開放海域的未來

　　根據Woridometer網站的世界石油統計數據，全球已探明的石油儲備相當于其年消費量的46.6倍。這表明，在目前的消費水平下，我們大約還有47年的石油可用，不考慮未探明的儲備。因此，新加坡海未來可能面臨兩種情況：

　　·一個基于可再生清潔能源的繁榮海港。

　　·一個運輸量大幅減少的海港。

　　在這兩種情況下，因石油化工行業的衰退，新加坡海峽可能會減少污染，并在自然資本方面更加高效。然而，由于全球變暖，海水溫度在可預見的未來可能會保持較高水平。

　　本文旨在優化新加坡的海濱設計，基于這些未來場景，而不是當前可能在未來幾十年內無法持續的以石油為基礎的環境。

　　新加坡農業港版本1.0的未解決問題

　　關于新加坡農業港的文章發表于2022年7月的《新加坡工程師》雜志。農業港的設計提供了一個替代愿景，旨在應對海平面上升時新加坡沿海保護戰略，通過采用循環經濟方法，在一個綜合解決方案下保障我們的國家水、食品和能源安全。然而，原始設計中仍有一些問題尚未解決。這些問題包括：

　　·確保雞和魚養殖場的飼料供應。

　　·在海堤之外增強經濟和社會機會。

　　·緩解海堤對波浪模式、流速、海床侵蝕和海洋生態系統的影響。

　　本文旨在通過采用基于自然的解決方案來優化設計性能，以符合地球的承載能力。

　　海堤影響與波浪衰減

　　新加坡農業港的海堤長達15公里，將改變東海岸公園的波浪模式，海堤的波浪偏轉將把波浪能量傳遞到周圍的海岸線，特別是其西側的濱海公園和東側的淡馬錫終點站。波浪沖擊將導致海岸侵蝕和海堤底部的沖刷效應。這將導致昂貴的長期工程維護。

　　為了避免出現15公里長的直硬混凝土表面，設計上和截面上都創造了起伏的表面。在這種起伏的三維幾何形狀中，裂縫模擬了能夠消散波浪能量的礁石。

　　為了減輕海堤底部潛在的沖刷，采用了用高密度聚乙烯 (HDPE) 土工格柵包裹的Tensar Triton海洋墊。此外，一條寬1公里的多熱帶海洋農場浮動艦隊將沿著海墻邊緣，進一步減少波浪能量在到達它們之前的影響。

　　模塊化珊瑚礁設計

　　由于波浪起伏的表面需要覆蓋長達1.5公里的海堤表面，采用了模塊化的八角形GFRP（玻璃纖維增強聚合物）籠設計，以增強可建造性、施工性和耐用性。模塊尺寸為3.6米 x 1.8米 x 1.8米，足夠小且輕，能夠通過位于海堤上方的步行道上的小型起重機進行發射。該過程避免了需要使用駁船，從而顯著降低了施工成本。

　　根據初步計算，這個設計的總成本大約為新加坡元 (S $) 600萬。這些籠子可以以無盡的排列方式互相交鎖，并模仿沿海懸崖的環境。每個籠子都有桿子，可以將珊瑚碎片附著在上面。隨著時間的推移，生長在玻璃纖維增強塑料籠子上的珊瑚礁將進一步加強結構，并提供額外的粗糙表面，以進一步減少浪潮沖擊。

　　新加坡的大堡礁

　　根據未來的情況，海水預計將逐漸變得更清澈、更干凈，但溫度也會升高。優先考慮能夠承受較高海水溫度的硬珊瑚物種，以應對珊瑚白化的風險。

　　如果海洋環境保持穩定并有利于生長，GFRP模塊的表面應能促進藻類、水螅和海鞘的營養級聯。通過采用珊瑚繁殖計劃，可以加速這一自然過程。根據每平方米30個珊瑚碎片的珊瑚繁殖密度，該項目可以促進500萬棵珊瑚的移植。根據Leon Boey先生的說法，珊瑚繁殖方案每平方米的平均費用約為400美元/天。

　　因此，從水面以下10米深度的一個區域內，通過在15 公里長的海堤上進行珊瑚繁殖，可以產生6000萬美元的收入。這個珊瑚種植項目可以獲得600萬美元的利潤，這基本上抵消了最初的建設成本。此外，還可以通過水下潛水和其他沿珊瑚礁的水邊活動產生額外的收入。

　　自然海洋凈化器

　　為了加快珊瑚礁沿海水質量的改善，海堤周圍的海域將設有貽貝、海藻和海葡萄養殖場。這些養殖場通過作為自然過濾器來凈化海水。貽貝能夠從水柱中過濾出藻類和細菌等小生物。通過它們的喂食過程，單個貽貝每天可以過濾多達60升的水，而海藻則吸收水中的多余營養素，比如硝酸鹽和氨，消耗來自雞和魚養殖場產生的任何硝酸鹽。

