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IUAV FacoltĂ  di Architettura Corso di Laurea Magistrale Architettura per la SostenibilitĂ  Tesi di laurea

C. Trojetto

Una bonifica alternativa e sostenibile per Hong Kong An alternative and sustainable reclamation for Hong Kong anno accademico 2010/2011 prof. arch. B. Albrecht


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Premessa L’idea di uno studio delle problematiche legate allo sviluppo sostenibile della metropoli asiatica è nata nell’estate 2010 in occasione del workshop “(Re)Claiming Hong Kong” frequentato presso la Hong Kong University e promosso da quest’ultima, l’Università IUAV di Venezia e la Marco Polo Society. Il lavoro è stato poi approfondito e associato alla fase progettuale a Venezia durante il Laboratorio di laurea in Architettura per la Sostenibilità con il relatore prof. Albrecht. Innalzamento del livello del mare Nel mondo il 45% delle aree metropolitane con più di tre milioni di abitanti è situato in riva al mare1. Hong Kong è una di queste e come molte altre deve far fronte al fenomeno dell’innalzamento del livello dei mari previsto, tra gli altri, dall’I.P.C.C.2 (Intergovernmental Panel on Climate Change) per i prossimi decenni. L’Hong Kong Observatory ha rilevato che negli anni dal 1954 al 2009 l’innalzamento medio è stato di 26 mm all’anno con un evidente aggravarsi del problema negli ultimi due decenni3.

Introduction The idea of studying the issues related to the sustainable development of the Asian metropolis rose in summer, 2010 during the workshop “(Re)Claiming Hong Kong” which I attended at the Hong Kong University and which was promoted by this last, the IUAV University of Venice and the Marco Polo Society. The study has bees further developed and associated to the design research in Venice during the Architecture for Sustainbility thesis laboratory with prof. Albrecht as supervisor. Rising of the sea level 45% of the worldwide metropolises with more than three million inhabitants is situated close to the seashore1. Hong Kong is one of these and must cope with the phenomenon of the rising of the sea level anticipated, among the others, by the I.P.C.C.2 (Intergovernmental Panel on Climate Change) for the next decades. The Hong Kong Observatory has registered that during the period from 1954 to 2009 the average rising has been of 26 mm every year with a serious worsening of the problem in the last two decades3.

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Alta densità Il territorio della Hong Kong S.A.R. (Special Administrative Region), formato dall’isola omonima, Kowloon e i Nuovi Territori, presenta numerose peculiarità. In un territorio relativamente piccolo (1104 km2) è concentrata una grande varietà di paesaggi radicalmente opposti: aree montuose e parchi naturali confinano con un’area metropolitana tra le più densamente popolate al mondo che raggiunge il picco di 6480 abitanti/km2. La popolazione totale di 7.097.000 abitanti è infatti concentrata nel 24% del territorio mentre il restante 76% è pressoché disabitato4.

High density Hong Kong S.A.R. (Special Administrative Region) territory, which is formed by the homonymous island, Kowloon and the New Territories, shows a lot of distinctive features. A relatively small territory (1104 km2) concentrates a great variety of radically different landscapes: mountainous areas and natural parks border a huge metropolitan area, one of the most densely populated of the world which reaches the peack of 6480 inhabitants per km2. The total population is of 7.097.000 persons and is concentrated in the 24% of the territory, while the remaining 76% is almost deserted4.

in questa pagina l’innalzamento del livello del mare ad Hong Kong nella pagina a fianco localizzazione di Hong Kong nel mondo e in Cina in this page the sea level rise in Hong Kong in the next page Hong Kong location in the world and in China

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HONG KONG 22° 18’ N 114° 10’ E

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in questa pagina PRD: confronto 1979 - 2003 nella pagina a fianco contrasto tra aree urbanizzate (grigio) e non (blu) in this page PRD: comparison 1979 - 2003 in the next page contrast between urbanized (grey) and non-urbanized (blue) land

