港城融合下的鹿特丹港存量資源利用與韌性發(fā)展研究

陳彥祺 任云英 劉慧 韓柯

摘 要

港口是城市的重要資源，城市作為孕育港口的重要空間載體，港口的存量資源活化利用是港口城市韌性發(fā)展的重要抓手。因此，蘊(yùn)藏?zé)o數(shù)生存智慧的鹿特丹港，將提高人居環(huán)境韌性寄期望于港區(qū)土地的存量資源利用上。結(jié)合鹿特丹港的發(fā)展趨勢(shì)，梳理河道、港口、淤泥、與人的關(guān)系，以場(chǎng)地重大生態(tài)問題、文化脈絡(luò)、社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)為線索，以治愈淤泥創(chuàng)傷，使淤泥獲得“重生”，提高陸海生態(tài)修復(fù)能力為目的。通過固定化處理技術(shù)對(duì)淤泥進(jìn)行資源化利用，并結(jié)合未來場(chǎng)景化設(shè)計(jì)整合相關(guān)優(yōu)勢(shì)存量資源。再將現(xiàn)有的淤泥生態(tài)環(huán)境進(jìn)行分類，與鹿特丹港的文化脈絡(luò)、社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)相結(jié)合，構(gòu)建出能夠適應(yīng)不同污染防治區(qū)域的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)邊界與內(nèi)部根系結(jié)構(gòu)貫通下的存量資源利用，營(yíng)造出柔性化、品質(zhì)化、人性化的可持續(xù)發(fā)展型港口城市。

關(guān)鍵詞：鹿特丹港；存量資源再利用；淤泥治理；港口疏浚設(shè)計(jì)；韌性城市

0 引 言

荷蘭政府在《蘭斯塔德2040 結(jié)構(gòu)愿景規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)，重視生態(tài)保護(hù)與開發(fā)利用平衡的重點(diǎn)內(nèi)容是對(duì)三角洲“藍(lán)綠網(wǎng)絡(luò)”的構(gòu)建[1]。鹿特丹港的航道和水道都會(huì)受到自然和人類活動(dòng)的影響而發(fā)生阻塞現(xiàn)象。為保持港口的正常運(yùn)行，需要清除至少約114.68 萬m3 的沉積物，沉積物的堆積主要由水土流失、地表徑流和農(nóng)業(yè)活動(dòng)等問題引發(fā)。基于跨學(xué)科的合作、復(fù)合型研究方法以及直接利益相關(guān)者的參與，疏浚研究計(jì)劃還為港口城市和沿海社區(qū)解決新興和未來的景觀基礎(chǔ)設(shè)施問題提供了一個(gè)全新的思路，使其“變廢為寶”。污染資源的合理化處理使114.68 萬m3 的沉積物變成鹿特丹港的存量資源，本研究為淤積物的調(diào)查提供了有效媒介，同時(shí)為公民的行動(dòng)和參與樹立了合作性范例。黏土、淤泥、沙子和礫石成為了重建彈性景觀基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵材料，在研究實(shí)施的過程中，來自多方利益相關(guān)者的制度優(yōu)勢(shì)、運(yùn)營(yíng)能力和專業(yè)知識(shí)得以充分發(fā)揮，為構(gòu)建充滿活力的、富有創(chuàng)新力的區(qū)域發(fā)展描繪了藍(lán)圖?！案邸a(chǎn)—城—文”協(xié)調(diào)發(fā)展使之成為一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其中港口與城市經(jīng)濟(jì)、土地利用、交通運(yùn)輸?shù)确矫婢哂卸嘣獜?fù)合關(guān)系[2]。疏浚研究計(jì)劃將相關(guān)從業(yè)者、社區(qū)成員、學(xué)者、決策者和行政官員以及專業(yè)人士聚集起來，旨在共同推進(jìn)應(yīng)用景觀戰(zhàn)略的制定，以便在鹿特丹港地區(qū)實(shí)施彈性化的疏浚管理。

