人造礁体

Reefs off the Shelf

by Jun 30, 2014
by 姬峥崎 Jun 30, 2014

Article Source: Kevan Williams. Landscape Architecture Magazine. March 2014

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“只有鱼类知道他们在那里”。芭芭拉·维尔克斯(Barbara Wilks)所谈论的是紧邻西哈雷姆·皮尔斯(West Harlem Piers)公园的人造珊瑚礁栖息地结构。他是W建筑与景观设计公司(W Architecture &Landscape Achitecture)的首席设计师。坐落于哈德逊(Hudson)河畔的西哈雷姆·皮尔斯公园是由他们公司设计的。这一穹型结构由混凝土制作而成,在上面打出大小不一的孔洞,为鱼类提供了安全的庇护场所。维尔克斯将此结构作为一项缓减措施,以弥补由于西哈雷姆·皮尔斯码头的建设所造成的栖息地的损失。“同期建设的其他项目,例如Queens West,为了缓和栖息地的损失也使用了大量穹型结构”维尔克斯说。但是社区民众认为这些堆砌物非常难看,这使得维尔克斯将更谨慎地对待穹型结构,或者礁体球结构。事后证明,西哈雷姆·皮尔斯项目,2004年的ASLA获奖项目,是向着纽约城更温和、更生态海岸线愿景的先期步伐,这一愿景目前正被景观设计师所拥护,并且在飓风桑迪之后获得了越来越多的关注。

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类似“水面之上:守护海湾并重塑‘牡蛎结构’的景观设计”(On the Water:Palisade Bay and SCAPE Landscape Architecture’s “Oyster-tecture”)项目的提议已经将纽约城的水道重新构想为生机勃勃的环境,那里被自然海岸生态系统所促进的种植结构替换了目前的硬质海岸线,提供了洪水控制服务、雨洪保护以及更为干净的水。“我们正在寻找更为软质的基础设施,他们有别于典型的海岸线保护策略,”

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凯瑟琳·西维特·诺顿森(Catherine Seavitt Nordenson)说,她是ASLA会员、纽约Spitzer 建筑学院教授,同时也是On the Water项目背后的多学科项目组成员。“我们要运用一系列的事情来创作一个多层次的保护性与丰富性”她说。这一愿景的构成要素包括一个环绕低曼哈顿(Lower Manhattan)的湿地环以及在上纽约港的一系列人造礁体。

这一软化海岸线的兴趣也开始在联邦海岸线政策中得以体现。诺顿森提到了一项最近由美国陆军工兵工程师所撰写的,名为“海岸线风险削减与弹性:运用多种措施”的报告,这一报告呼吁除了传统的硬质基础设施之外,应该更大量的使用陆战队称为“自然及基于自然特色”的基础设施。“目前,陆战队有一个非常有意思的思路上的转变,”她说。

继西哈雷姆·皮尔斯项目之后,其他的滨水公园也在逐步建立,这将有助于纽约软化海岸线愿景。在Hunts Point Landing公园中,景观设计师马修斯·尼尔森将若干排礁体球作为其狭长公园设计的一部分,狭长公园位于以前有通行权的街道中。“我们使用其的主要原因是为了牡蛎的栖息地。根据美国本土历史,布朗克斯的这一区域历来就是湿地,同时也是贝类非常喜欢的场地”, Signe Nielsen总设计师说,FASLA。在逐渐下降的湿地池进程中,礁体是将曾经垂直驳岸挖掘掉的最后一步。

“他们也对削减波浪有辅助意义”,尼尔森谈到的是三条礁体结构线,作为消波堤,他们保护着这个公园。在飓风桑迪期间他们表现非常出色,丝毫没有动摇。可惜的是,他们所提供栖息地的牡蛎还没有到来。“我们已经在项目中有两年了,但我依然不能说礁体已经布满了牡蛎,” 尼尔森说。“似乎确实有水质问题”。

