超強臺風背景下濱海城市海岸線安全防護策略的國際經驗與啟示

王江波，張凌云，茍愛萍

(1.南京工業(yè)大學，江蘇 南京 211816；2.上海應用技術大學，上海 201401)

0 引言

2017—2019年，臺風“天鴿”“山竹”及“利奇馬”連續(xù)3年侵襲我國，給多個沿海城市造成嚴重的生命及經濟損失。近年，多發(fā)臺風帶來的破壞問題十分突出，如何對海岸線進行有效的安全防護日益受到關注。

在海岸線防護研究領域，我國已有一些學者和專家提出相關舉措和建議。早期，主要以局部灣區(qū)或沿海城市為例，展開傳統(tǒng)工程防護方面的研究[1-3]。到了后期，李玫等提出從生態(tài)角度出發(fā)，利用紅樹林等手段進行生態(tài)型防護[4]，至此，海岸線防護方法開始引入新的視角?？傮w而言，國內關于海岸線防護方面的研究多集中于個案分析層面，且提供的防護策略較為傳統(tǒng)和抽象。國際上，Jaime Arriaga提出維護海岸線的新方法——“Zandmotor”，并認為砂土可作為前濱補給營養(yǎng)[5]；Fanel-Viorel Panaitescu指出可以利用風力機、太陽能電板組成“防護柱”對海岸進行防護[6]，此類研究彌補了很多技術層面的空白，也提供給我國先進的經驗。

基于近年超強臺風的背景，本文將對國際濱海城市海岸線防護案例進行剖析，結合我國現(xiàn)狀情況，為海岸線防護層面的不足提供解決的思路和方向。

1 國外海岸線防護演變歷程

1.1 荷蘭從擴張型防護到韌性防護

1.1.1 早期擴張型防護

古代，荷蘭人還未形成海岸線防護意識，主要是針對頻發(fā)的洪水進行運河開挖以分流，并通過修堤筑壩，疏通河水和攔截海水。由于荷蘭地勢低洼，且泥炭沼澤眾多，多利用泵站排水的方式，抽干塘內的水，同時進行填土開墾農田[7]。挖渠、筑堤、排水形成了荷蘭防洪的運轉鏈，這種擴張型的“爭地”方式運作了千年，也成為日后加速荷蘭土地沉降的主因之一。

1.1.2 現(xiàn)代硬性防護

(1)須德海工程

1916年，荷蘭西北沿海爆發(fā)大洪水，促成了須德海工程的實施，使得荷蘭由傳統(tǒng)防洪開始邁向硬質防護之路，同時，也將擴張型防洪模式推到高潮。須德海工程通過修建阿夫魯戴克攔海大壩，將須德海完全變成一個內湖，徹底截斷了其與北海之間的聯(lián)系。同時，繼續(xù)推進圍墾工程，大規(guī)模地在壩內進行筑堤排水，開發(fā)農田。此舉在在一段時間內，緩解了荷蘭沿海泛洪問題。然而，隨著過度開墾，地面沉降問題變得突出，加上不斷上升的海平面，導致河流水位增高，排水困難，增加了水患的風險。

(2)三角洲工程

直到1953年，新一輪的大洪水來襲，使荷蘭再次遭受重創(chuàng)。荷蘭開始制定三角洲工程計劃(圖1)，該項目建于1950年代末至1990年代，由9個水壩和4個防風屏障組成，這些防洪屏障關閉了河口，使荷蘭海岸線減少了約700千米。這也是其首次在防護工程中運用洪水風險管理系統(tǒng)，成功將荷蘭洪水風險降到4000年一遇。三角洲工程改變了過去圍合淡水湖和不斷與海爭地開辟農田的模式，開始通過修建水壩、水閘、風暴潮屏障和其他硬質保護措施進行防護，一定程度上削弱了風暴潮的威脅[8-9]。

