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与洪共存|荷兰堤防体系:顺应大自然的演变
耿火乐
2020-08-25 14:11  来源:澎湃新闻
作为低于海平面的国家,荷兰历史上饱受洪灾困扰。荷兰的堤防体系始于2000年前,已经累计建设了22500公里,大致分为海岸堤防、河流堤防和内陆防御堤防。然而,气候变化和土地沉降极大地影响了荷兰的堤防体系,因此建立、加强和维护堤防体系是一项永无止境的工作。
荷兰的堤防不仅防洪,还是一道靓丽的景观线:半数的荷兰人住在莱茵河、马斯河、斯海尔德河堤坝之后的城市中,周末一家人沿着蜿蜒的河堤骑自行车享受田园美景,夏天去海堤之后的露营地度假,是荷兰人的典型生活。荷兰堤防模型一:应对风险。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

荷兰堤防模型一:应对风险。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

那么,堤防必须满足哪些安全标准?如何计算这些标准?在1953年北海洪水之后,第一届三角洲委员会建议,荷兰中部的防洪设施必须能够应对每1万年一次的洪水。该安全规范的计算包括两个成本效益的分析:对堤防的加固成本以及洪水造成的预计经济损失。从本质上讲,这种基于风险的方法考虑了防洪失败的可能性和洪水的后果,可以表示为:风险=概率×后果。荷兰堤防模型二:利用技术创新加强传统堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

荷兰堤防模型二:利用技术创新加强传统堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

现有的堤防需要与时俱进,堤防不再仅仅通过增加高度就可以得到加强,增高不仅受到空间和物理条件的限制,而且受到公众的反对。例如,为了提高堤防的高度而拆除历史悠久的堤防房屋,破坏周围生态等。所以需要采用新的技术。荷兰堤防模型三:开发多功能堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

荷兰堤防模型三:开发多功能堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/future/

未来的堤防将更加强大,并且多功能化,如正在使用的三角洲工程。堤防更紧密地融入景观中,农村地区或沿海地区的堤防与城市中的堤防构造不同,工业区的堤防与自然保护区的堤防也不相同。
在这些模型的基础上,荷兰的堤防体系,无论是河堤海堤,还是围海造田工程,都更加鼓励顺应大自然的自身演变。以下将简要介绍八个荷兰洪水防御系统的创新设计案例。
1. 阿夫鲁戴克大坝:鱼类洄游通道阿夫鲁戴克大坝 “鱼类洄游通道”。 图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

阿夫鲁戴克大坝 “鱼类洄游通道”。 图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

上个世纪30年代建设的阿夫鲁戴克大坝(Afsluitdijk),将临近的海水变成内湖,围海造田开垦土地,但同时也影响了周围的生态环境。因此,和大海的友好相处是大坝升级的一项重点,多项对水生动物友好的举措将得以实施,其中一项是“鱼类洄游通道”(Fish migration river)。
鱼类洄游(fish migration)是一些鱼类在漫长的进化岁月里自然选择的结果,因它们的生理要求、遗传和外界环境因素等影响,引起周期性的定向往返移动。在海水和淡水中不断洄游的鱼群,每当游到拦海大坝时就被阻扰,只能等候开闸的一瞬间像运动员一般铆足劲地冲出障碍,这就是人类活动破坏了鱼类洄游的通道。一般采取的补救措施是,通过在水闸或坝上修建人工水槽来保护鱼类的习性,给鱼类洄游提供通道,在防洪涝的同时,给鱼群打开通道,让咸海水也可以渐变式地过渡至淡水。
为了恢复瓦登海和艾瑟尔河之间的洄游鱼类迁徙连接,设计团队建造了一条为两种鱼类(Hollands Kroon和Harlingen)专用之迁徙河。这是一个4公里的通道,周围是游客可以进入的生态区观光。这个设计的特殊之处是结合鱼群洄游、鸟类湿地保护、立体交通、观光和咸淡水分流功能于一体。阿夫鲁戴克大坝 “鱼类洄游通道”。 图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

阿夫鲁戴克大坝 “鱼类洄游通道”。 图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

2. 艾默伊登堤防:生态混凝土生态混凝土-艾默伊登堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/

生态混凝土-艾默伊登堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/

临近荷兰艾默伊登(Ijmuiden)地区,北海海峡入口处的防波堤可保护港口免受海浪袭击。这个防波堤由生态混凝土(Eco concrete)砌块组成,材质为海洋贝类和其他沉积物打碎后重铸,因此易于海洋生物附着。生态混凝土砌块的表面以及砌块之间的裂缝和空间是各种海洋动植物的栖息地,例如藻类、昆虫、螃蟹、贝类、鱼类和鸟类。这个项目让以前受影响的海洋生物栖息地迅速恢复。
3. 堤防稳定技术堤防稳定技术。图片来源:https://en.wikipedia.org/wiki/Flood_control_in_the_Netherlands

堤防稳定技术。图片来源:https://en.wikipedia.org/wiki/Flood_control_in_the_Netherlands

在物理环境有限的情况下,可以采用三种堤防稳定技术(Dijkvernageling):1)堤防岩心打孔;2)使用塑料或钢加固土壤;3)膨胀柱三种新技术。这些技术可以最大化地减少堤防加固对周围环境的影响,在保留堤防上原有建筑物的同时,提高洪水通过的安全性,并降低堤防上建筑物体量的违规风险。
4. 奈梅亨瓦尔河:还河于地奈梅亨城市瓦尔河“还河于地”项目。图片来源:https://worldlandscapearchitect.com/

