港城融合下的鹿特丹港存量资源利用与韧性发展研究

陈彦祺 任云英 刘慧 韩柯

摘 要

港口是城市的重要资源，城市作为孕育港口的重要空间载体，港口的存量资源活化利用是港口城市韧性发展的重要抓手。因此，蕴藏无数生存智慧的鹿特丹港，将提高人居环境韧性寄期望于港区土地的存量资源利用上。结合鹿特丹港的发展趋势，梳理河道、港口、淤泥、与人的关系，以场地重大生态问题、文化脉络、社会发展趋势为线索，以治愈淤泥创伤，使淤泥获得“重生”，提高陆海生态修复能力为目的。通过固定化处理技术对淤泥进行资源化利用，并结合未来场景化设计整合相关优势存量资源。再将现有的淤泥生态环境进行分类，与鹿特丹港的文化脉络、社会发展趋势相结合，构建出能够适应不同污染防治区域的优化策略，实现边界与内部根系结构贯通下的存量资源利用，营造出柔性化、品质化、人性化的可持续发展型港口城市。

关键词：鹿特丹港；存量资源再利用；淤泥治理；港口疏浚设计；韧性城市

0 引 言

荷兰政府在《兰斯塔德2040 结构愿景规划》中强调，重视生态保护与开发利用平衡的重点内容是对三角洲“蓝绿网络”的构建[1]。鹿特丹港的航道和水道都会受到自然和人类活动的影响而发生阻塞现象。为保持港口的正常运行，需要清除至少约114.68 万m3 的沉积物，沉积物的堆积主要由水土流失、地表径流和农业活动等问题引发。基于跨学科的合作、复合型研究方法以及直接利益相关者的参与，疏浚研究计划还为港口城市和沿海社区解决新兴和未来的景观基础设施问题提供了一个全新的思路，使其“变废为宝”。污染资源的合理化处理使114.68 万m3 的沉积物变成鹿特丹港的存量资源，本研究为淤积物的调查提供了有效媒介，同时为公民的行动和参与树立了合作性范例。黏土、淤泥、沙子和砾石成为了重建弹性景观基础设施的关键材料，在研究实施的过程中，来自多方利益相关者的制度优势、运营能力和专业知识得以充分发挥，为构建充满活力的、富有创新力的区域发展描绘了藍图。“港—产—城—文”协调发展使之成为一个复杂的巨系统，其中港口与城市经济、土地利用、交通运输等方面均具有多元复合关系[2]。疏浚研究计划将相关从业者、社区成员、学者、决策者和行政官员以及专业人士聚集起来，旨在共同推进应用景观战略的制定，以便在鹿特丹港地区实施弹性化的疏浚管理。

1 背景与问题

1.1 现实背景

位于南荷兰省的鹿特丹港是荷兰第二大港口城市，毗邻大西洋、身处马斯（Maas）河畔，占据着流经5国的莱茵水系通往北海的出海口，是欧洲第一大港口乃至全世界的物流中心[3]。鹿特丹则坐拥莱茵—马斯—斯海德尔三角洲的战略性位置，整座城市展布在马斯河两岸，距北海约25km，有新水道与北海相连；鹿特丹港现有7 个港区，包含5 个集装箱码头，40 多个港池，码头岸线总长37km，航道最大水深24m，共有650 多个泊位，同时可供600 多艘轮船作业。港口城市通过临港产业来实现快速发展和扩张，荷兰鹿特丹港是途径世界30 多个国家和地区的新亚欧大陆桥的终点港口[4]；新亚欧大陆桥如同工业化时代的“西方丝绸之路”，所联结区域相互关联、互惠互利，蕴藏着极大的经济发展价值。2020 年，鹿特丹港务局统计显示[5]，鹿特丹港货物吞吐量达4.36 亿t，位列欧洲第一，占西欧北海沿线（汉堡—勒阿弗尔港口带）总吞吐量的36.8％。现每10min 左右就有一艘远洋船进港或出港，是连接欧、美、亚、非、澳五大洲的重要港口，凭借其得天独厚的地理优势，成为世界上最繁忙的港口之一，素有“欧洲门户”之称，但同时鹿特丹港也是世界上淤泥污染最严重的港口城市之一。