另一方面，荷蘭不斷投入大量資金加高防洪堤和鞏固海岸防護工程，盡管堤壩緩和了海水入侵的問題，然而，壩內河水泛濫，無法排出，導致內澇問題嚴重。同時，其忽視了氣候變化帶來的影響，海平面不斷上升，使荷蘭面臨新的沿海挑戰(zhàn)。

1.1.3 當代韌性防護

1995年，受連續(xù)暴雨影響，萊茵河決堤泛濫，荷蘭再次陷入嚴重水患。極端洪災導致了大規(guī)模撤離，加劇了人們對氣候變化和海平面上升的擔憂。荷蘭政府意識到多變氣候條件下，堤防和屏障等“硬工程”方法的局限性，因此，開始探索新方法。

首先，荷蘭轉變了防護理念，為控制沿海洪水并解決內澇問題，摒棄向海擴張和縮短海岸線的方式，也不再依賴和單一的堤壩截斷與海的通道，而是引入了韌性防護手段。作為“軟”防護手段，“沙引擎”(Sand Engine)開始作為荷蘭沿海項目進行實驗。項目通過收集足夠量的沙子，將其沉積在沿海指定區(qū)域中[10]。隨著時間的推移，海浪和潮汐會慢慢分散沙子，并自然補充附近的海灘。與常規(guī)方式(如定期補沙)相比，它可以更有效緩解海岸侵蝕問題，既經濟，又有利于對海灘和野生動植物的生態(tài)保護。

目前，荷蘭正在考慮一系列生態(tài)工程結構，包括用沙丘取代該國最高的洪堡附近的堤防，并用小型沙土機支撐東部三角洲一座老化的水壩，以及將現(xiàn)有的堤壩轉變成模仿巖石海岸的生態(tài)強化堤壩[11]。如今，荷蘭采取的新型基礎設施都力求將對環(huán)境的影響降至最低，其越來越傾向于利用自然力量來防控海洋災害。

1.2 日本從線狀防護到面狀防護

1.2.1 線狀防護

日本自1956年第一部海岸法修訂，開始系統(tǒng)化、法制化地施行海岸防護工作，該時期的海岸線防護，主要以線型土木工程防護為主，包括堤防、突堤、護岸工程等[12](圖2)。20世紀60年代，日本地震和臺風災害頻繁性爆發(fā)，為此一些沿海城市修建了大量的防護工程設施，以宮崎縣轄內沿海城市較為典型。延岡市、日向市及日南市分別采用直立堤、緩傾斜堤及消波堤等防護舉措，對海岸進行加固。該類海岸工程的具有線性特征，利用單一的工程設施形成防護，其防護力度較為薄弱，效果不佳。因此，直到60年代以后，盡管防護工程的品種更加多樣化、工藝也更加精進，但海岸災害情況仍然嚴重。

1.2.2 面狀防護

(1)防護理念轉變

20世紀70年代后，人們對海岸的使用頻率和類型越來越多，環(huán)境問題開始受到關注。此時，日本開始注重海岸空間的防護和利用，防護思維由橫向線型向空間縱向延伸的面狀防護轉變，防護措施也開始使用多重組合的方式(圖3)。到20世紀80年代，根據海岸情況的變化，海岸線的防護工作已經轉變?yōu)榉雷o、環(huán)境、利用3大層面并行。景觀有機聯(lián)動這3個層面，防護不再孤立存在，通過保護海岸環(huán)境、提高海岸資源利用率等渠道，使用面狀組合型防護措施打造更加健康的海岸，使得海岸線本質上的防御能力得到提高，這比早期依賴單一的線型土木工程保護措施更加有保障[13]。

(2)海岸保全計劃出臺

防護理念的轉變，帶來關于防護舉措層面的思考和創(chuàng)新。為對海岸帶實行高效管理，日本提出了海岸保全的基本方針，且對海岸實行分區(qū)規(guī)劃，針對東京灣區(qū)、大阪灣區(qū)等多個沿海灣區(qū)出臺了沿岸海岸保全基本計劃，以便規(guī)定沿海保護設施的維護。

