小组每日工作记录（2023年7月13日（星期四））
· 组长分配今日任务
· 全体组员收集有关海上漂浮城市的资料，进行小组讨论
· 综合所收集的资料，决定漂浮结构的初步方案及设计
组员工作：
卓泽浩（组长）：阅读Very Large Floating Structures Applications等论文，收集关于结构设计的资料。
姜俊骁：阅读知网相关文献，收集关于单体结构漂浮的资料。
敖笳洋：收集有关马尔代夫漂浮城市的资料
楼欣悦：收集有关加勒比海 Blue Estate 的资料以及关于海域选址的资料
杜力：收集关于沙特阿拉伯 Pangeos Terayacht 的资料
黄耀明：收集关于沙特阿拉伯 Pangeos Terayacht 的资料和韩国釜山 Oceanix City 的资料
区凯杰：收集关于日本 Dogen City 的资料
收集的参考资料：
1. 选址：远海、深远海（海洋环境稳定、资源丰富、但受人类活动的影响大，生态易破坏），近海（与陆地的联系更密切，物资流动便利，但必须选择风浪小、灾难系数低、坡度缓、水深为 200 米以内的海域）；避免寒暖流交汇处（海雾）；盐度较低的热带地区和高纬度地区（高纬度还需考虑冰川撞击问题）
2. 漂浮结构中包含的系统：零废弃物和循环系统、闭环水系统、食物系统、净零能源系统、创新交通系统和沿海人居环境再生系统。
3. 可利用的能源：太阳能、海浪、风能和藻类
4. 面临的重点问题：气象海啸（防浪堤）
5. 多重腐蚀作用：海风、海水、水汽、日光等
6. 材料要求：建筑物要有防水层，考虑到台风，建筑用料密度要大，要坚固。钢结构板房不用考虑绝对不行，瓦要粘接牢靠挂瓦绝对不行，玻璃要厚，要钢化，有足够强度。
7. 建筑风格、外形：中国特色
8. 涂层材料可选方案：石墨烯。具有屏蔽阻隔机理和迷宫效应，可延长腐蚀介质的渗透扩散路径，从而提供涂层的抗渗透性；另外，石墨烯的导电搭桥机理，以牺牲阳极保护阴极方式，增强防腐性能；石墨烯还具有小尺寸效应，由于其是纳米材料，可以填充到涂层的缺陷中，增强涂层致密性，延缓和阻止腐蚀因子进入。石墨烯涂层硬度高，可延长使用寿命，大大减少了维护成本，导电搭桥机理则可以降低锌粉用量，减少了材料成本。
确定的参考方案：
1． 选址：位于如图所示的近海处。
2． 结构系统：混合骨架结构，保证横向强度与局部强度高。
围护系统：包裹式表皮。（保温与隔热、防水与防潮、防腐蚀、防污、隔声与降噪）
3. 整体：圆形的漂浮平台
小组每日工作记录（2023年7月14日（星期五））
初步方案：
·项目名称：紫金城
·灵感来源：太空环形空间站结构
·海域选址：
考虑到与陆地增强联系，保证物资流动便利，选择风浪小、灾难系数低、坡度缓、水深为 200 米以内的海域，选择在中国南海的南沙群岛西侧的大陆架附近。所选点不处于寒暖流交汇处，气温稳定在22-30℃之间，高温高湿，长夏无冬。南海海区降水充沛，一年降水超过125天，可以提供充足的淡水资源，也有利于灌溉。
南沙群岛海域年平均总云量为6.0，月平均总云量变化在5.0～7.0之间；由于缺乏适宜海雾形成的海面条件和适宜风场，因此很少出现雾，能见度比较好，其中能见度>10海里的频率占70%以上。
