世界盡頭的雪與風

Norilsk的SO2
課題關(guān)鍵詞：采礦業(yè) 二氧化硫 環(huán)境污染

場地概況

諾里爾斯克是俄羅斯克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)的一個城市，位于世界上最冷的地帶，生活條件極端惡劣，該地區(qū)一年之中的平均溫度為﹣10℃。最低溫度可以達到﹣58℃。該區(qū)域每年差不多三個月都看不到陽光，處于極夜狀態(tài)，而在六月和七月，則沒有夜晚。

地理區(qū)位

極晝極夜狀況

氣候狀況

諾里爾斯克主要以采礦業(yè)為主，其最大經(jīng)濟收入來源鎳礦開采，諾里爾斯克冶煉廠的采礦設(shè)施可為大約20萬人提供支持，但它也造成了世界上最嚴重的空氣污染。礦工必須從硫化礦石中提取金屬，該過程每年產(chǎn)生190萬噸二氧化硫，超過法國的全部二氧化硫產(chǎn)量。

礦的運輸和加工流程
而諾里爾斯克城市所處的谷地環(huán)境加之北極地區(qū)的高壓天氣模式，又導(dǎo)致了城市上空逆溫層的形成，高濃度的二氧化硫被困在城市環(huán)境中。
大量的二氧化硫會刺激眼睛，呼吸系統(tǒng)并引起酸雨。在諾里爾斯克采礦設(shè)施周圍，大量的枯死森林證明了酸雨的影響。2003年的一項研究發(fā)現(xiàn)，針葉中含硫量最高的樹木產(chǎn)于森林中受損最嚴重的地區(qū)，該地區(qū)距離冶煉廠最近。

諾里爾斯克西部擁有3個冶煉廠，2個礦山，其中1個為露天礦床，一個選礦廠。三個冶煉廠呈“三角形”分布在諾里爾斯克的城郊，在一年四季，無論風向哪個方向吹，冶煉廠排放的SO2都會彌漫在城市中。場地的主風向為東南風，因此城市東南角的銅冶煉廠排放出的二氧化硫?qū)Τ鞘械挠绊懽顬閲乐亍?br>外圈的線條則依次則表達了一年四季中風強度狀況、下雪量、用電量，以及二氧化硫濃度的變化情況。冬季二氧化硫的濃度略低于夏季，風強度則為冬季略高于夏季。

場地問題

二氧化硫濃度過高
長期的空氣污染對當?shù)厝私】翟斐闪藰O大損害，輕則消化系統(tǒng)紊亂、過敏、哮喘，重則罹患肺癌、血癌、心腦血管疾病等。
土壤重金屬污染嚴重
重金屬的冶煉導(dǎo)致當?shù)胤綀A30km內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重。
用電量需求大
諾里爾斯克有著世界上最冷的冬天，最低溫度可達零下55度，持續(xù)九個月的寒冬將人們的生活范圍限制在室內(nèi)。冬季供暖及極夜現(xiàn)象。

策略推導(dǎo)

通過查閱資料，我們了解到“地形-風場-二氧化硫”有著緊密的關(guān)系。?

風影效應(yīng)：風在流動過程中遇到障礙物時會繞過障礙物流動并在障礙物的背風面形成無風區(qū)域，這個無風區(qū)就是障礙物的風影區(qū)。
峽谷效應(yīng)：風在流入建筑物或者植物列植而形成的峽谷通道時，空氣的突然變小使氣流受到通道兩側(cè)的擠壓力，氣流會加速通過通道，當氣流流出通道后，其速度又被衰減，這種氣流在通過峽谷空間被加速的現(xiàn)象叫風場的峽谷效應(yīng)。
而查閱諾里爾斯克的當?shù)刂参镄畔r，我們發(fā)現(xiàn)也存在一些可以吸收二氧化硫的樹種，例如松樹、柏樹、云杉等。結(jié)合當?shù)亟K年下雪的天氣狀況和發(fā)達的礦業(yè)，通過探索地形——風場——二氧化硫的關(guān)系，最終我們確定了設(shè)計策略：在地形引導(dǎo)風向的基礎(chǔ)上，用土、尾礦和雪堆積地形，結(jié)合植物種植，緩解場地的二氧化硫問題。