以大阪灣區(qū)為例，提出大阪灣沿岸海岸保全計劃，整個海灣沿岸以安全海岸的防護為第一，在考慮環(huán)境、利用面的同時，謀求相互的協(xié)調。由于多處海岸出現(xiàn)設施老化和措施單一的問題，應加強海岸防護設施的整備和修繕，積極采取面狀防護方式。在進行整修時，將原來只有堤壩和消波堤的線型防護方式，結合前海設施和沙灘等，增設多層防護(圖4)。同時，考慮到環(huán)境等因素，為防止風暴潮、海嘯等對設施造成破壞，推進具有堅固結構的堤壩、胸墻以及海嘯防波堤的準備工作[14-15]。

日本是一個以工程型防護策略為主導的國家，其經歷了從早期單一的防護目標到現(xiàn)代與環(huán)境和利用相結合的階段，其防護措施和手段也正在經歷由線型向面狀轉型的過程。正是由于其在進行工程防護的同時強調了環(huán)境的重要性，才保證了海岸線防護的可持續(xù)性發(fā)展，使得改善后的工程型防護措施可以更有效地保護海岸。

1.3 美國從生態(tài)型防護到安全與景觀藝術的融合

1.3.1 生態(tài)型防護體系

(1)防護項目生態(tài)化先行

繼新奧爾良2005年卡特里娜颶風后，路易斯安那州認識到傳統(tǒng)海岸線防護的局限性，開始籌備向韌性海岸線防護轉型。海岸線韌性化防護從安全性、生態(tài)性、可持續(xù)性多角度出發(fā)，綜合考慮岸線環(huán)境的脆弱性，致力于通過生態(tài)手段，提高海岸線的韌性，強化海岸線自身的防御能力[16]。2005年至今，新奧爾良從政府管理部門變動開始，通過出臺綜合沿?？傮w規(guī)劃及一系列項目建設，率先打造出路易斯安納州沿海生態(tài)防護體系的骨架。

依托于一系列韌性防護措施，路易斯安安州逐漸提高了海岸線韌性能力。為進一步將州內所有海岸線納入規(guī)劃范圍，2017年，路易斯安那州出臺了沿?？傆媱漑17](圖5)，提出通過韌性項目的實施來增強海岸線的防護力度。

以新奧爾良為例，路易斯安那州對于海岸線的防護建設有了更加明確的方向，開始邁向韌性化的發(fā)展。通過各部門的聯(lián)動，引導韌性多維的海岸線規(guī)劃實踐，提高全域岸線抵御颶風能力，促進州內海岸線的防護體系升級。

(2)出臺《海岸帶防護指南》

2012年，在桑迪颶風背景下，新澤西州環(huán)境保護部(DEP)提出創(chuàng)建韌性新澤西計劃(圖6)。作為計劃重要內容之一，新澤西州出臺了《海岸帶生態(tài)防護指南》，旨在通過提出針對沿海災害的生態(tài)解決方案，幫助沿海社區(qū)更好地適應沿海氣候變化，并應對自然災害。

該指南主要涉及到新澤西中海岸4`個主要領域：沿海社區(qū)、海灘和沙丘、沿海森林和灌木叢和潮汐沼澤。針對每一個系統(tǒng)，都討論了關鍵漏洞或影響、生態(tài)解決方案、土地使用規(guī)劃和分區(qū)、保護實踐等。重點是旨在以對人類和野生生物都有益的方式增強生態(tài)功能和增強社區(qū)適應力的策略[18]。