Pearl River Delta: aree non urbanizzate Pearl River Delta: non urbanized areas

Pearl River Delta: aree urbanizzate Pearl River Delta: urbanized areas

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24%

76%

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Bonifiche Data la conformazione del territorio, sin dai primi anni dell’occupazione inglese (Guerra dell’Oppio, 1841), che diedero inizio all’urbanizzazione della zona, si avvertì la necessità di espandere le poche aree pianeggianti mediante delle grandi opere di bonifica delle aree costiere tuttora in atto. Se in un primo momento esse erano guidate dalla necessità di spazi per abitare e lavorare, recentemente sono diventate uno strumento di sviluppo economico ed hanno inavvertitamente costituito una minaccia per l’ambiente e la qualità della vita ad Hong Kong. La metropoli è inserita in un contesto, il Pearl River Delta, su cui si affacciano alcune delle città cinesi con maggiore densità abitativa come Macao e Shenzhen. Si tratta di un territorio altamente inquinato a causa dello sviluppo industriale incontrollato che in trent’anni ne ha comportato una radicale trasformazione. Conseguenze Alcuni dati relativi alle condizioni in cui si trova l’area5: - il 95% del Pearl River Delta è eccessivamente contaminato. Nel 2006 è stato dichiarato una “dead zone” dall’Unep (United Nations Environment Programme) - si stima che il costo dell’inquinamento sia di 1600 vite all’anno e di circa 2.6 miliardi (US$) in perdita di produttività e costi di assistenza sanitaria solamente a Hong Kong. - sono previsti cambiamenti nella natura degli eventi climatici, incluse ondate di calore estivo più frequenti e intense, un aumento della frequenza dei monsoni e tifoni con venti e piogge più forti. - la rapida industrializzazione e la crescita della popolazione hanno inquinato le acque della regione: la concentrazione di persone, le industrie molto inquinanti e la mancanza di impianti per il trattamento dell’acqua contaminata hanno ridotto la disponibilità di acqua pulita in parallelo all’aumento della domanda. - il PRD un tempo ospitava oltre 350 specie di pesci, ora solo alcune sopravvivono a cau-

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Reclamation process As a consequence of the conformation of the territory, since the first years of the English occupation (Opium War, 1841) which began the urbanization af the area, the necessity of expanding the few flat zones through some great reclamation processes of the coastal areas was felt, and is still taking place. In a first moment they were the consequence of the necessity of spaces where to live and work, but recentely they’ve become an economic development tool and have inadvertedely constituted a threat for the environment and the quality of life in Hong Kong. The metropolis is set in a contest, the Pearl River Delta, in which are situated some of the most densely populated Chinese cities like Macau and Shenzhen. It’s a highly polluted territory because of the uncontrolled industrial development which in three decades has involved a radical transformation of the environment. Consequences Some datas about the state of the area5: - 95% of the Pearl River Delta is excessively polluted. In 2006 it was declared a “dead zone” by Unep (United Nations Environment Programme) - the consequence of the pollution causes 1600 deaths/year and 2.6 billions (US$) in loss of productivity and health care only in Hong Kong - changements in the nature of the climatic events are expected, including more frequent and intense summer heatwaves, an increase in the monsoon and typhoons frequency with stronger winds and rains. - the rapid industrialization and the population growth have polluted the waters of the region: the concentration of people, the polluting industries and the lack of plants for the treatment of the contaminated water have reduced the availability of clear water parallel with the growth of its demand. - in the past in the PRD lived more than 350 fish species. Now only few of these survive because of the pollution and the loss of mangroves caused by the reclamation of the lands facing on the delta and the extreme ex-

nella pagina a fianco il lungo processo di bonifiche dal 1851a oggi e il progressivo cambiamento dell’aspetto di Hong Kong in the next page the long reclamation process from 1851 to the present and the progressive changement of Hong Kong skyline


1851|1903

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1993|FUTURO

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sa di inquinamento e perdita di mangrovie data dalle bonifiche delle terre attorno al delta e dallo sfruttamento eccessivo delle risorse itiche. - i livelli massimi e medi di ozono sono raddoppiati dal 1984 al 2000. Terreno edificabile Hong Kong, parallelamente ai problemi di carattere ambientale, è caratterizzata anche da uno sviluppo edilizio pressante: il valore del terreno edificabile in zone centrali della città cresce più velocemente del valore degli edifici che vi sorgono. Il valore economico (“economical lifespan”) degli edifici segue un andamento diverso rispetto al loro stato di conservazione (“technical lifespan”). Di conseguenza edifici in buone condizioni sono demoliti per un nuovo sviluppo dell’area, aggravando inutilmente il problema della gestione dei rifiuti6. Nuova densità Una soluzione alla mancanza di territorio edificabile parallela alla grande richiesta dello stesso può essere lo sfruttamento della superficie marina: utilizzare l’acqua per avere città densamente popolate evitando gli svantaggi dell’alta densità e proporre quindi il concetto di “nuova densità”7.

