平均費(fèi)用約為400美元/天。

因此，從水面以下10米深度的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，通過在15 公里長(zhǎng)的海堤上進(jìn)行珊瑚繁殖，可以產(chǎn)生6000萬美元 的收入。這個(gè)珊瑚種植項(xiàng)目可以獲得600萬美元的利潤(rùn)，這基本上抵消了最初的建設(shè)成本。此外，還可以通過水下潛水和其他沿珊瑚礁的水邊活動(dòng)產(chǎn)生額外的收入。

新加坡東海岸大堡礁

自然海洋凈化器

為了加快珊瑚礁沿海水質(zhì)量的改善，海堤周圍的海域 將設(shè)有貽貝、海藻和海葡萄養(yǎng)殖場(chǎng)。這些養(yǎng)殖場(chǎng)通過 作為自然過濾器來凈化海水。貽貝能夠從水柱中過濾 出藻類和細(xì)菌等小生物。通過它們的喂食過程，單個(gè)貽貝每天可以過濾多達(dá)60升的水，而海藻則吸收水中的多余營(yíng)養(yǎng)素，比如硝酸鹽和氨，消耗來自雞和魚養(yǎng) 殖場(chǎng)產(chǎn)生的任何硝酸鹽。

每1千克海藻生物質(zhì)在其45天的生長(zhǎng)周期內(nèi)可以固定 370克硝酸鹽。隨著被污染海水中的毒素逐漸減少， 貽貝和海藻的質(zhì)量會(huì)隨著時(shí)間的推移而改善。

這些貽貝和海藻可以用作新加坡農(nóng)業(yè)港水庫內(nèi)農(nóng)業(yè)光 伏農(nóng)場(chǎng)的肥料，或用作沉箱結(jié)構(gòu)內(nèi)魚類和雞類養(yǎng)殖場(chǎng) 的飼料，并最終在它們的食品質(zhì)量達(dá)到新加坡食品局 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)用于人類消費(fèi)。

自然碳匯

除了凈化海水，海洋農(nóng)場(chǎng)還可以作為一個(gè)巨大的碳匯?；贏griport的海域面積為15公里 x 0.8公里 x 0.8 公里=9.6立方公里，該項(xiàng)目每年有潛力可以固碳9600公噸二氧化碳。根據(jù)莊天冠先生的解說，如果整個(gè)海洋農(nóng)場(chǎng)被轉(zhuǎn)換為碳信用項(xiàng)目，年收入將大約為100萬美元。這項(xiàng)收入可以抵消建立海洋農(nóng)場(chǎng)的資本成本。

此外，獲得的碳信用還可以用于支持需要購買碳信用的高科技產(chǎn)業(yè)。一個(gè)選擇是建立漂浮的數(shù)據(jù)中心，這些中心可以利用水庫內(nèi)農(nóng)業(yè)光伏農(nóng)場(chǎng)所產(chǎn)生的電力， 并從海洋農(nóng)場(chǎng)購買碳信用。

Agriport的標(biāo)志性環(huán)境將吸引頂尖跨國公司將其生態(tài)總部遷至此地，這項(xiàng)生態(tài)投資將有助于為新加坡Agriport提供資金和提高知名度。

恢復(fù)性水產(chǎn)養(yǎng)殖

新加坡的農(nóng)業(yè)港農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)方法通過恢復(fù)海洋空間得到擴(kuò)展。這展示了改善生物多樣性和棲息地、碳儲(chǔ)存和循環(huán)性的原則。具體而言，實(shí)施了一種叫做綜合多營(yíng)養(yǎng)級(jí)水產(chǎn)養(yǎng)殖（IMTA）的方法。

IMTA是一種農(nóng)業(yè)模式，其中不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種水生物種群共同養(yǎng)殖。一個(gè)物種的副產(chǎn)品或廢物成為另一個(gè)物種的食物或營(yíng)養(yǎng)。IMTA能夠提高效率、減少廢物， 并在長(zhǎng)遠(yuǎn)中提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。低營(yíng)養(yǎng)級(jí)水產(chǎn)養(yǎng)殖是指培養(yǎng)處于營(yíng)養(yǎng)級(jí)較低的物種。

在食物鏈的底部是浮游植物，它為不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的其他生物產(chǎn)生生物量。通過選擇培育這些物種，如大型藻類（例如海藻）和雙殼類動(dòng)物（例如貽貝），我們?cè)谑澄锬芰坷梅矫孀兊酶咝А?/p>

