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海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用?

本文最初发表于 Common Edge。

1782年4月,就在《独立宣言》签署六年后,John Adams作为美国驻荷兰的第一位大使抵达阿姆斯特丹。三个月后,一个荷兰银行家财团向新共和国提供了500万荷兰盾的贷款(相当于今天的1500亿美元),这清楚地表明了荷兰对美国的信心。虽然我不能提供贷款,但作为一名荷兰水利工程师,我可以向美国人提供一些其他东西:荷兰五个世纪以来在海平面以下生活、工作和繁荣的经验。这肯定是美国将迫切需要的知识和技能,因为海平面的继续上升,使无数的沿海社区受到了威胁。

海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用? - 1 的图像 4海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用? - 2 的图像 4海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用? - 3 的图像 4海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用? - 4 的图像 4海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用? - 更多图片

当然,海平面上升将影响世界各地的沿海社区。然而,由于其庞大的海岸线——国家海洋和大气管理局估计约为95,000英里(152887公里)——美国将特别脆弱。很难对海平面究竟会上升多高给出一个精确的数字——这取决于科学家们所说的流体模型——但根据政府机构的说法,"不能排除到2100年时比2000年的水平高出8.2英尺(2.5米)的最坏情况"。而且,水位的上升不会独立于其他生态要素;由于气候变化、空气和水温的上升、海岸侵蚀和洪水,越来越强的飓风和风暴将进一步加剧沿海社区的压力。

全球变化研究项目在2018年的一份报告估计,有近5000万个美国住房单位面临最终被淹的危险。一些社区——数量有限,停滞不前——已经开始勉强的退却。一些城市正在考虑风暴潮屏障和海堤。然而,由于严重依赖混凝土作为建筑材料,这种结构不仅是昂贵的“二氧化碳排放炸弹”,而且效果有限,最多只能使用几十年。而且,说实话,并不是所有的海岸线都是可防御的。一些土地将不得不被放弃,被大海吞没。但放弃人口稠密的城市的决定在经济上是灾难性的,在政治上也是充满矛盾的。我(和其他工程师)坚信,某种形式的荷兰围海造田区域解决方案,即软硬结合、基于自然的基础设施,将能够保护美国受到威胁的沿海社区。

在概述我们在三个美国城市的试点项目之前,有必要介绍一下历史。荷兰的大多数人和他们的前辈一样,485年来一直生活在欧洲莱茵河/马斯河/斯海尔德河的三角洲的边界内,生活在低洼的圩田里。这包括我们最大城市的居民。阿姆斯特丹(首都)、鹿特丹(世界第三大港口)、海牙(政府所在地)、乌特勒支和哈勒姆。

圩田是大型的水陆两用区域,完全由堤坝包围,地面海拔低于平均海平面(MSL),圩田内的水位由工程师控制。荷兰大约50%的土地和水体位于围垦区,并且总是低于平均海平面。

为了能够在这样的环境中安全生活,需要大量的基础设施:海堤和河堤、排水渠、临时储水槽和水泵,以及管理和维护所有这些系统的充足资金。在荷兰,所有必要的基础设施的相关资金主要由中央政府提供,但受益于这些保护性结构和服务的居民要按月付费。一个完全综合的、公共的、在全国范围内的水管理机构,即所谓的水务局,负责设计、建设、管理和维护所有围垦区的基础设施。

荷兰围垦区的某个版本的解决方案对美国来说是否可行?在文化和政治上,这是一个开放性问题。我们知道围垦地和堤坝系统对我们很有效。我们也了解美国人现在对政府的信任度很低,以及各州和地方政府是如何努力在预算内按时完成大型基础设施项目的。如果我们认真对待海平面上升带来的迫在眉睫的危险,这种情况必须改变。时间已经十分紧迫。考虑到海平面上升的速度越来越快,以及全球减少碳排放的步伐仍然缓慢,美国面临着一个严峻的选择:设计、建造和维护适当的水利基础设施,或者搬迁到更高的地方。

为了成功地执行和完成这些项目的设计和施工阶段,我们建议建立一个联邦政府机构,与美国陆军工程兵团合作;它可以被称为海岸安全局。为了保证充分的维护和管理,它将配备工程师和科学家,并在未来几十年内提供足够的资金。现在,让我们在这里说实话:成本会很高(但什么都不做的成本会高几倍),时间跨度很长,政治上无疑也很复杂。但在这一点上,没有太多的其他选择。我们已经概述了三个城市的计划,但不用说,其他许多美国城市、城镇和地区也已经处于严重的风险之中。

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Courtesy of Van den Herik Sliedrecht and Nautilus Coastal-Solutions

波士顿

我们建议通过一个坚固的、以自然为基础的海堤,将大查尔斯河、神秘河和内彭塞特河的河口和波士顿港的水域与大西洋的上升水域完全分开。这将包括三个部分,从彭伯顿-赫尔半岛的大陆开始,向乔治岛和洛弗尔岛,直到到达北部的鹿岛。这三段将大大缩短目前沿波士顿港湾的海岸线,并保障大都市地区免受海平面上升和海岸区域洪水的影响。

