港城融合下的鹿特丹港存量資源利用與韌性發展研究

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展的重要抓手。因此，蘊藏無數生存智慧的鹿特丹港，將提高人居環境韌性寄期望于港區土地的存量資源利用上。結合鹿特丹港的發展趨勢，梳理河道、港口、淤泥、與人的關系，以場地重大生態問題、文化脈絡、社會發展趨勢為線索，以治愈淤泥創傷，使淤泥獲得“重生”，提高陸海生態修復能力為目的。通過固定化處理技術對淤泥進行資源化利用，并結合未來場景化設計整合相關優勢存量資源。再將現有的淤泥生態環境進行分類，與鹿特丹港的文化脈絡、社會發展趨勢相結合，構建出能夠適應不同污染防治區域的優化策略，實現邊界與內部根系結構貫通下的存量資源利用，營造出柔性化、品質化、人性化的可持續發展型港口城市。

關鍵詞：鹿特丹港；存量資源再利用；淤泥治理；港口疏浚設計；韌性城市

0 引 言

荷蘭政府在《蘭斯塔德2040 結構愿景規劃》中強調，重視生態保護與開發利用平衡的重點內容是對三角洲“藍綠網絡”的構建[1]。鹿特丹港的航道和水道都會受到自然和人類活動的影響而發生阻塞現象。為保持港口的正常運行，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、地表徑流和農業活動等問題引發?；诳鐚W科的合作、復合型研究方法以及直接利益相關者的參與，疏浚研究計劃還為港口城市和沿海社區解決新興和未來的景觀基礎設施問題提供了一個全新的思路，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查提供了有效媒介，同時為公民的行動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設施的關鍵材料，在研究實施的過程中，來自多方利益相關者的制度優勢、運營能力和專業知識得以充分發揮，為構建充滿活力的、富有創新力的區域發展描繪了藍圖?！案邸a—城—文”協調發展使之成為一個復雜的巨系統，其中港口與城市經濟、土地利用、交通運輸等方面均具有多元復合關系[2]。疏浚研究計劃將相關從業者、社區成員、學者、決策者和行政官員以及專業人士聚集起來，旨在共同推進應用景觀戰略的制定，以便在鹿特丹港地區實施彈性化的疏浚管理。

1 背景與問題

1.1 現實背景

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，占據著流經5國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；鹿特丹港現有7 個港區，包含5 個集裝箱碼頭，40 多個港池，碼頭岸線總長37km，航道最大水深24m，共有650 多個泊位，同時可供600 多艘輪船作業。港口城市通過臨港產業來實現快速發展和擴張，荷蘭鹿特丹港是途徑世界30 多個國家和地區的新亞歐大陸橋的終點港口[4]；新亞歐大陸橋如同工業化時代的“西方絲綢之路”，所聯結區域相互關聯、互惠互利，蘊藏著極大的經濟發展價值。2020 年，鹿特丹港務局統計顯示[5]，鹿特丹港貨物吞吐量達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每10min 左右就有一艘遠洋船進港或出港，是連接歐、美、亞、非、澳五大洲的重要港口，憑借其得天獨厚的地理優勢，成為世界上最繁忙的港口之一，素有“歐洲門戶”之稱，但同時鹿特丹港也是世界上淤泥污染最嚴重的港口城市之一。

根據鹿特丹港城融合的變遷歷史（表1）來看，港城經歷了從工業化時代發展，成為全球國際貿易樞紐（圖1）[6]；到二次世界大戰毀壞后又進行臨海沿岸工業帶的建設，沿海土地質層的資源不斷演變更替。經研究發現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生的黏土地、淤泥混合物、沙質土壤及海岸復墾土地[6]。從景觀視角解讀，研究聚焦于轉變淤泥污染源為存量資源，并對淤泥質土資源進行合理化利用，以此推進鹿特丹港地區的土壤資源更新。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境。同時也為其他港口城市及沿海地區在存量資源更新與景觀設計方面的探索提供思路。

1.2 現存問題

城鄉活動因沿海港口地區沉積物所產生的新土地而發展，河流沖刷河床形成河道，航運、漁業和港口也因此發展。在港口地區韌性穩定的人居環境需要相對穩定的水土格局空間，水土關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致的結果。因此，取得沖淤之間的平衡至關重要，同時也是一個巨大的挑戰[7]。通過景觀特征評估方法[8] 對鹿特丹港口現有的沉積物變動進行分析匯總，從人文、自然問題的角度出發，總結淤泥對城市環境帶來的相關影響及危害。

鹿特丹港淤泥的變動主要來自工業與農業生產活動、上游水土流失和地表徑流3 個方面導致（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，導致淤泥質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經濟問題，港口堵塞造成水上運輸業的系統性癱瘓，直接影響政府以及相關企業、個人的經濟狀況。

