特修斯項(xiàng)目開發(fā)方案研究

［意大利］B．扎努蒂格

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特修斯項(xiàng)目開發(fā)方案研究

［意大利］B．扎努蒂格

摘要:沿海地區(qū)作為重要的居住區(qū)，對很多國家的經(jīng)濟(jì)起著至關(guān)重要的作用。在該區(qū)域內(nèi)有許多大城市以及重要的基礎(chǔ)設(shè)施，且海岸本身也是重要的生態(tài)系統(tǒng)。受極端事件和氣候變化的影響，會(huì)導(dǎo)致沿海地區(qū)很多基礎(chǔ)部分受到影響。特修斯(THESEUS)項(xiàng)目基于一個(gè)全面的參與性和跨學(xué)科的方法來應(yīng)對沿海災(zāi)害、增強(qiáng)抵御海岸侵蝕和洪災(zāi)的能力，旨在為人類提供一個(gè)更安全、低風(fēng)險(xiǎn)的海岸來開發(fā)利用，同時(shí)也提供一個(gè)健康的沿海棲息地。對該項(xiàng)目的主要內(nèi)容及其在實(shí)踐中的應(yīng)用和所取得的成就，以及其管理、應(yīng)用和信息平臺(tái)作了介紹。

關(guān)鍵詞:水電資源開發(fā)規(guī)劃;沿海地區(qū);特修斯項(xiàng)目

1　項(xiàng)目背景

全球大約有25%的人口居住在100 km的海岸沿線。大約有6億人口生活在高于海平面10m以內(nèi)的沿海地區(qū)，而且這一人數(shù)的增加速度可能會(huì)比全球人口預(yù)測的還要快得多。在未來25 a內(nèi)，沿海人口的比例將會(huì)接近50%，這也反映著沿海的城市化進(jìn)程。

世界上許多大城市都位于沿海地區(qū)，比如東京、廣州、曼谷、伊斯坦布爾、倫敦、拉各斯、紐約和布宜諾斯艾利斯，當(dāng)然也包括能源設(shè)施、港口和機(jī)場等重要基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，作為重要的、有生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)，海岸已越來越受到社會(huì)的重視。

沿海地區(qū)特別容易受到極端事件和氣候變化的影響。尤其是這些地區(qū)的許多關(guān)鍵領(lǐng)域，比如生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、水資源管理、城市、旅游、能源以及基礎(chǔ)設(shè)施，將受到長期影響，而這些影響又將導(dǎo)致對其他領(lǐng)域產(chǎn)生級聯(lián)影響。

從FP7 PESETA項(xiàng)目成果可以看出，氣候變化會(huì)對歐盟的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生影響。在A2情景下，如果不進(jìn)行調(diào)整，那么歐洲可能會(huì)有2 000～17 000 km2左右的土地永遠(yuǎn)消失，而且還會(huì)使10萬～130萬人每年飽受沿海洪水災(zāi)害的影響。這些自然效應(yīng)估計(jì)會(huì)造成每年120億～180億歐元的損失。

2　項(xiàng)目概況和主要成就

為了應(yīng)對沿海災(zāi)害以及增強(qiáng)抵御海岸侵蝕和洪災(zāi)的能力，從2009年到2013年，歐盟委員會(huì)資助了650萬歐元用于開發(fā)特修斯項(xiàng)目。這個(gè)由歐盟資助的沿海風(fēng)險(xiǎn)評估和緩解風(fēng)險(xiǎn)的大型綜合性項(xiàng)目，旨在隨著海平面上升以及氣候變化(和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長)，可為人類提供一個(gè)更安全、低風(fēng)險(xiǎn)的海岸來開發(fā)利用，同時(shí)，也是為了提供一個(gè)健康的沿海棲息地。

該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是制定一個(gè)涉及技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等多方面的有關(guān)海岸侵蝕和洪水管理的綜合性的可持續(xù)防御策略。

由31個(gè)成員組成了特修斯聯(lián)盟，其中: 25個(gè)成員來自12個(gè)歐盟成員國，4個(gè)來自國際合作伙伴國家(中國、墨西哥、俄羅斯和烏克蘭)，另外還有2個(gè)成員來自中國臺(tái)灣省和美國。這些成員均具有沿海規(guī)劃和土木工程、海洋生態(tài)、社會(huì)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)、氣象和氣候變化、計(jì)算機(jī)科學(xué)和地理信息系統(tǒng)等方面的專業(yè)技術(shù)。