奈梅亨城市瓦尔河“还河于地”项目。图片来源:https://worldlandscapearchitect.com/

随着气候变化的加剧,荷兰的河流径流量逐年递增。为了防止将来发生洪水,荷兰政府正在为全国30多条河流增加空间。沿着艾瑟尔河、莱克河、马斯河和瓦尔河(Waal)采取的措施被称为“还河于地”( Room for the river)。以奈梅亨(Nijmegen)城市为例,在洪泛区修建一条辅助河道,并在主河道中创建一个岛屿和一个独特的城市河流公园,为休闲、文化和自然提供更多可能性,这个解决方案意义深远,为许多国家所借鉴。
5. 堤防监控系统堤防监控系统。图片来源:http://dutchdikes.net/

堤防监控系统。图片来源:http://dutchdikes.net/

Flood Control IJkdijk是一家创新的堤防监控系统,其智能应用可以为荷兰和国外的水管理机构节省大量成本,同时有益于环境修复。该系统的核心技术是DAM软件包,可以用来计算主要堤防和区域堤防(现在和将来)的强度。与DAM软件相关的是大坝实时监测系统,该系统是基于安装在堤防主体的水压传感器的实时数据进行监控的。通过开发和引入这些技术,决策者可以适时做出合理有效的决策,例如需要何时提高堤坝的高度等。
Flood Control IJkdijk的发展计划由荷兰基础设施和环境部、荷兰经济事务部、荷兰农业和创新部、STOWA、荷兰工商界、荷兰水务局、洪水控制创新联盟、格罗宁根省以及公共工程和水管理总局共同建设,资金来自荷兰水务局。
6. 席凡宁根海堤新大道席凡宁根海堤新大道。图片来源:http://dutchdikes.net/

席凡宁根海堤新大道。图片来源:http://dutchdikes.net/

席凡宁根(scheveningen)是荷兰最大的海滨度假胜地,每年有成千上万的人前往席凡宁根大堤(nieuwe-boulevard),在海滨咖啡馆享受美景,而这个大堤其实是一种混合式防洪结构,由硬防洪结构和软性元素组成,并在2009年至2014年之间,采用隐藏的堤防进行了加固。大堤采用了坚固的防洪结构——Basalton,一种人造石护坡,比普通的草皮更能抵抗波浪冲击。
7. 文化遗迹与堤防的结合Munnikenland文化遗迹与堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

Munnikenland文化遗迹与堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

在荷兰的水防线上,有一系列城堡防御工事、古城和要塞,现在都是国家的文化遗产。文化遗产Munnikenland的堤防将被重新设计,以减轻洪水通过盆地时对周边环境的影响,应对气候变化。为了给河水更多的空间,将修建第二条河道。当瓦尔河冬季堤防退缩一定距离后,堤防外部可以建立一个自然保护区,适合放牧和旅游开发,也最大程度地保护了美丽的城堡Loevestein。Munnikenland文化遗迹与堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

Munnikenland文化遗迹与堤防。图片来源:http://dutchdikes.net/best-practice/

8. 艾瑟尔湖和马尔肯湖:建造人工岛马尔肯湖-瓦登海群岛中的间隔式水坝和沼泽地。图片来源:https://pure.tudelft.nl/portal/files/71446190/MARKER_WADDEN_THE_NETHERLANDS_A_BUILDING_WITH_NATURE_EXPLORATION.pdf

马尔肯湖-瓦登海群岛中的间隔式水坝和沼泽地。图片来源:https://pure.tudelft.nl/portal/files/71446190/MARKER_WADDEN_THE_NETHERLANDS_A_BUILDING_WITH_NATURE_EXPLORATION.pdf

荷兰北面的艾瑟尔湖和马尔肯湖(Markermeer-IJsselmeer)是围海造田形成。该地区原计划改造为农田,但因计划搁置形成内陆淡水湖,目前作为用于抵御洪水和干旱的缓冲水体,然而由于失去了潮汐环境和水陆过渡区域,其生态价值逐渐降低,淤泥和水质问题也日渐凸显。
2016年,荷兰非政府环保组织自然遗迹(Natuurmonumenten)发起募款造岛计划,募得6000万欧元在马肯湖造出五座人工岛,以吸引野生动植物在岛上繁衍、复育生态。现在已经开发了小的浮岛,重新形成了沿堤坝的前滩和浅滩,通过安装人工水生植物,淤泥得以保留,水流速度降低。这些措施鼓励大自然的自身演变过程,人造结构起到的是催化剂的作用,最终可能被去除。
项目规划中的1500公顷的沼泽地,将在40年内实现;而60年内,将实现4500公顷的湿地。未来连同群岛一起,沿着弗莱福兰省海岸将出现一片巨大的水陆过渡区域。沼泽将由湖本身的泥炭层和湖底淤泥逐步堆积,最终创建一个足够灵活的生态系统,为饱受潮汐和洪水影响的堤防体系提供支持,以应对未来的气候变化,并有助于为阿姆斯特丹都会区的城市和娱乐活动创造空间。马尔肯湖-瓦登海项目实景。图片来源:https://www.overland.nl/Landschapsbiografie%20Wadden%20DEF%20print.pdf

马尔肯湖-瓦登海项目实景。图片来源:https://www.overland.nl/Landschapsbiografie%20Wadden%20DEF%20print.pdf

(作者耿火乐系荷兰注册景观规划师,现居荷兰)

责任编辑:冯婧

校对:刘威

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