從自然問題角度來看：①對于水下系統而言，淤積物經水浸泡并溶解后，伴隨污水進入河道及地下水，并吸收大量的水下氧氣，導致水下含氧量降低，水底生物缺氧死亡，形成惡性閉環；②對于土壤系統而言，經由人類生產活動帶來的淤積物的沉積，導致淤泥中的鹽分升高直接影響土壤的電導率，此類淤積物也含有對應不同生產活動影響下的有害物質（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對于生物系統而言，土壤中的電解質通過土壤膠體上的負電荷與植物根系上的正電荷進行交換，使植物體內的離子發生移動，從而破壞了植物養分平衡，抑制了它對養分的吸收，其遭受破壞的水系統也不能為生物提供適宜的生活環境，生物鏈的一環缺失，導致生物系統受到影響；④對于空氣而言，污泥堆放場露天堆放，臭氣異味重。污泥堆放場長期露天堆放，容易發生日曬雨淋、風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。

鑒于鹿特丹淤泥產生量巨大，土地資源短缺，通過一種大規模再生利用的技術實現淤泥資源化利用和港口沖淤平衡是必不可少的（圖3）。隨著城鎮化的不斷推進，圍填海工程建設項目大量開展，造陸鋪填的天然材料巨大消耗，需要采購大量天然材料，工程建設成本的增加使得尋求可替代材料成為討論的基礎。相關研究機構開展疏浚淤泥的資源化利用技術[9]、固化技術、路用的可行性研究，也為推進生態走廊建設提供技術借鑒與參考指導。

2 機遇與挑戰

2.1 機遇

人類活動不斷影響著河道的沖淤平衡，如修建大壩、開鑿運河、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的空間，又使淤積量增加。此外，對于國內目前淤泥的處理方法主要有污泥焚燒、衛生填埋、土地利用，而國外主要的處理方法是循環利用，事實上，隨著相關法規政策的不斷完善，淤泥填埋比例也在不斷下降。在歐盟的統計數據中，可以清晰地看出不同地區對污泥處理方式的變化。其中：法國、德國、比利時、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國家的淤泥填埋比例均呈現逐年下降的趨勢；美國污泥處理逐漸向干化利用發展，而堆填比例逐漸降低；英國農用、焚燒處理較多，而填埋較少；日本以農用、焚燒為主，焚燒產物可作為建筑材料；加拿大土地利用及填埋較多，約占四成（圖4）。而對于國內外現存的差距問題，我國在疏浚淤泥的資源化利用方面處于萌芽階段，研究希望通過對疏浚淤泥的資源化利用以及生態環境的韌性改善，對鹿特丹港存量資源進行保護與開發利用。

2.2 挑戰

根據鹿特丹所公布的氣象資料，結合輔助軟件圖表分析，得出鹿特丹的氣溫、降水量季節性變化趨勢等詳細資料。通過對以鹿特丹主要航運河道為主軸線擴展的場地肌理分析得出工業區、農業區、居住區以及生態區與河道的分布關系，結合Grasshopper 進行四類場地與河道淤積物相關性分析，可以得出對場地內河道淤積物影響的相關性排列為：工業區> 農業區>居住區> 自然區。

通過谷歌衛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間的自然性淤積對河道流向改變作對比并得出結論：鹿特丹港主河道與航道淤積物堵塞情況與人類生產活動成正相關，其中以工業活動為主要變量（圖5，圖6）。

3 設計方案與策略應對

淤泥處理方式的選擇一般有三種方式：一是物理法，即用機械、水力或人工方法將淤泥與其他材料分離，達到淤泥處理的目的；二是化學法，化學試劑使淤泥凝結從而產生固化反應，使其變為不可再分散的固體物質；三是固化處理法[10-12]，是在淤泥中摻加水泥系固化劑，通過化學反應改善淤泥沉積物的物理結構，降低其孔隙率和容重。研究方案主要采用化學處理技術改善淤泥問題，同樣在物理和生態手段的運用中，也提出了更為適用的方法（圖7）。

首先，通過區分淤積物來源并檢測污染物成因，同時采用相對應的生物或物理治理手法（圖8），消除淤積物的污染性，使其對生態環境系統危害性減弱至最低。其次，通過運用同級分類及層級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，并針對場地現存的問題，根據場地需求和疏浚工程的了解與應用，對淤泥進行特征評估。對于不可再利用的淤泥資源經過處理后充當填埋材料；其中可處理再利用的淤泥資源主要運用途徑可分為四大用地類型：濕地環境、沿海環境、島嶼環境與棕地環境。并根據沉積物本身的成分分配用于不同的在地設計中，起到濕地修復、增強沿海岸韌性、島嶼修復與棕地恢復的功能，最終提高生態價值并獲得經濟價值（圖9）。

