超强台风背景下滨海城市海岸线安全防护策略的国际经验与启示

王江波，张凌云，苟爱萍

(1.南京工业大学，江苏 南京 211816；2.上海应用技术大学，上海 201401)

0 引言

2017—2019年，台风“天鸽”“山竹”及“利奇马”连续3年侵袭我国，给多个沿海城市造成严重的生命及经济损失。近年，多发台风带来的破坏问题十分突出，如何对海岸线进行有效的安全防护日益受到关注。

在海岸线防护研究领域，我国已有一些学者和专家提出相关举措和建议。早期，主要以局部湾区或沿海城市为例，展开传统工程防护方面的研究[1-3]。到了后期，李玫等提出从生态角度出发，利用红树林等手段进行生态型防护[4]，至此，海岸线防护方法开始引入新的视角。总体而言，国内关于海岸线防护方面的研究多集中于个案分析层面，且提供的防护策略较为传统和抽象。国际上，Jaime Arriaga提出维护海岸线的新方法——“Zandmotor”，并认为砂土可作为前滨补给营养[5]；Fanel-Viorel Panaitescu指出可以利用风力机、太阳能电板组成“防护柱”对海岸进行防护[6]，此类研究弥补了很多技术层面的空白，也提供给我国先进的经验。

基于近年超强台风的背景，本文将对国际滨海城市海岸线防护案例进行剖析，结合我国现状情况，为海岸线防护层面的不足提供解决的思路和方向。

1 国外海岸线防护演变历程

1.1 荷兰从扩张型防护到韧性防护

1.1.1 早期扩张型防护

古代，荷兰人还未形成海岸线防护意识，主要是针对频发的洪水进行运河开挖以分流，并通过修堤筑坝，疏通河水和拦截海水。由于荷兰地势低洼，且泥炭沼泽众多，多利用泵站排水的方式，抽干塘内的水，同时进行填土开垦农田[7]。挖渠、筑堤、排水形成了荷兰防洪的运转链，这种扩张型的“争地”方式运作了千年，也成为日后加速荷兰土地沉降的主因之一。

1.1.2 现代硬性防护

(1)须德海工程

1916年，荷兰西北沿海爆发大洪水，促成了须德海工程的实施，使得荷兰由传统防洪开始迈向硬质防护之路，同时，也将扩张型防洪模式推到高潮。须德海工程通过修建阿夫鲁戴克拦海大坝，将须德海完全变成一个内湖，彻底截断了其与北海之间的联系。同时，继续推进围垦工程，大规模地在坝内进行筑堤排水，开发农田。此举在在一段时间内，缓解了荷兰沿海泛洪问题。然而，随着过度开垦，地面沉降问题变得突出，加上不断上升的海平面，导致河流水位增高，排水困难，增加了水患的风险。

(2)三角洲工程

直到1953年，新一轮的大洪水来袭，使荷兰再次遭受重创。荷兰开始制定三角洲工程计划(图1)，该项目建于1950年代末至1990年代，由9个水坝和4个防风屏障组成，这些防洪屏障关闭了河口，使荷兰海岸线减少了约700千米。这也是其首次在防护工程中运用洪水风险管理系统，成功将荷兰洪水风险降到4000年一遇。三角洲工程改变了过去围合淡水湖和不断与海争地开辟农田的模式，开始通过修建水坝、水闸、风暴潮屏障和其他硬质保护措施进行防护，一定程度上削弱了风暴潮的威胁[8-9]。

另一方面，荷兰不断投入大量资金加高防洪堤和巩固海岸防护工程，尽管堤坝缓和了海水入侵的问题，然而，坝内河水泛滥，无法排出，导致内涝问题严重。同时，其忽视了气候变化带来的影响，海平面不断上升，使荷兰面临新的沿海挑战。

1.1.3 当代韧性防护

1995年，受连续暴雨影响，莱茵河决堤泛滥，荷兰再次陷入严重水患。极端洪灾导致了大规模撤离，加剧了人们对气候变化和海平面上升的担忧。荷兰政府意识到多变气候条件下，堤防和屏障等“硬工程”方法的局限性，因此，开始探索新方法。