所选区域海面风速较大，介于7节至16节之间，平均波高介于1-1.5m，受到季风影响，季风期有效波高7-9m，因此一方面需要设计防风防浪墙，另一方面可以利用有效风力进行风力发电，利用海浪进行海浪发电，提供能源。
所选区域年平均盐度3.2%-3.4%，盐度较高，因此在设计中需要考虑防腐蚀设计。
·功能分区：
项目采用圆形的主城与卫星城。其中主城由内外两圈，每圈分为五部分，共分为十个功能区；卫星城作为重工业区。主城内圈的功能区分别为公共服务区、文娱活动区、商业区以及两快居民区。外圈分别为存储区、生态农业区、轻工业区、高新产业区以及能源与废弃物处理区。两城区各自设有港口，利用船舶相互联通。
·建筑材料：
结构材料：
1.结构钢，技术成熟，应用早。强度高，韧性好，焊接性好，耐海水腐蚀性能好，成本低。作为外围圈的主要结构材料。
2.铝合金，重量轻，密度小，强度高，无磁性，可再生利用。作为内部建筑主要的结构材料，可以提高建筑多方面性能，并减轻建筑重量。
3.抗硫酸盐水泥，凝结性和可塑性好，硬化后机械强度高。作为内部建筑主要的结构材料。
4.钛合金，应用早，强度高，耐海水腐蚀，无磁性﹐抗疲劳，韧性好，密度小，焊接性好。主要用于耐压壳体、结构、管道和阀等。
5.铜合金，导电性和导热性好，可实现大功率供电﹐可消除振动和噪声的影响，耐腐蚀性好。用于结构连接处、耐腐蚀性零件、管道和发动机。
防腐蚀材料：
1. 酚醛树脂涂料：海洋建筑水线。
2. 沥青涂料：海洋建筑底部。
3. 醇酸树脂涂料：海洋建筑外壳、外围甲板。
4. 过氯乙烯涂料：海洋建筑水线，但不宜过多使用，适用于喷涂。
5. 乙烯涂料：海洋建筑水舱。
6. 环氧树脂涂料：海洋建筑各部位化学防腐。
7. 聚氨酯涂料：海洋建筑甲板。
8. 橡胶涂料：海洋建筑底部、甲板、外壳、水舱、水线等。
防污材料：
1.沥青涂料：海洋建筑底部。
2.乙烯涂料：海洋建筑水舱。
3.橡胶涂料：海洋建筑底部、甲板、外壳。
小组每日工作记录（2023年7月15日（星期六））
今日完成了对于主城与卫星城的外圈设计，给排水与污水处理的设计，以能源与供能的设计。
·污水处理
生活污水：
1.物理化学处理方式：①废水从收集设备流入清理池中，由粉碎泵进行粉碎，再与之后添加的一些消毒剂进行搅拌混合并进行消毒；②污水经粉碎、消毒后由污水泵通过过滤器送入沉淀池，同时清洗泵继续向过滤器输入水并清洁以防堵截；③被污染的废水输入到沉淀池。经过多层的沉淀之后，被污染水中的一些固状沉淀在全级沉淀池的底部，由被污染泥泵送到处理池再展开二次清洁，澄清之后的废水就可以通过输出泵排放进入海洋中。物理系统中存在的问题：①在物理系统中，需要一定的空间来储存消毒剂，这就减少了长期储存；②定时清理沉淀池中的污泥，以防运行环境恶化；③处理池中的过滤设备经常阻断体系中的各种处理泵的空转，造成电机燃烧并毁坏等。
2.生物化学方法：使用微生物来处理污水。这些生物聚合物是带电的电介质，当与污水中的悬浮物和胶体有机物接触时，生物化学方法可以不稳定地依附在活性污泥的表面。这就是活性污泥的所谓“活性”发挥作用的地方。由于其大部分的表面积与混合物的广泛接触，活性污泥可以在相对较短的时间内（15～40 min）吸附并去除污水中大量的悬浮和胶体有机污染物。除此之外，活性污泥与污水接触培养，可以降低生化需氧量（BOD）值，并对污泥进行吸附和絮凝，以吸附和沉积悬浮物质。