1 背景與問題

1.1 現(xiàn)實(shí)背景

位于南荷蘭省的鹿特丹港是荷蘭第二大港口城市，毗鄰大西洋、身處馬斯（Maas）河畔，占據(jù)著流經(jīng)5國(guó)的萊茵水系通往北海的出?？?，是歐洲第一大港口乃至全世界的物流中心[3]。鹿特丹則坐擁萊茵—馬斯—斯海德爾三角洲的戰(zhàn)略性位置，整座城市展布在馬斯河兩岸，距北海約25km，有新水道與北海相連；鹿特丹港現(xiàn)有7 個(gè)港區(qū)，包含5 個(gè)集裝箱碼頭，40 多個(gè)港池，碼頭岸線總長(zhǎng)37km，航道最大水深24m，共有650 多個(gè)泊位，同時(shí)可供600 多艘輪船作業(yè)。港口城市通過臨港產(chǎn)業(yè)來實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展和擴(kuò)張，荷蘭鹿特丹港是途徑世界30 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的新亞歐大陸橋的終點(diǎn)港口[4]；新亞歐大陸橋如同工業(yè)化時(shí)代的“西方絲綢之路”，所聯(lián)結(jié)區(qū)域相互關(guān)聯(lián)、互惠互利，蘊(yùn)藏著極大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展價(jià)值。2020 年，鹿特丹港務(wù)局統(tǒng)計(jì)顯示[5]，鹿特丹港貨物吞吐量達(dá)4.36 億t，位列歐洲第一，占西歐北海沿線（漢堡—勒阿弗爾港口帶）總吞吐量的36.8％?，F(xiàn)每10min 左右就有一艘遠(yuǎn)洋船進(jìn)港或出港，是連接歐、美、亞、非、澳五大洲的重要港口，憑借其得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)，成為世界上最繁忙的港口之一，素有“歐洲門戶”之稱，但同時(shí)鹿特丹港也是世界上淤泥污染最嚴(yán)重的港口城市之一。

根據(jù)鹿特丹港城融合的變遷歷史（表1）來看，港城經(jīng)歷了從工業(yè)化時(shí)代發(fā)展，成為全球國(guó)際貿(mào)易樞紐（圖1）[6]；到二次世界大戰(zhàn)毀壞后又進(jìn)行臨海沿岸工業(yè)帶的建設(shè)，沿海土地質(zhì)層的資源不斷演變更替。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)鹿特丹港是一座建立在“淤泥”之上的港口，淤泥主要成分包括河流沖刷所產(chǎn)生的黏土地、淤泥混合物、沙質(zhì)土壤及海岸復(fù)墾土地[6]。從景觀視角解讀，研究聚焦于轉(zhuǎn)變淤泥污染源為存量資源，并對(duì)淤泥質(zhì)土資源進(jìn)行合理化利用，以此推進(jìn)鹿特丹港地區(qū)的土壤資源更新。解決淤泥淤積帶來的航道及河道堵塞問題，為人們提供更具韌性保障的人居環(huán)境。同時(shí)也為其他港口城市及沿海地區(qū)在存量資源更新與景觀設(shè)計(jì)方面的探索提供思路。

1.2 現(xiàn)存問題

城鄉(xiāng)活動(dòng)因沿海港口地區(qū)沉積物所產(chǎn)生的新土地而發(fā)展，河流沖刷河床形成河道，航運(yùn)、漁業(yè)和港口也因此發(fā)展。在港口地區(qū)韌性穩(wěn)定的人居環(huán)境需要相對(duì)穩(wěn)定的水土格局空間，水土關(guān)系兩方平衡一方面是得益于沉積物的輸送和沉積，另一方面是河流和海浪的侵蝕和沖刷導(dǎo)致的結(jié)果。因此，取得沖淤之間的平衡至關(guān)重要，同時(shí)也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)[7]。通過景觀特征評(píng)估方法[8] 對(duì)鹿特丹港口現(xiàn)有的沉積物變動(dòng)進(jìn)行分析匯總，從人文、自然問題的角度出發(fā)，總結(jié)淤泥對(duì)城市環(huán)境帶來的相關(guān)影響及危害。

