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海岸綠色生態(tài)堤防研究與實踐 版權(quán)信息
- ISBN：9787030736611
- 條形碼：9787030736611 ; 978-7-03-073661-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海岸綠色生態(tài)堤防研究與實踐 內(nèi)容簡介
本書從濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，探索生態(tài)海堤防護的有效性和可持續(xù)性。在本底調(diào)查中總結(jié)國內(nèi)外研究成果和優(yōu)選經(jīng)驗，做實做全，可參考性強，較為系統(tǒng)的探討了生態(tài)堤防的概念、結(jié)構(gòu)、功能、類型、發(fā)展前景與不足，獲得生態(tài)堤防設計、建設、評估的成套技術(shù)，促進建立一套合理規(guī)范的崇明島生態(tài)堤防建設技術(shù)規(guī)范體系，為長三角城市群和長江經(jīng)濟帶生態(tài)大保護、綠色生態(tài)安全屏障提供崇明案例，為相似區(qū)域的生態(tài)海堤規(guī)劃提供背景資料，為構(gòu)建我國生態(tài)堤防理論研究體系提供科學依據(jù)，為推進符合我國國情的地區(qū)社會經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)堤防建設和管理提供重要技術(shù)支撐，為我國生態(tài)堤防研究水平提升至國際前沿打下基礎。
海岸綠色生態(tài)堤防研究與實踐 目錄
目錄
**章 海岸綠色生態(tài)堤防理念的產(chǎn)生 1
1.1 海岸帶脆弱性加劇 2
1.2 傳統(tǒng)海岸堤防工程困境 7
1.3 海岸綠色生態(tài)堤防理念 13
第二章 海岸綠色生態(tài)堤防概念、特征、類型及實例 14
2.1 海岸綠色生態(tài)堤防概念 14
2.2 海岸綠色生態(tài)堤防特征 15
2.3 海岸綠色生態(tài)堤防的組成部分和類型 17
2.4 國內(nèi)外海岸綠色生態(tài)堤防實例 21
第三章 崇明島海堤前沿灘涂侵蝕風險 34
3.1 歷史變遷和地理概況 34
3.2 灘涂植被變化狀態(tài) 41
3.3 灘涂侵蝕風險 59
第四章 崇明島灘涂侵蝕機理及變化預測 81
4.1 控制島灘涂沖淤的自然因素 81
4.2 促淤圈圍工程對環(huán)島灘涂沖淤的影響 88
4.3 環(huán)島灘涂岸線未來變化預測 91
4.4 小結(jié) 102
第五章 崇明島海堤前沿灘涂防浪特征 103
5.1 灘涂植被防浪概述 103
5.2 潮灘植被常浪影響下的能耗分析 104
5.3 潮灘植被臺風大浪影響下的能耗分析 116
5.4 灘涂防浪風險評估 129
第六章 海岸綠色生態(tài)堤防新構(gòu)想 135
6.1 灘涂面臨的困境 135
6.2 海岸綠色生態(tài)堤防配準 136
6.3 環(huán)崇明島綠色生態(tài)堤防構(gòu)想 136
第七章 海岸綠色生態(tài)堤防策略與前景 141
7.1 海岸綠色生態(tài)堤防的現(xiàn)實問題 141
7.2 環(huán)崇明島海岸綠色生態(tài)堤防的啟示 146
參考文獻 148
**章 海岸綠色生態(tài)堤防理念的產(chǎn)生 1
1.1 海岸帶脆弱性加劇 2
1.2 傳統(tǒng)海岸堤防工程困境 7
1.3 海岸綠色生態(tài)堤防理念 13
第二章 海岸綠色生態(tài)堤防概念、特征、類型及實例 14
2.1 海岸綠色生態(tài)堤防概念 14
2.2 海岸綠色生態(tài)堤防特征 15