这种方法也存在一定的问题：①活性污泥中的微生物容易被污水中的油污和化学品破坏，限制了可处理的污水种类；②停用一段时间后，微生物所需的营养成分不足；③由于各平台污水量的异质性，进入处理系统的污水会受到冲击，对其中的许多微生物的存活率产生了一定程度上的影响。被污染的水的量的上下波动也让设施的BOD负载不太稳定，其次，超额的BOD负载可能造成被污染泥的量的不断增多，过小的BOD负荷会导致微生物缺乏营养，造成部分死亡；④沉淀池中的污泥要定期从设施中排出，这会对运营环境产生影响。
3.电解法：
污水与海水混合后通过一个特殊的电解槽，电解产生的 CIO-是一种具有强氧化力的杀菌剂，污水中的有机物在阴极和阳极被氧化成CO2和H2O。电解过程工作流程如下：设备将污水和海水通过污水缓冲罐收集系统在液位控制下的收集系统控制、破碎泵、电解槽、搅拌土和吸水。然后，污水和海水被混合并送入电解槽。电解后，污水被送入溢流槽。处理后的液体被排入大海。
工业有机废水：
1.物理化学处理方式：采用吸附技术，用碳基吸附材料，利用其较高的比表面积以及在还原性气氛中，高温气化下形成的多孔结构对废水中的一种或多种污染物进行处理，起到净化的作用。吸附剂价格低廉、其作用方式较为简单。Fenton氧化技术具备反应条件温和，氧化效率较高的特点。通过H2O2在Fe2+的催化作用下生成高反应活性的·OH，利用羟基自由基的2.80V的较高氧化电位进行氧化处理污水。
2.电化学处理方式。
微电解法：使用碳含量较高的Fe作为阳极形成原电池，在阳极产生铁离子的同时，体系产生有羟基自由基，通过Fe的絮凝作用和羟基自由基强氧化能力达到处理工业有机污染物的作用。微电解法的优点在于可以通过废物治理废物，即成本本身非常低廉，且工艺十分简单的优点。在利用铁粉与活性炭形成微电解体系时，较少的铁屑就能够短时间完全去除废水中的硝基苯，效率远高于吸附法与氧化法。
电催化氧化法：利用阳极含有催化活性，对有机物氧化降解或利用阳极生成的强Ox物质对有机物进行处理。此类氧化反应过程十分彻底，能够减小差极化阻力，在增加电流密度、改变压力、流速的条件下能显著增强纳米过滤效果，装置也较为简单，但电极的条件较为苛刻，如何降低能耗与成本是较大的问题。
·能源设计
经过小组成员的反复讨论，决定采用的能源有海浪能、风能、太阳能为主要能源；选择煤矿作为备选能源；选择海洋温差和藻能作为未来发展的清洁能源。
海浪能：
将海浪周期性的上下运动转化为电能，通过在海洋表面放置设备捕获波浪运动产生的能量并将这种机械能转化为电能
位置：主城及卫星城围墙发动机处
风能：
问题：会给海面以下带来新的噪声污染源，可能严重影响海洋生物习性。
解决办法：向海下发出声波抵消噪声
位置：主城及卫星城围墙上、围墙外海面漂浮
太阳能：
置于建筑屋顶、与墙外海面漂浮的风能发电机一同发电
小组每日工作记录（2023年7月16日（星期日））
今日主要完成对中期答辩展板的设计，以及对内部漂浮建筑结构的设计，还对抵御台风的屋顶进行了研究。
·内部漂浮建筑结构设计
海上漂浮结构的外部形状我们打算使用上大下小的胶囊型漂浮结构，上层半圆直径为20米，在水面上的半圆体被分为两个部分，分别为客厅1和客厅2，可以联通使用，也可以为两个家庭分别使用。
客厅1和客厅2下即为供电房以及给排水系统，为这一居住单元供水供电。