鹿特丹港淤泥的變動(dòng)主要來自工業(yè)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、上游水土流失和地表徑流3 個(gè)方面導(dǎo)致（圖2）。

從人文問題角度來看：①交通問題，港池與航道的泥沙淤積過多，導(dǎo)致淤泥質(zhì)土層增加而水深減小、水位降低，妨礙航行改變了原本的航線路線；②經(jīng)濟(jì)問題，港口堵塞造成水上運(yùn)輸業(yè)的系統(tǒng)性癱瘓，直接影響政府以及相關(guān)企業(yè)、個(gè)人的經(jīng)濟(jì)狀況。

從自然問題角度來看：①對(duì)于水下系統(tǒng)而言，淤積物經(jīng)水浸泡并溶解后，伴隨污水進(jìn)入河道及地下水，并吸收大量的水下氧氣，導(dǎo)致水下含氧量降低，水底生物缺氧死亡，形成惡性閉環(huán)；②對(duì)于土壤系統(tǒng)而言，經(jīng)由人類生產(chǎn)活動(dòng)帶來的淤積物的沉積，導(dǎo)致淤泥中的鹽分升高直接影響土壤的電導(dǎo)率，此類淤積物也含有對(duì)應(yīng)不同生產(chǎn)活動(dòng)影響下的有害物質(zhì)（重金屬污染等），其含有重金屬的淤泥用于施工后，重金屬也將積累于地表層；③對(duì)于生物系統(tǒng)而言，土壤中的電解質(zhì)通過土壤膠體上的負(fù)電荷與植物根系上的正電荷進(jìn)行交換，使植物體內(nèi)的離子發(fā)生移動(dòng)，從而破壞了植物養(yǎng)分平衡，抑制了它對(duì)養(yǎng)分的吸收，其遭受破壞的水系統(tǒng)也不能為生物提供適宜的生活環(huán)境，生物鏈的一環(huán)缺失，導(dǎo)致生物系統(tǒng)受到影響；④對(duì)于空氣而言，污泥堆放場(chǎng)露天堆放，臭氣異味重。污泥堆放場(chǎng)長(zhǎng)期露天堆放，容易發(fā)生日曬雨淋、風(fēng)吹等自然因素和干濕交替等人為因素的影響，易造成大氣污染。

鑒于鹿特丹淤泥產(chǎn)生量巨大，土地資源短缺，通過一種大規(guī)模再生利用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)淤泥資源化利用和港口沖淤平衡是必不可少的（圖3）。隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，圍填海工程建設(shè)項(xiàng)目大量開展，造陸鋪填的天然材料巨大消耗，需要采購(gòu)大量天然材料，工程建設(shè)成本的增加使得尋求可替代材料成為討論的基礎(chǔ)。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展疏浚淤泥的資源化利用技術(shù)[9]、固化技術(shù)、路用的可行性研究，也為推進(jìn)生態(tài)走廊建設(shè)提供技術(shù)借鑒與參考指導(dǎo)。

2 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2.1 機(jī)遇

人類活動(dòng)不斷影響著河道的沖淤平衡，如修建大壩、開鑿運(yùn)河、修筑堤防等。大壩的攔截形成了河床的收縮，而在收縮過程中，原來的河床便成為了淤積物，淤積量越來越大，而原被淤積物所占據(jù)的空間，又使淤積量增加。此外，對(duì)于國(guó)內(nèi)目前淤泥的處理方法主要有污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、土地利用，而國(guó)外主要的處理方法是循環(huán)利用，事實(shí)上，隨著相關(guān)法規(guī)政策的不斷完善，淤泥填埋比例也在不斷下降。在歐盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，可以清晰地看出不同地區(qū)對(duì)污泥處理方式的變化。其中：法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國(guó)家的淤泥填埋比例均呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)；美國(guó)污泥處理逐漸向干化利用發(fā)展，而堆填比例逐漸降低；英國(guó)農(nóng)用、焚燒處理較多，而填埋較少；日本以農(nóng)用、焚燒為主，焚燒產(chǎn)物可作為建筑材料；加拿大土地利用及填埋較多，約占四成（圖4）。而對(duì)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)存的差距問題，我國(guó)在疏浚淤泥的資源化利用方面處于萌芽階段，研究希望通過對(duì)疏浚淤泥的資源化利用以及生態(tài)環(huán)境的韌性改善，對(duì)鹿特丹港存量資源進(jìn)行保護(hù)與開發(fā)利用。