擬通過特修斯項(xiàng)目，來解決與以下各方面緊密相關(guān)的問題。

2．1洪水評估的概念基礎(chǔ)

概念框架的建立是基于源－途徑－受體－后果模型，旨在為防洪體系做出明確定義，并呈現(xiàn)固有的因果關(guān)系及其相互依存關(guān)系的概念。與許多早期的防洪評估不同，特修斯說明了洪災(zāi)對人類和自然系統(tǒng)會(huì)造成的后果，并認(rèn)為“風(fēng)險(xiǎn)”是一個(gè)人或社會(huì)的感知，而不是自然系統(tǒng)的固有特性。

2．2海岸工程中的創(chuàng)新和最佳實(shí)踐

特修斯研究了現(xiàn)有的管理能力，探索了新的創(chuàng)新方法。例如，草覆蓋的海堤阻力以及改善常規(guī)拋石防護(hù)堤沿海結(jié)構(gòu)的方法，利用波阻尼結(jié)構(gòu)的人工魚礁和沙灘養(yǎng)料的最佳實(shí)踐。特修斯還系統(tǒng)地分析了用于沿海防護(hù)的浮式波能轉(zhuǎn)換器。

2．3維護(hù)和增強(qiáng)沿海生態(tài)系統(tǒng)

特修斯研究結(jié)果表明，應(yīng)當(dāng)將海岸工程、社會(huì)環(huán)境以及洪水等方面的內(nèi)容結(jié)合起來以理解棲息地的概念，以便為洪水風(fēng)險(xiǎn)管理者增加選擇。借助于閾值和指標(biāo)，以期獲得對棲息地易受侵蝕和洪澇過程的更好理解。

2．4治理維度

從沖突所具有的針對性、規(guī)范性和索賠證據(jù)等方面，特修斯對其聚合關(guān)系緊張的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知展開了分析。因此，特修斯允許對有關(guān)沿海風(fēng)險(xiǎn)主要的不同看法做出明確的判斷。

另外，特修斯還分析了一系列基于社會(huì)的緩解措施，比如保險(xiǎn)模型的簡化、空間規(guī)劃、商業(yè)復(fù)興和制定應(yīng)急規(guī)劃等，這些既能減小損失又能提高對洪水事件的應(yīng)變能力。

2．5制定可持續(xù)的海岸決策

總瞰特修斯項(xiàng)目，其主要目標(biāo)之一是設(shè)計(jì)一種可以用來幫助決策者制定多種策略的工具，以減少短期、中期和長期事件情況下的風(fēng)險(xiǎn)。

所開發(fā)的軟件可以以簡化的方式來再現(xiàn)一些自然變化過程(比如海岸侵蝕和洪水淹沒)，這些自然變化過程是由一些自然的和非自然的因素所引起的海浪和海平面變化而導(dǎo)致的，比如氣候變化、沉降、人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2．6科學(xué)與政策

特修斯通過采用以下3個(gè)關(guān)鍵措施，來加強(qiáng)科學(xué)和政策之間的對話:

(1)學(xué)習(xí)所研究地區(qū)的經(jīng)驗(yàn);

(2)不同角色(利益相關(guān)者、沿海管理者和決策者)的及時(shí)參與;

(3)政策宣傳，包括針對民眾的一些項(xiàng)目，比如政策簡報(bào)、網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)、多媒體材料、宣傳冊和決策支持系統(tǒng)工具。

3　影響

特修斯對歐盟社會(huì)的主要貢獻(xiàn)是:保護(hù)海岸帶的環(huán)境;提高人們的生活質(zhì)量、健康素質(zhì)和安全性，以及提高歐盟內(nèi)的就業(yè)技能和改善就業(yè)前景。

