浮动城市可能有助于解决全球城市未来面临的挑战

11.02.2020 /Ulf Kjellerup蒂娜Vejrum

几个世纪以来,亚特兰蒂斯的神话一直吸引着人类的想象力。然而,在这个虚构的岛屿沉入海底、再也不见踪影的地方,现代漂浮城市或特别设计的人工岛屿正开始成为解决世界各地城市面临的一些最大挑战的真正方案:人口过剩和气候变化。在哥本哈根,两个这样的项目也将帮助这个城市从许多建设项目中摆脱大量过剩的土壤。

今天,世界上大约55%的人口生活在城市地区,预计到2050年这一比例将上升到68%。到2050年,城市化和全球人口增长将使城市人口增加25亿。与此同时,城市地区——通常位于沿海地区——正面临着气候变化带来的巨大威胁,尤其是海平面上升和洪水。

需要新的可持续解决方案来解决这些挑战。有一种解决方案,曾经被认为是纯粹的乌托邦或太过牵强,现在却经常被吹捧为解决人口过剩、住房短缺以及海平面上升威胁的真正解决方案:漂浮城市。

通过填海造地在城市郊区建造人工岛并不是什么新发明,但在未来,这些岛屿可能会被设计成适应气候和居住的场所。

漂浮的结构固定在海底

漂浮的城市坐落在固定在海床或海岸上的大型漂浮建筑上。这些结构可以是浮筒结构,适用于靠近海岸的水域,也可以是石油行业熟知的用于深水的半潜式结构。

漂浮城市的概念仍处于开发阶段,尽管这项技术并不新鲜,可能在未来几年我们就会看到第一个原型机进行测试。

漂浮城市背后的技术已经从漂浮桥上广为人知,比如挪威的Bjørnafjord桥,它将成为世界上最大的漂浮桥。世界各地已经建造了许多浮桥,包括挪威的诺德霍兰德桥和Bergsøysund桥,以及加拿大的奥卡那根湖桥。

COWI是研究跨越5公里宽的Bjørnafjord河的桥梁解决方案的工作组之一。研究人员还研究了许多不同的浮桥概念:基于张力腿平台(TLP)技术的多跨悬索桥、侧锚式直桥(缆绳可下潜至海底550米)以及端锚式曲线桥。

COWI工作组进行了大量的分析,借鉴了几个内部部门的顶级专业知识:海洋作业、流体动力学、风动力学、结构工程、风险分析和船舶冲击载荷响应。

然而,在浮动城市成为现实之前,还需要在波浪罐中进行大量的测试,例如证明结构的弹性、安全性和可靠性的测试;风险分析;分析锚固方法和水动力学,即对结构物在波浪作用下的动力效应。

漂浮的城市——它们适合人类吗?

舒适度是一个需要彻底调查的领域。人们生活在漂浮的建筑物上会有什么影响?运动和振动会影响人吗,比如在睡觉的时候?很有可能,传统的工程工作将需要与生理学和心理学的研究相结合,以确定人们如何反应生活在流动城市。

即使漂浮城市的概念是新的,许多正在应用的技术也远非新的。这是一种使用现有技术的新方式,也是一种新的思考方式。将从许多领域收集专业知识和诀窍,如浮桥、海洋结构和石油平台等海上设施。但一个石油平台的设计寿命约为25年,而浮动城市的寿命至少为100年。

设计来抵御超级风暴

首批浮动城市的规模可能较小。例如,荷兰沿海地势低洼,人口密度高,是漂浮城市的理想场所,新加坡和香港等一些亚洲大城市也是如此。

目前最受媒体关注的有趣项目之一是Oceanix City,由丹麦建筑师比亚克·英格尔斯(Bjarke Ingels)设计,是联合国人居署新城市议程的一部分。Oceanix City的目标是成为世界上第一个具有弹性和可持续发展的漂浮社区,但它也具有防洪能力,能够在超级风暴中生存下来。如果天气模式发生长期的重大变化,漂浮的城市可以被解开并拖到另一个地方。