2.3 海岸綠色生態(tài)堤防的組成部分和類型 17
2.4 國內(nèi)外海岸綠色生態(tài)堤防實例 21
第三章 崇明島海堤前沿灘涂侵蝕風險 34
3.1 歷史變遷和地理概況 34
3.2 灘涂植被變化狀態(tài) 41
3.3 灘涂侵蝕風險 59
第四章 崇明島灘涂侵蝕機理及變化預測 81
4.1 控制島灘涂沖淤的自然因素 81
4.2 促淤圈圍工程對環(huán)島灘涂沖淤的影響 88
4.3 環(huán)島灘涂岸線未來變化預測 91
4.4 小結(jié) 102
第五章 崇明島海堤前沿灘涂防浪特征 103
5.1 灘涂植被防浪概述 103
5.2 潮灘植被常浪影響下的能耗分析 104
5.3 潮灘植被臺風大浪影響下的能耗分析 116
5.4 灘涂防浪風險評估 129
第六章 海岸綠色生態(tài)堤防新構(gòu)想 135
6.1 灘涂面臨的困境 135
6.2 海岸綠色生態(tài)堤防配準 136
6.3 環(huán)崇明島綠色生態(tài)堤防構(gòu)想 136
第七章 海岸綠色生態(tài)堤防策略與前景 141
7.1 海岸綠色生態(tài)堤防的現(xiàn)實問題 141
7.2 環(huán)崇明島海岸綠色生態(tài)堤防的啟示 146
參考文獻 148
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海岸綠色生態(tài)堤防研究與實踐 節(jié)選
**章 海岸綠色生態(tài)堤防理念的產(chǎn)生 人類自古擇水而居，臨水而倚，由水而興，從山地走向河流，自河流匯聚到河口海岸，海岸帶人類文明經(jīng)受了歷次臺風和風暴潮洗禮，海塘、土壩、海堤及防護林在無數(shù)次的毀壞中被重建，一道道殘留的堤壩和地層記錄的遺跡見證了人與風暴潮或臺風的博弈。堤防，確保了海岸帶人類文明的延續(xù)，是人類抗爭風暴潮的重要舉措。無論是東方還是西方沿海國家，興建的海岸堤壩工程在應對臺風、風暴潮及颶風等災害侵襲方面都起到至關(guān)重要的防護功能，被認為是解決海岸面臨洪水風險的昀佳和昀終方案。 然而，隨著全球氣候變化，海平面上升且在近百年迅速上升成為不爭之實。同時，臺風、風暴潮及颶風等頻發(fā)并日益增強，這對沿海城市經(jīng)濟與社會的良性發(fā)展、社區(qū)居民生命及財產(chǎn)安全均構(gòu)成嚴峻威脅。海岸及三角洲地勢低平且多洼地、沼澤及潮溝通道遍及，這更有利于臺風或風暴潮直驅(qū)而入，在很大程度加劇了沿海城市遭受襲擊和經(jīng)濟損失的風險。特別指出的是，海岸帶有超過全球 70%的人口和 60%的大城市，當前人口仍在不斷向海岸和三角洲富集，因臺風、風暴潮等造成的沿海損失難以估量。如美國每年颶風造成的損失達 280億美元。近年來，中國風暴潮災害帶來的經(jīng)濟損失同樣呈波動上升趨勢，風暴潮平均登陸一次所造成的直接經(jīng)濟損失約為 269.32億元（謝麗和張振克， 2010；王德運等，2020）。 IPCC（2021）的第六次報告進一步指出，整個21世紀，沿海地區(qū)海平面持續(xù)上升，強臺風及颶風等極端天氣更趨于平常，過去百年一遇的極端氣候事件在 21世紀很可能會每年都出現(xiàn)，如何應對全球變暖引發(fā)的海洋極端天氣，無疑是沿海城市面臨的亟須解決的棘手難題。 日趨增強的海洋災害天氣事件、全球大范圍海平面上升，以及日趨惡化的沿海災損等諸多跡象表明，傳統(tǒng)的堤壩海岸防護工程已受到嚴峻挑戰(zhàn)。 1）為什么目前的堤壩工程不再或不能再像過去一樣能很大程度抵御洪災？ 2）對于抵御或應對新的海洋極端天氣，采取加高和加固堤壩工程的措施是否有效？ 3）針對海平面持續(xù)上升，以及臺風、風暴潮和颶風持續(xù)增強，有必要繼續(xù)加高和加固堤防工程嗎？ 4）假定堤壩工程有可能失效，如何尋求新的措施降低或有效削減來自海洋極端災害帶來的風險？ 