綜合多營(yíng)養(yǎng)層次水產(chǎn)養(yǎng)殖

對(duì)于海藻養(yǎng)殖，將采用浮動(dòng)線栽培方法。海藻幼苗將被系在繩線上，浮子將保持繩子在水面上。

對(duì)于海葡萄的栽培，將采用一種中性浮力的HDPE網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以附加在繩子上，以支持海葡萄的最佳生長(zhǎng)條件，因?yàn)楹Ｆ咸淹鶗?huì)蔓延。繩子將每200米連接到一個(gè)支持系統(tǒng)的浮筒平臺(tái)。這些平臺(tái)每公里與巨型浮筒固定在一起。

另一方面，這些大型浮筒通過人行道與海堤連接。貽貝將生長(zhǎng)在系在浮筒上的繩索上。根據(jù)黃秋杰工程師的說法，整個(gè)浮動(dòng)系統(tǒng)和海堤網(wǎng)絡(luò)是集成的，使其成為一種經(jīng)濟(jì)且堅(jiān)固的海洋工程設(shè)計(jì)。整個(gè)15平方千米基礎(chǔ)設(shè)施的估計(jì)成本約為5000萬美元。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)

所選擇物種所能實(shí)現(xiàn)的循環(huán)系統(tǒng)是該設(shè)計(jì)的主要驅(qū)動(dòng) 力。海藻可以作為人類食物，以新鮮或加工形式（如 烤制小吃）利用。海藻（灰藻品種）也可以加工成干型或液體有機(jī)肥料，可作為營(yíng)養(yǎng)成分用于漂浮蔬菜農(nóng)場(chǎng)。海葡萄是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值特別高的海藻，其干燥形式的零售價(jià)格可高達(dá)每公斤100美元。

培養(yǎng)的貽貝是亞洲綠唇貽貝（Perna viridis）。它們的肉可以作為人類食用的新鮮產(chǎn)品，亦可加工成增值產(chǎn)品，如熏制罐裝貽貝，零售價(jià)格可達(dá)到每千克150美元。它們的殼可以提取出碳酸鈣，這成為雞飼料中的 一種重要添加劑，以支持健康的產(chǎn)蛋。

除此之外，養(yǎng)殖作業(yè)帶來的一個(gè)結(jié)果是生物附著，這種附著是由附著在貽貝、繩索等上的多種海洋生物混合物造成的。這些也可以加工成雞飼料。

IMTA 投資回報(bào)

根據(jù)廖顯聰先生的計(jì)算，預(yù)計(jì)初始年利潤(rùn)為7375萬美元，初始資本投資為8700萬美元。將海洋產(chǎn)品進(jìn)一步加工成最終食品產(chǎn)品將顯著增加這個(gè)數(shù)字。

此時(shí)唯一的限制是當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)吸收如此大量產(chǎn)品的能力。隨著時(shí)間的推移，海域的水質(zhì)和生物多樣性預(yù)計(jì)會(huì)改善。未來還可能增加其他類型的海洋物種，如海膽和海參，以提高IMTA系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

新加坡農(nóng)業(yè)港總體規(guī)劃 2.0

規(guī)劃新加坡的未來

新加坡是一個(gè)擁有600萬人口的小島國，人口大多老齡化，地緣政治局勢(shì)日益動(dòng)蕩，全球自然資源枯竭和氣候變化更是雪上加霜。新加坡雖然無法脫離以GDP為主導(dǎo)的全球經(jīng)濟(jì)體系，但我們必須考慮以國家為中心、以生態(tài)為基礎(chǔ)的戰(zhàn)略，以保障國家的水資源、糧食和能源安全，從而在面臨困境的情況下，創(chuàng)造一個(gè)富于福祉和韌性的空間。新加坡農(nóng)業(yè)港正為國家提供這樣的韌性戰(zhàn)略。

與水共舞，勇于創(chuàng)新。

Be Water. Be Bold.

SingaporeAgriport+plus設(shè)計(jì)成員

梁達(dá)民：團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人及規(guī)劃師，人類可持續(xù)性協(xié)會(huì)創(chuàng)始成員
黃秋杰：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，OneSmartEngineering創(chuàng)始董事總經(jīng)理

廖顯聰：IMTA設(shè)計(jì)，TheFreestyleFarmer創(chuàng)始人

梅智深：海洋修復(fù)設(shè)計(jì)，LivingseasFoundation創(chuàng)始人

莊天冠：碳信用顧問，L-Energy首席業(yè)務(wù)發(fā)展總裁

關(guān)志勇：生物親和設(shè)計(jì)，Consulus Pte Ltd 管理合伙人
劉   悅 :   農(nóng)業(yè)生態(tài)設(shè)計(jì)，EdibleGardenCity創(chuàng)始人

楊宇豪：計(jì)算機(jī)建模和渲染，新大建筑碩士五年級(jí)學(xué)生

相關(guān)鏈接：深度｜新加坡東海岸公園海岸線的規(guī)劃與設(shè)計(jì)