2.2 挑戰(zhàn)

根據(jù)鹿特丹所公布的氣象資料，結(jié)合輔助軟件圖表分析，得出鹿特丹的氣溫、降水量季節(jié)性變化趨勢(shì)等詳細(xì)資料。通過對(duì)以鹿特丹主要航運(yùn)河道為主軸線擴(kuò)展的場(chǎng)地肌理分析得出工業(yè)區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)、居住區(qū)以及生態(tài)區(qū)與河道的分布關(guān)系，結(jié)合Grasshopper 進(jìn)行四類場(chǎng)地與河道淤積物相關(guān)性分析，可以得出對(duì)場(chǎng)地內(nèi)河道淤積物影響的相關(guān)性排列為：工業(yè)區(qū)> 農(nóng)業(yè)區(qū)>居住區(qū)> 自然區(qū)。

通過谷歌衛(wèi)星等資料信息我們獲取到鹿特丹歷史上的地理信息圖紙，與其他自然河道隨時(shí)間的自然性淤積對(duì)河道流向改變作對(duì)比并得出結(jié)論：鹿特丹港主河道與航道淤積物堵塞情況與人類生產(chǎn)活動(dòng)成正相關(guān)，其中以工業(yè)活動(dòng)為主要變量（圖5，圖6）。

3 設(shè)計(jì)方案與策略應(yīng)對(duì)

淤泥處理方式的選擇一般有三種方式：一是物理法，即用機(jī)械、水力或人工方法將淤泥與其他材料分離，達(dá)到淤泥處理的目的；二是化學(xué)法，化學(xué)試劑使淤泥凝結(jié)從而產(chǎn)生固化反應(yīng)，使其變?yōu)椴豢稍俜稚⒌墓腆w物質(zhì)；三是固化處理法[10-12]，是在淤泥中摻加水泥系固化劑，通過化學(xué)反應(yīng)改善淤泥沉積物的物理結(jié)構(gòu)，降低其孔隙率和容重。研究方案主要采用化學(xué)處理技術(shù)改善淤泥問題，同樣在物理和生態(tài)手段的運(yùn)用中，也提出了更為適用的方法（圖7）。

首先，通過區(qū)分淤積物來源并檢測(cè)污染物成因，同時(shí)采用相對(duì)應(yīng)的生物或物理治理手法（圖8），消除淤積物的污染性，使其對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)危害性減弱至最低。其次，通過運(yùn)用同級(jí)分類及層級(jí)嵌套分類的分析方法[13] 將淤泥分成兩大類，再利用淤泥的可再生能源部署[14]與不可再利用淤泥，并針對(duì)場(chǎng)地現(xiàn)存的問題，根據(jù)場(chǎng)地需求和疏浚工程的了解與應(yīng)用，對(duì)淤泥進(jìn)行特征評(píng)估。對(duì)于不可再利用的淤泥資源經(jīng)過處理后充當(dāng)填埋材料；其中可處理再利用的淤泥資源主要運(yùn)用途徑可分為四大用地類型：濕地環(huán)境、沿海環(huán)境、島嶼環(huán)境與棕地環(huán)境。并根據(jù)沉積物本身的成分分配用于不同的在地設(shè)計(jì)中，起到濕地修復(fù)、增強(qiáng)沿海岸韌性、島嶼修復(fù)與棕地恢復(fù)的功能，最終提高生態(tài)價(jià)值并獲得經(jīng)濟(jì)價(jià)值（圖9）。

