为应对气候变化而设计的斯塔顿岛海堤
1779字
2019-11-09 18:38
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火星译客

到2025年,纽约斯塔顿岛将会建成一座5.3英里长(约合1.6公里)的高耸海堤来加固海岸,这是一项旨在抵御未来“海平面上升”风险的巨大工程。

据预测,全球气候危机将在全球范围内产生更强大、更极端的天气,沿海工程师们正竞相建造相应的设施来减少其影响。

史丹顿岛的第一个海堤建造于几个世纪以前,而现在毫无疑问,有更多的资产需要被保护,更多的人生活在脆弱的海岸线上。

美国气候完整性中心(Center for Climate Integrity)最近的一份报告估计,在未来20年里,美国可能要花费4000多亿美元来保护沿海的城市及社区。

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史坦顿岛项目预计耗资6.15亿美元。

资料来源:纽约市市长办公室

如果要将其投资于海岸线的建设,那将会是一大笔钱。然而随着潮水流动,这些海岸线会自然地移动和改变。、

澳大利亚国立大学的高级讲师塔亚娜·奥唐纳说,”这是公共利益和私人利益在空间争夺上的碰撞,就像海岸一样,既面临着普通天气事件,同时又受到气候变化的影响。当然,人们会寻找一种解决方案,让他们尽可能地获得安全感。”

“海堤不仅安装费用昂贵,而且如果要承受长时间的海浪冲击,还需要定期进行维护。但在许多地方,这些海堤对保护土地和财产起着至关重要的作用,如果没有海堤这些土地和财产将被冲到海里。”

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涨潮冲刷着加州圣巴巴拉蝴蝶海滩的海堤。

资料来源:乔治·罗斯/北美/盖蒂图片社

几个世纪前使用的海堤技术正在被改进和重制,据称最新的海堤设计,找到了让海洋生物与人造建筑共存的新方法。

斯塔顿岛的新墙

2012年,飓风桑迪(Hurricane Sandy)袭击美国东海岸时,纽约斯塔顿岛(Staten Island)被巨浪淹没,大量公共和私人财产被冲毁,几十人在风暴中被冲走,最终导致24人遇难。

而拥有近50万人口的斯塔顿岛地势低洼,根本无法与纽约港掀起的巨浪相匹敌,据报道当时纽约港卷起的海浪高达创纪录的32.5英尺(约9.91米)。

在飓风“桑迪”袭击纽约的七年后,6.15亿美元的资金被用于提升改造防波堤、地下防波堤和垂直防洪堤,这些防洪堤的高度达到了海平面以上20英尺(约合6米)。

在这些海堤的顶部有一条公共人行道,官方称其为“斯塔顿岛多功能高架步行街”。纽约州州长安德鲁·库默办公室发布的这面墙的图像显示,快乐的自行车手们沿着一个冰淇淋摊旁边的木制平台骑行,旁边还有一个可以看海的投币望远镜。

州长办公室表示,这条步行街的木板路足够宽阔,平时可以举办音乐会、嘉年华、马拉松和各种文化活动。但它真正的公共价值只能通过它在保护人们免受自然灾害方面的成功程度来衡量。

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纽约州州长安德鲁 ·科莫主持推行的“海岸带弹性项目”的可视化图像。

资料来源:乔治·罗斯/北美/盖蒂图片社

美国陆军工程兵团(USACE)纽约区项目经理弗兰克·韦尔加(Frank Verga)表示,防波堤的设计是可以经受300年一遇的洪涝灾害——比飓风桑迪(Hurricane Sandy)期间的最高水位高出了两英尺。

韦尔加在一封电子邮件中说:“该项目是一个经过验证的工程解决方案,可以抵御多次风暴,如果需要,还可以在未来修改适应性,以应对海平面上升的问题。”

根据最终的可行性研究,这堵墙每年将会防止受洪水影响带来的3万美元损失。

但这并不能阻止所有的洪水,在遭遇严重风暴的情况下,当地居民仍然需要听从疏散命令。

古老的技术

几个世纪以来,人类一直在海岸线上设置屏障,以防止海洋的入侵。一些最早的例子经受住了时间的考验,尽管只是在定期加固之后。

在印度的普杜切里(Puducherry),原名本迪切里(Pondicherry),一座由法国人于1735年修建的防波堤被认为在2004年拯救了许多生命,当时亚洲海啸向海岸连续抛出了几堵水墙。

在印度次大陆的另一边,喀拉拉邦海岸的村民一直在争取当地政府修建新的海堤,以防止他们的家园被冲到海里。

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印度沿岸的家园备受来自大海的威胁。这是位于喀拉拉邦特里凡特琅的遭到破坏的文南特布勒姆小镇的图片(由Kadapuram新闻提供)

资料来源:Sreekesh Raveendran Nair

喀拉拉邦灌溉部门阿拉普扎分部的执行工程师哈兰巴布(Haran Babu)说,仅在过去一个月,喀拉拉邦就至少有六所房屋被水淹没。

在该市47英里长的海岸线上,已经有43英里的海堤,但大部分墙体正在倒塌、下沉,并被海浪淹没。

巴布说:“这些海堤中有35公里(22英里)遭到了破坏,海浪很容易就会从海堤上冲上来。”

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喀拉拉邦海岸的海滩受到严重侵蚀,迫使居民不得不到其他地方寻找避难所。图片由Kadapuram新闻提供。