根据鹿特丹港城融合的变迁历史（表1）来看，港城经历了从工业化时代发展，成为全球国际贸易枢纽（图1）[6]；到二次世界大战毁坏后又进行临海沿岸工业带的建设，沿海土地质层的资源不断演变更替。经研究发现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冲刷所产生的黏土地、淤泥混合物、沙质土壤及海岸复垦土地[6]。从景观视角解读，研究聚焦于转变淤泥污染源为存量资源，并对淤泥质土资源进行合理化利用，以此推进鹿特丹港地区的土壤资源更新。解决淤泥淤积带来的航道及河道堵塞问题，为人们提供更具韧性保障的人居环境。同时也为其他港口城市及沿海地区在存量资源更新与景观设计方面的探索提供思路。

1.2 现存问题

城乡活动因沿海港口地区沉积物所产生的新土地而发展，河流冲刷河床形成河道，航运、渔业和港口也因此发展。在港口地区韧性稳定的人居环境需要相对稳定的水土格局空间，水土关系两方平衡一方面是得益于沉积物的输送和沉积，另一方面是河流和海浪的侵蚀和冲刷导致的结果。因此，取得冲淤之间的平衡至关重要，同时也是一个巨大的挑战[7]。通过景观特征评估方法[8] 对鹿特丹港口现有的沉积物变动进行分析汇总，从人文、自然问题的角度出发，总结淤泥对城市环境带来的相关影响及危害。

鹿特丹港淤泥的变动主要来自工业与农业生产活动、上游水土流失和地表径流3 个方面导致（图2）。

从人文问题角度来看：①交通问题，港池与航道的泥沙淤积过多，导致淤泥质土层增加而水深减小、水位降低，妨碍航行改变了原本的航线路线；②经济问题，港口堵塞造成水上运输业的系统性瘫痪，直接影响政府以及相关企业、个人的经济状况。

从自然问题角度来看：①对于水下系统而言，淤积物经水浸泡并溶解后，伴随污水进入河道及地下水，并吸收大量的水下氧气，导致水下含氧量降低，水底生物缺氧死亡，形成恶性闭环；②对于土壤系统而言，经由人类生产活动带来的淤积物的沉积，导致淤泥中的盐分升高直接影响土壤的电导率，此类淤积物也含有对应不同生产活动影响下的有害物质（重金属污染等），其含有重金属的淤泥用于施工后，重金属也将积累于地表层；③对于生物系统而言，土壤中的电解质通过土壤胶体上的负电荷与植物根系上的正电荷进行交换，使植物体内的离子发生移动，从而破坏了植物养分平衡，抑制了它对养分的吸收，其遭受破坏的水系统也不能为生物提供适宜的生活环境，生物链的一环缺失，导致生物系统受到影响；④对于空气而言，污泥堆放场露天堆放，臭气异味重。污泥堆放场长期露天堆放，容易发生日晒雨淋、风吹等自然因素和干湿交替等人为因素的影响，易造成大气污染。

鉴于鹿特丹淤泥产生量巨大，土地资源短缺，通过一种大规模再生利用的技术实现淤泥资源化利用和港口冲淤平衡是必不可少的（图3）。随着城镇化的不断推进，围填海工程建设项目大量开展，造陆铺填的天然材料巨大消耗，需要采购大量天然材料，工程建设成本的增加使得寻求可替代材料成为讨论的基础。相关研究机构开展疏浚淤泥的资源化利用技术[9]、固化技术、路用的可行性研究，也为推进生态走廊建设提供技术借鉴与参考指导。