在進行地形堆積時，主要分為夏季和冬季兩個階段，夏季在挖礦、運輸?shù)V的過程中，分出一部分尾礦在特定地點進行地形堆積，冬季則對雪進行收集運輸，在尾礦和土的地形基礎(chǔ)上繼續(xù)塑造地形。到了夏季，一部分的雪作為灌溉水融化，另一部分則可用于融雪發(fā)電。

策略形成

思維導(dǎo)圖：風速決定SO2的濃度，風速越大SO2濃度越小，風向決定SO2是否吹向城市，同時場地到城市邊界和冶煉廠（SO2源）的距離，也決定SO2對人類健康的威脅程度。根據(jù)風與地形間的關(guān)系，我們將地形塑造分為三個區(qū)域：阻隔區(qū)、引導(dǎo)區(qū)和吸收區(qū)。

阻隔區(qū)

風向不是位于主導(dǎo)風向下游的場所，同時由于現(xiàn)狀地形，沒有起到阻隔的作用等，會導(dǎo)致二氧化硫會吹向市區(qū)一些地方。利用風影效應(yīng)，對風減速，地形背面會形成“無風區(qū)”，阻隔二氧化硫吹向城區(qū)。在阻隔區(qū)排布3-4行高大喬木（常綠比落葉阻隔效果更好），配合地形對風形成阻擋作用。

引導(dǎo)區(qū)

風向位于主導(dǎo)風向下游的場所，同時由于現(xiàn)狀地形，沒有起到引導(dǎo)風向作用等，導(dǎo)致二氧化硫會吹向市區(qū)一些地方。利用峽谷效應(yīng)和風影效應(yīng)，對風加速引導(dǎo)或減速引導(dǎo)，從而使風能夠改變原有風向，減少二氧化硫吹向城區(qū)。

吸收區(qū)

在阻隔區(qū)和引導(dǎo)區(qū)設(shè)置后，在所形成的風點，利用現(xiàn)狀地形或改造地形，結(jié)合植物與水的策略，吸收二氧化硫的示范點。吸收區(qū)又分為擴散交匯點吸收區(qū)、城區(qū)與工業(yè)區(qū)交匯點吸收區(qū)和城區(qū)內(nèi)部吸收區(qū)。通過現(xiàn)狀或改造地形形成小氣候條件.利用大多數(shù)植物可在較短時間內(nèi)恢復(fù)其吸收和溶解 SO2的能力。
Phase1：

Phase2：

Phase3：

不同時間階段下的阻隔區(qū)、引導(dǎo)區(qū)、吸收區(qū)地形的變化狀況

不同階段下總地形的變化狀況

整體地形規(guī)劃

夏季的城市內(nèi)部吸收區(qū)和擴散交匯點吸收區(qū)

吸收區(qū)運用的地形塑造材料基本為尾礦堆積＋表層土覆蓋地形：

·種植草本灌木?

·主要作用：引導(dǎo)風向、土壤改良

以及部分不含尾礦地形：

·種植灌木喬木

·主要作用：①阻隔引導(dǎo)風向?②吸收二氧化硫

夏季的城市內(nèi)部吸收區(qū)和擴散交匯點吸收區(qū)

冬季的引導(dǎo)區(qū)和阻隔區(qū)

阻隔區(qū)有部分為純尾礦圍合地形：

·多存在于工業(yè)區(qū)附近

·主要作用：阻隔引導(dǎo)風向

引導(dǎo)區(qū)和大部分阻隔區(qū)運用的是尾礦堆積＋表層土覆蓋地形：

·種植草本灌木?

?·主要作用：引導(dǎo)風向

冬季的引導(dǎo)區(qū)和阻隔區(qū)

城市內(nèi)部吸收區(qū)增設(shè)景觀設(shè)施，滿足城市公園的功能需求；阻隔區(qū)在山體的基礎(chǔ)上增設(shè)滑雪場，為人們增加休憩游玩的地點。

效果圖

最終成果