开放海域的未来

　　根据Woridometer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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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x0.8公里x0.8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简平台。这些平台每公里与巨型浮简固定在一起。

　　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 vridis)。它们的肉可以作为人类食用的新鲜产品，亦可加工成增值品，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。

　　设计新加坡的未来

　　新加坡是一个小岛国，拥有600万，主要是老龄化的人口，正处于一个日益动荡的地缘政治世界中，这种情况因全球自然资源的枯竭和气候变化而加剧。尽管新加坡无法脱离全球GDP驱动的经济体系，我们必须考虑一种以国家为中心、基于生态的战略，以保护我们国家的水、食物和能源安全，以便在这种困境中创造一个健康和韧性的空间。新加坡农港为国家提供了这样的韧性战略。

　　Be Water. Be Bold.

　　所有图片均由梁达民建筑师提供，除非另有说明。