3.1 針對(duì)濕地環(huán)境中存量資源的應(yīng)對(duì)

濕地底泥是湖泊、水庫(kù)等濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，促進(jìn)富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)和重金屬釋放，底泥中沉積的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在底棲動(dòng)物的作用下會(huì)逐漸向水體上部釋放，并在河流入海過程中逐漸向水體下部輸送，通過河流、湖泊與海洋間的物質(zhì)交換，改善船只的通行條件和水體環(huán)境質(zhì)量。因此，正確有效地清理和處置濕地底泥是濕地保護(hù)和修復(fù)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)鋪設(shè)不同厚度的淤泥，根據(jù)潮間帶的不同高程，營(yíng)造出沉水植被區(qū)、高草沼澤區(qū)和矮草沼澤區(qū)，達(dá)到恢復(fù)濕地生物多樣性的目的[14]。此外，還可以建立從陸上到水上的漂浮種植林，利用創(chuàng)意藝術(shù)裝置承載底泥，種植耐水濕、耐澇性植物放置在鹿特丹港的濕地環(huán)境中，提升濕地景觀的同時(shí)促進(jìn)水土關(guān)系的穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 針對(duì)沿海環(huán)境中存量資源的應(yīng)對(duì)

雖然在歐洲有很多港口都可以填海造陸，但鹿特丹港的土地資源相對(duì)緊張，填海造陸的步伐需要不斷加快，工程技術(shù)需要進(jìn)一步完善。淤泥是圍填海造陸的首選存量資源，圍填海區(qū)域規(guī)劃范圍主要為現(xiàn)存未利用但可用于農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖、工業(yè)及城市建設(shè)等開發(fā)活動(dòng)的海域區(qū)域[15]。沿海地區(qū)洪泛區(qū)受到潮汐和淤?zèng)_的影響，根據(jù)河流水位變化需設(shè)置不同高差的濱水景觀帶，實(shí)現(xiàn)從圍堵到留白的河堤空間打造。利用淤泥資源擴(kuò)充海陸邊界地帶，根據(jù)淤泥分層理論，不同地區(qū)的淤泥層劃分標(biāo)準(zhǔn)具有差異性，差異性受不同地區(qū)的環(huán)境條件影響。按照一般的情況，可以大致按密度變化范圍劃分出4 個(gè)層面，1.0～1.2g/cm3 的為浮泥，1.2～1.5g/cm3 的為流泥，1.5～1.8g/cm3 的為淤泥，大于1.8g/cm3 的為淤泥質(zhì)土，由于水下深處水壓較大，故選擇密度較大的淤泥質(zhì)土鋪設(shè)于最深處，隨著水的變淺，依次為淤泥、流泥、浮泥，重塑海岸堤防系統(tǒng)并增強(qiáng)沿海岸空間韌性的豐富度，為場(chǎng)地的生態(tài)安全格局進(jìn)行可持續(xù)性構(gòu)建[16]。

3.3 針對(duì)島嶼環(huán)境中存量資源的應(yīng)對(duì)

島嶼是動(dòng)植物生活棲息的重要場(chǎng)地，良好的生活場(chǎng)地能促進(jìn)動(dòng)植物的繁衍，但不平衡的沖淤關(guān)系會(huì)導(dǎo)致島嶼消失，面對(duì)氣候變化、高強(qiáng)度降雨、冰川消融和河流洪水等問題，水資源管理和水土平衡是鹿特丹港需要思考的關(guān)鍵性問題。鹿特丹城市規(guī)劃師和制定政策者通過一系列開創(chuàng)性的規(guī)劃和舉措，致力于打造與水共生的生態(tài)試驗(yàn)場(chǎng)，如最大化保留島嶼或?qū)崿F(xiàn)修復(fù)島嶼生境機(jī)制的穩(wěn)定發(fā)展[17]。通過一種淤泥基質(zhì)生態(tài)浮島構(gòu)建更為穩(wěn)固的島嶼，基質(zhì)主要由淤泥、輕質(zhì)材料ESP 泡沫顆粒、固化劑按一定比例配制，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，均為無機(jī)材料，無二次污染，利用植物和微生物膜的共同作用凈化水體，達(dá)到改善島嶼景觀生境的目的。