再在供电房以及给排水系统下为四个房间，分别属于两户家庭，也可以共同使用。
整个结构中央为螺旋型的楼梯作为交通空间，装有螺旋的结构梯和减震控制器。螺旋的结构梯和减震控制器保证海上漂浮旅馆的平稳，参考潜艇的工作原理，建筑还配有压载水舱，可以帮助整体的移动和漂浮。
根据设计选型，海上漂浮旅馆的设备管线系统可分为通风系统、电力管线系统以及淡水供给和污染物收集系统。通风系统通过漂浮建筑的中庭进行传输，利于通风。
而给排水系统位于客厅之下，供给整个单元的水需求以及承担污染物收集的工作。
·中期答辩展板的设计
整体排版：中部为我们整体漂浮城市的俯视图，左部为内部漂浮建筑的结构横截面图，右部为漂浮城市外围墙的横截面。
·抵御台风的屋顶
能抵御台风的屋顶：四坡屋顶、山墙屋顶（三角形屋顶）和棚屋顶（倾斜屋顶）。另一方面，需要避免蝶形屋顶、平屋顶或M形屋顶，因为它们有可能积水的空间。
具有多个坡度的屋顶（例如四坡屋顶（4个坡度））在风力作用下的性能比山墙屋顶（2个坡度）更好。 山墙屋顶通常更常见，因为它们的建造成本较低。经过研究，30度的屋顶坡度效果最佳。
并且山墙屋顶和四坡屋顶比平屋顶更能抗风。
小组每日工作记录（2023年7月17日（星期一））
今日主要进行了中期答辩，以及对后续工作的分工。
·中期答辩
卓泽浩与敖笳洋分别从技术数据和设计理念的角度对紫金城进行了介绍与分析，详细阐述了紫金城的设计理念、设计发展以及设计方案。得到了老师和助教的积极的反馈。
紫金城项目的优势在于：
1. 介绍了整体的心路历程
2. 对给排水有着充足的考虑以及解决的方案
紫金城项目仍然存在的不足：
1. 对于采光以及结构稳定性的考虑
2. 海域的要求以及对施工难度的考虑
·后续分工
卓泽浩、姜俊骁、区凯杰、敖笳洋负责模型制作；杜力负责sketch up渲染；楼欣悦、黄耀铭负责ppt制作。
小组每日工作记录（2023年7月18日（星期二））
今日主要进行了模型的制作，ppt的制作，以及对中期答辩遇到的问题进行结局。
·模型制作
模型的制作与设计由敖笳洋、区凯杰以及姜俊骁进行模型的设计以及制作。对于整体的模型，我们计划首先将主体建筑以及卫星城的模型以平面图的模式制作出来，反映我们紫金城项目的整体结构。在完成主体建筑的模型制作后，我们计划将大型与小型建筑的剖面图以及主城围墙的剖面图以模型的形式展示出来，能够反映建筑的结构。
对于主城的模型，由于需要完成一个圆形，难度较大，我们计划使用木条以及多段卡纸，利用边数极大的多边形来近似，墙体外部我们用卡纸进行包裹，以便于进行绘制等。
·ppt制作
楼欣悦以及黄耀铭同学对ppt的内容进行了安排，并绘制了思维导图，准备进行ppt的制作。
·中期答辩问题的解决
针对中期答辩中老师提出的问题，卓泽浩同学负责方案的提出，并通过小组讨论，得到解决方案。对于老师提到的海域的重新选择，我们通过讨论，得到了以下合适的海域：
地点：**夏威夷群岛附近**
分析如下：
1. 海域环境：夏威夷群岛附近的海域水深适中，有较好的海洋环境。该地区的水质相对较好，海洋生态比较完整，适合建设漂浮城市，减少对周围海洋生态系统的影响。
2. 深水良港：夏威夷群岛拥有众多良好的深水良港，如檀香山港等，为紫金城提供了便捷的交通和物资输送渠道，方便城市的运作和交流。