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Hunts Point Landing礁体只是荒凉而硬质海岸中一块小小的绿洲,为很多贝类动物提供栖息地,包括未成年的马蹄蟹。但是目前为止,似乎这一区域的残留牡蛎种群的幼虫还没有发现这一场地。

“我们可以培育牡蛎;换言之,给其一个有利的开端”,尼尔森建议将此作为一种快速建立Hunts Point Landing牡蛎种群的方式。然而尽管牡蛎到来的非常缓慢,尼尔森对此依然很乐观:“时代在变化,东河(East River)正变得越来越清澈”。

为鱼类和牡蛎建造礁体只是渔民改造栖息地的漫长历史一部分,可追溯至千禧年。但是人造礁体的现代历史却源于垃圾。20世纪60至70年代之后,人们一直以鱼类栖息地的名义向海洋投掷几乎各类物体:从小型的诸如洗衣机和轮胎,到大型的大量军用设备,比如前美军奥里斯卡尼号(USS Oriskany),第二次世界大战时的航空母舰。而在德伦威尔(Delaware)近海,数以百计的纽约钢制地铁车辆目前组成了红鸟礁体(Redbird Reef)的中心,同时还有大量的拖船和驳船。联邦政府和若干州也鼓励通过“钻井置换礁体”(rigs to reefs)项目来重新利用旧的油井架。

尽管这些零碎的钢铁礁体确实建立了栖息地,但是他们也有自身的缺陷。暴雨可以改变他们的结构,为导航制造麻烦,并且破坏自然礁体。在20世纪70年代,由200万个轮胎建成的奥斯本(Osborne)礁体分奔离析,粉碎的松散轮胎横跨整个海底,由此触发了一项昂贵而漫长的清理进程。这些项目的批评者所担心的是,海洋食物链中有毒物质的入侵,以及将结构腐蚀成碎片的风险。

随着人们对于人造礁体以及建立礁体所需的资金兴趣的增长,越来越多的非营利和商业性生产商开始出现,他们专为这一目的而开发产品。珊瑚礁的恢复是最开始的焦点,但是随着近海岸应用兴趣的起飞,产品线开始扩展,同时小型展示项目也让路于更实际的商业应用。

这些产品设计倾向于两个方向:模型混凝土与焊接钢板,这些产品设计可以克服由废弃物制作而成的礁体的众多缺陷。旧船的舷窗可能为某些鱼类提供一些无意的生态位,这些结构包括孔洞以及专为目标物种所缩放的暗礁。这些结构的面层也可被赋予精确的材质,模拟自然珊瑚并为海洋生物提供完美的栖居场所。甚至混凝土单元的PH值也可以通过人为控制以更加适应海洋化学环境。

模具单元的特性也非常适合近海岸安装。“至少在景观设计领域,在水生生境增强方面的技术和承包商非常有限”, Srarr Whitehouse景观设计与规划的Steve Whitehouse说,ASLA。这家公司最近刚刚完成了一项在皇后区(Queens)的哈雷茨湾(Hallets Cove)的滨水公园设计,设计中包含了人造礁体。这一单元可以很容易在陆地上浇筑而成,并且投入到指定地点,相比于在东河项目中直接工作,这是一个更吸引人的选择。“我们将这一礁体球概念当成一个可行的、可管理的方式,”他说,“而它的建造很简单”。

礁体球,更加流行的混凝土人造结构之一,是由礁体球基金会(Reef Ball Foudation)发明的。基金会是专注于世界范围内礁体修复项目工作的非营利性组织。该组织成立于1993年,到目前为止已经在近70余个国家安装了将近100万的礁体球单元。尽管最初专注于珊瑚礁的增强,但是这一组织已经将其产品范围扩展到包含结构适应性海滩侵蚀设计至海岸线红树林修复等超过20种不同的设计。“礁体球的大小从几磅到7000磅不等;我们把沿着海岸的最重的礁体球用作防波堤,” 凯茜·柯博(Kathy Kirbo)说,礁体球基金会的执行总监。

