全球变暖、海平面上升,未来我们能生活在海上吗?丹麦这家事务所提供了一个方案

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本文刊载于《三联生活周刊》2019年第31期,原文标题《水上住宅与漂浮城市》
“并不是说未来我们都将生活在海上,‘海域城市’只是人类栖息地的另一种形式,当社会和环境变化需要选择这样的生活方式时,可以作为种子继续发展。” 1.jpg 作为世界上第一个可容纳1万居民的漂浮居住社区,“海域城市”的基本模块由六边形岛屿构成
基于六边形的岛屿模块
早在1995年,凯文·科斯特纳主演的好莱坞科幻片《未来水世界》呈现过地球两极冰川大量消融、人们只能在汪洋上生存的预言式灾难场景,当年,票房收入不佳的电影被认为意识超前。与20多年前相比,从海平面上升到暴风雨,城市与气候相关的风险正在加剧。
目前,全世界每5个人中有2人生活在距离海岸线100公里以内的区域,10%的人口生活在海拔不到10米的沿海地区。由于气候变化,城市越来越容易发生洪水。在曼谷,一些地区的地面每年下沉约2厘米,泰国湾的海平面在上升。也许,全球变暖造成的海平面上升将摧毁像孟加拉国这样的沿海国家,让马尔代夫这样的岛国彻底消失,导致大规模的难民危机。
最近,丹麦BIG建筑事务所发布了“海域城市”(Oceanix City)方案,这是世界上第一个可容纳1万居民的漂浮居住社区,也是一幅接近科幻场景的模块化海上城市蓝图。从渲染图上看,那里的生活似乎显得无比美好:人们在岛上悠闲地漫步,到处是鲜花、绿色植物和设计精美的小型建筑物。蓝天上飘着滑翔伞,皮划艇和轻巧的电动轮船穿梭在蔚蓝的海面上。
作为工作和生活的混合用途空间,“海域城市”的基本模块由六边形岛屿构成,每个模块面积2万平方米,最多可容纳300名居民。6个岛屿围绕中央开放港口,形成12万平方米的社区,它的数量能够不断递增,随着时间推移有机地改变,最终得到一个1.08万居民的小城市。每个岛屿都有3000平方米的户外农业以及专门的公共用途,如医疗、教育、运动、购物和文化中心等。
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比利时建筑师文森·卡勒伯提出的漂浮生态城Lilypad构想,造型如同一朵巨大的睡莲

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“海域城市”被设计成一个自我维持的人造生态系统,引导能量、水、食物和废弃物的循环流动


“海域城市”被设计成一个自我维持的人造生态系统,自己生产食物、能源和淡水,引导能量、水、食物和废弃物的循环流动。建筑提供大量的遮阴室内空间和公共区域来降低制冷成本,最大限度地利用屋顶区域获取太阳能。太阳能电池板结合风力、水力涡轮机等可再生能源,用于满足居民的电力需求。
到目前为止,公海上还从来没有漂浮的定居点出现过,一些机场、核电站、桥梁、体育场馆等离岸工程都是在浅海环境而不是深水国际水域中建造的。通常,有两种超大型浮式结构技术用于承载这些漂浮设施的重量:一种是平板式的浮桥结构,适合漂浮在靠近岸边的避风水域;另一种是半潜式结构,如位于深水区的石油钻井平台,立柱在水面上方支撑起整个平台。“海域城市”采用浮桥结构,限制在较浅的水域,用防波堤减轻波浪的影响。平台被一种名为Biorock的石灰岩——通过低电压刺激海洋沉积物生长获得的生态友好材料——锚定在海底,它比混凝土更加坚硬,能够抵御洪水、海啸和五级飓风。石灰岩同时充当人工珊瑚礁的基床,海藻、牡蛎、贻贝、扇贝和蛤蜊等养殖清洁着海水,加速生态系统的再生。
岛屿上的建筑,BIG打算以当地采购的可补充材料建造,木材和生长快速的竹子就是理想的选择。竹子不仅负碳足迹,抗拉强度还是钢材的6倍。出于低重心和抗风考虑,所有建筑结构都保持在4层到7层的高度。
“作为共享城市系统的基本模块,基于六边形的岛屿构成全向形的圆圈,又有人造物的合理性。微型岛屿的设计也是为了让社区在大型飓风中生存下来,天气模式剧变的情况下,整个城市可以解缆,拖拽到更安全的位置。”BIG事务所的主持建筑师比雅克·英格斯(Bjarke Ingels)这样解释说。
委托BIG设计这一漂浮城市原型的是Oceanix公司,由迈克·柯林斯·陈(Marc Collins Chen)2018年末在香港创办,致力于开发创新的离岸城市基础设施,帮助未来可能受极端天气事件以及海平面上升威胁的人们。
柯林斯·陈曾经担任过法属波利尼西亚的旅游部长,当时他的首要任务之一就是评估海平面上升是否对南太平洋的这118个岛屿构成威胁。科学家告诉他,法属波利尼西亚群岛中有三分之一将在2035年到2050年间被淹没。
柯林斯·陈深信,在海洋上建立人类定居点的技术已经存在,而且不会破坏海洋生态系统。为了降低建造成本,“海域城市”采用经济适用房模式,在岸上预制并拖到最终场地,与海洋租赁空间的低成本相结合,急需时为无家可归者提供庇护。
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“海域城市”的每个岛屿上都有3000平方米的户外农业