當前海平面上升及引發(fā)風暴潮災害時，政府及當?shù)卦∶癫扇〉姆椒ㄍ菍Φ虊喂こ踢M行加固和加高。然而，這種方法短期看似有效，但長期而言卻又面臨新的問題：颶風、臺風及風暴潮將帶來嚴重的降水事件，這將導致沿海城市瞬時出現(xiàn)內(nèi)澇，且堤壩外潮水位高而難以排泄，這亦將引起城市水位迅速升高，甚至導致城市出現(xiàn)癱瘓；每千米堤壩加高加固的成本呈幾何級數(shù)上升，加固堤壩的成本與抵御臺風能力不成正比，防災可能收效甚微；被譽為“現(xiàn)代海上長城”的堤壩，如屏障般將城市與海洋隔絕，也同樣掐斷了海岸濕地生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)與能量間的聯(lián)通；不同于 20世紀，當前流域高壩構(gòu)建迅速引起入海泥沙急劇下降，先前堤壩前沿寬廣發(fā)育的灘涂因泥沙來源匱乏而普遍出現(xiàn)侵蝕后退，這也可能讓堤壩暴露于臺風大浪之中，加之近底層水體對堤根的局部長期作用，將導致堤角掏空或失穩(wěn)而坍塌，昀終將沿海城市陷于風險中。令人遺憾的是，之前大多海堤在設計中并沒有將堤壩納入到流域—海岸—海洋動力的系統(tǒng)進行考察，單純從堤壩結(jié)構(gòu)及堤壩配置如何應對風暴潮的角度進行海堤的設計和功能配置，長此而往不但沒有達到海堤防護的根本目標，相反會加重相應的海洋災害。 因此，當全球二氧化碳排放激增引發(fā)海平面上升，風暴潮、臺風及颶風加劇等一系列環(huán)境風險及災害時，灘涂濕地作為昀重要的碳存貯區(qū)之一，在抵御臺風、風暴潮及颶風襲擊方面發(fā)揮著重要的消浪緩流價值。歐美國家已經(jīng)開始嘗試退堤還灘，退耕地還濕地，試圖在沿海城市與海洋之間構(gòu)建大規(guī)模或?qū)拸V的潮灘濕地，以達到抵御極端海況且碳增匯的雙贏目標。簡而言之，這種扎根于潮灘之上，形成鹽沼、紅樹林及海草等生態(tài)系統(tǒng)的綠色海岸以防護城市避免遭受洪水之險的堤防配制，被稱為一種新的堤防措施——海岸綠色生態(tài)堤防。目前，海岸綠色生態(tài)堤防陸續(xù)在全球沿海國家或地區(qū)開始踐行，似有取代傳統(tǒng)堤壩工程之勢。但海岸綠色生態(tài)堤防是否能行之有效？是否可取代傳統(tǒng)堤壩工程？是否能推而廣之？仍需理論和技術(shù)的論證，以及案例踐行，方能辨其效果，以真正促進全球沿海城市健康、安全發(fā)展。 1.1 海岸帶脆弱性加劇 1.1.1 氣候變化錯綜復雜 海岸帶是陸地和海洋的交匯區(qū)，為地球陸海昀大和昀狹長的界面。該界面匯集了“山河湖海林田草”幾乎全部陸地與近海重要生態(tài)系統(tǒng)類型，以占全球不到 20%的面積產(chǎn)出超過 50%的經(jīng)濟總值。同時，該界面還承載全球超過 2/3的大城市，蘊含富饒的生物、礦產(chǎn)及航運資源（駱永明， 2016）。然而，這一界面同樣也是陸海高低大氣壓交匯地帶，海陸熱力性質(zhì)因陸地地形及海洋性質(zhì)的差異而不同，導致海岸帶出現(xiàn)錯綜復雜的氣候。尤其是，全球變暖海洋溫度升高已誘發(fā)海陸熱力發(fā)生明顯改變，進而影響海岸帶一系列極端天氣事件發(fā)生。昀為顯著的是，近百年來海平面以 3～4mm/yr的速度快速上升，未來百年內(nèi)海平面上升速度將進一步加速。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（ IPCC）發(fā)布的第六次評估報告**工作組報告《氣候變化 2021：物理科學基礎》（IPCC，AR6）明確指出：人類活動的影響導致大氣、海洋、冰凍圈和生物圈廣泛而快速地變化。據(jù) IPCC報告，自 20世紀 50年代以來，全球升溫帶來了更復雜的氣候變化，包括干、濕、風、雪、冰等多因子的多重變化。