3.1 針對濕地環境中存量資源的應對

濕地底泥是湖泊、水庫等濕地生態系統的重要組成部分，促進富營養化物質和重金屬釋放，底泥中沉積的營養物質在底棲動物的作用下會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交換，改善船只的通行條件和水體環境質量。因此，正確有效地清理和處置濕地底泥是濕地保護和修復的關鍵。設計鋪設不同厚度的淤泥，根據潮間帶的不同高程，營造出沉水植被區、高草沼澤區和矮草沼澤區，達到恢復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，利用創意藝術裝置承載底泥，種植耐水濕、耐澇性植物放置在鹿特丹港的濕地環境中，提升濕地景觀的同時促進水土關系的穩定發展。

3.2 針對沿海環境中存量資源的應對

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緊張，填海造陸的步伐需要不斷加快，工程技術需要進一步完善。淤泥是圍填海造陸的首選存量資源，圍填海區域規劃范圍主要為現存未利用但可用于農業、養殖、工業及城市建設等開發活動的海域區域[15]。沿海地區洪泛區受到潮汐和淤沖的影響，根據河流水位變化需設置不同高差的濱水景觀帶，實現從圍堵到留白的河堤空間打造。利用淤泥資源擴充海陸邊界地帶，根據淤泥分層理論，不同地區的淤泥層劃分標準具有差異性，差異性受不同地區的環境條件影響。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 的為淤泥質土，由于水下深處水壓較大，故選擇密度較大的淤泥質土鋪設于最深處，隨著水的變淺，依次為淤泥、流泥、浮泥，重塑海岸堤防系統并增強沿海岸空間韌性的豐富度，為場地的生態安全格局進行可持續性構建[16]。

3.3 針對島嶼環境中存量資源的應對

島嶼是動植物生活棲息的重要場地，良好的生活場地能促進動植物的繁衍，但不平衡的沖淤關系會導致島嶼消失，面對氣候變化、高強度降雨、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鍵性問題。鹿特丹城市規劃師和制定政策者通過一系列開創性的規劃和舉措，致力于打造與水共生的生態試驗場，如最大化保留島嶼或實現修復島嶼生境機制的穩定發展[17]。通過一種淤泥基質生態浮島構建更為穩固的島嶼，基質主要由淤泥、輕質材料ESP 泡沫顆粒、固化劑按一定比例配制，化學性質穩定，均為無機材料，無二次污染，利用植物和微生物膜的共同作用凈化水體，達到改善島嶼景觀生境的目的。

3.4 針對棕地環境中存量資源的應對

由于選址場地存在大量的工廠區域，也存在大量工業遺存及遺留的棕地場所，場地設計將固化處理后的淤泥進行藝術造型重新利用，達到存量資源循環利用目的，并且恢復了棕地的活力。最后對于不同場地的生態景觀營造，為了保證場地重建過渡期內生態恢復速度以及避免淤積物再次污染場地土層，創建沿海復合棕地空間數據庫；對不同場地內植物進行了分類：沙地植物、耐旱植物、深水植物、挺水植物等，利用生物經濟手段[18] 為場地恢復提供保證性提升（圖10）。除此之外，為更好促進港城發展建立漂浮城市試驗區[19]，如：浮動展館、水上住宅等單體或少數建筑組合；通過科學轉存棕地環境的可持續資源，建造再生能源科技實驗室[20]。目前來看，鹿特丹港在海上作業離岸通道設計研發、水動力實驗等方面尤為突出。依托高校與港務局的密切合作，轉型發展成為未來科技企業聚集區，致力于營造漂浮式的港口城市會客廳[21-22]。

4 討論與愿景

淤泥是一種富有利用價值的潛在存量資源。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點，整合出適宜場地資源的優先次序，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境及法規限制，從而有效地將觀察結果轉變為實際技術措施?；诼固氐じ鄣陌l展趨勢，梳理河道、港口、淤泥、與人的共生關系，以場地重大生態問題、生態脈絡和文化脈絡、社會發展趨勢為主要線索，以提高陸海生態修復能力為目的，以河道沉積物觸發療愈城市創傷為媒介，從而使二者獲得“新生”，實現具有地方性特色的生態景觀修復。通過未來情景分析，有望對河道兩岸治理實現資源的合理配置及生態的完美平衡（圖11）。

致謝Acknowledgement

感謝西安建筑科技大學藝術學院韓柯、祖悠揚，中央民族大學楊炳鑫，電子科技大學中山學院陳勇等碩士對本論文圖紙繪制和數據分析所給予的貢獻。文中圖片均來源于：2021LA 先鋒獎獲獎作品《淤泥重生：鹿特丹港景觀資源再利用規劃設計》。

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