桑迪颶風后，新澤西州聚焦受災害影響較大的沿海社區(qū)，通過《海岸帶防護指南》，將政府與社區(qū)相連接，利用綠色基礎設施保護海岸線免受風暴等災害的破壞，這將減少海岸線防護工作對工程硬性基礎架構的依賴，推動相關部門能在戰(zhàn)略領域恢復海岸自然系統(tǒng)，提高海岸線自身的韌性化和防御能力。

1.3.2 海岸線防護基礎設施的景觀化

(1)BIG U 計劃

作為受桑迪颶風影響嚴重的城市之一，為提高城市防災能力，紐約市于2013年發(fā)布了《更強大，更有韌性的城市》[19]。其中，海岸線防護成為重要的組成部分，受到格外關注。為更加具體化、有效地實施紐約的海岸線防護工作，紐約市發(fā)起了紐約曼哈頓島重建設計競賽，著名的BIG U計劃脫穎而出。

該計劃的亮點在于將防護工程與景觀理念相融合，形成“防護+景觀+娛樂”為一體的濱海防護體系。其防護部分采取岸線橫向防護，利用多功能模塊組成的U型防洪系統(tǒng)。主要防洪措施是“人工坡地+活動墻體+防洪建筑”的組合模式(圖7)。

BIG U計劃結合紐約曼哈頓島的海岸、公園綠地、商業(yè)、建筑及人群情況，進行海岸線防護措施考慮，推動基礎設施向多功能性、景觀化方向發(fā)展。這一舉措帶給我國新的思考，在考慮海岸線安全需求的同時，能夠積極采用與景觀相結合的設計，充分挖掘防護設施的功能，進一步表達災害防護的生態(tài)性及社會性關懷。

(2)生命防波堤

“生命防波堤”是紐約為應對風暴在斯塔滕島開展的項目。其作為新引入的“軟”穩(wěn)定方法[20]，通過生態(tài)型措施降低海浪高度，減少其動能，是現(xiàn)今美國海岸線防護一個重要的創(chuàng)新舉措。該項目兼具生態(tài)和社會雙重彈性設計，從生態(tài)彈性層面出發(fā)，重點不是完全阻隔海浪，而是打造了牡蠣礁/植被礁+海草床+沙丘系統(tǒng)+防護林帶+濕地/灘涂+堤防多層次的防御體系(圖8)，減少海浪的高度和水流速度，從而降低對海岸的沖刷力度。從社會彈性角度考慮，其不僅建立了由多個防波提構成的多層次防御體系，還溝通了海陸之間的聯(lián)系，一些海上體育運動、休閑娛樂場所、生物保護研究站等社會項目都可以在水上展開。

該方案體現(xiàn)了美國海岸線防護模式理念的變化，一方面，防護工作重點由早期的阻浪變?yōu)楝F(xiàn)在的消浪，反映了工作重心的前移，由堤上前移到海上，還包括兩個轉變：一是空間層次轉變，將原來單一的岸線橫向防護體系，轉變?yōu)槎鄬哟蔚南蚝Ｑ由斓目v向防護體系，海岸線的防護不再僅停留在堤上防護層面，開始向由堤上防護轉向堤前防護結合堤上、堤后三道防線的防護體系；二是防護機理由原來的工程型防護，轉為工程+生態(tài)型防護結合的防護模式，彌補了單一工程型防護生態(tài)性薄弱的缺點[21]。另一方面，防護措施更多融入生態(tài)理念，不同防護體系結合需求開發(fā)出多種形態(tài)的景觀及娛樂設施，推動防災體系向海洋動物保護、景觀生態(tài)發(fā)展及旅游經濟開發(fā)等多學科和產業(yè)滲透。

諾?？说暮０督Y構方案及波士頓、舊金山、休斯敦的海岸線防護舉措都在不同程度地使用兼具景觀功能的生態(tài)型防護基礎設施，這些設施經歷了從最初加入生態(tài)理念，到現(xiàn)今融入景觀、娛樂等功能，體現(xiàn)了美國海岸線防護工作越來越注重人的需求，將防災減災與人為關懷進行密切結合。

