開放海域的未來

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

　　·一個基于可再生清潔能源的繁榮海港。

　　·一個運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)見的未來可能會保持較高水平。

　　本文旨在優(yōu)化新加坡的海濱設(shè)計，基于這些未來場景，而不是當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)計提供了一個替代愿景，旨在應(yīng)對海平面上升時新加坡沿海保護戰(zhàn)略，通過采用循環(huán)經(jīng)濟方法，在一個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)殖場的飼料供應(yīng)。

　　·在海堤之外增強經(jīng)濟和社會機會。

　　·緩解海堤對波浪模式、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)港的海堤長達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)致昂貴的長期工程維護。

　　為了避免出現(xiàn)15公里長的直硬混凝土表面，設(shè)計上和截面上都創(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)場浮動艦隊將沿著海墻邊緣，進一步減少波浪能量在到達它們之前的影響。

　　模塊化珊瑚礁設(shè)計

　　由于波浪起伏的表面需要覆蓋長達1.5公里的海堤表面，采用了模塊化的八角形GFRP（玻璃纖維增強聚合物）籠設(shè)計，以增強可建造性、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進行發(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)初步計算，這個設(shè)計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。每個籠子都有桿子，可以將珊瑚碎片附著在上面。隨著時間的推移，生長在玻璃纖維增強塑料籠子上的珊瑚礁將進一步加強結(jié)構(gòu)，并提供額外的粗糙表面，以進一步減少浪潮沖擊。

　　新加坡的大堡礁

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

　　如果海洋環(huán)境保持穩(wěn)定并有利于生長，GFRP模塊的表面應(yīng)能促進藻類、水螅和海鞘的營養(yǎng)級聯(lián)。通過采用珊瑚繁殖計劃，可以加速這一自然過程。根據(jù)每平方米30個珊瑚碎片的珊瑚繁殖密度，該項目可以促進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用約為400美元/天。

　　因此，從水面以下10米深度的一個區(qū)域內(nèi)，通過在15 公里長的海堤上進行珊瑚繁殖，可以產(chǎn)生6000萬美元的收入。這個珊瑚種植項目可以獲得600萬美元的利潤，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產(chǎn)生額外的收入。

　　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?qū)⒃O(shè)有貽貝、海藻和海葡萄養(yǎng)殖場。這些養(yǎng)殖場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菌等小生物。通過它們的喂食過程，單個貽貝每天可以過濾多達60升的水，而海藻則吸收水中的多余營養(yǎng)素，比如硝酸鹽和氨，消耗來自雞和魚養(yǎng)殖場產(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)量會隨著時間的推移而改善。

　　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)場的肥料，或用作沉箱結(jié)構(gòu)內(nèi)魚類和雞類養(yǎng)殖場的飼料，并最終在它們的食品質(zhì)量達到新加坡食品局標準時用于人類消費。

　　自然碳匯

　　除了凈化海水，海洋農(nóng)場還可以作為一個巨大的碳匯?；贏griport的海域面積為15公里x0.8公里x0.8公里 =9.6立方公里，該項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，如果整個海洋農(nóng)場被轉(zhuǎn)換為碳信用項目，年收入將大約為100萬美元。這項收入可以抵消建立海洋農(nóng)場的資本成本。

　　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)場所產(chǎn)生的電力，并從海洋農(nóng)場購買碳信用。

　　Agriport的標志性環(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)海洋空間得到擴展。這展示了改善生物多樣性和棲息地、碳儲存和循環(huán)性的原則。具體而言，實施了一種叫做綜合多營養(yǎng)級水產(chǎn)養(yǎng)殖（IMTA）的方法。

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

　　在食物鏈的底部是浮游植物，它為不同營養(yǎng)級的其他生物產(chǎn)生生物量。通過選擇培育這些物種，如大型藻類（例如海藻）和雙殼類動物（例如貽貝），我們在食物能量利用方面變得高效。

　　綜合多營養(yǎng)層次水產(chǎn)養(yǎng)殖

　　對于海藻養(yǎng)殖，將采用浮動線栽培方法。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條件，因為海葡萄往往會蔓延。繩子將每200米連接到一個支持系統(tǒng)的浮簡平臺。這些平臺每公里與巨型浮簡固定在一起。

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

　　循環(huán)經(jīng)濟與生態(tài)

　　所選擇物種所能實現(xiàn)的循環(huán)系統(tǒng)是該設(shè)計的主要驅(qū)動力。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肥料，可作為營養(yǎng)成分用于漂浮蔬菜農(nóng)式的零售價格可高達每公斤100美元。

　　培養(yǎng)的貽貝是亞洲綠唇貽貝(Perna vridis)。它們的肉可以作為人類食用的新鮮產(chǎn)品，亦可加工成增值品，如熏制罐裝貽貝，零售價格可達到每千克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

　　根據(jù)廖顯聰先生的計算，預(yù)計初始年利潤為7375萬美元，初始資本投資為8700萬美元。將海洋產(chǎn)品進一步加工成最終食品產(chǎn)品將顯著增加這個數(shù)字。
此時唯一的限制是當?shù)厥袌鑫杖绱舜罅慨a(chǎn)品的能力。隨著時間的推移，海域的水質(zhì)和生物多樣性預(yù)計會改善。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。

　　設(shè)計新加坡的未來

　　新加坡是一個小島國，擁有600萬，主要是老齡化的人口，正處于一個日益動蕩的地緣政治世界中，這種情況因全球自然資源的枯竭和氣候變化而加劇。盡管新加坡無法脫離全球GDP驅(qū)動的經(jīng)濟體系，我們必須考慮一種以國家為中心、基于生態(tài)的戰(zhàn)略，以保護我們國家的水、食物和能源安全，以便在這種困境中創(chuàng)造一個健康和韌性的空間。新加坡農(nóng)港為國家提供了這樣的韌性戰(zhàn)略。

　　Be Water. Be Bold.

　　主筆：梁達民。所有圖片均由梁達民建筑師提供。

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　　新加坡設(shè)計探索：以循環(huán)經(jīng)濟策略應(yīng)對海平面上升危機