2013年,世界银行曾经以“哪些沿海城市遭受洪水灾害的风险最大”为主题,发布了一份研究报告。由世界银行经济学家斯蒂芬·哈勒加特(Stephane Hallegatte)与经济合作与发展组织OECD主导的研究预测,全球的平均洪水损失将从2005年的60亿美元增加到2050年的520亿美元。还有海平面上升、下沉土地带来的风险,如果城市不采取措施,大型沿海城市的洪水灾害可能会导致每年损失1万亿美元。
研究了136个沿海大城市的人口和资产之后,就损害的总体成本而言,广州、迈阿密、纽约、新奥尔良和孟买被报告列为风险最大的5个城市,仅仅排名前四的城市就占据了预测全球总损失的43%。
“到2050年,世界上最大的10个城市中,有9个将面临海平面上升的威胁。海洋是我们的命运,也可能是我们的未来。”英格斯的观点是,“并不是说未来我们都将生活在海上,‘海域城市’只是人类栖息地的另一种形式,当社会和环境变化需要选择这样的生活方式时,可以作为种子继续发展。”
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NLé建筑工作室在尼日利亚拉各斯潟湖上建造的一所漂浮学校,如今已经被暴风雨摧毁


与水共生的关系
漂浮城市并不是一个新鲜的建筑构想,过去几十年中,它曾经反复出现。20世纪50年代到70年代之间,建筑界着迷于海洋乌托邦的梦想,这一时期的技术乐观主义促使建筑师思考,能否在极地、沙漠和海洋等不适宜居住的地方建造定居点。
当时,具有乌托邦色彩的日本“新陈代谢派”试图探索向天空和海洋拓展未来城市的可能性,例如菊竹清训1959年的“海上城市”——一系列建造在海上平台上的插件式圆柱体住宅楼,300米高的大楼可容纳5000居民,环形平台结构自由地漂浮在海上。丹下健三以雄心勃勃的“东京计划1960”,为东京湾策划了一座可容纳1000万人口的城市,用一种新的城市空间秩序,来解决人口过剩导致的城市危机和陆地资源压力。
在西方,20世纪60年代初,巴克明斯特·富勒提出了锚定的“特里顿城”(Triton City)概念,一个全梯形表面的四面体结构海上建筑,通过桥梁与大陆相连。从1961年到1974年间,英国“建筑电讯”(Archigram)小组发表了一系列未来城市方案,其中包括由潜水员耕种的“水下海洋农场”。“建筑电讯”认为,当你能够在潜水艇中生活时,为什么还要住在一所陆地上的房子里呢?
考虑到未来的气候难民现象,比利时建筑师文森·卡勒伯(Vincent Callebaut)在2008年提出了漂浮生态城Lilypad的构想,造型如同一朵巨大的睡莲,盛开在海面上。它的双层表皮采用覆盖二氧化钛的聚酯纤维,通过光催化作用与紫外线产生反应,吸收大气污染。

