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全球城市策略︱应对海平面上升的灰绿交织策略(下)
对21世纪的城市而言,气候变化挑战日趋严峻,从干旱到山火,从风暴到海平面上涨,都与之相关。沿海城市需警醒海平面上升的诸般后果,并有所应对。Island Press出版社于2018年出版《让城市适应于海平面上涨:绿色与灰色策略》(Adapting Cities to Sea Level Rise :Green and Gray Strategies)一书,分“城市策略”和“地方策略”两大部分呈现。城市策略涉及鹿特丹(市政厅栏目此前已对鹿特丹韧性规划提供三篇引介:篇①、篇②、篇③)、纽约(市政厅栏目此前已对纽约防洪韧性提供两篇引介:篇①、篇②)、新奥尔良和胡志明市等四个城市;地方策略包括硬保护策略(灰色)、软保护策略(绿色)、储水策略和撤退策略四大类别。在此,分上、中、下三篇进行推介,本文为下篇。
硬保护策略
硬保护策略,所谓 “硬”,指的是工程设计得到的灰色解决方案;所谓“保护”,指的是守住防线(“防御”)或通过填海造地积极推进防线(“进攻”)防止水进入的防御策略。典型硬保护策略,包括海堤、护岸、防波堤、防洪堤、堤坝和防浪堤。传统而言,这些基础设施投资的唯一目的,在于抵御洪水风险,但如果将其与人行道、公共广场、公园和建筑物结合,就可赋予其多功能,获得更广泛的社会、环境和经济效益。
保护后重新占用
保护后重新占用,是通过新建保护措施(如堤防)增加房地产价值的策略。由于滨水房产通常具有很高的开发潜力,因此,在海岸线加固方面的大量投资,与再开发项目相结合是可行的。大型基础设施、疏浚、筑堤、填沙和抬高地面的建设成本,可以通过所创造的额外房地产价值来支付。保护后重新占用,是一种“守住底线”的防御策略。也有保护和填海造地结合的措施,堪称向海“进攻”的策略,在人口密度高和土地稀缺的地方采用,如香港、新加坡和荷兰。
印尼决定迁都之前实施的“国家首都沿海综合开发计划”。由于雅加达在陆上修建防洪设施的空间有限,因此计划在雅加达湾修建一道海堤,同时向海中扩展,新建城市开发区。(来自书中第57页)
海堤
海堤是一种垂直结构,旨在保护居民免受大浪和潮汐影响。通常由混凝土制成,可以用石头制成,在海岸线形成了鲜明边界,有助于防止高地侵蚀和风暴潮泛滥。虽然海堤是有效的屏障,但它们会破坏水和土地之间的联系,也会导致沉积作用中断。为了更好地整合海堤,可以开展多用途设计,提供座位、娱乐活动空间和去往海滩的通道;海堤后面可以创建各种公共空间,提供有趣而充满活力的体验,而非只有裸露的混凝土墙。
加拿大温哥华海堤,成为市民喜爱的散步游憩空间。(图来自书第61页)
护岸
护岸是位于海岸或崖壁坡面上的防洪和防侵蚀结构,可吸收波浪能量,但不能防止风暴潮。由木板、混凝土块和/或钢制成,海水和沉积物可以通过,其成本往往比垂直海堤要低,但占用更多空间。抛石护岸或柔性护岸由石头、混凝土和其他材料混合制成,以防止洪水和海岸线侵蚀。如果在天然场地上修建护岸,可能导致生物栖息地丧失;如果在沙质海岸线上修建,则会加速未经加固的相邻场地的侵蚀。
英国克莱弗利海岸保护,台阶、圆形剧场和独特的灯光为护岸增添了活力。(来自书第65页)
防波堤