特修斯通過廣泛開展對創(chuàng)新工程的研究、可持續(xù)性的生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)減緩措施的評估、最佳實(shí)踐指導(dǎo)和工具開發(fā)工作的試驗(yàn)研究等活動(dòng)，來支持沿海風(fēng)險(xiǎn)評估和管理綜合框架的開發(fā)工作。結(jié)合沿海減災(zāi)和適應(yīng)技術(shù)，特修斯對其創(chuàng)新應(yīng)用開展了研究，目的在于針對海平面上升和氣候變化，能夠提供一個(gè)可供人類利用開發(fā)、以及提供自然、健康生存棲息的安全海岸和沿海棲息地。

在短期(＜5 a)內(nèi)，預(yù)計(jì)特修斯會(huì)產(chǎn)生以下效應(yīng)。

(1)測量技術(shù)的改進(jìn)，可以為沿海開發(fā)程序提供更好的或者更新的數(shù)據(jù)以及更有效的預(yù)警系統(tǒng)。通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的分析，可以為沿海形態(tài)的統(tǒng)計(jì)描述提供技術(shù)支撐。利用雷達(dá)測量大范圍的波浪和洋流數(shù)據(jù);利用聲學(xué)技術(shù)來測量波浪、流速以及懸浮沉積物的大小數(shù)量及其輸移能力。預(yù)警系統(tǒng)的改進(jìn)會(huì)減少誤報(bào)率以及在預(yù)報(bào)過程中出現(xiàn)意外的差錯(cuò)。

總之，改進(jìn)后的測量技術(shù)會(huì)得到更廣泛和更準(zhǔn)確的應(yīng)用。

(2)可以使用于沿海環(huán)境新仿真工具箱對海岸演變過程的模擬及其準(zhǔn)備工作得以改進(jìn)。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，一些更好的仿真模型能夠?yàn)檠睾５貐^(qū)的開發(fā)利用提供更可靠、更準(zhǔn)確的估計(jì)數(shù)據(jù)。

(3)提高海岸線的穩(wěn)定技術(shù)率(對水上或水下海灘的營養(yǎng)物質(zhì)，可通過挖泥、營養(yǎng)去除、海灘脫水及去除砂土等措施給予干預(yù))，以及提高對其環(huán)境影響評估的效率(濁度和羽流運(yùn)動(dòng))。

(4)改進(jìn)施工或升級改造沿海的堤防結(jié)構(gòu):采用草土工織物組合加固堤防，以防堤防漫頂、改善布局，使平面布局多樣化，以產(chǎn)生附加效應(yīng)，比如，豐富和增加沿海棲息地的生物多樣。

(5)提高對水力形態(tài)動(dòng)力學(xué)性能的認(rèn)知能力，改善創(chuàng)新障礙對波能減少所產(chǎn)生的環(huán)境影響。

(6)改善環(huán)境的脆弱性，提高對海水泛濫的應(yīng)變能力，從而更好地對由海水侵蝕和由于未做好防御所引起的損失做出評估。

(7)針對利益相關(guān)者和當(dāng)局有關(guān)沿海的戰(zhàn)略指南，應(yīng)當(dāng)為“最佳實(shí)踐”中所運(yùn)用的硬件和軟件研制相應(yīng)的防御技術(shù)，并加以推廣應(yīng)用。

(8)為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展制定綜合緩解方案并加以應(yīng)用。

(9)通過政策指導(dǎo)、宣傳冊以及海岸侵蝕和洪水風(fēng)險(xiǎn)研討會(huì)的形式，加大對風(fēng)險(xiǎn)的宣傳力度。

在中期(10 a)以內(nèi)，特修斯項(xiàng)目預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生如下影響。

(1)有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)觀念和意識會(huì)得到實(shí)質(zhì)性的改善，這將導(dǎo)致防御系統(tǒng)更安全，也使其得到更好的維護(hù)，以適應(yīng)沿海風(fēng)險(xiǎn)與氣候變化。

(2)越來越多地使用基于生態(tài)環(huán)境的緩解措施，比如促進(jìn)沙丘植被的生長、鹽沼加固和促使生物礁的形成。

(3)增加多用途的低沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

(4)由于在工程中采用了創(chuàng)新施工技術(shù)并經(jīng)過最佳實(shí)踐，使沿海棲息地得以恢復(fù)。

(5)有意識的空間規(guī)劃:經(jīng)濟(jì)增長及隨之而來的沿海地區(qū)城市化與可以被洪水淹沒地區(qū)之間的平衡。

(6)由于對“防洪”建筑和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，因而減少了財(cái)產(chǎn)損失。