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ploitation of the ichthyic resources - the maximum and medium ozone levels have doubled from 1984 to 2000. Building land Besides the environmental issues Hong Kong has to cope with the pressing building-industry development: the value of the building land in the city centre grows faster than the value of the buildings rising on it. The economical lifespan of a building has a different course than the technical lifespan. As a consequence buildings still in good conditions are demolished in order realize a new development of the area, worsening the problem of the waste management6. New density A possible solution to the lack of building land and the great request for it might be the use of the sea surface: use of the water to have high density cities avoiding the disadvantages of high density and introducing the “new density” concept7.

nella pagina a fianco illustrazione dei concetti di “redevelopment pressure”, “high density - new density”, “economical lifespan/technical lifespan”. in the next page illustration of the issues “redevelopment pressure”, “high density - new density”, “economical lifespan/technical lifespan”.


REDEVELOPMENT PRESSURE

HIGH DENSITY

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ECONOMICAL LIFESPAN

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NEW DENSITY

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TECHNICAL LIFESPAN

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in questa pagina vista notturna dell’intervento progettato nel Victoria Harbour, nel cuore di Hong Kong. in this page night view of the design proposal in Victoria Harbour, in the heart of Hong Kong .

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Intervento progettuale La soluzione progettuale proposta dalla tesi è un edificio residenziale galleggiante per 270 persone composto da appartamenti simplex e duplex per 2 o 4 persone, tutti con doppio affaccio sul mare e sulla “corte” interna, con accesso da ballatoio. Un quartiere galleggiante collegato alla terraferma da un ponte galleggiante che può essere spostato in zone di pari valore economico al fine di permetterne una vita utile più lunga evitando un’inutile accumulo di rifiuti nonché il lasciare “cicatrici” in un terreno già altamente sfruttato dall’attività umana.

Design proposal The design solution proposed by the thesis is a floating residential building for 270 people composed by one and two floors apartments for two to four people, all with double openings facing the sea and the inner courtyard. A floating neighbouhood connected to the land by a floating bridge which can be moved in areas with an appropriate economical value in order to allow a longer lifespan, a “scarless” approach in a land already exploited by human activity and avoiding a useless building waste production .

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in questa pagina la rotazione dell’edificio e lo schema della direzione dei venti prevalenti in this page 360°

the rotation of the building and the direction of the principal winds

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in questa pagina sezione longitudinale dell’edificio nella pagina a fianco vista della corte comune interna su cui si affacciano gli appartamenti in this page longitudinal section of the building in the next page view on the inner public court on which the apartments overlook

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E’ stata progettata, ispirandosi all’architettura navale, una struttura leggera ma resistente con un telaio a travi in acciaio, finiture in alluminio e rivestimento in bambù, materiale tradizionale molto utilizzato in Cina. Abitare sull’acqua comporta numerosi vantaggi quali una migliore ventilazione naturale (pressoché assente nel caso di densità abitative come quelle di Hong Kong), la possibilità di sfruttare al massimo l’energia eolica e l’acqua marina. L’edificio progettato è infatti autosufficiente nello smaltimento dei rifiuti organici grazie ad un impianto di digestione anaerobica e nella produzione di acqua sanitaria median-

Taking inspiration from the naval architecture, the building structure is light but resistant and is made of a steel beam frame, aluminium finishes and bamboo coating, a traditional Chinese and Asian material. Living on water involves a lot of advantages such as a better natural ventilation (almost absent in the case of high-density situations like in Hong Kong), the possibility to maximize the exploitation of wind power and sea water. The building is self-sufficient as for the organic waste disposal thanks to an anaerobic digestion plant and in the production of clear water with a reverse osmosis desalination

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in questa pagina piante dei vari livelli in this page plans

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te un impianto di desalinizzazione a osmosi inversa, parzialmente autosufficiente (80%) nella produzione di energia elettrica data dalle piccole turbine eoliche in copertura e dal biogas prodotto dall’impianto di digestione anaerobica. La forma aerodinamica e la possibilità di ruotare su se stesso di 230° (attorno ad un perno fisso ancorato al fondo marino e controllato da ancore per regolare i gradi di rotazione) favoriscono lo sfruttamento massimo dell’energia eolica. Recenti studi hanno dimostrato che è possibile produrre energia dal movimento dell’acqua grazie alle correnti marine, al moto ondoso e alle maree. Questo renderà ulteriormente vantaggioso e sostenibile lo sviluppo residenziale sull’acqua8.

plant; it’s partially self-sufficient (80%) for what concerns the production of electrical energy made possible by the wind power plant and the biogas produced by the anaerobic digestion. The aerodynamic shape and the possibility to rotate of 230° (around a fixed pivot anchored to the seabed and controlled by anchores which allow the changement of the rotation grades) allow to follow the ideal position to catch the wind in the best direction for the wind power plant. Recent studies have demonstrated that it’s possible to produce energy from the movement of the water thanks to the currents, the tidal movements and the waves. This will make further convenient and sustainable a residential development on water8.