2 机遇与挑战

2.1 机遇

人类活动不断影响着河道的冲淤平衡，如修建大坝、开凿运河、修筑堤防等。大坝的拦截形成了河床的收缩，而在收缩过程中，原来的河床便成为了淤积物，淤积量越来越大，而原被淤积物所占据的空间，又使淤积量增加。此外，对于国内目前淤泥的处理方法主要有污泥焚烧、卫生填埋、土地利用，而国外主要的处理方法是循环利用，事实上，随着相关法规政策的不断完善，淤泥填埋比例也在不断下降。在欧盟的统计数据中，可以清晰地看出不同地区对污泥处理方式的变化。其中：法国、德国、比利时、荷兰、卢森堡、爱尔兰等国家的淤泥填埋比例均呈现逐年下降的趋势；美国污泥处理逐渐向干化利用发展，而堆填比例逐渐降低；英国农用、焚烧处理较多，而填埋较少；日本以农用、焚烧为主，焚烧产物可作为建筑材料；加拿大土地利用及填埋较多，约占四成（图4）。而对于国内外现存的差距问题，我国在疏浚淤泥的资源化利用方面处于萌芽阶段，研究希望通过对疏浚淤泥的资源化利用以及生态环境的韧性改善，对鹿特丹港存量资源进行保护与开发利用。

2.2 挑战

根据鹿特丹所公布的气象资料，结合辅助软件图表分析，得出鹿特丹的气温、降水量季节性变化趋势等详细资料。通过对以鹿特丹主要航运河道为主轴线扩展的场地肌理分析得出工业区、农业区、居住区以及生态区与河道的分布关系，结合Grasshopper 进行四类场地与河道淤积物相关性分析，可以得出對场地内河道淤积物影响的相关性排列为：工业区> 农业区>居住区> 自然区。

通过谷歌卫星等资料信息我们获取到鹿特丹历史上的地理信息图纸，与其他自然河道随时间的自然性淤积对河道流向改变作对比并得出结论：鹿特丹港主河道与航道淤积物堵塞情况与人类生产活动成正相关，其中以工业活动为主要变量（图5，图6）。

3 设计方案与策略应对

淤泥处理方式的选择一般有三种方式：一是物理法，即用机械、水力或人工方法将淤泥与其他材料分离，达到淤泥处理的目的；二是化学法，化学试剂使淤泥凝结从而产生固化反应，使其变为不可再分散的固体物质；三是固化处理法[10-12]，是在淤泥中掺加水泥系固化剂，通过化学反应改善淤泥沉积物的物理结构，降低其孔隙率和容重。研究方案主要采用化学处理技术改善淤泥问题，同样在物理和生态手段的运用中，也提出了更为适用的方法（图7）。

首先，通过区分淤积物来源并检测污染物成因，同时采用相对应的生物或物理治理手法（图8），消除淤积物的污染性，使其对生态环境系统危害性减弱至最低。其次，通过运用同级分类及层级嵌套分类的分析方法[13] 将淤泥分成两大类，再利用淤泥的可再生能源部署[14]与不可再利用淤泥，并针对场地现存的问题，根据场地需求和疏浚工程的了解与应用，对淤泥进行特征评估。对于不可再利用的淤泥资源经过处理后充当填埋材料；其中可处理再利用的淤泥资源主要运用途径可分为四大用地类型：湿地环境、沿海环境、岛屿环境与棕地环境。并根据沉积物本身的成分分配用于不同的在地设计中，起到湿地修复、增强沿海岸韧性、岛屿修复与棕地恢复的功能，最终提高生态价值并获得经济价值（图9）。

3.1 针对湿地环境中存量资源的应对

湿地底泥是湖泊、水库等湿地生态系统的重要组成部分，促进富营养化物质和重金属释放，底泥中沉积的营养物质在底栖动物的作用下会逐渐向水体上部释放，并在河流入海过程中逐渐向水体下部输送，通过河流、湖泊与海洋间的物质交换，改善船只的通行条件和水体环境质量。因此，正确有效地清理和处置湿地底泥是湿地保护和修复的关键。设计铺设不同厚度的淤泥，根据潮间带的不同高程，营造出沉水植被区、高草沼泽区和矮草沼泽区，达到恢复湿地生物多样性的目的[14]。此外，还可以建立从陆上到水上的漂浮种植林，利用创意艺术装置承载底泥，种植耐水湿、耐涝性植物放置在鹿特丹港的湿地环境中，提升湿地景观的同时促进水土关系的稳定发展。