3. 气候条件：夏威夷气候宜人，属于热带海洋性气候，温暖而湿润。该地区较少受到风暴、台风等极端天气的影响，有利于城市的稳定性和居民的安全。
4. 交通便利性：夏威夷群岛位于太平洋中心，有着较为便利的交通连接，国际航线和船舶运输发达，方便居民和游客前往城市，以及城市产品的输送。
5. 地质条件：夏威夷群岛地质相对稳定，较少地震和海底火山等地质灾害的发生，有利于城市的稳定发展。
6. 社区参与：在选址过程中，需要充分考虑当地居民和相关利益方的意见和需求，与当地社区合作，确保他们的参与和支持。
综合考虑以上因素，夏威夷群岛附近的海域可能是一个比较理想的选址地点，为紫金城的稳定发展和环保友好的建设提供了良好的基础。
**选项2：挪威芬马克郡附近**
1. 海域环境：挪威芬马克郡附近的海域水深适中，属于北大西洋暖流区域。该地区的水质较好，海洋生态相对保护完整，有利于建设环保友好的漂浮城市。
2. 深水良港：挪威芬马克郡地区拥有许多良好的深水港口，如特罗姆瑟港，为紫金城提供了便捷的交通和物资输送通道。
3. 气候条件：挪威芬马克郡气候寒冷，但得益于北大西洋暖流的影响，该地区较少受到极端天气的影响，有利于城市的稳定性。
4. 交通便利性：挪威芬马克郡地区交通便利，拥有较为发达的海运和航空网络，为居民和游客提供了便捷的交通方式。
5. 地质条件：挪威芬马克郡地质相对稳定，较少地震和火山活动，有利于城市的稳定发展。
**选项3：阿联酋迪拜近海海域**
1. 海域环境：阿联酋迪拜近海海域水深较浅，但通过技术手段可以实现漂浮城市的建设。迪拜近海的水质一般较好，海洋生态虽然受到一定程度的影响，但现代科技可以辅助保护。
2. 深水良港：阿联酋迪拜拥有现代化的港口设施，提供了良好的深水良港，方便紫金城的运作和与外界的联系。
3. 气候条件：迪拜气候属于热带沙漠气候，夏季炎热，冬季温暖宜人。虽然暑热是一个挑战，但适当的技术措施可以缓解影响，同时，其温暖的冬季气候也为城市提供了舒适的居住环境。
4. 交通便利性：迪拜作为国际交通枢纽，拥有发达的航空和海运网络，为城市提供了便捷的国际交流平台。
5. 地质条件：迪拜近海地质稳定，没有地震和火山活动等自然灾害风险。
小组每日工作记录（2023年7月19日（星期三））
今日主要进行了模型的制作，ppt的制作
·模型制作
模型制作部分完成了主城截面的制作以及小型大型建筑的设计。首先，对于主体建筑我们采用一个平面模型来表示主城的平面结构，再制作一个截面模型来反应我们设计的主城结构。主城采用两层的避难所，在城体的外侧设计防浪堤抵抗较大的风浪，在城体的上部设计玻璃护墙，一方面保证上方交通通道的安全，另一方面在遇到风浪时具有较好的防浪作用。对于楼板我们采用木条来铺装，防浪堤的弧形结构很难直接做出，我们选择用细木条粘在纸板上拼接好再与模型相连接。
·灌溉与作物：
原先我们使用的是淡水灌溉，但是考虑到淡水资源的稀缺性，老师提出能不能使用海水灌溉这个问题，于是我们便尝试使用海水灌溉。
在实际中，一些作物对海水灌溉是相对可行的，尤其是在某些特定条件下。这些条件通常涉及对耐盐性较强的作物品种的选择以及特殊的灌溉和土地处理方法。以下是一些可行的海水灌溉作物：
1. 盐藜（Salicornia）：盐藜是一种耐盐性极强的植物，它可以在高盐度的土壤中生长，并且在海水灌溉下表现出色。盐藜是一种可食用的蔬菜，其种子中含有高油分的油，可以用于生物柴油生产。
