2023年创造性设计2组

一、海上平台形式

漂浮式：1.模块化拼接2.整体的

固定式：如海上钻井平台

或可二者相结合，中心区域使用固定式的海上平台建筑，四周使用漂浮式海上平台，连接在中心固定平台上

二、选址与气候条件

选址位于宁波市东北角、舟山市西北角，杭州湾入海口，位于东海，东海受日本暖流和渤海寒流交汇影响，有较高的水温和较大的盐度，潮差6米—8米。但舟山群岛缓解了风暴潮对平台的影响，使海平面较为稳定。

三、资源

电源：1.风力2.潮汐（水能）3.太阳能4.核动力

水资源：海水淡化

四、主要区块

1. 工业：轻工业为主，生产部分生活必须品

2. 农业：专门区域、海产养殖、建筑顶部

3. 商业

4. 居民区

5. 基础设施，如医疗、消防、道路、基站等

6. 港口

7. 浮动堤坝（减少）

五、备选方案

1. 中心固定平台，四周漂浮式平台

中心为商业、基础设施，四周为居民区，外围为大棚农业、海产养殖，最外围为浮动堤坝。

2. 六边形模块化设计

各模块拼接而成：
1）各模块上包含电源、水资源、商业、居民区，每个模块为一独立的小系统

2）各模块负责不同职责，发电、水处理、商业等。问题为如何处理管道、电线连接

3. 整体漂浮大平台设计

如同整体的船？上部规划如一般城市。问题是整体的平稳性？建造的可行性？

DAY2

一、方案选择

经讨论，总体方案选择中心为固定式平台，四周采用漂浮平台，四周漂浮平台与中心平台铰连（类似于火车的连接件），再加船锚固定，增加了整个平台的稳定性。中心与四周均为六边形，共有7片大小相同的正六边形，每块六边形的边长为100m

二、方案具体与优化

1.中心固定区域上部建造市政、基础设施，如医院、消防、警局、大型基站、城市文化馆、海洋馆、科技馆等。地下空间为2-3层商场，售卖服装、食品、日常用品等。如此，中心固定平台重心降低（最好能使平台中心低于海平面），增加了平台的稳定性。同时将商业区和重要配套设施设在交通中心，方便市民的出行。

2.周围目前设计6片与中心大小相同的六边形，铰连，可自由装卸，后续也可根据需求，增加六边形漂浮平台数量。

3.在建筑顶部铺设太阳能板，同时设置风力发电机提供电源，每一单独的六边形漂浮平台所需电源由各平台自己生产。也就是说输电线不会出现跨越两个平台的情况。防止各个漂浮平台之间的错动破坏输电线。

