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全球城市策略︱應對海平面上升的灰綠交織策略(下)
對21世紀的城市而言,氣候變化挑戰日趨嚴峻,從干旱到山火,從風暴到海平面上漲,都與之相關。沿海城市需警醒海平面上升的諸般后果,并有所應對。Island Press出版社于2018年出版《讓城市適應于海平面上漲:綠色與灰色策略》(Adapting Cities to Sea Level Rise :Green and Gray Strategies)一書,分“城市策略”和“地方策略”兩大部分呈現。城市策略涉及鹿特丹(市政廳欄目此前已對鹿特丹韌性規劃提供三篇引介:篇①、篇②、篇③)、紐約(市政廳欄目此前已對紐約防洪韌性提供兩篇引介:篇①、篇②)、新奧爾良和胡志明市等四個城市;地方策略包括硬保護策略(灰色)、軟保護策略(綠色)、儲水策略和撤退策略四大類別。在此,分上、中、下三篇進行推介,本文為下篇。
硬保護策略
硬保護策略,所謂 “硬”,指的是工程設計得到的灰色解決方案;所謂“保護”,指的是守住防線(“防御”)或通過填海造地積極推進防線(“進攻”)防止水進入的防御策略。典型硬保護策略,包括海堤、護岸、防波堤、防洪堤、堤壩和防浪堤。傳統而言,這些基礎設施投資的唯一目的,在于抵御洪水風險,但如果將其與人行道、公共廣場、公園和建筑物結合,就可賦予其多功能,獲得更廣泛的社會、環境和經濟效益。
保護后重新占用
保護后重新占用,是通過新建保護措施(如堤防)增加房地產價值的策略。由于濱水房產通常具有很高的開發潛力,因此,在海岸線加固方面的大量投資,與再開發項目相結合是可行的。大型基礎設施、疏浚、筑堤、填沙和抬高地面的建設成本,可以通過所創造的額外房地產價值來支付。保護后重新占用,是一種“守住底線”的防御策略。也有保護和填海造地結合的措施,堪稱向海“進攻”的策略,在人口密度高和土地稀缺的地方采用,如香港、新加坡和荷蘭。

印尼決定遷都之前實施的“國家首都沿海綜合開發計劃”。由于雅加達在陸上修建防洪設施的空間有限,因此計劃在雅加達灣修建一道海堤,同時向海中擴展,新建城市開發區。(來自書中第57頁)
海堤
海堤是一種垂直結構,旨在保護居民免受大浪和潮汐影響。通常由混凝土制成,可以用石頭制成,在海岸線形成了鮮明邊界,有助于防止高地侵蝕和風暴潮泛濫。雖然海堤是有效的屏障,但它們會破壞水和土地之間的聯系,也會導致沉積作用中斷。為了更好地整合海堤,可以開展多用途設計,提供座位、娛樂活動空間和去往海灘的通道;海堤后面可以創建各種公共空間,提供有趣而充滿活力的體驗,而非只有裸露的混凝土墻。

加拿大溫哥華海堤,成為市民喜愛的散步游憩空間。(圖來自書第61頁)
護岸
護岸是位于海岸或崖壁坡面上的防洪和防侵蝕結構,可吸收波浪能量,但不能防止風暴潮。由木板、混凝土塊和/或鋼制成,海水和沉積物可以通過,其成本往往比垂直海堤要低,但占用更多空間。拋石護岸或柔性護岸由石頭、混凝土和其他材料混合制成,以防止洪水和海岸線侵蝕。如果在天然場地上修建護岸,可能導致生物棲息地喪失;如果在沙質海岸線上修建,則會加速未經加固的相鄰場地的侵蝕。

英國克萊弗利海岸保護,臺階、圓形劇場和獨特的燈光為護岸增添了活力。(來自書第65頁)
防波堤
防波堤是一種能圍合形成港口和水池的結構,以保護海岸免受海浪影響,并為漁船提供安全的停泊場所。防波堤95%以上由巖石和混凝土建造,主要功能是吸收波浪能量,從而在波浪觸岸之前,減小波浪的作用力。防波堤可以作為第一道防線,來保持海面平靜,降低浪高,防止海岸線侵蝕。雖然防波堤不能完全阻擋海浪,但可減少海岸受到的影響,保護人、建筑物和生態系統。但其建造成本可能很高,還會改變當地物種的遷徙和棲息地,從而帶來生態問題。