2. 苦苣（Bitter Melon）：苦苣是一种耐盐植物，它在海水灌溉下可以生长，是一种传统的蔬菜作物，特别在亚洲和一些热带地区广泛种植。
3. 芹菜：芹菜也有较好的耐盐性，因此在一定程度上可以通过海水灌溉来生长。
4. 海水稻：在中国，一些科学家已经成功地开发出了海水稻，这是一种在较高盐度环境下生长的水稻品种。然而，该技术仍处于试验阶段，并未广泛应用。
需要注意的是，海水灌溉也会带来一些问题和挑战，如土壤盐化问题、水资源管理等。在实际应用中，需要充分考虑这些因素，并确保可持续性和环境可行性。此外，还需要不断的研究和创新来寻找更多适应海水灌溉的作物品种和种植技术。
小组每日工作记录（2023年7月20日（星期四））
今日主要进行了模型的制作，ppt的制作，以及对于背景的思考。
·模型制作
模型制作部分完成了主城截面中两层楼面之间的楼梯制作以及放浪堤的完善，顶部防浪玻璃用棉线围成。同时，我们确定了主城下部水舱采用的原型结构以及为发动机预留的位置。对于展板的主城以及卫星城的平面采取了空间分区，并用A4纸铺装底部，希望在后续做出波浪的效果。对小型建筑的底部与顶部半球体完成了框架设计，并决定后续使用棉线缠绕来表示外部。
·背景思考：
在中期答辩中老师提到我们需要思考我们整个紫金城是在什么背景下建成的，是什么样的功能定位，为什么叫做紫金城，有没有什么原因。因此我们进行了小组讨论，并进行了分析，得到了以下的结果。
由于人类燃烧化石燃料、森林砍伐和工业过程等活动的增加，人类活动导致的温室气体排放不断增加，全球气候变暖的趋势日益明显。同时，厄尔尼诺现象的屡屡出现也加剧了全球气候变暖的影响。厄尔尼诺现象的频繁出现加剧了海洋表面水温上升的速度，对海洋生态系统和沿海地区的稳定性构成威胁，同时也加速了冰川融化，从而加剧了海平面上升的趋势。
在这样严峻的气候背景下，建设海上漂浮城市紫金城成为了一项创新而迫切的任务。来自浙江大学紫金港校区的学生在其中发挥了重要作用。紫金港这个名字也成为了他们新建海上漂浮城市的灵感来源，这座激动人心的城市被命名为“紫金城”。紫金城的设计致力于应对海平面上升和气候变化所带来的挑战，充分利用科技和可持续发展的原则，以期为全球提供一个应对气候变化的范例，并为人类在这个不断变化的环境中寻找生存和发展的新路径。
小组每日工作记录（2023年7月21日（星期五））
今日完成了模型细节的制作、展板模型的上色、ppt制作。
·模型制作
墙体截面模型完成了发动机空间的制作，发动机采用两个相互连接的六边形来表示。展板平面模型中，对主城的各个功能分区分别完成了上色以及城市建筑体模型的制作，分别用不同的建筑样式来表示轻工业区、高新技术区、仓库以及储存区、能源以及污水废水处理区。整体展板用蓝色表示海面，建筑用白色，体现漂浮在水面上。我们完成了小型建筑，用两头半球形的建筑来表示我们的小型建筑。我们还完成了栽培塔，利用木条以及纸片制作了栽培塔的三层，并用纸片制作了栽培塔的各个外墙。
·ppt制作：
PPT的制作经历了三次改版，最终确定为设计起源、设计内容以及成果展示三个部分，讲述了我们紫金城的漂浮之梦梦起何处，又在梦些什么，最终的成果用sketch up 制作了模型渲染，反映整体建筑效果。
