第十届中国花卉博览会以“花开中国梦”为主题，全面推行绿色发展新理念，多项生态环保新技术、新装备、新工艺的应用，让上海花博会的底色更绿了。

    ——蔡晓男 中国交建上海航道局有限公司花博会技术经理

◎本报记者 矫 阳

    仲春五月，上海市崇明岛绿意葱茏。5月21日，第十届中国花卉博览会（以下简称花博会）展览园区（以下简称花博园）在这里开园，为期42天。

    花博会始办于1987年，每4年召开一次，素有中国花卉界“奥林匹克”的美誉。漫步花博园，花语蝶舞，绿树成荫，流水潺潺。

    “本届花博会以‘花开中国梦’为主题，同时为加快崇明世界级生态岛建设步伐，花博园占地面积达3.16平方公里，全面推行绿色发展新理念，多项生态环保新技术、新装备、新工艺的应用，让上海花博会的底色更绿了。”中国交建上海航道局有限公司（以下简称中交三航局）花博会技术经理蔡晓男博士告诉科技日报记者。

    主大门可自净自洁还能收集雨水

    花博园白色的大门，形状犹如两棵枝繁叶茂的大树。

    “这个结构为仿生钢结构体系，长100米，宽40米，高19.21米，用钢量约400吨，展开面积约4800平方米。”蔡晓男说，建筑造型郁郁葱葱，几个数字既象征着中国共产党1921年成立，同时又与“两个一百年”奋斗目标相互呼应，寓意祖国欣欣向荣的发展前景。

    蔡晓男告诉记者，这种形状的大门造型十分复杂，设计采用了先进的自动找形与拓扑优化技术，形成稳定的空间受力状态。

    “每根立柱钢管都有特定的弯曲弧度，以模拟叶脉生长在三维空间中的形态。”蔡晓男说，钢结构骨架造型独特、轻巧，在兼顾建筑效果的同时，大幅减少用钢量。

    这么复杂的造型，如何解决清洁问题？

    “两棵‘大树’钢桁架外，挂聚偏氟乙烯膜材（PVDF），PVDF膜为密制微孔结构，在保证空气流通的同时，具备良好的自净自洁性。”蔡晓男说。

    除了仿生结构，两棵“大树”还是一个立体荧幕。

    夜晚时，可结合全新的3D全息影像技术，在膜表面投影出指定图案，例如花博会标志、绚丽花海等，给人带来身临其境的真实感。

    此外，在主入口大门底部，设置了雨水回用系统，可实现雨水的输送、储存、净化，并用于广场区域的自动灌溉和场地清洗。

    用水生植物修复园区自然水系

    花博园有37万平方米水系，由新开挖水体和现有塘体组成。

    “但花博园的水下生态系统结构缺失，水域自净能力不高，存在富营养化风险。”蔡晓男说。

    如何修复、维护水体生态？

    园区采用了先进的水生植物生态修复技术。“通过构建稳定的水生生物群落，恢复水生态系统的自净韧性，以保证会展期间河湖水质达到Ⅲ类水指标并且感官透明度在1.5米以上。”蔡晓男说。

    水生植物生态修复技术实现净水分4个阶段。吸收氮、磷等，降低水中污染物；同藻类竞争营养，并释放化感物质抑制藻类生长；絮凝与沉降悬浮物；释放氧气，为好氧生物提供稳定、健康的生长环境。

    然而水生植物多种多样，上海花博园到底采用哪类水生植物？

    施工方独立筹建了水生态修复工地试验室，开展水生植物的室内培植试验。

    “从理论角度分析水生植物的水生态修复效果，特别是总氮、总磷、氨氮、化学需氧量等指标的变化规律，确定水生植物的最佳组合及种植密度，并将试验结果应用于现场施工，形成水生植物净化水质的成套施工工艺。”蔡晓男说。

