世界人居

应对海平面上升的循环经济战略版本2.0

作者：梁达民，黄秋杰，廖显聪，梅智深，庄天冠，关志勇，刘悦

新加坡农业港开放海域的修复性水产养殖和综合多营养层水产养殖种植策略

开放海域的未来

根据Worldometer网站的世界石油统计数据，全球已探明的石油储备相当于其年消费量的46.6倍。这表明，在目前的消费水平下，我们大约还有47年的石油可用，不考虑未探明的储备。因此，新加坡海峡未来可能面临两种情况：

• 一个基于可再生清洁能源的繁荣海港。

• 一个运输量大幅减少的海港。

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在这两种情况下，因石油化工行业的衰退，新加坡海峡可能会减少污染，并在自然资本方面更加高效。然而，由于全球变暖，海水温度在可预见的未来可能会保持较高水平。

本文旨在优化新加坡的海滨设计，基于这些未来场景，而不是当前可能在未来几十年内无法持续的以石油为基础的环境。

新加坡农业港版本1.0的未解决问题

关于新加坡农业港的文章发表于2022年7月的《新加坡工程师》杂志。农业港的设计提供了一个替代愿景，旨在应对海平面上升时新加坡沿海保护战略，通过采用循环经济方法，在一个综合解决方案下保障我们的国家水、食品和能源安全。然而，原始设计中仍有一些问题尚未解决。这些问题包括：

• 确保鸡和鱼养殖场的饲料供应。

• 在海堤之外增强经济和社会机会。

• 缓解海堤对波浪模式、流速、海床侵蚀和海洋生态 系统的影响。

本文旨在通过采用基于自然的解决方案来优化设计性 能，以符合地球的承载能力。

海堤影响与波浪衰减

新加坡农业港的海堤长达15公里，将改变东海岸公园的波浪模式，海堤的波浪偏转将把波浪能量传递到周围的海岸线，特别是其西侧的滨海公园和东侧的淡马锡终点站。波浪冲击将导致海岸侵蚀和海堤底部的冲刷效应。这将导致昂贵的长期工程维护。

为了避免出现15公里长的直硬混凝土表面，设计上和截面上都创造了起伏的表面。在这种起伏的三维几何形状中，裂缝模拟了能够消散波浪能量的礁石。

为了减轻海堤底部潜在的冲刷，采用了用高密度聚乙烯 (HDPE)土工格栅包裹的Tensar Triton海洋垫。此外，一条宽1公里的多热带海洋农场浮动舰队将沿着海墙边缘，进一步减少波浪能量在到达它们之前的影响。

海堤对波浪模式的负面影响

模块化珊瑚礁设计

由于波浪起伏的表面需要覆盖长达1.5公里的海堤表面，采用了模块化的八角形GFRP（玻璃纤维增强聚合 物）笼设计，以增强可建造性、施工性和耐用性。模块尺寸为3.6米 x 1.8米 x 1.8米，足够小且轻，能够通过位于海堤上方的步行道上的小型起重机进行发射。 该过程避免了需要使用驳船，从而显著降低了施工成本。

根据初步计算，这个设计的总成本大约为新加坡元 (S $) 600 万。这些笼子可以以无尽的排列方式互相交锁，并模仿沿海悬崖的环境。每个笼子都有杆子，可以将珊瑚碎片附着在上面。随着时间的推移，生长在 玻璃纤维增强塑料笼子上的珊瑚礁将进一步加强结构，并提供额外的粗糙表面，以进一步减少浪潮冲击。

模块化珊瑚礁设计

新加坡的大堡礁

根据未来的情况，海水预计将逐渐变得更清澈、更干净，但温度也会升高。优先考虑能够承受较高海水温度的硬珊瑚物种，以应对珊瑚白化的风险。

如果海洋环境保持稳定并有利于生长，GFRP模块的表面应能促进藻类、水螅和海鞘的营养级联。通过采用珊瑚繁殖计划，可以加速这一自然过程。根据每平方米30个珊瑚碎片的珊瑚繁殖密度，该项目可以促进500万棵珊瑚的移植。根据Leon Boey先生的说法，珊瑚繁殖方案每平方米的平均费用约为400美元/天。

因此，从水面以下10米深度的一个区域内，通过在15 公里长的海堤上进行珊瑚繁殖，可以产生6000万美元 的收入。这个珊瑚种植项目可以获得600万美元的利润，这基本上抵消了最初的建设成本。此外，还可以通过水下潜水和其他沿珊瑚礁的水边活动产生额外的收入。

新加坡东海岸大堡礁

自然海洋净化器

为了加快珊瑚礁沿海水质量的改善，海堤周围的海域 将设有贻贝、海藻和海葡萄养殖场。这些养殖场通过 作为自然过滤器来净化海水。贻贝能够从水柱中过滤 出藻类和细菌等小生物。通过它们的喂食过程，单个贻贝每天可以过滤多达60升的水，而海藻则吸收水中的多余营养素，比如硝酸盐和氨，消耗来自鸡和鱼养 殖场产生的任何硝酸盐。

