為應(yīng)對(duì)城市聚集、資源短缺等問題，相比于從豎向維度上的高度和深度拓展，以及橫向維度上的圍海造地，“漂浮城市”可能是一種對(duì)環(huán)境破壞較小、成本較低、較為便捷的解決方案。

　　王紹森 王長慶

　　“想到未來的城市，我們的理念是將城市建設(shè)在海上，秉持最新的綠色建筑的概念，比如通過零廢物、優(yōu)化管理、清潔能源建立一個(gè)自給自足的體系，來幫助植物種植、農(nóng)業(yè)，同時(shí)還能養(yǎng)魚、保護(hù)珊瑚礁和其他海洋生物……漂浮的城市是解決城市危機(jī)的創(chuàng)新方式。”聯(lián)合國人居署執(zhí)行主任邁穆娜·謝里夫如是說。

　　據(jù)悉，聯(lián)合國已經(jīng)開始首次探討建設(shè)“漂浮城市”試點(diǎn)計(jì)劃。而在多年前，就有業(yè)界人士開始探討相關(guān)理念，并有機(jī)構(gòu)將其付諸實(shí)踐。

　　“漂浮”概念的催生

　　古希臘哲學(xué)家泰勒曾說，“水是萬物之源”。對(duì)人類而言尤其如此。水不僅滿足了人們的飲用需要，江河湖海也為人類提供了重要的漁業(yè)養(yǎng)殖場(chǎng)所和運(yùn)輸通道，甚至防御屏障。

　　人與水之間的關(guān)系，一種是“臨水而居”，另一種則是“漂浮”。大航海時(shí)代，荷蘭依靠繁榮的海上貿(mào)易稱霸世界，孵化了至今依然欣欣向榮的金融體系。中國福建和廣東等地的“疍民”則以打魚為生，幾乎不上岸，婚喪嫁娶都在船上進(jìn)行。

　　歷史上，人工海島、水上建筑已取得較快程度的發(fā)展。

　　從17世紀(jì)開始，一些沿海國家或地區(qū)陸續(xù)開始建設(shè)人工海島。比如，1634年，江戶時(shí)代的日本幕府實(shí)施“鎖國”政策，填筑人工島作為極少數(shù)特許的對(duì)外貿(mào)易場(chǎng)所。19世紀(jì)中葉又出于防御考慮，堆建起了御臺(tái)場(chǎng)。日本的神戶人工島是世界上最大的人造海洋城市，島上總面積4.36平方公里，有2萬人居住，國際飯店、商店、博物館、醫(yī)院、學(xué)校以及3個(gè)公園等各種配套設(shè)施一應(yīng)俱全，還有6000套住宅。美國填海而成的愛麗絲島，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)40時(shí)代，是其主要的移民檢查站。

　　更直接的“漂浮”則是船屋。由于海運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，16世紀(jì)大量的荷蘭人居住在水上船屋之中。第二次世界大戰(zhàn)后，住房稀缺，由貨船改造成的船屋依然是阿姆斯特丹居民重要的居住場(chǎng)所，現(xiàn)在已經(jīng)成為城市旅游一條獨(dú)特的風(fēng)景線。

　　20世紀(jì)60年代，日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城市建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，但居住空間隨著人口增長逐漸緊缺。于是，當(dāng)時(shí)許多日本建筑師開始著眼于“漂浮城市”的未來發(fā)展設(shè)想。

　　1963年，日本著名建筑師菊竹清訓(xùn)提出了“海上都市——塔式社區(qū)”。在這個(gè)構(gòu)想中，“城市被建造在海上的一個(gè)個(gè)大型環(huán)狀漂浮平臺(tái)上，上面豎立著塔式建筑或其他形式的居住單元”。之后，菊竹清訓(xùn)還結(jié)合夏威夷、沖繩、摩洛哥等城市的具體情況，有針對(duì)性地提出了一系列“漂浮城市”概念方案。

　　在未來，隨著城市化的不斷發(fā)展，越來越多的人口往大城市聚集，而人口擁擠、環(huán)境質(zhì)量下降可能會(huì)成為日益嚴(yán)峻的問題，有限的社會(huì)資源也將導(dǎo)致人口密集地區(qū)的高生活成本和就業(yè)、住房、醫(yī)療保健、教育等方面的巨大競(jìng)爭壓力。