首先，荷兰转变了防护理念，为控制沿海洪水并解决内涝问题，摒弃向海扩张和缩短海岸线的方式，也不再依赖和单一的堤坝截断与海的通道，而是引入了韧性防护手段。作为“软”防护手段，“沙引擎”(Sand Engine)开始作为荷兰沿海项目进行实验。项目通过收集足够量的沙子，将其沉积在沿海指定区域中[10]。随着时间的推移，海浪和潮汐会慢慢分散沙子，并自然补充附近的海滩。与常规方式(如定期补沙)相比，它可以更有效缓解海岸侵蚀问题，既经济，又有利于对海滩和野生动植物的生态保护。

目前，荷兰正在考虑一系列生态工程结构，包括用沙丘取代该国最高的洪堡附近的堤防，并用小型沙土机支撑东部三角洲一座老化的水坝，以及将现有的堤坝转变成模仿岩石海岸的生态强化堤坝[11]。如今，荷兰采取的新型基础设施都力求将对环境的影响降至最低，其越来越倾向于利用自然力量来防控海洋灾害。

1.2 日本从线状防护到面状防护

1.2.1 线状防护

日本自1956年第一部海岸法修订，开始系统化、法制化地施行海岸防护工作，该时期的海岸线防护，主要以线型土木工程防护为主，包括堤防、突堤、护岸工程等[12](图2)。20世纪60年代，日本地震和台风灾害频繁性爆发，为此一些沿海城市修建了大量的防护工程设施，以宫崎县辖内沿海城市较为典型。延冈市、日向市及日南市分别采用直立堤、缓倾斜堤及消波堤等防护举措，对海岸进行加固。该类海岸工程的具有线性特征，利用单一的工程设施形成防护，其防护力度较为薄弱，效果不佳。因此，直到60年代以后，尽管防护工程的品种更加多样化、工艺也更加精进，但海岸灾害情况仍然严重。

1.2.2 面状防护

(1)防护理念转变

20世纪70年代后，人们对海岸的使用频率和类型越来越多，环境问题开始受到关注。此时，日本开始注重海岸空间的防护和利用，防护思维由横向线型向空间纵向延伸的面状防护转变，防护措施也开始使用多重组合的方式(图3)。到20世纪80年代，根据海岸情况的变化，海岸线的防护工作已经转变为防护、环境、利用3大层面并行。景观有机联动这3个层面，防护不再孤立存在，通过保护海岸环境、提高海岸资源利用率等渠道，使用面状组合型防护措施打造更加健康的海岸，使得海岸线本质上的防御能力得到提高，这比早期依赖单一的线型土木工程保护措施更加有保障[13]。

(2)海岸保全计划出台

防护理念的转变，带来关于防护举措层面的思考和创新。为对海岸带实行高效管理，日本提出了海岸保全的基本方针，且对海岸实行分区规划，针对东京湾区、大阪湾区等多个沿海湾区出台了沿岸海岸保全基本计划，以便规定沿海保护设施的维护。

以大阪湾区为例，提出大阪湾沿岸海岸保全计划，整个海湾沿岸以安全海岸的防护为第一，在考虑环境、利用面的同时，谋求相互的协调。由于多处海岸出现设施老化和措施单一的问题，应加强海岸防护设施的整备和修缮，积极采取面状防护方式。在进行整修时，将原来只有堤坝和消波堤的线型防护方式，结合前海设施和沙滩等，增设多层防护(图4)。同时，考虑到环境等因素，为防止风暴潮、海啸等对设施造成破坏，推进具有坚固结构的堤坝、胸墙以及海啸防波堤的准备工作[14-15]。

日本是一个以工程型防护策略为主导的国家，其经历了从早期单一的防护目标到现代与环境和利用相结合的阶段，其防护措施和手段也正在经历由线型向面状转型的过程。正是由于其在进行工程防护的同时强调了环境的重要性，才保证了海岸线防护的可持续性发展，使得改善后的工程型防护措施可以更有效地保护海岸。

