“自然建造”与“可持续港口发展”

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所属分类:水运管理

“海岸带保护与生态修复”环球纵览系列

“自然建造”与“可持续港口发展”

瓦登海 (Wadden Sea) 是位于荷兰东北部、德国西北部、丹麦西南部的一个较平坦辽阔的温带沿海湿地。各种复杂的地理因素与生物因素的交互作用,衍生出众多的过渡性栖息地与潮汐通道,还有沙质滩涂、海草甸、贻贝海床、沙洲、泥滩、盐沼、河口、海岸和沙丘,生活着无数的动植物种群,包括斑海豹、灰海豹和港湾鼠海豚等在内的海洋哺乳动物。每年有1200多万只水鸟迁徙至此繁殖和越冬。

“自然建造”与“可持续港口发展”

“自然建造”与“可持续港口发展”

瓦登海于2009年列入联合国教科文组织世界遗产名录(UNESCO World Heritage)。 因此,可持续港口发展在这里更为重要。 BwN Wadden Sea Ports项目研究了港口建设和自然发展如何与“自然建造Building with Nature (BwN)”携手并进,为经济和自然创造附加价值。 本文中的大部分知识是作为BwN Wadden Sea Ports项目的一部分开发的,该项目由EcoShape基金会,瓦登海区域港口群和“走向丰富的瓦登海 (Towards a Rich Wadden Sea)”项目联合开展。

港口通常位于有价值的自然生态系统之中或附近。我们能否利用大自然的力量帮助港口的可持续发展,同时也为大自然创造机会?

“自然建造”与“可持续港口发展”

以环境为指导原则
EcoShape以生态系统和环境为指导原则为港口提供方案。港口的功能要求导致技术设计在陆地和水之间具有硬过渡:例如防波堤、垂直桩墙、加深的航道、水闸复合体。在“自然建造”方法中,设计师考虑了生态系统中的自然梯度(从淡水到咸水的过渡),这对港口区域的经济和自然都有好处。“自然建造”方法首先要充分了解当地生态系统如何运作以及该系统如何影响港口。该方法利用自然力量,如水流、风和植物生长。在可能的情况下,该方法在港口允许的地方为生态系统发展创造空间。
通过这样做,该方法鼓励盐沼等形成,为动物创造更丰富的栖息地。通过这种方式,港口和自然发展齐头并进。本文描述了可持续港口设计的可能性。

“自然建造”与“可持续港口发展”

 

优化水流
防波堤是港口不可或缺的结构,可以使航运成为可能并保护码头。但是,它们也会影响港口内外的水流和泥沙输送。采用“自然建造”方法设计的防波堤注重减少港口的泥沙淤积,并改善沉积物向盐沼和沙洲的流动。这种防波堤设计充分利用了自然力量。

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优化疏浚策略
维护疏浚非常昂贵。 此外,将疏浚沉积物沉积在港口外通常也会产生负面影响:海床上的生命受到破坏,浑浊的水体会扩散。不仅如此,一些沉积物流回港口,导致二次疏浚。巧妙地利用疏浚沉积物进行自然恢复或作为建筑材料,可以建立双赢局面。自然水流也可用于将一些材料运输到所需位置。这种方法已经在Mud Motor项目上进行了测试。

创造一个淡水咸水过渡区
港口通常是淡水系统(圩田、排水系统和运河)与咸水系统相遇的地方。缺乏空间通常意味着没有从淡到咸的逐渐过渡(或“梯度”),两者常通过诸如闸或泵站之类的硬系统保持分离。事实是,这个过渡区对生活在当地的动植物物种很重要。
在港口旁边创建一个淡咸水过渡区,就在这些生态系统之间创造了一种自然的联系(“连通性”),从而产生更多的自然多样性和更多的动植物物种。这可以在Delfzijl(Pier van Oterdum)附近的Marconi项目中看到。

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鼓励盐沼的生长
盐沼是非常重要的生态系统。它们是鸟类的繁殖和休息场所,也是鱼类的产卵场。它们可减少波浪冲击,从而保护海岸免受侵蚀。它们还捕获沉积物,使海岸生长。此外,盐沼捕获二氧化碳,当地人将它们用作牧场。由于人类活动,如土地开垦,和气候变化的影响,如海平面上升,盐沼在世界范围内面临压力。为盐沼生长创造合适的条件或在水流中输送更多的淤泥从而形成盐沼,可以以自然的方式恢复盐沼。这个过程在Mud Motor进行了测试,它是Delfzijl(盐沼开发)Marconi项目的一部分。

“自然建造”与“可持续港口发展”

悬挂结构
悬挂结构对一系列动植物是有吸引力的栖息地。 这些由混凝土和高分子材料制成的水下结构为贻贝、牡蛎和水草等物种提供了家园,可过滤水体、改善水质。它们也是鱼类的好栖息地:因为有丰富的食物。

丰富硬质岸线
码头和堤防通常是为洪水风险管理而设计的。陆地和水之间过渡的生态功能丧失了。当岸线充满特殊类型的护岸时(如非平直立面),堤防或码头的生态价值可以受益。生态系统之间的联系得到改善,允许动植物物种从一个栖息地自由移动到另一个栖息地。此外,由于生活在那里的鱼类,植物和甲壳类动物,丰富的岸线对潜水者来说很有乐趣。

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前滩解决方案
前滩Foreshores位于堤防前方,营造出从陆地到水的柔和过渡。前滩减少了海浪的影响,使得建造更小的堤坝成为可能。在堤坝前面的沙洲或盐沼形式的前滩比由岩石或混凝土制成的码头或堤坝更灵活,可适应不断变化的环境。它们对天然存在于海岸上的动物和植物是有吸引力的栖息地,也为人类休闲活动提供了机会。

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未来港口什么样子呢?

 

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原文始发于微信公众号(天科院海洋水动力研究中心):“自然建造”与“可持续港口发展”

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