翠色微时粼波远——基于胶州湾绿潮爆发后的防治处理与生态修复设计

艾景奖组委会

2023/08/23 19:36

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作品编号:ILIA-S-202312081
主创姓名:刘金风
设计成员:鲁释然 郝园 米杰
申报类别:其它 - 海洋生境修复
项目名称:翠色微时粼波远——基于胶州湾绿潮爆发后的防治处理与生态修复设计
院校名称:西安建筑科技大学-艺术学院
指导老师:韩禹锋 王璐艳
设计时间:2023-08-20
项目地点:山东省青岛市胶州湾
项目规模:18580公顷
项目类别:其它-海洋生境修复

▲场地问题分析

基于现阶段全球绿潮暴发问题的严重性,着重分析胶州湾绿潮暴发问题的严重性和带来的灾害损失,以及对当地水质、暴发点、暴发种类和场地现状等多个方面进行解析,得出绿潮暴发的条件和范围等信息,同时表明当地绿潮暴发问题有待解决的紧急性和必要性。

设计说明

截至 2023年,浒苔绿潮连续 16年大规模暴发、对近海生态系统、沿岸环境与社会经济造成严重影响,已经成为黄海最严重的生态环境问题。大面积高生物量海藻在岸滩堆积,不仅侵占居民和旅游者的亲水空间,而且会快速腐烂,污染近岸海水和沿岸环境,并产生硫化氢(H2S)和氨气(NH3)等有毒有害气体污染周边大气环境,影响居民生活和旅游业;高生物量漂浮海藻进入沿岸海水养殖区,腐烂造成水体污染与缺氧,导致养殖生物大量死亡,重创沿岸海水养殖业。 针对胶州湾绿潮爆发等这一系列问题,本次设计提出了绿潮灾害防治以及生态修复的解决方案,首先分析了场地现存的主要问题,对整个海域污染的原因、受灾人群、爆发危害进行了分析,并采取了四大策略。 策略一:阶段性灾害防治处理,阶段性处理一共分为四阶段,分别是:浒苔萌发时期的处理、浒苔发展时期的处理、浒苔爆发时期的处理以及消亡时期的处理。 策略二:生态修复。通过投放鱼礁、修建海草床、营建生态养殖等来进一步修复水质。 策略三:碳汇修复。通过动物碳循环、植物碳循环、微生物碳循环三种途径来搭建蓝碳系统。 策略四:产业构建。通过药厂加工、食品加工、饲料加工、化肥加工等来进一步发挥浒苔的利用价值,提高经济产值。 通过以上四个措施逐步抵御绿潮灾害、修建海洋生境,恢复胶州湾生态系统平衡,促进胶州湾经济发展。

▲设计概念生成

第一部分展示了绿潮暴发场地的历史沿革,得出绿潮暴发的影响和范围等信息 第二部分分析绿潮暴发危害受灾的人群由此得知绿潮暴发的危害的紧急性。 第三部分分析了绿潮暴发的危害,以及暴发的内在和外在原因,以及浒苔生长、繁殖等相关知识,为设计理念和设计策略的提出奠定基础; 第四部分设计理念主要达到生态、产业和水质三方面的修复和可持续发展,同时提出分阶段处理、生态修复、蓝碳构建、产业构建来解决暴发问题的四个设计策略,从多个维度解决当地浒苔暴发问题。 下方的底图展出现阶段绿潮暴发问题、现状以及对渔业、工业等方面的的危害,以及暴发问题带来生物多样性减少、海底生物链失衡等多重问题。

▲设计策略及方案

方案的设计总平展示了分阶段处理、生态修复、蓝碳构建、产业构建四个基本策略的设计以及海岸线的景观生态设计、现景观节点设计和海中的装置分布; 首先是阶段性处理策略。一共分为四阶段,分别是:浒苔萌发时期的处理、浒苔发展时期的处理、浒苔爆发时期的处理以及消亡时期的处理。通过升级养殖筏架、卫星监测、拦截网、微生物防治等方式进行对浒苔的处理。 其次从海草床的营造、生态养殖和人工鱼礁的投放三个方面着手,进行生态修复策略的展开,营造出岸边绿地和海底森林; 光伏生态浮岛装置设计:装置原型由船和叶子抽象变化而来,由三个模块功能组成,即光伏发电系统、动力系统和水质净化系统。此外浮在水面上的生态浮岛还可以为鸟类、水生动物、以及微生物提供栖息地的空间,功能多样。