阿姆斯特丹东部的大型漂浮社区IJburg建造在人工沙岛上,特殊的锁定系统防止公寓漂流到大海


三个游艇码头和三座山脉环绕着“睡莲”中心的人工潟湖,作为城市的压载舱,潟湖沉入水平面以下,位于水线以下的还有悬浮花园和水产养殖场。与“海域城市”原理相似,Lilypad作为自给自足的生态城,使用太阳能、热能、风能、潮汐能等多种再生能源,最多可容纳5万人居住。
2008年的Lilypad被视为过于牵强、过于天马行空,今年的Oceanix却引起了联合国人居署的注意。4月份,人居署在纽约联合国总部召集了第一个可持续漂浮城市的高级圆桌会议,与Oceanix公司、BIG建筑事务所、麻省理工学院海洋工程中心以及探索者俱乐部等合作伙伴一起探讨这一创新解决方案的可能性。
联合国副秘书长阿米娜·穆罕默德(Amina Mohammed)在圆桌会议上表示:“我们生活在一个无法以纽约或内罗毕的方式继续建设城市的时代,我们必须建造具有低碳排放发展的城市,必须为人而不是汽车建造城市。作为确保气候适应力的一种手段,我们正在寻找不同类型、不同规模的漂浮城市,它可以成为新工具库的一部分。”
虽然漂浮城市的概念接近科幻,人类的水上生活历史却足够悠久,从遍布东南亚、南美渔村的水上住宅,到西雅图、温哥华和阿姆斯特丹水岸边的当代房屋,众多繁荣的城市依赖着与水的共生关系。漂浮房屋为住房短缺、紧邻水域的城市提供新的生活空间,还能起到防洪作用。
荷兰以漂浮的船屋闻名,这个国家有27%的土地位于海平面以下,三分之一的国土海拔高度只有1米左右。荷兰人已经接受了与水一起生活的现实,他们别无选择。
阿姆斯特丹东部,一个大型漂浮社区IJburg就建在人工沙岛上,第一阶段开发的1.8万套公寓可容纳4.5万人。房屋从海域上方被支柱抬起,由于缺乏坚固的地基,主要由桥梁和码头提供通往住宅的通道。这片内陆海域与艾湖隔离,特殊的锁定系统防止公寓漂流到大海。
这样的水上社区在继续增长,到2020年,荷兰建筑公司Waterstudio计划再完成约380套从平层到三层的公寓和办公楼。Waterstudio的主持建筑师科恩·欧德斯(Koen Olthuis)认为:“100多年前,电梯的发明使垂直建造成为可能。如今,作为城市的一种额外维度,我们需要深入了解水,需要学会将水视为一种工具。”
“考虑到气候变化的影响,我们应该更多地考虑与水共生的机会,而不是与之抗争,进行土地复垦。”尼日利亚建筑师孔勒·阿德耶米(Kunlé Adeyemi)持有相似的观点。2010年,他在阿姆斯特丹创办NLé建筑工作室,已经在非洲沿海设计完成了几座水上建筑,其中包括尼日利亚拉各斯潟湖上的一所漂浮学校(现在已经被暴风雨摧毁)和尼日尔三角洲上的一家广播电台,它们都是属于更广泛的研究项目“非洲水城”的一部分。
为了应对英国的住房危机,一些英国建筑公司建议在水道上复制阿姆斯特丹运河上的漂浮房屋。2014年,在白金汉郡马洛市,距离泰晤士河边缘10米处,伦敦Baca建筑公司完成了英国第一座预制两栖房屋,带坡顶的轻质木结构房屋面积225平方米,当潮汐较低时,它以固定地基置于地面,洪水发生时可以像诺亚方舟一样漂浮起来。
这是通过钢筋混凝土制作的干船坞地基实现的,锚泊系统通过地板下方的气室确保浮力,洪水填满水槽时,房屋被浮起到水面上,它的设计可以应对2.5米的洪水。
使用预制混凝土筏式地基和构件是一种相对昂贵的建造方式,但是英国的土地价格昂贵,如果像阿姆斯特丹一样建造水上住宅,可能反而是一种经济实惠的解决方案。最近,Baca公司赢得了一项创意竞赛,在伦敦50英里的河流和运河上安装7500套预制住宅。
如何维持漂浮城市的生活
与现有的漂浮房屋以及相似计划相比,“海域城市”的区别在于规模性和可扩展性。如果六边形的岛屿确实可以发挥作用,理论上说,它可以无休止地复制。虽然联合国人居署并没有正式认可这一项目,但设计团队在联合国总部的出现,为它的存在合理性提供了某种注解。
BIG希望设计一个完全闭环的漂浮城市系统,这意味着只使用岛上自己生产的能源,每个人的食物都从人造岛屿上生长,水源被获取和处理,废弃物被重复使用,这是一个非常理想主义的目标。目前,很少有城市能够实现其中的一项,更不用说所有这些目标了。