    通过科学试验，园区水生态修复选用了矮型苦草、改良型刺苦草、龙须眼子菜3种水生植物，并投放适量食藻虫以摄食富营养化水体中的颗粒物、藻类和细菌等。

    “通过两者相辅相成来降低水体污染负荷，提高水体透明度，实现园区半开放水系的水质净化和景观提升。”蔡晓男说。

    目前，园区各河湖水域水质逐渐好转，均已达到地表水Ⅲ类标准，水体感官透明度在1.5米以上。

    除修复自然水系，为避免出现场地积水与洪涝风险，园区建设还采用海绵城市理论，通过建设可积存、可渗透、可净化的场地，提高园区应对洪涝灾害的能力。

    “园区大量采用透水铺装，如透水砖、透水混凝土、透水沥青等，并且结合场地竖向标高及雨污水管布置，建设多种海绵设施，如植草沟、雨水花园、雨水回用系统等，确保园区全年地表径流控制率不低于80%。”蔡晓男说，目前，园区已拿到国际绿色可持续景观场地SITES金级预认证。

    新材料、新工艺减少环境污染

    花博园在施工中使用的新材料、新工艺，不仅节约了花博园的建造成本，减少了环境污染，而且充分考虑了实用和美观的融合统一，让花博园的自然生态和人文景观更加和谐。

    从高空俯瞰，花博园核心景观之一的漂浮景观座椅，形似一条飘带，整体呈现类似花朵的形状，融入周围鸟语花香的自然环境中。

    “这些漂浮景观座椅不断弯曲变化围合，构成不同的区域，具有不同的形式功能，如座椅、滑梯、秋千等，是成人休憩与儿童玩乐的称心之选。”蔡晓男说。

    漂浮景观座椅总建筑面积133平方米，累计分为13个节段，采用了超高性能混凝土预制结构构件。

    居然是用混凝土做的！这是怎么做到的？

    “这些座椅是通过特殊的复合配比以及有序的级配，添加有机纤维或不锈钢纤维制成的。”蔡晓男解释说。

    所谓“有序的级配”，就是运用最大堆积密度理论。“即在毫米级颗粒（骨料）间隙，填充微米级颗粒（水泥、粉煤灰、矿粉）；又在微米级颗粒间隙，填充亚微米级颗粒（硅灰），从而以不同粒径颗粒的最佳比例形成最紧密堆积，获得较强的力学性能。”蔡晓男说。

    为增强混凝土强度和韧性，技术人员加入不锈钢金属纤维材料，使漂浮景观座椅的抗压、抗弯、抗拉强度均高于标准值。

    园中用于花卉展览、餐饮接待的堂馆分别为百花馆、花艺馆、花栖堂，是3座绿叶造型的钢结构场馆，用钢量达3000吨。

    其中花栖堂为双层建筑，占地面积5440平方米，总建筑面积9262.12平方米。

    站在花栖堂外，建筑外挂的扭转铝板，在阳光的映照下，色彩斑斓，美轮美奂。建筑美学在这一刻体现出应有的高级感。

    更为重要的是，这一建筑秉承花博园生态环保的建设理念，通过精准的施工技术，减少了建筑材料、尤其是有害建筑材料的使用，使堂馆在未来的使用中，能最大限度地满足绿色、环保要求。

    花栖堂采用了成熟的铝板扭转工艺，辅以金紫蓝/金红紫的双色变色龙喷涂技术，实现了在不同光源条件下展现出绚丽色彩的预期效果。

    达到这种效果很不容易，施工方做了多项工艺创新。

    “花栖堂外墙每一块铝板的长度、扭转角度、拼接方向均有差异，这对铝板及其连接件的施工精度提出了很高的要求。”蔡晓男说。

    针对铝型材的扭转加工，试验初期采用进口设备对不同长度的铝型材两端夹持扭转90度，板材出现回弹变形量无规律的情况，并且因扭转造成的局部应力集中，板材出现明显凹陷等缺陷。

    为此，施工方研发了一套全新的板材扭转加工设备及工艺，较进口设备能有效解决不可控的弹性变形和有害的塑性变形。