(7)由于實(shí)施了新的保險(xiǎn)計(jì)劃，使社會(huì)凝聚力和向心力得以增加。

(8)制定并實(shí)施了海岸地帶綜合管理計(jì)劃，包括政策、最佳實(shí)踐以及在歐洲范圍內(nèi)的戰(zhàn)略計(jì)劃。

從長期(＞15 a)來看，預(yù)計(jì)特修斯將能有效地提供一個(gè)安全的海岸，因?yàn)楦鶕?jù)技術(shù)分析，在項(xiàng)目開發(fā)中，專門設(shè)計(jì)有“氣候防護(hù)”，隨著海平面的上升和氣候變化，其防護(hù)功能完全能夠應(yīng)對海岸侵蝕和洪水淹沒。特修斯有志于成為對沿海防御計(jì)劃實(shí)施綜合改善、促使沿海創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展的里程碑。

基于上述改進(jìn)措施的實(shí)施，特修斯項(xiàng)目獲得了較大成果。

4　在實(shí)踐中的應(yīng)用及其他

特修斯新的決策支持系統(tǒng)(DSS)是一個(gè)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為基礎(chǔ)的工具。該工具可以使開發(fā)研究人員、建設(shè)者和地方當(dāng)局減少沿海風(fēng)險(xiǎn)，它已經(jīng)考慮到了一些自然的和非自然的因素，比如氣候變化、沉降(因洪水而導(dǎo)致的侵蝕破壞和土地下沉)以及人口和經(jīng)濟(jì)的增長。

特修斯決策支持系統(tǒng)的開發(fā)，旨在作為一種溝通工具用于預(yù)測和實(shí)驗(yàn)。該應(yīng)用工具在歐洲的4個(gè)地方的項(xiàng)目網(wǎng)頁上進(jìn)行注冊以后即可使用。

主要運(yùn)用領(lǐng)域可歸納如下。

(1)特修斯可用于海岸管理。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已編制了一本技術(shù)指南書，由愛思唯爾(Elsevier)公司在2014年出版。它將協(xié)助并指導(dǎo)沿海管理者應(yīng)用特修斯工具來評估沿海風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)減排方案。

(2)特修斯可為科研人員服務(wù)。一份關(guān)于海岸工程的特刊，刊名為“海岸@風(fēng)險(xiǎn)。特修斯，海岸保護(hù)新浪潮”(Coasts@ Risks．THESEUS，a new wave in coastal proctection)，已由愛思唯爾出版(2014年5月，第87卷)。

(3)特修斯可有助于政策制定。政策簡報(bào)中綜合了項(xiàng)目成果，并可通過項(xiàng)目網(wǎng)站下載。不過，決策者需要確定現(xiàn)行政策的優(yōu)缺點(diǎn)以及面臨的主要挑戰(zhàn)。

(4)特修斯可用于公眾信息?？赏ㄟ^網(wǎng)站下載信息宣傳冊，旨在不斷提高大眾對于所涉及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模的認(rèn)識及環(huán)保意識。

5　特修斯－傳說和項(xiàng)目

項(xiàng)目的縮寫“THESEUS”使人回想起特修斯和牛頭人的古希臘傳說。據(jù)傳說，住在cnosso迷宮(克里特島)的人身牛頭怪物每年都要吃人。特修斯進(jìn)入迷宮，打敗怪物，并在阿里安娜(Arianne)和她的線球幫助下，最后安全地走出迷宮。

在該項(xiàng)目中，牛頭怪物代表風(fēng)暴、海岸侵蝕和洪水風(fēng)險(xiǎn)。阿里安娜提供給特修斯線球是表示他找到走出迷宮的路，意味著不同的減緩技術(shù)和措施;打敗怪物，意喻特修斯需要把這些技術(shù)整合成一個(gè)適當(dāng)?shù)姆烙呗浴Ｓ捎跉夂?、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷變化，代表著牛頭怪物和特修斯在一個(gè)動(dòng)態(tài)的迷宮中移動(dòng)。

(邰肇悅白耘編譯)

環(huán)境與生態(tài)

收稿日期:2015-05-07

文章編號:1006-0081(2015) 07-0004-03

中圖法分類號:TV213

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A