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“我们在佛罗里达州萨拉索塔市(Sarasota)有生产车间,它为区域项目浇筑、建造礁体球,” 柯博说,但是社区参与也是其任务的一个重要组成部分。“这才是基金会及其工作的魅力所在:社区参与、志愿者、孩子们……孩子们是真正的外交官,”她说。基金会需要经常把模具运至项目所在地,然后将礁体球投入场地中。“我们希望培训当地人来做这些事情,以此来刺激当地的经济发展。”柯博说,“当我们在设计礁体球系统时,我们试图使用全球都可以使用的材料,以确保我们可以在任何地方工作”。基金会同时也授权区域公司来供给产品,例如罗马石公司(Roman Stone Company),一个总部在纽约的生产商,它制作了Hunts Point Landing公园中使用的礁体球。

像礁体球这样的混凝土结构的替代品之一,是诸如ReefBLK的焊接钢铁结构。每一个方形礁体单元,大约5公尺长,是由一个包括牡蛎壳口袋的钢铁框架组成。由海岸环境公司(Costal enviroment)总裁,马克·加里亚诺(Mark Gagliano)及其父亲开发的ReefBLK,专门针对牡蛎增长及海岸线保护,而抵制近海珊瑚。到目前为止,公司已经安装了将近6英里的礁体,项目基地漫布于从德克萨斯至佛罗里达的海湾。

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加里亚诺,路易斯安那州本地人,始于牡蛎培育研究。墨西哥湾的传统牡蛎文化是我们所熟知的“基于底层文化”(on the bottom culture),他解释说。“他们广泛地播撒压碎的牡蛎壳、混凝土、石灰岩,”他说。“我对于他们怎么在澳大利亚和法国做这个更感兴趣——他们所做的是一个被称为‘远离底层文化’(‘off bottom culture’)的事情。”不同形式的实验最终都导向了垂直型ReefBLK结构的开发。“在两个钢架结构中悬挂着一堵牡蛎墙”。

尽管更重的混凝土单元在其他地方有着相似的成功,加里亚诺坚信与之前的用石质防波堤保护海岸线努力相比,自己的轻型钢结构更加适合于挑战路易斯安那三角洲的景观。“路易斯安那州并不盛产岩石,你正将一种这里不存在的材料搬运过来,”加里亚诺说。“你将重型混凝土单元放置在一个几乎不能支撑一个人行走的沉淀物之上,你返回时岩石就沉了,所以你就会放置更多的岩石,”他说。

目前为止,ReefBLK项目在保护海岸线方面非常成功。“随着海波能量的化解,在水柱中悬空沉淀物脱落的地方,我们开始看到重复的图案。” 加里亚诺说。“在我们实践过的众多项目中,我们可以观察到单元背后相当数量的沉淀物的积累,甚至到达将悬臂堤岸线转化为海滩的地步。”

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另外一种产品,生态岩(Biorock),则采用的是更进一步的钢铁焊接方式,即通过赋予金属低电压充电,引起石灰岩在结构上的增长,并提高礁体的健康性。“我们所创造的是一个有生命的、生长型的结构,而他人所做则是锈蚀的、瓦解的和崩溃的结构,” 托马斯·戈罗(Thomas Goreau)说,他是生态岩技术公司(Biorock Technology, Inc)总裁。洋流导致悬浮于海水中的矿物质结晶于钢铁结构上,这一过程被称为矿物堆积(mineral accretion)。开发这一进程的建筑师沃尔夫·赫尔波斯(Wolf Helbertz),最开始将其憧憬为一种生产人类栖居地所需建筑材料及结构的方式,以此来为生长于西地中海海山之巅的“Autopia Ampere”岛城建造一个精致的未来愿景。生态岩礁体还没有被用来建造完整的岛屿,但是与其他人造礁体系统相比,它的确展示出了海岸线保护与创造的好处。例如,戈罗指出曾经在马尔代夫群岛(Maldives)有一个快速侵蚀场地。“我们在几年之内就增长了50英尺的海滩,”他说。