美國紐約“有生命”防波堤示意圖。這種防波堤減少了破壞性的波浪能量,并促進牡蠣等海洋生物的生長,因為在巖石和防波堤表面之間的狹窄空間中為生物創造了棲息地。(來自書第69頁)
防洪墻
防洪墻是垂直的人工屏障,可以是臨時的,也可以是永久的,旨在抵御來自河流、水道或海洋的水。通常由混凝土或磚石建造,但也有玻璃版本。防洪墻是一種理想的防洪形式,可設置于開放空間或建在城市結構物中。防淹墻還可用于隔音或視覺屏障等功能。

奧地利格林的移動防洪墻,可阻擋多瑙河高達4.6米的洪水。(圖來自73頁)
堤防
堤防由人工或天然材料(包括土)制成,目的是防止洪水,并可以是多用途的。一些堤防,特別是荷蘭的堤防,頂部有車道或人行道。其他堤防頂部有防洪墻,以增加防御浪涌的高度。堤防是相當常見的防洪形式,歐洲和北美都可以看到。

荷蘭的沿海堤防與公路相結合。(來自書第77頁)

荷蘭鹿特丹沿海堤防,左圖堤防與公園、零售商業和停車場相結合,右圖是堤防上設置水景觀。(來自書第80頁)
浪涌防護柵
浪涌防護柵,是帶有活動閘門的固定水壩結構,提供了最高級別的海岸風暴潮防護。與岸堤、堤防和泵站等保護措施相結合時,能達到良好保護效果。風平浪靜時,閘門將保持打開,水和船只能自由流動。在暴風雨來臨之前,閘門將關閉。

新加坡濱海灣攔壩,右側的泵房結合設計了博物館和綠屋頂。(來自書第85頁)
地方策略之軟保護策略
“軟”保護策略,也稱為系統性策略,這是一種使用基于自然的系統(如沙丘)守住防線的方法。系統性策略通常與硬保護策略結合,亦即灰綠交織的解決方案。軟性解決方案比硬性解決方案占用更多空間,但易受人為活動破壞。比如海岸沙丘,其上的植被可以忍受海岸極端條件,比如強光照和高鹽度,但不能承受頻繁踩踏。當然,軟性解決方案的主要優勢是能夠為物種提供棲息地并促進生物多樣性。

有生命的海岸線的截面示意圖,包括濕潤的草叢、沼澤和樹林。(來自書中第89頁)
有生命的海岸線
有生命的海岸線是平緩傾斜的天然海岸,可以防止管線侵蝕,保護海岸生態系統,并有助于降低風暴潮強度。有生命的海岸線使用植物、沙子和少量硬質景觀相結合,以保持和維護自然棲息地。例如,布魯克林大橋公園,是紐約較新的海濱公園之一,采用了亂石海岸線。2012年的超級風暴桑迪期間,這種岸線相當有韌性,甚至耐鹽的植被也幸存了下來。

美國北卡州STUMP SOUND岸線,為人們提供了一條步道,便于實地體驗有生命的海岸線,特別是牡蠣對于海岸修復發揮的作用。(來自書中第91頁)
沙丘和填沙護灘
沙丘可以消解海浪和抵御風暴潮,從而保護海岸線。為防止沙丘受到侵蝕,通常使用天然草或圍欄網來穩定沙,以幫助固沙,防止很快被沖走。然而,這不能阻止沙子的長期侵蝕和移動。填沙護灘與穩定沙丘齊頭并進,可作為海灘防洪措施。在西歐和美國,人為去塑造海灘地形穩定和沙丘以減少沿海風暴的影響,是一種常見做法。

荷蘭代爾夫特“沙引擎”半島,是依靠波浪作用集中填沙護灘的項目,確保了海岸安全,并提供了休閑空間。(來自書中第95頁)
浮動島嶼
人工浮島通常由厚厚的有機基墊構成,可支持植物生長。浮島有助于抑制受保護水體中的波浪能量。基墊上部稱為根區,由纏繞的植物根組成;根區下方是泥炭層,包括腐爛的泥炭和腐爛的植物物質。泥炭層之下是不同深度的水層,幫助島嶼保持漂浮。水層底部堆積了一層有機污泥。