1.3 美国从生态型防护到安全与景观艺术的融合

1.3.1 生态型防护体系

(1)防护项目生态化先行

继新奥尔良2005年卡特里娜飓风后，路易斯安那州认识到传统海岸线防护的局限性，开始筹备向韧性海岸线防护转型。海岸线韧性化防护从安全性、生态性、可持续性多角度出发，综合考虑岸线环境的脆弱性，致力于通过生态手段，提高海岸线的韧性，强化海岸线自身的防御能力[16]。2005年至今，新奥尔良从政府管理部门变动开始，通过出台综合沿海总体规划及一系列项目建设，率先打造出路易斯安纳州沿海生态防护体系的骨架。

依托于一系列韧性防护措施，路易斯安安州逐渐提高了海岸线韧性能力。为进一步将州内所有海岸线纳入规划范围，2017年，路易斯安那州出台了沿海总计划[17](图5)，提出通过韧性项目的实施来增强海岸线的防护力度。

以新奥尔良为例，路易斯安那州对于海岸线的防护建设有了更加明确的方向，开始迈向韧性化的发展。通过各部门的联动，引导韧性多维的海岸线规划实践，提高全域岸线抵御飓风能力，促进州内海岸线的防护体系升级。

(2)出台《海岸带防护指南》

2012年，在桑迪飓风背景下，新泽西州环境保护部(DEP)提出创建韧性新泽西计划(图6)。作为计划重要内容之一，新泽西州出台了《海岸带生态防护指南》，旨在通过提出针对沿海灾害的生态解决方案，帮助沿海社区更好地适应沿海气候变化，并应对自然灾害。

该指南主要涉及到新泽西中海岸4`个主要领域：沿海社区、海滩和沙丘、沿海森林和灌木丛和潮汐沼泽。针对每一个系统，都讨论了关键漏洞或影响、生态解决方案、土地使用规划和分区、保护实践等。重点是旨在以对人类和野生生物都有益的方式增强生态功能和增强社区适应力的策略[18]。

桑迪飓风后，新泽西州聚焦受灾害影响较大的沿海社区，通过《海岸带防护指南》，将政府与社区相连接，利用绿色基础设施保护海岸线免受风暴等灾害的破坏，这将减少海岸线防护工作对工程硬性基础架构的依赖，推动相关部门能在战略领域恢复海岸自然系统，提高海岸线自身的韧性化和防御能力。

1.3.2 海岸线防护基础设施的景观化

(1)BIG U 计划

作为受桑迪飓风影响严重的城市之一，为提高城市防灾能力，纽约市于2013年发布了《更强大，更有韧性的城市》[19]。其中，海岸线防护成为重要的组成部分，受到格外关注。为更加具体化、有效地实施纽约的海岸线防护工作，纽约市发起了纽约曼哈顿岛重建设计竞赛，著名的BIG U计划脱颖而出。

该计划的亮点在于将防护工程与景观理念相融合，形成“防护+景观+娱乐”为一体的滨海防护体系。其防护部分采取岸线横向防护，利用多功能模块组成的U型防洪系统。主要防洪措施是“人工坡地+活动墙体+防洪建筑”的组合模式(图7)。

BIG U计划结合纽约曼哈顿岛的海岸、公园绿地、商业、建筑及人群情况，进行海岸线防护措施考虑，推动基础设施向多功能性、景观化方向发展。这一举措带给我国新的思考，在考虑海岸线安全需求的同时，能够积极采用与景观相结合的设计，充分挖掘防护设施的功能，进一步表达灾害防护的生态性及社会性关怀。

(2)生命防波堤

“生命防波堤”是纽约为应对风暴在斯塔滕岛开展的项目。其作为新引入的“软”稳定方法[20]，通过生态型措施降低海浪高度，减少其动能，是现今美国海岸线防护一个重要的创新举措。该项目兼具生态和社会双重弹性设计，从生态弹性层面出发，重点不是完全阻隔海浪，而是打造了牡蛎礁/植被礁+海草床+沙丘系统+防护林带+湿地/滩涂+堤防多层次的防御体系(图8)，减少海浪的高度和水流速度，从而降低对海岸的冲刷力度。从社会弹性角度考虑，其不仅建立了由多个防波提构成的多层次防御体系，还沟通了海陆之间的联系，一些海上体育运动、休闲娱乐场所、生物保护研究站等社会项目都可以在水上展开。