4.自来水管道与污水管道在两个平台用软管连接，两端设有阀门，软管可更换。各平台设有水塔。

5.六个六边形漂浮平台均分割为相同大小的两部分，分为内部（靠近中心平台）和外部（靠近海），下介绍每一六边形的区块设计：

（1）内部为绿化公园，外部为垃圾堆叠场，同时设有一个小型港口，专门用于垃圾的运输。

（2）内部为绿化公园，外部为港口，用于物资的运输，居民的出行

（3）内部为居住区，外部为水处理系统，包括海水淡化，为居民提供自来水资源，以及污水处理系统。

（4）内部为居住区，外部为农业种植

（5）内部为居住区，外部为农业种植

（6）内部为居住区，外部为农业种植

6.在三块农业区域外的海域设置海产养殖。

7.居民区中心设有健身房与图书馆等社区设施。

8.道路设置如图所示。

9.整个城市外围设有浮动堤坝，进一步减少海浪对居民日常生活的影响。

10.居民的适宜人群：（1）养老的老人（2）办公地点不受限制的互联网行业从事者（3）岛上农业、养殖业、服务行业的工作人员

具体方案如图所示。

三、外围漂浮平台设计

浮标基座构型选择：1.板式浮标基座 2.箱式浮标基座

由于水下建筑整体湿度较大，不适合储存物品与人员居住，所以我们选择板式浮标基座构型。

整体形状呈现六边形，平均分为六个边长为100m的正三角形为一个单元，每个单元采用钢混结构，总体构型如下：

每个单元又细分为边长为25m的正三角形基本单元，基本单元结构如下：

三角顶面与地面铺设钢筋制作成承压面，三角单元侧面用钢混结构制成0.5m厚度的承重墙，中空部分填充泡沫混凝土材料。

单元间防撞与缓冲：整体六边形单元四周悬挂废弃轮胎用来防撞与缓冲

六边形单元与其他单元连接部分每隔10m安置连接钩锁，钩锁采用火车钩锁连接方式——詹氏车钩，保证连接牢固的同时又有一定的预留错动空间范围。

四、浮动堤坝

本发明的浮动式水位调节坝通过充排气系统向浮动坝的储气腔充、排空气，使浮动坝作浮沉运动，挡水板在浮动坝的带动下作升降运动，从而灵活调节上下游水头差，使堤坝上部贴近水面，隔离暗流产生的冲击。堤坝建设在岛的最外围将海面隔离成两部分。

该调节堤坝最大作用是将外部汹涌的波浪与内部环境隔离开。上部也可以建设风力发电设施，减少海风对人们生活的影响。

固定坝，固定坝内设有顶部开口的滑动腔与岛的地基建设在一起；

挡水板，挡水板的底部伸入至滑动腔内、并与滑动腔滑动配合，移动调整浮动坝的高度；

浮动坝，浮动坝与挡水板的顶部连接，浮动坝内设有储气腔，浮动坝的底部设有与储气腔连通的进出水口；

充排气系统，充排气系统的进出气管与浮动坝的储气腔连通。所述浮动坝的顶部外轮廓呈圆弧状。

优选地，所述浮动坝的两侧壁分别为挡水壁和溢流壁，溢流壁的底沿上设有挑流边。

五、海水淡化

全球海水淡化技术超20余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等等，大体可以分为蒸馏法和膜法两大类。其中低温多效(MED)、多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)是大规模商业化应用的三大主流技术。

多级闪蒸：是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。

低温多效：低温指盐水的最高蒸发温度低于70℃，多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。

反渗透法：利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。

综上，相比其他两种技术而言，反渗透技术更为稳定、成熟，一般情况下的总体投资运营资本低，电能的获取更加便捷，装机规模的可变性更强，更值得一提的是采用反渗透膜技术的海水淡化厂占地面积更少。因此，将反渗透海水淡化技术纳入大部分海岛地区首要选择技术显得较为科学。

六、污水处理

1、常见生活污水处理工艺的设计依据

(1)GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物浓度排放标准

(2)城市污水再生利用城市杂用水水质GB/T 18920-2002

2.现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。

污水一级处理应用物理方法，如重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。

污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。

污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、中和、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。

污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。

3.选择工艺：A/O工艺

广泛应用于中小型城市

(1)优点：效率高

流程简单，投资省，操作费用低

(2)缺点：

不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低，运行费用大，反硝化效果较差。

DAY3

一、方案优化

1. 中间平台同样改为漂浮平台，整体使用船锚固定。可降低施工难度，节约成本，同时可使该平台可复制。但降低了该海上城市的整体稳定性。

2. 为保证平台的稳定性，在每一平台加装平衡装置

3. 将1/3的居民区改为度假村。增加该海上城市的旅游功能。城市的主要居民为：养殖业、种植业、旅游业、商业从业者。污水站、海水处理站、垃圾站、警局、消防站、医院等单位工作人员。该城市主要行业为旅游业、种植业、养殖业。

4. 地下商城的部分划分为海洋馆，为游客提供观看海下场景的机会。该部分的海下部门使用特质玻璃。

5. 本城市为一设计特例，可在六边形模块上改变各区域分布、各类建筑。

6. 居民的教育需求由社区图书馆和网课满足。

二、方案立面展示

三、基座材料选择

水下混凝土防水功能采用水泥基渗透结晶型防水材料，材料中的活性化学物质，以水为载体向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，堵塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水，达到增强抗渗性能与防水保护的目的，延长混凝土的使用寿命。

同时可以向建筑外墙中填充聚苯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，它是使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，一般为0.015～0.03；机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。在建筑专业中它是一种B级材料。