建在过剩土壤上的人工岛屿

从周边水域填海造地来扩大城市面积并不是什么新想法,这种做法已经用了很多年了,比如在新加坡。在丹麦,土地开垦在哥本哈根郊区阿马格尔和诺德哈芬都很有名。后者利用了哥本哈根许多建筑项目中多余的土壤,已被扩建了50%。

浮动城市和人工岛都需要巨大的投资,但在哥本哈根,北港扩建工程以及两个正在筹划中的新项目的主要目的是去除多余的土壤和再利用城市的自然资源。COWI参与了这两个项目,即哥本哈根港的Lynetteholmen,以及大哥本哈根南部的Avedøre小岛。

每年至少有300万吨土壤从哥本哈根的地下挖掘出来。Lynetteholmen和Avedøre小岛将在二到三十年的时间里总共需要9000万吨土壤,这将帮助城市摆脱多余的土壤,同时为住宅和企业提供新的土地。

预计未来几十年,城市化进程将加快,政界人士和开发商必须彻底解决城市发展如何影响环境的问题,并确定建筑项目过量土壤等资源的最佳利用方式。19463331伟德毫无疑问,全国各地有大片地区可以建造住宅和办公室,创造出全新的城市区域,但将人口集中在已有基础设施运转良好的城市区域更可持续。电脑版伟德这也将有助于解决如何重新利用多余的土壤,而不是将其处理掉的难题,这将产生一个全新的挑战。

填海造地时,在海上建立一个边界,并将某种框架,例如板桩,打入海底。然后,该区域的水被清空,清空的体积填满了延伸到水线以上的土壤,达到足以抵御未来海平面上升的水平。

Lynetteholmen岛将建在水深13米的地方,而Avedøre岛的9个小岛将建在水深3.2-5.5米的地方,这使得项目更容易操作。与将桩板打入海床不同的是,大型海石将被放置到Avedøre的水域中,形成一个框架,然后填满土壤。

主要挑战:土壤运输

到2070年完工时,Lynetteholmen将占地282公顷,容纳3.5万人。它将位于哥本哈根港口的北部,在大约40年的时间里,每天都会有数百辆载着泥土的卡车通过哥本哈根市中心进入这个地点,这可能会对居民和工作场所造成干扰。

Avedøre小岛总面积达300万平方米,将为清洁技术和高科技公司打造绿色工业区。由于它位于大哥本哈根的南部,靠近高速公路,土壤运输将更容易,对哥本哈根市民构成的危险较小。

Lynetteholmen正在考虑的另一种选择是通过船舶运输,但这是非常昂贵的,将对环境产生更多的负面影响。土壤仍然需要用卡车运到Nordhavn,然后用驳船转运350米到Lynetteholmen工地。

另外,土壤可以在瑞典南部获得,例如哥德堡,那里目前是北欧地区最大的城市发展项目的所在地。19463331伟德

这一瓶颈是需要解决的主要挑战之一,有望在18个月内解决。这将是环境影响分析(EIA)的一部分,在政客们对Lynetteholmen项目做出决定之前,必须先进行环境影响分析。

在洪水期间,岛屿是堡垒

Lynetteholmen和Avedøre小岛将位于哥本哈根港口的两端,它们将为哥本哈根未来的洪水保护做出贡献。在高海平面的情况下,它们将充当最初的防波堤,计划是设计一个智能的解决方案:一个可以用来预防洪水的防洪设备。该装置可以是海床上的帘子或闸门,在洪水泛滥时膨胀,以防止水进入内港。

Lynetteholmen将在南向事件中起到防洪作用,即当水从北海被推入海峡和波罗的海时。同样的,Avedøre小岛在北上时也会起到防洪的作用,也就是当风转向时,水被推回到海峡和北海。

如上所述,漂浮城市或人工岛屿可能会成为应对沿海城市面临的一些主要挑战的更常见答案。

技术上的解决方案已经有了。需要进一步解决的是可能对环境产生不利影响的潜在挑战以及如何消除这些挑战。另外,人们在漂浮的建筑上生活会有什么影响?这应该通过生理和心理研究进行进一步的调查。

我们期待着一个激动人心的旅程。


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Ulf Kjellerup
领导专家
水与自然:丹麦

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副总统
主要桥梁国际,丹麦

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