防波堤是一种能围合形成港口和水池的结构,以保护海岸免受海浪影响,并为渔船提供安全的停泊场所。防波堤95%以上由岩石和混凝土建造,主要功能是吸收波浪能量,从而在波浪触岸之前,减小波浪的作用力。防波堤可以作为第一道防线,来保持海面平静,降低浪高,防止海岸线侵蚀。虽然防波堤不能完全阻挡海浪,但可减少海岸受到的影响,保护人、建筑物和生态系统。但其建造成本可能很高,还会改变当地物种的迁徙和栖息地,从而带来生态问题。
美国纽约“有生命”防波堤示意图。这种防波堤减少了破坏性的波浪能量,并促进牡蛎等海洋生物的生长,因为在岩石和防波堤表面之间的狭窄空间中为生物创造了栖息地。(来自书第69页)
防洪墙
防洪墙是垂直的人工屏障,可以是临时的,也可以是永久的,旨在抵御来自河流、水道或海洋的水。通常由混凝土或砖石建造,但也有玻璃版本。防洪墙是一种理想的防洪形式,可设置于开放空间或建在城市结构物中。防淹墙还可用于隔音或视觉屏障等功能。
奥地利格林的移动防洪墙,可阻挡多瑙河高达4.6米的洪水。(图来自73页)
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,特别是荷兰的堤防,顶部有车道或人行道。其他堤防顶部有防洪墙,以增加防御浪涌的高度。堤防是相当常见的防洪形式,欧洲和北美都可以看到。
荷兰的沿海堤防与公路相结合。(来自书第77页)
荷兰鹿特丹沿海堤防,左图堤防与公园、零售商业和停车场相结合,右图是堤防上设置水景观。(来自书第80页)
浪涌防护栅
浪涌防护栅,是带有活动闸门的固定水坝结构,提供了最高级别的海岸风暴潮防护。与岸堤、堤防和泵站等保护措施相结合时,能达到良好保护效果。风平浪静时,闸门将保持打开,水和船只能自由流动。在暴风雨来临之前,闸门将关闭。
新加坡滨海湾拦坝,右侧的泵房结合设计了博物馆和绿屋顶。(来自书第85页)
地方策略之软保护策略
“软”保护策略,也称为系统性策略,这是一种使用基于自然的系统(如沙丘)守住防线的方法。系统性策略通常与硬保护策略结合,亦即灰绿交织的解决方案。软性解决方案比硬性解决方案占用更多空间,但易受人为活动破坏。比如海岸沙丘,其上的植被可以忍受海岸极端条件,比如强光照和高盐度,但不能承受频繁踩踏。当然,软性解决方案的主要优势是能够为物种提供栖息地并促进生物多样性。
有生命的海岸线的截面示意图,包括湿润的草丛、沼泽和树林。(来自书中第89页)
有生命的海岸线
有生命的海岸线是平缓倾斜的天然海岸,可以防止管线侵蚀,保护海岸生态系统,并有助于降低风暴潮强度。有生命的海岸线使用植物、沙子和少量硬质景观相结合,以保持和维护自然栖息地。例如,布鲁克林大桥公园,是纽约较新的海滨公园之一,采用了乱石海岸线。2012年的超级风暴桑迪期间,这种岸线相当有韧性,甚至耐盐的植被也幸存了下来。
美国北卡州STUMP SOUND岸线,为人们提供了一条步道,便于实地体验有生命的海岸线,特别是牡蛎对于海岸修复发挥的作用。(来自书中第91页)
沙丘和填沙护滩
沙丘可以消解海浪和抵御风暴潮,从而保护海岸线。为防止沙丘受到侵蚀,通常使用天然草或围栏网来稳定沙,以帮助固沙,防止很快被冲走。然而,这不能阻止沙子的长期侵蚀和移动。填沙护滩与稳定沙丘齐头并进,可作为海滩防洪措施。在西欧和美国,人为去塑造海滩地形稳定和沙丘以减少沿海风暴的影响,是一种常见做法。
荷兰代尔夫特“沙引擎”半岛,是依靠波浪作用集中填沙护滩的项目,确保了海岸安全,并提供了休闲空间。(来自书中第95页)
浮动岛屿
人工浮岛通常由厚厚的有机基垫构成,可支持植物生长。浮岛有助于抑制受保护水体中的波浪能量。基垫上部称为根区,由缠绕的植物根组成;根区下方是泥炭层,包括腐烂的泥炭和腐烂的植物物质。泥炭层之下是不同深度的水层,帮助岛屿保持漂浮。水层底部堆积了一层有机污泥。