在现在封闭的波士顿港湾内,需要建造辅助堤坝,以及水位监测系统,配备泵站和溢流/进水口结构,使港口水位得到全面控制,包括控制藻类的生长。此外,根据具体的场地和海岸线条件,其他设施和服务将是必要的,以保护建筑物、基础设施、运输系统、下水道系统和污水处理厂,以及内湾的湿地和其关键的生物多样性。

海堤内还将包括两个水闸:一个大的水闸是为了方便为港口服务的海船,一个小的水闸是为了休闲船。其中一些想法已经在一份报告中提出,即《用水设计》。2014年代表波士顿港口协会编写的《用水设计:来自全球的创造性解决方案》报告中已经提出了其中一些想法。该研究报告建议将港口设施移至其提议的拥有“港岛屏障”的海湾,这一举措在我们的荷兰围垦区的解决方案中可以轻松实现。

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Courtesy of Van den Herik Sliedrecht and Nautilus Coastal-Solutions

迈阿密-戴德县

迈阿密-戴德县的沿海情况非常不同,当然也比本文介绍的其他两个提案更具挑战性。去年,该县委员会拒绝了一项46亿美元的提案,即安装水闸和10英尺高的海堤来保护迈阿密市中心。相反,该县希望采用自然的解决方案,如屏障岛屿和红树林。其他城市也在探索类似的方法:安置具有生态的海岸线,重新创造盐沼和湿地,创造人工牡蛎的海床,用公园和开放空间构建当地的防洪保护。这些措施当然是有用的,应该继续下去,但它们可能不足以赶得上目前的海平面上升速度和风暴与飓风的狂暴力量。

我们对迈阿密-戴德的建议:“沿海改造2.0”,是一个基于自然的解决方案,包括在距离海岸线约500米处建造一个堡礁(1)。一个隐蔽的海堤(6),位于凸起的海滩(5)的正下方,将成为保护城市的主要结构。在这两个结构之间,创造了一个安静的泻湖(8)。由面向泻湖的新堡礁创造的湿地(2)将广泛种植红树林(2a),在水位以下种植鳗草草甸(2b)。提高海滩(5)和建立堡礁湿地(2)所需的沙子将用斗状挖泥机从大西洋底挖掘出来,距离目前的海岸线至少10英里。

额外的结构则包括内陆横堤,以分隔和控制内陆水位。可以利用现有的运河和水道来建造这些横堤,将最大限度地减少对景观和水道的干扰。将需要大型抽水站和溢洪道及进水口结构,以便能够全面控制地下水位,包括控制藻类生长和保护生物多样性的能力。必须建造一个大型船闸,以方便游轮和其他商业海船的通过,以及另外一个较小的船闸,供休闲小船使用。

一个相关的题外话:我们的合资公司Van den Herik Sliedrecht和Nautilus Coastal-Solutions,都是来自荷兰的家族企业,也在为一个更严重的挑战探索可能的解决方案:缓解由于海水酸化造成的佛罗里达州大部分地区底土石灰岩的逐渐(并且十分令人恐慌的)消失。

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Courtesy of Van den Herik Sliedrecht and Nautilus Coastal-Solutions

旧金山湾

我们建议通过在金门大桥以东建造一条长约3.5英里的自然海堤,将旧金山湾的支流和水域与逐渐上升的太平洋水域完全隔离。这个堤坝将大大缩短目前沿旧金山湾约400英里长的海岸线,并将保护城镇、社区和企业免受海平面上升和沿海洪水的影响。

在海堤的边界内,在现在封闭的旧金山湾河口内,需要建造辅助堤坝,以及水位监测系统、泵站和溢洪道及进水结构,使海湾地区的水位得到全面控制,包括控制藻类的生长。此外,根据具体的场地和海岸线条件,其他设施和服务是必要的,以保护建筑物、基础设施、运输系统、污水处理系统和水处理厂,以及保护内湾湿地和其重要的生物多样性。海堤内还将包括两个水闸,一个大的水闸是为了方便为港口服务的远洋船舶,另一个小的水闸是为了休闲船。海堤和所有其他结构的设计和建造必须完全防震,抗震等级至少要达到里氏7.8级。

译者:朱元龙

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关于这位作者
引用: de Jager , Jan. "海平面上升:荷兰的围海造田系统能否在美国发挥作用?" [Sea-Level Rise: Could The Netherlands’ Polder System Work in the U.S.?] 29 3月 2022. ArchDaily. (Trans. JojoJi) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/978423/hai-ping-mian-shang-sheng-he-lan-de-wei-hai-zao-tian-xi-tong-neng-fou-zai-mei-guo-fa-hui-zuo-yong>

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