该方案体现了美国海岸线防护模式理念的变化，一方面，防护工作重点由早期的阻浪变为现在的消浪，反映了工作重心的前移，由堤上前移到海上，还包括两个转变：一是空间层次转变，将原来单一的岸线横向防护体系，转变为多层次的向海延伸的纵向防护体系，海岸线的防护不再仅停留在堤上防护层面，开始向由堤上防护转向堤前防护结合堤上、堤后三道防线的防护体系；二是防护机理由原来的工程型防护，转为工程+生态型防护结合的防护模式，弥补了单一工程型防护生态性薄弱的缺点[21]。另一方面，防护措施更多融入生态理念，不同防护体系结合需求开发出多种形态的景观及娱乐设施，推动防灾体系向海洋动物保护、景观生态发展及旅游经济开发等多学科和产业渗透。

诺福克的海岸结构方案及波士顿、旧金山、休斯敦的海岸线防护举措都在不同程度地使用兼具景观功能的生态型防护基础设施，这些设施经历了从最初加入生态理念，到现今融入景观、娱乐等功能，体现了美国海岸线防护工作越来越注重人的需求，将防灾减灾与人为关怀进行密切结合。

2 经验借鉴

2.1 理念层面

目前，我国的海岸线防护目标较为单一和笼统，多数防护举措的目的仅在于保护海岸在短效期限内的安全性，这一理念过于片面和不具可持续性。而日本将防护、利用与环境三个层面紧密结合，不忽略海岸线在发展过程中产生的新的层面的问题。当前，在新的超强台风以及过度开发的背景下，我国海岸线具有抵御灾害能力低下，海岸环境脆弱，开发利用不当的问题。因此，应从这些层面考虑海岸线防护，形成以防护为主导，环境和利用共同发展的多层面理念导向的防护理念体系。

我国防护理念仍然较为传统，主要依赖于过去形成的单一线型工程性防护理念，这种防护思想只能短效解决灾害性较弱的沿海问题，已经不再适用于维持超强台风下海岸线的稳定状态。自2017年《海岸线保护与利用管理办法》出台后，对于自然海岸线的保护的加强，维持海岸生态性成了目前发展海岸线防护手段的重点之一。我国可以借鉴美国的生态防护经验，首先应当认识到，海岸线的防护不是一蹴而就的，需要提供海岸一个提高自身防御能力的过程，韧性化海岸线发展也不仅仅是依赖线上工程体系的建设，这涉及到整个沿海区域，一系列由法律到工程相结合的长期任务，我国应当从现在起，树立韧性化的防护的意识，学习这种理念，从打造基础韧性化防护网基础开始，将韧性化海岸线纳入海岸线规划建设中，再一步步落实各个区域的具体任务。

2.2 措施层面

(1)目前，我国在海岸线防护上采取的防护措施还主要以单一线型防护措施为主，在超强台风背景下，这样的防护力度过于薄弱。从美国生命防波堤以及日本多层次防护组合的案例，我国可以借鉴，转变当前仅仅依靠线上防护一条安全带，结合纵向延伸的堤前、堤上、堤后三道防线实施海岸线防护，以此取得更大的防护效果。

(2)长期依赖传统工程性防护措施，使得我国很多沿海地区景观性较差，缺少生态系统的恢复。尽管海滩养护及对受到侵蚀影响的海滩补充沙子的生态手段在国内已开始使用，但与生物结合的新型“软”性海岸线稳定方法仅为专业领域的研究人员了解，其发展在国内仍不成熟。以美国为例，学习其先进的生态型防护手段，使用生态技术和材料，通过建立海滩、潮间带、湿地、岛屿生态恢复系统，来应对海岸的灾害影响。组织沿海生态保护系统工作，提高海岸地带自身防灾能力，有利于海岸的可持续发展。

(3)我国处于台风高威胁下的滨海城市众多，尤其是粤港澳大湾区以及浙江、福建一带的城市更是台风高发区，然而，一些重点沿海区域的海岸线防护受到的重视程度不够，建设力度较弱。日本重要湾区有专门的海岸保全计划，美国重点沿海自治州有相应的州计划和防护举措，我国可以从中学习，在诸如粤港澳大湾区、环杭州湾大湾区以及渤海湾区等重点湾区设立专门的海岸线防护计划，在计划下，完善相关的法律制定和项目工程的建设的工作，做到真正的全面防护，重点保护。