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in questa pagina progressione di sezioni trasversali nella pagina successiva dettaglio costruttivo

in this page progression of cross sections in the next page building detail

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in questa pagina dida dida nella pagina a fianco dida dida in this page english in the next page english

. Infisso scorrevole in alluminio con vetrocamera

. Parapetto in barre di alluminio fissate alle pareti laterali . Guide in alluminio . Profilo IPE 330 . Scossalina metallica . Schermatura avvolgibile in bambù

. Pavimentazione auto-posante composta mediante  lʼinterposizione di doghe di legno montate su base plastica drenante e removibile unite tra loro mediante lʼincastro delle griglie di supporto. . Sottopavimento in polietilene fonoassorbente. . Pannello sandwich in alluminio con anima a nido dʼape in alluminio. . Lamiera grecata in alluminio. . Profilo IPE 180 . Controsoffitto con doppia orditura metallica in lastre di gesso rivestito stuccato e rasato

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Impianti

Plants

in questa pagina

Sono collocati, salvo le turbine eoliche, nella They are placed, apart from the wind power parte dell’edificio posta al di sotto del livello plant, in the floor located under the level of dell’acqua. the water.

Raffrescamento estivo

Summer cooling

Dato che la temperatura media ad Hong Kong non scende mai sotto i 15°C si è ritenuto non necessario un impianto di riscaldamento. Viste invece le temperature estive e l’umidità relativa è invece doveroso l’inserimento di un impianto per il raffrescamento. Nei mesi estivi la temperatura dell’acqua è sempre superiore ai 25°C: non è dunque utilizzabile per raffrescare l’acqua da convogliare nella pompa di calore. E’ invece utilizzabile per raffreddare una macchina frigorifera.

Being the average temperature in Hong Kong never lower than 15°C, a heating plant was considered as not necessary. On the contrary, the temperature and the relative humidity during the summer are very high and a cooling plant was necessary. During the summer the temperature of the water is always higher than 25°C: it’s not possible to use it in order to cool the water to pipe to the heat pump. It’s usable for the cooling of the air conditioning engine.

°C

schemi rappresentanti la temperatura dell’aria e dell’acqua, la quantità di umidità relativa, nuvole e sole ad Hong Kong. nella pagina a fianco direzione e intensità del vento e cicloni nell’anno 2010. in this page graphs showing the air and water temperature, the % of relative humidity, clouds and sun in Hong Kong. in the next page direction and intensity of winds and typhoons during 2010.

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Impianto di digestione anaerobica E’ un trattamento che composta i rifiuti biodegradabili (cibo, carta,cartone, rifiuti organici) in assenza di ossigeno producendo biogas che può essere utilizzato per la generazione di elettricità e calore. Le 270 persone residenti, attraverso i rifiuti organici prodotti, producono 32.000 m3 di biogas equivalenti a 57.600 kWh di energia elettrica/anno, ovvero il 97,4% dell’energia necessaria per alimentare l’impianto di desalinizzazione. Turbine eoliche per la produzione di energia elettrica Nella tabella sottostante: vento a Hong Kong, direzione e velocità; tifoni tropicali, velocità del vento massima, anno 2010 (stazione rilevamento: Star ferry, Kowloon). In copertura sono presenti poco più di 100 turbine (108) che, considerate le condizioni

Anaerobic digestion plant It’s a series of processes in which microorganisms break down biodegradable material (paper, food, organic waste) in the absence of oxygen producing biogas which can be used to generate electricity and heat. The 270 people, through the organic waste they produce, can generate 32000 m3 of biogas which are equivalent to 57.600 kWh of electrical energy/year, that is to say 97,4% of the energy necessary to feed the desalination plant. Wind power plant In the table below: wind in Hong Kong, direction and speed; tropical typhoons, maximum wind speed, year 2010 (survey point: Star Ferry, Kowloon). On the building are installed more than 100 turbines (108) which, seen the average weather conditions in Hong Kong, can pro-

mese direzione prevalente (gradi) velocità media (km/h) month principal direction (degrees) average speed (km/h)

ciclone Conson: 62 km/h ciclone Chanthu: 67 km/h ciclone Lionrock: 31 km/h ciclone Fanapi: 88 km/h ciclone Megi: 43 km/h

jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec annual

meteorologiche medie di Hong Kong, in un anno possono produrre 205.200 kWh. Impianto ad osmosi inversa per la desalinizzazione dell’acqua marina al fine di rendere l’edificio autosufficiente nel fabbisogno di acqua sanitaria. Energia elettrica necessaria per alimentarlo: 59.130 kWh/anno.