2 經驗借鑒

2.1 理念層面

目前，我國的海岸線防護目標較為單一和籠統(tǒng)，多數(shù)防護舉措的目的僅在于保護海岸在短效期限內的安全性，這一理念過于片面和不具可持續(xù)性。而日本將防護、利用與環(huán)境三個層面緊密結合，不忽略海岸線在發(fā)展過程中產生的新的層面的問題。當前，在新的超強臺風以及過度開發(fā)的背景下，我國海岸線具有抵御災害能力低下，海岸環(huán)境脆弱，開發(fā)利用不當?shù)膯栴}。因此，應從這些層面考慮海岸線防護，形成以防護為主導，環(huán)境和利用共同發(fā)展的多層面理念導向的防護理念體系。

我國防護理念仍然較為傳統(tǒng)，主要依賴于過去形成的單一線型工程性防護理念，這種防護思想只能短效解決災害性較弱的沿海問題，已經不再適用于維持超強臺風下海岸線的穩(wěn)定狀態(tài)。自2017年《海岸線保護與利用管理辦法》出臺后，對于自然海岸線的保護的加強，維持海岸生態(tài)性成了目前發(fā)展海岸線防護手段的重點之一。我國可以借鑒美國的生態(tài)防護經驗，首先應當認識到，海岸線的防護不是一蹴而就的，需要提供海岸一個提高自身防御能力的過程，韌性化海岸線發(fā)展也不僅僅是依賴線上工程體系的建設，這涉及到整個沿海區(qū)域，一系列由法律到工程相結合的長期任務，我國應當從現(xiàn)在起，樹立韌性化的防護的意識，學習這種理念，從打造基礎韌性化防護網基礎開始，將韌性化海岸線納入海岸線規(guī)劃建設中，再一步步落實各個區(qū)域的具體任務。

2.2 措施層面

(1)目前，我國在海岸線防護上采取的防護措施還主要以單一線型防護措施為主，在超強臺風背景下，這樣的防護力度過于薄弱。從美國生命防波堤以及日本多層次防護組合的案例，我國可以借鑒，轉變當前僅僅依靠線上防護一條安全帶，結合縱向延伸的堤前、堤上、堤后三道防線實施海岸線防護，以此取得更大的防護效果。

(2)長期依賴傳統(tǒng)工程性防護措施，使得我國很多沿海地區(qū)景觀性較差，缺少生態(tài)系統(tǒng)的恢復。盡管海灘養(yǎng)護及對受到侵蝕影響的海灘補充沙子的生態(tài)手段在國內已開始使用，但與生物結合的新型“軟”性海岸線穩(wěn)定方法僅為專業(yè)領域的研究人員了解，其發(fā)展在國內仍不成熟。以美國為例，學習其先進的生態(tài)型防護手段，使用生態(tài)技術和材料，通過建立海灘、潮間帶、濕地、島嶼生態(tài)恢復系統(tǒng)，來應對海岸的災害影響。組織沿海生態(tài)保護系統(tǒng)工作，提高海岸地帶自身防災能力，有利于海岸的可持續(xù)發(fā)展。

(3)我國處于臺風高威脅下的濱海城市眾多，尤其是粵港澳大灣區(qū)以及浙江、福建一帶的城市更是臺風高發(fā)區(qū)，然而，一些重點沿海區(qū)域的海岸線防護受到的重視程度不夠，建設力度較弱。日本重要灣區(qū)有專門的海岸保全計劃，美國重點沿海自治州有相應的州計劃和防護舉措，我國可以從中學習，在諸如粵港澳大灣區(qū)、環(huán)杭州灣大灣區(qū)以及渤海灣區(qū)等重點灣區(qū)設立專門的海岸線防護計劃，在計劃下，完善相關的法律制定和項目工程的建設的工作，做到真正的全面防護，重點保護。