　　此外，全球變暖造成的海平面上升和洪水、暴雨等自然災(zāi)害，也使得人居環(huán)境面臨重大考驗(yàn)。如何與水共存，增強(qiáng)城市應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害的能力，成為城市規(guī)劃師和建筑師需要面對(duì)的重要問題。

　　由于地球上水域面積寬廣，人口稠密的大城市大多濱水，再加上水上建筑的造價(jià)低于地下建筑和水下建筑，且靈活性更高，營建“漂浮城市”無疑為應(yīng)對(duì)資源緊缺和自然災(zāi)害提供了新的思路和可能。

　　據(jù)報(bào)道，日本正在推動(dòng)生態(tài)浮城——“睡蓮之家”。它是日本清水科技公司提出的一種未來水上城市的設(shè)計(jì)概念，著眼于利用綠色科學(xué)理念，建造中性碳城市。這一設(shè)計(jì)概念中包含著大量水上社區(qū)，每個(gè)社區(qū)有1公里寬，可容納1萬至5萬人。

　　美國還計(jì)劃在離夏威夷不遠(yuǎn)的太平洋上建造一個(gè)海上城市——“自由號(hào)”，可長期容納5萬人生活；而設(shè)計(jì)師為新奧爾良設(shè)計(jì)的“理想城市”高達(dá)365米，總面積約279萬平方米，最多可容納4萬居民，能夠經(jīng)受得住颶風(fēng)襲擊。

　　實(shí)現(xiàn)條件

　　為了實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的永續(xù)發(fā)展，“漂浮城市”需要具備一系列條件。

　　首先，“漂浮城市”需要保證安全、平穩(wěn)。在選址時(shí)，要盡量避開水文條件復(fù)雜的水域；在結(jié)構(gòu)和選材上，要保證其具有必要的強(qiáng)度和剛度，以抵御風(fēng)暴、巨浪；在布局上，還要保證穩(wěn)定性，并且為不確定的環(huán)境荷載預(yù)留一定的儲(chǔ)備浮力。

　　其次，“漂浮城市”必須能夠可持續(xù)運(yùn)行。一般來說，需要具備主體和配套設(shè)施兩個(gè)基本構(gòu)成部分，并形成完整的自循環(huán)系統(tǒng)。主體包括“漂浮城市”的主要組成構(gòu)件，如承重結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)等；配套設(shè)施包括維持“漂浮城市”正常運(yùn)行所需的所有設(shè)施，比如發(fā)電設(shè)備、供水設(shè)備、生活設(shè)施等等。

　　漂浮城市需要擁有可靠的基座平臺(tái)，通過交通系統(tǒng)與陸地相連接。上部建筑可供人員活動(dòng)、貨物裝卸，保證安全平穩(wěn)，可能還需要停泊設(shè)施使其靜止于水面，要么以錨固定，要么以樁或鋼索與海底相拉結(jié)。

　　“漂浮城市”還需要具備消防系統(tǒng)和救生系統(tǒng)，以備不時(shí)之需。如果設(shè)計(jì)為可移動(dòng)的或具有航行功能，則還需要?jiǎng)恿ν七M(jìn)系統(tǒng)、航向控制系統(tǒng)和通信導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　第三，“漂浮城市”要注意與環(huán)境之間的關(guān)系。首要原則是保護(hù)周圍的自然環(huán)境，尊重原始的水域生態(tài)。不僅要妥善處理好生活垃圾和廢水，保護(hù)動(dòng)植物棲息環(huán)境，不給環(huán)境帶來負(fù)擔(dān)，還要合理進(jìn)行能量和物資循環(huán)利用，提高能源利用效率，盡量減少造價(jià)和運(yùn)行成本。

　　除此之外，還要在整體設(shè)計(jì)上與環(huán)境相和諧，不宜過于突兀，應(yīng)在形體組合、天際線控制、色彩和材料等方面注重整體感和協(xié)調(diào)性，盡量使其在景觀中有機(jī)生長。