路易斯安那州的浮岛项目,人工浮岛有助于防止海岸线侵蚀并创造海洋栖息地。(来自书中第99页)
地方策略之储水策略
前述两种都是“防御性”策略,而储水策略则堪称“调节适应”。这种策略是在高地城市区域内对洪水加以控制和临时存储,而非试图阻水于外。高密度的城市中,不透水表面增加,导致雨洪时段排水受到挑战。如果把城市中的公园、广场和街道,以及屋顶和地面上的渠道和排水沟等都加以设计整合,贯彻海绵城市理念,那城市会更加绿色。城市内部的蓄滞水区域,也能增强人们对水的季节性和波动性的日常体验。
洪泛平原
洪泛平原是与河流或水体相邻的平坦区域,洪水时可能被淹没。洪泛平原利用现有的自然或城市环境来蓄积雨水并控制洪水。而在日常时期,洪泛平原可用于其他用途,如休闲娱乐。快速城市发展对管理雨洪的自然过程产生了破坏性影响,而修建公园能够恢复这些天然的洪泛平原,让自然顺其自然。公园设计中多运动浮动结构和高架建筑,可减少人类对自然栖息地和水管理过程的破坏。
田纳西州纳什维尔的坎伯兰公园,其地块曾经是河岸荒地,改造后增加了休闲游憩场地,同时有助于保护洪泛区、改善蓄水、存储灌溉用水、修复棕地并改善生物多样性。(来自书第105页)
圩田
圩田是围堤围成的低洼地带,自11世纪以来,在荷兰诞生,如今已蔓延到北欧以外地区。圩田包含水力输送排水系统,有助于水的储存和输运,以保持水位稳定。荷兰的圩田配置的是标志性的风车,但今天主要依靠电动和柴油发动机抽水。目前,圩田在管理水资源方面发挥的作用仍存在争论。孟加拉的圩田带来了不利影响,可能导致土地受损。在荷兰,正对一些圩田开展“去固化”,使其恢复为洪泛区的自然状态。
荷兰泽兰省的圩田景观。(来自书中第109页)
水广场
可淹没的广场和公园,指的是强降雨或海水或河流泛滥时能直接转变为水池的城市低洼区域。它们可供城市内部雨水储存,如荷兰鹿特丹第一个大型水广场Benthemplein。也可在河岸或海边发挥作用。随着水位变化,广场将部分或全部被淹没。水广场同时也是城市公共空间,平常时段用于运动和娱乐。
荷兰鹿特丹水广场,于2013年建成,这是社区设计和参与的结果。除了管理雨水和洪水,广场还帮助减少热岛效应,并成为一个令人愉快的公共空间。(来自书中第113页)
雨水下渗
美国费城采用海绵城市理念建设的住区(来自书中第117页)
允许雨水下渗的自然区域,都可归为“绿色”基础设施,提供了一种雨水管理形式,可缓解暴雨时段的地表径流强度。与标准的“灰色”雨水基础设施(如管道排水系统)不同,雨水通过自然系统(如雨水花园、生物海岸和滞留池)加以汇流、蓄积后缓缓排放。绿色基础设施还发挥从改善水质到提升生活品质的诸多效益。这正是近年来为我们所熟悉的“海绵城市”要义。
地方策略之撤退策略
与 “进攻”和“防御”策略不同,撤退是一种让水进入的“容纳”策略。“战略性”撤退解决方案包括抬高地面、修建防洪建筑(如水陆两栖住宅),以及荷兰“河流空间”计划,旨在重新选址修建堤坝,扩展河道,在河漫滩上为水留出更多空间。撤退策略可能是无计划的,灾难发生后仓促实施。如果没有适当的洪水管理战略,世界上绝大多数生活在洪水区的人都将如此应对。撤退策略不需付出洪水防御的成本,是最长期的解决方案。因为,这样相当于把人和资产从洪水风险地区转移出去,转移到高地,抑或转移到水上。
抬高地面