每1千克海藻生物质在其45天的生长周期内可以固定 370克硝酸盐。随着被污染海水中的毒素逐渐减少， 贻贝和海藻的质量会随着时间的推移而改善。

这些贻贝和海藻可以用作新加坡农业港水库内农业光 伏农场的肥料，或用作沉箱结构内鱼类和鸡类养殖场 的饲料，并最终在它们的食品质量达到新加坡食品局 标准时用于人类消费。

自然碳汇

除了净化海水，海洋农场还可以作为一个巨大的碳汇。基于Agriport的海域面积为15公里 x 0.8公里 x 0.8 公里=9.6立方公里，该项目每年有潜力可以固碳9600公吨二氧化碳。根据庄天冠先生的解说，如果整个海洋农场被转换为碳信用项目，年收入将大约为100万美元。这项收入可以抵消建立海洋农场的资本成本。

此外，获得的碳信用还可以用于支持需要购买碳信用的高科技产业。一个选择是建立漂浮的数据中心，这些中心可以利用水库内农业光伏农场所产生的电力， 并从海洋农场购买碳信用。

Agriport的标志性环境将吸引顶尖跨国公司将其生态总部迁至此地，这项生态投资将有助于为新加坡Agriport提供资金和提高知名度。

恢复性水产养殖

新加坡的农业港农业生态学方法通过恢复海洋空间得到扩展。这展示了改善生物多样性和栖息地、碳储存和循环性的原则。具体而言，实施了一种叫做综合多营养级水产养殖（IMTA）的方法。

IMTA是一种农业模式，其中不同营养级的多种水生物种群共同养殖。一个物种的副产品或废物成为另一个物种的食物或营养。IMTA能够提高效率、减少废物， 并在长远中提供生态系统服务。低营养级水产养殖是指培养处于营养级较低的物种。

在食物链的底部是浮游植物，它为不同营养级的其他生物产生生物量。通过选择培育这些物种，如大型藻类（例如海藻）和双壳类动物（例如贻贝），我们在食物能量利用方面变得高效。

综合多营养层次水产养殖

对于海藻养殖，将采用浮动线栽培方法。海藻幼苗将被系在绳线上，浮子将保持绳子在水面上。

对于海葡萄的栽培，将采用一种中性浮力的HDPE网状结构，这些结构可以附加在绳子上，以支持海葡萄的最佳生长条件，因为海葡萄往往会蔓延。绳子将每200米连接到一个支持系统的浮筒平台。这些平台每公里与巨型浮筒固定在一起。

另一方面，这些大型浮筒通过人行道与海堤连接。贻贝将生长在系在浮筒上的绳索上。根据黄秋杰工程师的说法，整个浮动系统和海堤网络是集成的，使其成为一种经济且坚固的海洋工程设计。整个15平方千米基础设施的估计成本约为5000万美元。

循环经济与生态

所选择物种所能实现的循环系统是该设计的主要驱动 力。海藻可以作为人类食物，以新鲜或加工形式（如 烤制小吃）利用。海藻（灰藻品种）也可以加工成干型或液体有机肥料，可作为营养成分用于漂浮蔬菜农场。海葡萄是一种经济价值特别高的海藻，其干燥形式的零售价格可高达每公斤100美元。

培养的贻贝是亚洲绿唇贻贝（Perna viridis）。它们的肉可以作为人类食用的新鲜产品，亦可加工成增值产品，如熏制罐装贻贝，零售价格可达到每千克150美元。它们的壳可以提取出碳酸钙，这成为鸡饲料中的 一种重要添加剂，以支持健康的产蛋。

除此之外，养殖作业带来的一个结果是生物附着，这种附着是由附着在贻贝、绳索等上的多种海洋生物混合物造成的。这些也可以加工成鸡饲料。

IMTA 投资回报

根据廖显聪先生的计算，预计初始年利润为7375万美元，初始资本投资为8700万美元。将海洋产品进一步加工成最终食品产品将显著增加这个数字。

此时唯一的限制是当地市场吸收如此大量产品的能力。随着时间的推移，海域的水质和生物多样性预计会改善。未来还可能增加其他类型的海洋物种，如海胆和海参，以提高IMTA系统的生产力。

新加坡农业港总体规划 2.0

规划新加坡的未来

新加坡是一个拥有600万人口的小岛国，人口大多老龄化，地缘政治局势日益动荡，全球自然资源枯竭和气候变化更是雪上加霜。新加坡虽然无法脱离以GDP为主导的全球经济体系，但我们必须考虑以国家为中心、以生态为基础的战略，以保障国家的水资源、粮食和能源安全，从而在面临困境的情况下，创造一个富于福祉和韧性的空间。新加坡农业港正为国家提供这样的韧性战略。

守护水资源，勇于创新。

Be Water. Be Bold.

SingaporeAgriport+plus设计成员

梁达民：团队负责人及规划师，人类可持续性协会创始成员
黄秋杰：结构设计，OneSmartEngineering创始董事总经理

廖显聪：IMTA设计，TheFreestyleFarmer创始人

梅智深：海洋修复设计，LivingseasFoundation创始人

庄天冠：碳信用顾问，L-Energy首席业务发展总裁

关志勇：生物亲和设计，Consulus Pte Ltd 管理合伙人
刘   悦 :   农业生态设计，EdibleGardenCity创始人

杨宇豪：计算机建模和渲染，新大建筑硕士五年级学生

相关链接：深度｜新加坡东海岸公园海岸线的规划与设计