　　法國生態(tài)建筑師文森特·卡勒博曾設(shè)計(jì)了一個(gè)漂浮的仿生人工島“Lilypad”。它可以停泊在海岸附近，也可以在海洋中漂流。這是一個(gè)完全自給自足的漂浮城市，可容納5萬人。設(shè)計(jì)希望不僅可以利用先進(jìn)技術(shù)整合多種可再生能源（太陽能、熱能、光伏、風(fēng)能、生物質(zhì)能等），將自然界中其他形式的能源轉(zhuǎn)化為自用，還可以處理大氣中的二氧化碳并將其吸收到二氧化鈦表皮中，從而積極平衡碳排放。漂浮城市的下方被用作海洋浮游生物和植物的溫床，形成水產(chǎn)養(yǎng)殖基地和生物走廊。

　　而聯(lián)合國人居署納入《新城市議程》進(jìn)行討論的“漂浮城市”方案，則由丹麥明星建筑事務(wù)所BIG與麻省理工學(xué)院海洋工程中心和非營利組織歐尚尼克斯（Oceanix）共同設(shè)計(jì)完成。據(jù)此方案建造的“漂浮城市”可容納約1萬人，由6個(gè)正六邊形的浮島組成，每個(gè)浮島都具有不同的功能，如醫(yī)療、教育、購物和文化中心等。

　　為了保證安全，該方案被設(shè)計(jì)成可抵御海嘯和5級(jí)颶風(fēng)。據(jù)報(bào)道，其支撐底座將使用一種名為Biorock的生態(tài)巖，它是通過電解溶解在海水中的礦物質(zhì)形成的，只要有電流流動(dòng)，它就會(huì)繼續(xù)“生長”。這意味著它不僅會(huì)自動(dòng)修復(fù)受損部位，而且隨著時(shí)間的推移，基座也會(huì)變得更加堅(jiān)固。更令人驚奇的是，這種材料的硬度是混凝土的三倍，但它仍然能夠漂浮在海面上。

　　根據(jù)BIG的設(shè)計(jì)，這座漂浮城市將是一個(gè)可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)，完全自給自足，實(shí)現(xiàn)能量、水、食物和廢物的循環(huán)流動(dòng)。

　　難點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)

　　在“漂浮城市”逐漸成為現(xiàn)實(shí)的過程中，公眾的接受程度、相關(guān)的法律法規(guī)、造價(jià)和工程技術(shù)可能會(huì)成為比較關(guān)鍵的難點(diǎn)。

　　與生活在陸地上相比，生活在水上可能會(huì)給絕大多數(shù)人不穩(wěn)定、不安全的感覺。社會(huì)大眾如何在心理上真正接受“漂浮城市”，需要工程師對(duì)穩(wěn)定性和安全性能的保障，也需要一段時(shí)期的過渡。

　　目前世界各地對(duì)于“漂浮城市”的開發(fā)建設(shè)基本上還處于空白階段，相關(guān)的法律法規(guī)亟待完善，從所有權(quán)認(rèn)定、用地許可到規(guī)劃審批、設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)參考、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和使用管理，都需要有章可循、有據(jù)可依?，F(xiàn)階段“漂浮城市”的建造技術(shù)也尚不成熟，很可能會(huì)帶來造價(jià)高昂的問題。只有在技術(shù)迭代和規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)出來之后，建設(shè)成本才會(huì)降至一個(gè)比較合理的區(qū)間。

　　“漂浮城市”與環(huán)境之間的關(guān)系也會(huì)成為潛在的風(fēng)險(xiǎn)。如何從位置、氣候、地形、水文和環(huán)境等方面對(duì)“漂浮城市”的位置、運(yùn)行、排放和物質(zhì)與能量循環(huán)進(jìn)行綜合論證和技術(shù)分析，依然有賴于進(jìn)一步研究和探索。

　　總體而言，“漂浮城市”是一種“與水共生，順勢(shì)而為”的策略。為應(yīng)對(duì)城市聚集、資源短缺等問題，相比于從豎向維度上的高度和深度拓展，以及橫向維度上的圍海造地，“漂浮城市”可能是一種對(duì)環(huán)境破壞較小、成本較低、較為便捷的解決方案。依托水上優(yōu)越的自然景觀和氣候條件，未來還可以將海洋產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、旅游休閑體驗(yàn)、新型城鎮(zhèn)化等與之相結(jié)合，拓展新型人居環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

　　（王紹森系廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院院長，王長慶系廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院博士生；本文為國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目成果）