路易斯安那州的浮島項目,人工浮島有助于防止海岸線侵蝕并創造海洋棲息地。(來自書中第99頁)
地方策略之儲水策略
前述兩種都是“防御性”策略,而儲水策略則堪稱“調節適應”。這種策略是在高地城市區域內對洪水加以控制和臨時存儲,而非試圖阻水于外。高密度的城市中,不透水表面增加,導致雨洪時段排水受到挑戰。如果把城市中的公園、廣場和街道,以及屋頂和地面上的渠道和排水溝等都加以設計整合,貫徹海綿城市理念,那城市會更加綠色。城市內部的蓄滯水區域,也能增強人們對水的季節性和波動性的日常體驗。
洪泛平原
洪泛平原是與河流或水體相鄰的平坦區域,洪水時可能被淹沒。洪泛平原利用現有的自然或城市環境來蓄積雨水并控制洪水。而在日常時期,洪泛平原可用于其他用途,如休閑娛樂。快速城市發展對管理雨洪的自然過程產生了破壞性影響,而修建公園能夠恢復這些天然的洪泛平原,讓自然順其自然。公園設計中多運動浮動結構和高架建筑,可減少人類對自然棲息地和水管理過程的破壞。

田納西州納什維爾的坎伯蘭公園,其地塊曾經是河岸荒地,改造后增加了休閑游憩場地,同時有助于保護洪泛區、改善蓄水、存儲灌溉用水、修復棕地并改善生物多樣性。(來自書第105頁)
圩田
圩田是圍堤圍成的低洼地帶,自11世紀以來,在荷蘭誕生,如今已蔓延到北歐以外地區。圩田包含水力輸送排水系統,有助于水的儲存和輸運,以保持水位穩定。荷蘭的圩田配置的是標志性的風車,但今天主要依靠電動和柴油發動機抽水。目前,圩田在管理水資源方面發揮的作用仍存在爭論。孟加拉的圩田帶來了不利影響,可能導致土地受損。在荷蘭,正對一些圩田開展“去固化”,使其恢復為洪泛區的自然狀態。

荷蘭澤蘭省的圩田景觀。(來自書中第109頁)
水廣場
可淹沒的廣場和公園,指的是強降雨或海水或河流泛濫時能直接轉變為水池的城市低洼區域。它們可供城市內部雨水儲存,如荷蘭鹿特丹第一個大型水廣場Benthemplein。也可在河岸或海邊發揮作用。隨著水位變化,廣場將部分或全部被淹沒。水廣場同時也是城市公共空間,平常時段用于運動和娛樂。

荷蘭鹿特丹水廣場,于2013年建成,這是社區設計和參與的結果。除了管理雨水和洪水,廣場還幫助減少熱島效應,并成為一個令人愉快的公共空間。(來自書中第113頁)
雨水下滲

美國費城采用海綿城市理念建設的住區(來自書中第117頁)
允許雨水下滲的自然區域,都可歸為“綠色”基礎設施,提供了一種雨水管理形式,可緩解暴雨時段的地表徑流強度。與標準的“灰色”雨水基礎設施(如管道排水系統)不同,雨水通過自然系統(如雨水花園、生物海岸和滯留池)加以匯流、蓄積后緩緩排放。綠色基礎設施還發揮從改善水質到提升生活品質的諸多效益。這正是近年來為我們所熟悉的“海綿城市”要義。
地方策略之撤退策略
與 “進攻”和“防御”策略不同,撤退是一種讓水進入的“容納”策略。“戰略性”撤退解決方案包括抬高地面、修建防洪建筑(如水陸兩棲住宅),以及荷蘭“河流空間”計劃,旨在重新選址修建堤壩,擴展河道,在河漫灘上為水留出更多空間。撤退策略可能是無計劃的,災難發生后倉促實施。如果沒有適當的洪水管理戰略,世界上絕大多數生活在洪水區的人都將如此應對。撤退策略不需付出洪水防御的成本,是最長期的解決方案。因為,這樣相當于把人和資產從洪水風險地區轉移出去,轉移到高地,抑或轉移到水上。
抬高地面
抬高地面是一種策略,可讓水從建成區流到濱水區。同時抬高道路等基礎設施,以供洪水期間正常使用。這就為住宅、辦公、酒店、零售和交通功能的開發提供了機會。比如,德國漢堡海港城,是對曾經的港口區開展的城市更新項目。該區域受到風暴潮周期性洪水的威脅,項目還需適應海平面上升的情景。1997年項目實施以來,嘗試過多種韌性策略。最開始考慮堤防系統,但成本過高。最終采用“抬高地面”這種撤退性策略。新建道路和公共空間的高度都高于正常漲潮高度7.6米,建筑物的防水也要達到這一高度。