赫尔波斯雄心壮志的乌托邦愿景也许永远也无法实现(Helbertz于2007年去世),但是生态岩方式为人造礁体的形态提供了更具创造性的方法,将钢筋与混凝土结构的优势相结合形成一个独特的杂交物,将会有很多创造独特外形的机会。在巴厘岛的Pemuteran Bay,人造礁体不是由排列整齐的重复相同单元组成,而是由一些变化不一的,包括珊瑚镶嵌线和海豚雕塑,以及更抽象、更起伏变化的形式单元所组成。“我们所做的是海洋改造,是水下的造景,”戈罗说。同时在诸如Pemuteran Bay的这些地方,礁体吸引浮潜和潜水的生态旅游者,这一视觉丰富的水下景观可以成为一个帮助刺激当地经济增长的新的吸引点。

随着海洋温度的升高和海洋化学环境的变化,珊瑚礁受到的胁迫日益增强;导致礁体数量下降的漂白剂事件在世界范围内越来越普遍。但是生态岩技术可以带来一些希望。“我们投入这些结构的电子领域正在做一些令人震惊的生物性事情,”戈罗说。与其他非电力礁体相比,“他们有更高的增长率、发枝率、定居率,可以抵御环境胁迫进而生存下来”。而基于电子礁体的珊瑚可以以五倍于自然礁体速度增长。

然而,生态岩有较高的操作性成本,而其他礁体则没有。“我们必须供电,这是一个限制性因素,”戈罗说。但是如果电流真的关掉的话,不论是由于成本、忽略或者暴雨的破坏,礁体的表现将会和其他的礁体并无两样。“他们将不会受益于气候胁迫,”戈罗告诉我,但是效果却完全相反。“如果重新打开电流,它又会立即开始工作”。

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尽管生态岩还没有进行大量的商业性安装,尽管成百上千的项目在非营利性全球珊瑚礁联盟的操作下进行着,戈罗对于未来的人造礁体依然很有信心。非营利性全球珊瑚礁联盟是由他来管理。“我们的确可以看到巨大的商业应用前景,我们认为景观设计师需要实现这一设计,这将成为一笔巨大的生意。由于全球变暖和海平面升高,我们不得不这么做,”他说。

如果像工程陆战军这样的大型政府机构开始鼓励这些产品的使用,那么他说的也许是对的。但是随着众多的产品与方法的出现,而每一个都有其各自的优缺点,对于设计师和规划师而言,决定哪一种是最好的很困难。产业中绿色清洗的潜力是加里亚诺非常担心的问题。“你开始看到有大型的国际公司来做大型的侵蚀性控制产品——他们正在朝这里走来,”他说。“他们对其产品增添了一点点的适应性,就说它可以生长牡蛎。”

在路易斯安那海岸,若干人造礁体产品将会在一个被称为“生动海岸线展示”的项目(Living Shoreline Demonstration Project)中互相对抗竞争。这一项目将会在沿着环绕Biloxi Marsh的海岸线一带安装21英里的人造礁体产品,Biloxi Marsh位于路易斯安那州的东部。“我们希望运用4至5种不同的产品,”加斯帕·池费斯(Gasper Chifici)说,他是路易斯安那州海岸保护与恢复局(CPRA)的项目经理。“由于这是一个展示项目,我们希望每一项产品都能应用几英里,”池费斯说。

随着路易斯安那州海岸总体规划(Coastal Master Plan)项目的推进,展示项目将会提供必要的关键性对比,路易斯安那州海岸线总体规划项目将会为人造礁体识别出大量沿着海岸的场所。这一报告将会很快更新升级,报告曾经评估和积累了先前的提议项目。“我们在与不同的利益所有者工作,接下来的一年我们会开发一系列新的项目,”娜塔莉·彭宁(Natalia Peyronnin)告诉我,她是CPRA的高级科学家。“我认为随着进步,我们将会看到更多的这类项目纳入计划中的修复工具。”她说。

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姬峥崎,YouthLA志愿者,北京林业大学本科,景观设计师

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