资料来源:Sreekesh Raveendran Nair

他说,此次防波堤和海堤将在受灾最严重的地区修建,但工程预计在两到三个月后才会动工,他们要到季风季节过后。

届时新的海堤将由岩石、填满沙子的土工合成袋和含有沙子和水的“土工管”组成。喀拉拉邦沿海地区发展公司(Kerala State Coastal area Development Corporation)总经理帕雷斯(P. I. Sheik Pareeth)说,在某些情况下,袋子里会装满了当地的植被。

帕雷斯说:“我们海堤主要使用的材料是花岗岩,但在某些情况下,我们也会使用植被,一种来自当地树木的特殊植被。”

随着时间的推移,海堤的设计也发生了变化,从现在仍在使用的岩石,到相互连接的混凝土构件。在没有岩石的情况下,混凝土的成本效益更高,可以生产大量尺寸合适的部件。

近年来,人们更倾向于寻求自然的解决方案——利用沙丘、红树林和人造礁石以及人造墙来帮助抵御大海的冲击。

澳大利亚珀斯海岸工程公司的海岸工程师兼主管马特·艾略特(Matt Eliot)说:“我们不仅在建造一个在工程意义上具有功能性的结构,而且在环境意义上也具有功能性。”“我们正在利用这一点来寻找我们可以鼓励的栖息地,让该地区的动植物生活得更好。”

在某些情况下,海堤的设计过程中,还会在墙壁上留有洞和裂缝,以促进周围植物的自然生长,同时有助于在海浪袭来之前减少海浪的冲击。

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日本八重山群岛的丸间海滩上可以看到混凝土制成的四足动物。

资料来源:Eric lgue /Art in All of Us/Corbis News/Corbis via Getty Images

库克群岛(Cook Islands)之一的拉罗通加岛(Rarotonga)就是这样一个例子。在那里,棱角分明的混凝土盒子堆放在海岸线上,随着海水的冲击,掀起了巨大的浪花。

艾略特说:“因此,海浪没有冲向海岸,而是被向上推,向后推,部分还会穿过洞里的空间。”

“从工程学的角度来看,这种类型的系统非常漂亮,也非常不同,所以这是一种消散波的方式,而不仅仅是阻挡波。”

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库克群岛拉罗汤加海滩上的防波堤,使用了纤维增强的设置和混凝土制成的装甲部分来帮助分散波浪能量,同时不妨碍海水正常通过。

资料来源:马特·布莱卡

工程可能在美学上令人愉悦,但赤/裸裸的工业设计与白色沙滩的自然美格格不入。

而更现代的设计则结合了许多保护功能,为海洋动植物创造了庇护的栖息地。

在佛罗里达州的皮尔斯堡码头,利乐科技的设计师们建造了一系列弯曲的防波堤岛和T型腹股沟,以修复2004年飓风“弗朗西斯”造成的部分破坏。这项艰巨的工程包括了21英亩的牡蛎、红树林、沙丘草和海草的新栖息地,以及为鸟类的筑巢地提供了一定的帮助。

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当地摄影师约瑟夫·森考所拍摄的皮尔斯码头的航拍照片。这座码头上有一系列弯曲的人工岛,是由利乐科技公司设计的。

资料来源:约瑟夫·森考

然而,建造防波堤的基本努力有可能在海滩的更深处制造出新的问题。

澳大利亚国立大学的奥唐纳说:“你可能会在海堤的尽头看到越来越多的侵蚀,因为世界各地的海岸线都会受到自然环境的影响,随着潮汐和季节的变化而移动和变化。”

奥唐纳说,由于人们寻求保护私人资产和海滩等具有文化价值的公共地点,现在匆忙修建复杂的海堤,但这些修建几乎都是凭直觉操作。然而,她补充说,海堤只能限制海岸这么长时间。

奥唐纳还说,“人类不可能永远改造和征服大自然,无论是积极的还是消极的。人们当然会反击,尤其是那些拥有私人财产利益的人……但最终还是要做出一个决定,那就是:你不能再住在这里了,换个地方吧。”

艾略特说,虽然一些防波堤已经被证明可以工作长达几个世纪,但工程并不是一个消失的海岸的“神奇解决方案”。

“如果你住的海岸附近有侵蚀压力,那就意味着这里可能有泥沙不足的问题。你不能让沙子重新出现,所以你所做的一切都是通过海岸工程把压力推到一个新的地方。”艾略特说。

据美国太空总署(USACE)称,在纽约,斯塔顿岛海堤的第一份合同预计将于明年夏天授予,工程将于不久后开始动工。

该设计还包括湿地,是纽约市长比尔·白思豪(Bill de Blasio) 100亿美元“防气候”计划的一部分。

白思豪今年3月在为纽约一家杂志撰写的一篇文章中写道,“纽约别无选择,只能为即将到来的一切做好准备。迈阿密、休斯顿、查尔斯顿或任何沿海城市的未来,都将面临生存威胁。”

不仅是美国的城市面临着海平面水位上升的威胁,包括总共拥有1800万人口的印度尼西亚雅加达和越南胡志明市在内的主要国际城市,都面临着采取行动的紧迫压力。

由于如此多的人生活在如此靠近大海的地方,未来由于海平面上升带来的损失是惊人的,而创造一个持久解决方案的财务成本也正在日益上升。

澳大利亚国立大学的高级讲师塔亚娜·奥唐纳最后说:“我们减缓气候变化的时间拖得越长,适应气候变化付出的代价就越大。

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