德國漢堡海港城,臺階從抬高的地面向下延伸到可能被洪水淹沒的下層廣場。(來自書中第125頁)
建筑防洪
建筑防洪是防止單體建筑進水的常用技術。有四種不同類型的防洪:1)濕防洪,2)干防洪,3)高架結構,4)水陸兩用或浮動結構。濕防洪允許洪水通過指定的開口從建筑物進出,因此,需要在建筑底層留出非占用空間。干防洪通過防水設計阻水于外,這是一種保護策略。該策略使得建筑物中有更大的可用空間(底層不需為洪水進入預留未占用空間),但無法支持長時間的洪水,因為必然發生漏水。高架結構和浮動結構造價昂貴。就高架結構而言,重要的建筑基礎設施都應高于洪水線。漂浮建筑則能隨著洪水升降。

四種不同建筑防洪類型圖示。左上,高架結構;右上,漂浮結構;左下,干防洪;右下,濕防洪。(來自書中第128頁)

美國邁阿密佩雷斯美術館,建筑防洪采用的是高架結構。(來自書中第129頁)
戰略撤退
未來,城市適應策略需要應對更極端的氣候事件和因海平面上升導致的更強大的浪涌和潮汐。與其苦于應對風暴潮,不如轉移到腹地,把人和資產安置在無洪水之虞的高度。位于潛在淹沒區的住宅、商業和民用建筑可以戰略性撤退,以確保未來安全。

位于荷蘭奈梅亨瓦爾河公園的“De Oversteek”大橋是“為河流擴展空間”項目的一部分。面臨日益加重的洪災風險,荷蘭城市奈梅亨采取的應對措施是,為瓦爾河提供更多空間,保護周圍天然生境,為市民提供休閑場所。2012年,奈梅亨開始在30個重要地點對河流和河岸進行管控,把主堤向內陸移動了350m,并且與瓦爾河的原河道平行挖出來一條新河道。考慮到新河道的挖成,擴建了瓦爾河大橋,并建成了三座新橋。(圖來自書中第132頁)
荷蘭的“為河流擴展空間”項目,是經政府批準的融防洪、景觀美化和環境改善于一體的項目,荷蘭境內的萊茵河、默茲河和斯海爾德河都被涵蓋于該項目之下。項目采取的措施包括:安裝和重新設置堤壩、夏季河床挖深、加固堤壩、降低折流壩、重新安置圩堤、修建臨時蓄水和其他防洪措施。項目不僅確保未來的防洪,還可改善荷蘭的自然水景。

巴西庫里蒂巴的洪水管理。(來自書中第134頁)
庫里蒂巴都市區位于伊瓜庫河上游流域。該河流常發生洪水,大部分漫灘不適合開發。20世紀80年代,快速增長導致非法占用河漫灘,也導致城市不透水表面增加,使流域洪水狀況更為嚴峻。1990年代中期頻繁洪水事件發生后,該區域在世界銀行幫助下制定了洪水管理計劃。開鑿了一條人工河道以擴寬河道容量,這條河道也起到了邊界作用,阻止了城市蔓延。
氣候變化當前,不確定性高企,人類已經開始承受后果,并艱難應對接二連三的挑戰。凡事預則立,不預則廢。諸多大城市、財富和人口聚集于沿海地區,海平面上升的挑戰非常醒目也格外棘手。關于《讓城市適應于海平面上漲:綠色與灰色策略》(Adapting Cities to Sea Level Rise :Green and Gray Strategies)一書提供的三篇引介到此結束,但適應海平面上升的策略有待持續探索、檢驗和運用。





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