　　每1千克海藻生物質在其45天的生長周期內可以固定370克硝酸鹽。隨著被污染海水中的毒素逐漸減少，貽貝和海藻的質量會隨著時間的推移而改善。

　　這些貽貝和海藻可以用作新加坡農業港水庫內農業光伏農場的肥料，或用作沉箱結構內魚類和雞類養殖場的飼料，并最終在它們的食品質量達到新加坡食品局標準時用于人類消費。

　　自然碳匯

　　除了凈化海水，海洋農場還可以作為一個巨大的碳匯。基于Agriport的海域面積為15公里x0.8公里x0.8公里 =9.6立方公里，該項目每年有潛力可以固碳9600公噸二氧化碳。根據莊天冠先生的解說，如果整個海洋農場被轉換為碳信用項目，年收入將大約為100萬美元。這項收入可以抵消建立海洋農場的資本成本。

　　此外，獲得的碳信用還可以用于支持需要購買碳信用的高科技產業。一個選擇是建立漂浮的數據中心，這些中心可以利用水庫內農業光伏農場所產生的電力，并從海洋農場購買碳信用。

　　Agriport的標志性環境將吸引頂尖跨國公司將其生態總部遷至此地，這項生態投資將有助于為新加坡Agriport提供資金和提高知名度。

恢復性水產養殖

新加坡的農業港農業生態學方法通過恢復海洋空間得到擴展。這展示了改善生物多樣性和棲息地、碳儲存和循環性的原則。具體而言，實施了一種叫做綜合多營養級水產養殖（IMTA）的方法。

　　IMTA是一種農業模式，其中不同營養級的多種水生物種群共同養殖。一個物種的副產品或廢物成為另一個物種的食物或營養。IMTA能夠提高效率、減少廢物，并在長遠中提供生態系統服務。低營養級水產養殖是指培養處于營養級較低的物種。

　　在食物鏈的底部是浮游植物，它為不同營養級的其他生物產生生物量。通過選擇培育這些物種，如大型藻類（例如海藻）和雙殼類動物（例如貽貝），我們在食物能量利用方面變得高效。

　　綜合多營養層次水產養殖

　　對于海藻養殖，將采用浮動線栽培方法。海藻幼苗將被系在繩線上，浮子將保持繩子在水面上。

　　對于海葡萄的栽培，將采用一種中性浮力的HDPE網狀結構，這些結構可以附加在繩子上，以支持海葡萄的最佳生長條件，因為海葡萄往往會蔓延。繩子將每200米連接到一個支持系統的浮簡平臺。這些平臺每公里與巨型浮簡固定在一起。

　　另一方面，這些大型浮筒通過人行道與海堤連接。貽貝將生長在系在浮筒上的繩索上。根據黃秋杰工程師的說法，整個浮動系統和海堤網絡是集成的，使其成為一種經濟且堅固的海洋工程設計。整個15平方千米基礎設施的估計成本約為5000萬美元。

　　循環經濟與生態

　　所選擇物種所能實現的循環系統是該設計的主要驅動力。海藻可以作為人類食物，以新鮮或加工形式（如烤制小吃）利用。海藻（灰藻品種）也可以加工成干型或液體有機肥料，可作為營養成分用于漂浮蔬菜農式的零售價格可高達每公斤100美元。

　　培養的貽貝是亞洲綠唇貽貝(Perna vridis)。它們的肉可以作為人類食用的新鮮產品，亦可加工成增值品，如熏制罐裝貽貝，零售價格可達到每千克150美元。它們的殼可以提取出碳酸鈣，這成為雞飼料中的一種重要添加劑，以支持健康的產蛋。

　　除此之外，養殖作業帶來的一個結果是生物附著，這種附著是由附著在貽貝、繩索等上的多種海洋生物混合物造成的。這些也可以加工成雞飼料。

　　IMTA 投資回報

　　根據廖顯聰先生的計算，預計初始年利潤為7375萬美元，初始資本投資為8700萬美元。將海洋產品進一步加工成最終食品產品將顯著增加這個數字。
此時唯一的限制是當地市場吸收如此大量產品的能力。隨著時間的推移，海域的水質和生物多樣性預計會改善。未來還可能增加其他類型的海洋物種，如海膽和海參，以提高IMTA系統的生產力。

　　設計新加坡的未來

　　新加坡是一個小島國，擁有600萬，主要是老齡化的人口，正處于一個日益動蕩的地緣政治世界中，這種情況因全球自然資源的枯竭和氣候變化而加劇。盡管新加坡無法脫離全球GDP驅動的經濟體系，我們必須考慮一種以國家為中心、基于生態的戰略，以保護我們國家的水、食物和能源安全，以便在這種困境中創造一個健康和韌性的空間。新加坡農港為國家提供了這樣的韌性戰略。

　　Be Water. Be Bold.

　　主筆：梁達民。所有圖片均由梁達民建筑師提供。

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