▲策略及效果展示

策略三即是蓝碳构建。碳循环系统是二氧化碳通过通过动物碳循环、植物碳循环、微生物碳循环三种途径来搭建蓝碳系统,绿潮浒苔在暴发和漂浮过程中吸收了水体中的氮、磷等营养物质,在改善近海海域富营养化的同时,还固定了大量的 CO2。但是,如果打捞不及时,下沉的藻体将在微生物和其他生物、物理、化学等因素作用下发生降解,并对近海生态环境产生影响,如短期内引起近海微生物丰度的迅速升高,并出现海水低氧、酸化等现象(Zhang et al, 2019)。虽然浒苔是环境富营养化的产物,但若充分利用也可以变废为宝,不仅可以将浒苔储存的碳移出海洋,还可以作为食品、饵料、饲料、工业原料及生物质能源,通过资源化利用,实现碳汇扩增。 策略四是产业构建方面,通过药厂加工、食品加工、饲料加工、化肥加工等来进一步发挥浒苔的利用价值,提高经济产值。有利于当地渔业、旅游业和其他产业的恢复,同时开发浒苔本身的价值,开发手机APP知识普及、建设产学研教育基地等,为周围居民带来持续收入;建立海上医疗救助站、风力发电和空中廊道、海上娱乐设施等,满足游客所需的同时,发挥浒苔价值延伸产业的构建,可发展产学研综合教育研究等多维度联动发展。并进行手机智能APP数据检测的开发,提供水下、船舶、航空监测,浒苔、急救、深海救援知识的科普,为工作人员和游客都提供了很大便利; 最后分析了浒苔收集装置设计的推演过程、装置构成和运行流程。装置原型是由贝壳抽象变化而成,同时也是三个模块组成,即发电模块、收集模块和动力模块。运作流程主要是通过装置内水量变化形成不同的浮力,进行上下往复运动,以此来对浒苔进行收集。该装置在进行海水淡化的同时,利用光能产生的电量可以满足自身系统的运行,生态环保又可持续利用。

设计感悟

绿潮暴发问题的设计方案,在生态上恢复了海水的正常水质和生态绿色持续发展,增加了海岸和海底的生物多样性。恢复了居民的正常生活。多元的产业增加了当地居民的收入;在装置设计上使用光伏智慧化处理系统和海水净化的智能设备,既可节能环保永续利用,又可恢复海底生态;实现胶州湾生态永续健康发展。

设计亮点

设计通过多维角度来实现胶州湾海洋生境恢复和智慧发展: ①绿潮大小年预测。根据2008年以来,绿潮每年暴发的频率、分布情况、覆盖面积、峰值的变化,由此得出绿潮具有大小年规律。根据规律,对绿潮灾害进行防治处理。 ②光伏生态浮岛装置设计:装置原型由船和叶子抽象变化而来,由三个模块功能组成,即光伏发电系统、动力系统和水质净化系统。此外浮在水面上的生态浮岛还可以为鸟类、水生动物、以及微生物提供栖息地的空间,功能多样。 ③浒苔收集装置设计:装置原型是由贝壳抽象变化而成,同时也是三个模块组成,即发电模块、收集模块和动力模块。运作流程主要是通过装置内水量变化形成不同的浮力,进行上下往复运动,以此来对浒苔进行收集。 ④植物种植:海岸边种植柽柳防治海岸线的侵蚀和退化,浅水处培育孔石莼和芦苇等植物来净化水质,减少促进浒苔繁殖的潜在因素; ⑤ 生态养殖:据研究黄斑蓝子鱼是浒苔的天敌,以浒苔为食。通过进行养殖黄斑蓝子鱼,一方面可以消耗浒苔的数量,另一方面浒苔作为鱼的饵料,实现了浒苔价值。不仅能够净化水质还可以增加经济收入。 ⑥蓝碳构建:海洋中吸收co2的主要是浮游植物和海洋大型植物(包括海草和大型藻类)。浮游植物和大型藻类在水中进行光合作用消耗海水中溶解co2,从而转变为有机碳,经一系列生物泵过程,或进入海洋进行碳的再循环或沉降形成沉积物,最终形成大气co2的汇。通过动物碳循环、植物碳循环、微生物碳循环三种途径来搭建蓝碳系统,恢复海洋正常的生物体系; ④产业发展:通过药厂加工、食品加工、饲料加工、化肥加工等来进一步发挥浒苔的利用价值,提高经济产值。有利于当地渔业、旅游业和其他产业的恢复,同时开发浒苔本身的价值,开发手机APP知识普及、建设产学研教育基地等,为周围居民带来持续收入;
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