360 70 70 70 80 220 100 230 80 80 360 10 80

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duce 205.200 kWh/year. Reverse osmosis desalination plant in order to make the building self-sufficient for the production of clear water. It requires 59.130 kWh/year.

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Consumi

Consumption

59.130 kWh (impianto desalinizzazione dell’acqua marina) 270.000 kWh (fabbisogno di energia elettrica per i residenti) TOTALE: 329.130 kWh

59.130 kWh (sea water desalination plant) 270.000 kWh (electrical power demand) TOTAL: 329.130 kWh

Production

57.600 kWh (electrical power produced by the treatment of the organic waste) 57.600 kWh (energia elettrica prodotta dal 205.200 kWh (electrical energy produced by trattamento dei rifiuti organici) the wind power plant ) 205.200 kWh (energia elettrica prodotta dal- TOTAL: 262.800 kWh le turbine eoliche) Difference TOTALE: 262.800 kWh 66.330 kWh, 20% of the total consumption Differenza The building is self sufficient: 66.330 kWh, pari al 20% del consumo totale - for the 80% of the need for electric power L’edificio è autonomo: - for the organic waste disposal - per l’80% del fabbisogno di energia elettri- - for the need for clear water. ca - per lo smaltimento dei rifiuti organici - per il fabbisogno di acqua sanitaria

Produzione

270 abitanti

270.000 kWh fabbisogno annuale annual need

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Note

Notes

rielaborazione dell’elenco delle maggiori aree metropolitane mondiali pubblicato nel sito internet www.demographia.com 2 IPCC Fourth Assessment Report www.www.ipcc.ch 3 Hong Kong Observatory www.hko.gov.hk/climate_change/climate_ change_e.htm 4 www.gov.hk 5 www.hko.gov.hk www.maplecroft.com 6 cfr. bibl. Ng E. 7 cfr. bibl. Olthuis K., Keuning D. 8 esempi di progetti in fase di studio: Euro Wave Energy, Bulge Wave Anaconda

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revision of the list of the biggest world metropolitan areas published on the website www.demographia.com 2 IPCC Fourth Assessment Report www.www.ipcc.ch 3 Hong Kong Observatory www.hko.gov.hk/climate_change/climate_ change_e.htm 4 www.gov.hk 5 www.hko.gov.hk www.maplecroft.com 6 cfr. bibl. Ng E. 7 cfr. bibl. Olthuis K., Keuning D. 8 some examples of these studies in progress are: Euro Wave Energy, Bulge Wave Anaconda

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Bibliografia

Bibiliography

- Chuihua J.C. [et al.], 2001, Great leap forward – Harvard Design School Project on the City, Harvard Design School, Cambridge, Mass. - Moss P., 2008, ...Hong Kong... The Classic Age, FormAsia Books Limited, Hong Kong. -Newman P., Jennings I., 2008, Cities as sustainable ecosystems : principles and practices, Island, Washington - Ng E., 2010, Designing high-density cities for social and environmental sustainability, Earthscan, London - Olthuis K., Keuning D., 2010, Float! Building on water to combat urban congestion and climate change, Frame Publishers, Amsterdam - Radovic D., 2009, Eco-urbanity: towards well-mannered built environments, Routledge, New York - Triton Foundation, Buckminster Fuller R., 2004 (first edition: 1968), A study of a prototype floating community, University Press of the Pacific, Honolulu, Hawaii

- Chuihua J.C. [et al.], 2001, Great leap forward – Harvard Design School Project on the City, Harvard Design School, Cambridge, Mass. - Moss P., 2008, ...Hong Kong... The Classic Age, FormAsia Books Limited, Hong Kong. -Newman P., Jennings I., 2008, Cities as sustainable ecosystems : principles and practices, Island, Washington - Ng E., 2010, Designing high-density cities for social and environmental sustainability, Earthscan, London - Olthuis K., Keuning D., 2010, Float! Building on water to combat urban congestion and climate change, Frame Publishers, Amsterdam - Radovic D., 2009, Eco-urbanity: towards well-mannered built environments, Routledge, New York - Triton Foundation, Buckminster Fuller R., 2004 (first edition: 1968), A study of a prototype floating community, University Press of the Pacific, Honolulu, Hawaii

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An alternative and sustainable reclamation for Hong Kong