3.2 针对沿海环境中存量资源的应对

虽然在欧洲有很多港口都可以填海造陆，但鹿特丹港的土地资源相对紧张，填海造陆的步伐需要不断加快，工程技术需要进一步完善。淤泥是围填海造陆的首选存量资源，围填海区域规划范围主要为现存未利用但可用于农业、养殖、工业及城市建设等开发活动的海域区域[15]。沿海地区洪泛区受到潮汐和淤冲的影响，根据河流水位变化需设置不同高差的滨水景观带，实现从围堵到留白的河堤空间打造。利用淤泥资源扩充海陆边界地带，根据淤泥分层理论，不同地区的淤泥层划分标准具有差异性，差异性受不同地区的环境条件影响。按照一般的情况，可以大致按密度变化范围划分出4 个层面，1.0～1.2g/cm3 的为浮泥，1.2～1.5g/cm3 的为流泥，1.5～1.8g/cm3 的为淤泥，大于1.8g/cm3 的为淤泥质土，由于水下深处水压较大，故选择密度较大的淤泥质土铺设于最深处，随着水的变浅，依次为淤泥、流泥、浮泥，重塑海岸堤防系统并增强沿海岸空间韧性的丰富度，为场地的生态安全格局进行可持续性构建[16]。

3.3 针对岛屿环境中存量资源的应对

岛屿是动植物生活栖息的重要场地，良好的生活场地能促进动植物的繁衍，但不平衡的冲淤关系会导致岛屿消失，面对气候变化、高强度降雨、冰川消融和河流洪水等问题，水资源管理和水土平衡是鹿特丹港需要思考的关键性问题。鹿特丹城市规划师和制定政策者通过一系列开创性的规划和举措，致力于打造与水共生的生态试验场，如最大化保留岛屿或实现修复岛屿生境机制的稳定发展[17]。通过一种淤泥基质生态浮岛构建更为稳固的岛屿，基质主要由淤泥、轻质材料ESP 泡沫颗粒、固化剂按一定比例配制，化学性质稳定，均为无机材料，无二次污染，利用植物和微生物膜的共同作用净化水体，达到改善岛屿景观生境的目的。

3.4 针对棕地环境中存量资源的应对

由于选址场地存在大量的工厂区域，也存在大量工业遗存及遗留的棕地场所，场地设计将固化处理后的淤泥进行艺术造型重新利用，达到存量资源循环利用目的，并且恢复了棕地的活力。最后对于不同场地的生态景观营造，为了保证场地重建过渡期内生态恢复速度以及避免淤积物再次污染场地土层，创建沿海复合棕地空间数据库；对不同场地内植物进行了分类：沙地植物、耐旱植物、深水植物、挺水植物等，利用生物经济手段[18] 为场地恢复提供保证性提升（图10）。除此之外，为更好促进港城发展建立漂浮城市试验区[19]，如：浮动展馆、水上住宅等单体或少数建筑组合；通过科学转存棕地环境的可持续资源，建造再生能源科技实验室[20]。目前来看，鹿特丹港在海上作业离岸通道设计研发、水动力实验等方面尤为突出。依托高校与港务局的密切合作，转型发展成为未来科技企业聚集区，致力于营造漂浮式的港口城市会客厅[21-22]。

4 讨论与愿景

淤泥是一种富有利用价值的潜在存量资源。研究中的适用性模型是一种灵活的分析工具，它能够以淤积物的弹性处理策略为出发点，整合出适宜场地资源的优先次序，还能够考量方案的可行性，以及水深、水底污染状况、湿地潜能和公园距离等环境及法规限制，从而有效地将观察结果转变为实际技术措施。基于鹿特丹港的发展趋势，梳理河道、港口、淤泥、与人的共生关系，以场地重大生态问题、生态脉络和文化脉络、社会发展趋势为主要线索，以提高陆海生态修复能力为目的，以河道沉积物触发疗愈城市创伤为媒介，从而使二者获得“新生”，实现具有地方性特色的生态景观修复。通过未来情景分析，有望对河道两岸治理实现资源的合理配置及生态的完美平衡（图11）。

致谢Acknowledgement

感谢西安建筑科技大学艺术学院韩柯、祖悠扬，中央民族大学杨炳鑫，电子科技大学中山学院陈勇等硕士对本论文图纸绘制和数据分析所给予的贡献。文中图片均来源于：2021LA 先锋奖获奖作品《淤泥重生：鹿特丹港景观资源再利用规划设计》。

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