抬高地面是一种策略,可让水从建成区流到滨水区。同时抬高道路等基础设施,以供洪水期间正常使用。这就为住宅、办公、酒店、零售和交通功能的开发提供了机会。比如,德国汉堡海港城,是对曾经的港口区开展的城市更新项目。该区域受到风暴潮周期性洪水的威胁,项目还需适应海平面上升的情景。1997年项目实施以来,尝试过多种韧性策略。最开始考虑堤防系统,但成本过高。最终采用“抬高地面”这种撤退性策略。新建道路和公共空间的高度都高于正常涨潮高度7.6米,建筑物的防水也要达到这一高度。
德国汉堡海港城,台阶从抬高的地面向下延伸到可能被洪水淹没的下层广场。(来自书中第125页)
建筑防洪
建筑防洪是防止单体建筑进水的常用技术。有四种不同类型的防洪:1)湿防洪,2)干防洪,3)高架结构,4)水陆两用或浮动结构。湿防洪允许洪水通过指定的开口从建筑物进出,因此,需要在建筑底层留出非占用空间。干防洪通过防水设计阻水于外,这是一种保护策略。该策略使得建筑物中有更大的可用空间(底层不需为洪水进入预留未占用空间),但无法支持长时间的洪水,因为必然发生漏水。高架结构和浮动结构造价昂贵。就高架结构而言,重要的建筑基础设施都应高于洪水线。漂浮建筑则能随着洪水升降。
四种不同建筑防洪类型图示。左上,高架结构;右上,漂浮结构;左下,干防洪;右下,湿防洪。(来自书中第128页)
美国迈阿密佩雷斯美术馆,建筑防洪采用的是高架结构。(来自书中第129页)
战略撤退
未来,城市适应策略需要应对更极端的气候事件和因海平面上升导致的更强大的浪涌和潮汐。与其苦于应对风暴潮,不如转移到腹地,把人和资产安置在无洪水之虞的高度。位于潜在淹没区的住宅、商业和民用建筑可以战略性撤退,以确保未来安全。
位于荷兰奈梅亨瓦尔河公园的“De Oversteek”大桥是“为河流扩展空间”项目的一部分。面临日益加重的洪灾风险,荷兰城市奈梅亨采取的应对措施是,为瓦尔河提供更多空间,保护周围天然生境,为市民提供休闲场所。2012年,奈梅亨开始在30个重要地点对河流和河岸进行管控,把主堤向内陆移动了350m,并且与瓦尔河的原河道平行挖出来一条新河道。考虑到新河道的挖成,扩建了瓦尔河大桥,并建成了三座新桥。(图来自书中第132页)
荷兰的“为河流扩展空间”项目,是经政府批准的融防洪、景观美化和环境改善于一体的项目,荷兰境内的莱茵河、默兹河和斯海尔德河都被涵盖于该项目之下。项目采取的措施包括:安装和重新设置堤坝、夏季河床挖深、加固堤坝、降低折流坝、重新安置圩堤、修建临时蓄水和其他防洪措施。项目不仅确保未来的防洪,还可改善荷兰的自然水景。
巴西库里蒂巴的洪水管理。(来自书中第134页)
库里蒂巴都市区位于伊瓜库河上游流域。该河流常发生洪水,大部分漫滩不适合开发。20世纪80年代,快速增长导致非法占用河漫滩,也导致城市不透水表面增加,使流域洪水状况更为严峻。1990年代中期频繁洪水事件发生后,该区域在世界银行帮助下制定了洪水管理计划。开凿了一条人工河道以扩宽河道容量,这条河道也起到了边界作用,阻止了城市蔓延。
气候变化当前,不确定性高企,人类已经开始承受后果,并艰难应对接二连三的挑战。凡事预则立,不预则废。诸多大城市、财富和人口聚集于沿海地区,海平面上升的挑战非常醒目也格外棘手。关于《让城市适应于海平面上涨:绿色与灰色策略》(Adapting Cities to Sea Level Rise :Green and Gray Strategies)一书提供的三篇引介到此结束,但适应海平面上升的策略有待持续探索、检验和运用。
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