为维持漂浮城市居民生活所需的每一个重要系统,Oceanix公司和BIG都引入了相关主题的专家。对于水,旧金山舍伍德设计工程公司(Sherwood Design Engineers)提出了从天空、海洋甚至空气中获取水源的建议,利用屋顶和铺砌表面收集雨水,引向可储存的容器,这种方式不需要使用能源。
第二个水源是海洋,BIG的方案中包含了位于漂浮城市下方的海水淡化处理厂,热带地区还可以使用将空气中的湿气抽离出来的机器。通过生物系统过滤灰水,也是一种主要的水处理方法。
农业会用到大量的能源,尤其是室内农业。所以,岛上的农业种植绝大部分位于户外,农作物还能增加居民的绿色空间。纽约零废弃设计中心(Center for Zero Waste Design)认为,漂浮城市应该尝试水耕法、雾化栽培蔬菜等其他种植方法,或者对生菜等作物进行户外垂直耕作。雾化栽培只需用雾喷洒植物根部,使用的水量只有传统农业的十分之一。
零废弃设计中心还希望创建一个循环系统,通过堆肥将所有食物垃圾转化为土壤养分。食物垃圾将通过气动管道直接进入厌氧消化池,开始堆肥过程。
为了减少交通消耗的能源,BIG的设计中60%的移动采用步行或骑自行车的方式,其他通过共用电动轮船。因为每个模块的面积都很小,小于汽车出现前的街区规模。斯图加特Transsolar工程公司建议,每个居民都被赋予一份能源预算,这笔预算将是城市能够自主生产的所有能源的平均份额,无论来自太阳能、风能还是潮汐能。
“海域城市”的第一个测试地点选在亚热带地区,漂浮模块将停靠在距离城市1500米以外的水面上。很难说,Oceanix公司能否真正实现如此规模和复杂性的项目,实现这一目标的大部分技术都需要从头开始发明,或者重新调整来适应漂浮城市。但另一方面,为漂浮城市开发的一些可持续技术和生态系统整体解决方案也可以用于改善传统的城市,这也许是项目最有益的部分。如英格斯所说:“想象一个社区港口,海边有可以闲逛的市场,沿着运河的集市街道连接和分离着岛屿,电动轮船在海上移动,这样的配置适合任何文化背景的城市。事实上,我们正在设计的是城市的社会基础设施。”
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宜居游艇/迈阿密 | 今年2月份,迈阿密Arkup公司在“迈阿密游艇展”上推出一艘总面积435平方米的双层游艇,同时兼作玻璃通透的当代房屋。船屋立在可伸缩的液压桩上,发生风暴时,可以将整体结构抬升到空中6米。它的一些设计细节包括带太阳能电池板的屋顶、整面观海落地窗以及海水淡化装置等,日光浴甲板可以下沉至水中,变成海水游泳池。虽然像房屋一样稳定,宜居游艇能够不受恶劣天气和风浪的影响,以7节的航速行驶在海面上。
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漂浮集装箱房屋/哥本哈根 | 丹麦房屋公司Urban Rigger在BIG建筑事务所的帮助下,推出了一种低成本的模块化漂浮集装箱房屋,为哥本哈根的学生提供低负担的经济适用房。利用航运业衰退形成的集装箱库存,它的第一个原型总面积680平方米,9个集装箱构成15个围绕中央庭院的生活空间,全部放置在漂浮平台上。集装箱外壳被漆成明亮的宝蓝色,门窗设在两端和侧面。 集装箱房屋本身是碳中性的,利用太阳能和水力热交换系统确保它的低运行成本,屋顶露台、皮划艇平台、沐浴平台以及其他共用设施为学生创造一种社区生活的形式。两个交错堆叠的集装箱层形成六边形的庭院空间,将来可以连接到相邻单元,标准化的集装箱系统提供了多种灵活的配置方案。
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漂浮奶牛场/鹿特丹 | 为了让粮食生产不易受到气候变化的影响,鼓励人们思考漂浮建筑的多种可能性,荷兰建筑工作室Goldsmith设计了一座漂浮奶牛场,安置在鹿特丹的Merwehaven港口区,现在拥有32头生产乳制品的奶牛。 漂浮奶牛场展示一种将农业带回城市的新方式,同时遵循循环设计的原则,减少对资源和环境的影响。奶牛喂养采用来自城市运动场和高尔夫球场的绿草,以及马铃薯碎片、麸皮和啤酒糟等废弃食品。农场通过太阳能电池板产生所需的电力,淡水供应来自集成雨水收集及净化系统。

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