3.4 針對(duì)棕地環(huán)境中存量資源的應(yīng)對(duì)

由于選址場(chǎng)地存在大量的工廠區(qū)域，也存在大量工業(yè)遺存及遺留的棕地場(chǎng)所，場(chǎng)地設(shè)計(jì)將固化處理后的淤泥進(jìn)行藝術(shù)造型重新利用，達(dá)到存量資源循環(huán)利用目的，并且恢復(fù)了棕地的活力。最后對(duì)于不同場(chǎng)地的生態(tài)景觀營(yíng)造，為了保證場(chǎng)地重建過渡期內(nèi)生態(tài)恢復(fù)速度以及避免淤積物再次污染場(chǎng)地土層，創(chuàng)建沿海復(fù)合棕地空間數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)不同場(chǎng)地內(nèi)植物進(jìn)行了分類：沙地植物、耐旱植物、深水植物、挺水植物等，利用生物經(jīng)濟(jì)手段[18] 為場(chǎng)地恢復(fù)提供保證性提升（圖10）。除此之外，為更好促進(jìn)港城發(fā)展建立漂浮城市試驗(yàn)區(qū)[19]，如：浮動(dòng)展館、水上住宅等單體或少數(shù)建筑組合；通過科學(xué)轉(zhuǎn)存棕地環(huán)境的可持續(xù)資源，建造再生能源科技實(shí)驗(yàn)室[20]。目前來看，鹿特丹港在海上作業(yè)離岸通道設(shè)計(jì)研發(fā)、水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)等方面尤為突出。依托高校與港務(wù)局的密切合作，轉(zhuǎn)型發(fā)展成為未來科技企業(yè)聚集區(qū)，致力于營(yíng)造漂浮式的港口城市會(huì)客廳[21-22]。

4 討論與愿景

淤泥是一種富有利用價(jià)值的潛在存量資源。研究中的適用性模型是一種靈活的分析工具，它能夠以淤積物的彈性處理策略為出發(fā)點(diǎn)，整合出適宜場(chǎng)地資源的優(yōu)先次序，還能夠考量方案的可行性，以及水深、水底污染狀況、濕地潛能和公園距離等環(huán)境及法規(guī)限制，從而有效地將觀察結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際技術(shù)措施?；诼固氐じ鄣陌l(fā)展趨勢(shì)，梳理河道、港口、淤泥、與人的共生關(guān)系，以場(chǎng)地重大生態(tài)問題、生態(tài)脈絡(luò)和文化脈絡(luò)、社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)為主要線索，以提高陸海生態(tài)修復(fù)能力為目的，以河道沉積物觸發(fā)療愈城市創(chuàng)傷為媒介，從而使二者獲得“新生”，實(shí)現(xiàn)具有地方性特色的生態(tài)景觀修復(fù)。通過未來情景分析，有望對(duì)河道兩岸治理實(shí)現(xiàn)資源的合理配置及生態(tài)的完美平衡（圖11）。

致謝Acknowledgement

感謝西安建筑科技大學(xué)藝術(shù)學(xué)院韓柯、祖悠揚(yáng)，中央民族大學(xué)楊炳鑫，電子科技大學(xué)中山學(xué)院陳勇等碩士對(duì)本論文圖紙繪制和數(shù)據(jù)分析所給予的貢獻(xiàn)。文中圖片均來源于：2021LA 先鋒獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品《淤泥重生：鹿特丹港景觀資源再利用規(guī)劃設(shè)計(jì)》。

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