報告顯示地球的“生命體征”惡化達到了創(chuàng)紀錄水平，代表行星健康的 31個關(guān)鍵指標中，與海洋相關(guān)的海平面、冰川厚度、海冰范圍、海洋熱量等指標達到歷史極值（Ripple et al.，2021）。整個 21世紀乃至更長時間尺度上，全球變暖影響下導致的一系列變化特別是海洋、冰蓋、海平面的變化形勢難以逆轉(zhuǎn)。進一步的變暖將加劇多年冰川、冰蓋的融化，以及積雪、夏季北極海冰的損失，這會導致全球海平面上升平均值可能超過預期（Ripple et al.， 2021）。海平面上升的同時，氣候變化引起臺風、風暴潮及颶風，海岸侵蝕、港灣河口快速淤積或侵蝕、鹽水入侵、沿海土地鹽漬化及地面沉降（Erten and Rossi， 2019；He et al.，2019；Osorio-Cano et al.，2019；Smee，2019；Van Coppenolle and Temmerman，2019）等氣候變異強化的次生災害已呈現(xiàn)出惡性發(fā)展趨勢。與此同時，海洋變暖、海洋酸化、氧氣含量降低與更頻繁的海洋熱浪將嚴重影響到海洋和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)（ IPCC，AR6）。這些常有或新增加的災害無疑對海岸帶的安全產(chǎn)生巨大威脅，不利于海岸城市的健康持續(xù)發(fā)展。因而，人們對海岸帶地區(qū)安全問題的擔憂由來已久，全球變暖導致海岸帶面臨復雜的氣候狀態(tài)，將威脅海岸帶地區(qū)的生態(tài)安全。傳統(tǒng)的堤壩工程在應對這些大尺度和即將成為常態(tài)的災害時，更顯無奈與無力。 1.1.2 海洋災害加劇而頻繁 海岸帶是極為脆弱的環(huán)境系統(tǒng)，地震、海嘯、火山爆發(fā)動輒危及或?qū)е抡麄片區(qū)生物死亡，每年歷經(jīng)的臺風、颶風及風暴潮則是影響海岸帶社會、經(jīng)濟及生態(tài)等的常見災害。錯綜復雜的氣候變化已導致海岸帶地區(qū)遭受洪澇、風暴及其他次生自然災害的頻率和強度不斷增加，全球氣候相關(guān)災害數(shù)量激增（圖 1-1），如毀滅性的洪水、超乎尋常的暴風雨、熱浪和火山爆發(fā)等（ Ripple et al.， 2021），這些災害都在海岸帶存在，且?guī)淼暮０渡鷳B(tài)安全風險進一步上升。同時，日趨增加的海岸帶人口也加速沿海城市的發(fā)展，反過來，一旦出現(xiàn)海洋災害，海岸帶受困或死亡的人口亦相應增加，到目前為止，即使有堤壩工程防護，臺風、風暴潮及颶風等構(gòu)成的海岸帶風險仍是未解難題，仍然在很大程度構(gòu)成海岸帶重大風險，并帶來災難性后果。全球緊急災難數(shù)據(jù)庫（ Emergency Events Database，EM-DAT）數(shù)據(jù)顯示， 2000～2020年，全球共記錄了 8643起自然災害事件，造成 135.8萬多人死亡，受災人口超過 41.55億人，經(jīng)濟損失 3.5萬億美元。其中，洪水和風暴是發(fā)生頻率昀高、破壞昀嚴重的災害事件，由 49.5%（2000年）上升到 62.9%（2020年），海岸帶遭受洪水和風暴的影響高居前列。 圖1-1 1900～2020年全球自然災害（數(shù)據(jù)來源：EM-DAT） 海岸帶災害遍及世界沿海各國，但以亞洲受災為重，全球受災昀多的國家有七成以上位于亞洲。其中東亞、東南亞地區(qū)瀕臨印度洋和太平洋，且處于太平洋板塊、印度洋板塊及亞歐板塊三大板塊交界帶和世界昀大的季風影響區(qū)，因而地震、海嘯及疊加在季風影響的臺風與風暴潮不僅導致該區(qū)域海岸災害頻繁，而且災害強度明顯高于世界其他區(qū)域。我國海岸帶受熱帶氣旋和西伯利亞強冷空氣的影響強烈，洪水和風暴頻發(fā)程度高居世界首位（圖 1-2）。此外，天文大潮、風暴潮、洪水、災害性波浪往往在海岸帶地區(qū)匯聚疊加，使得海岸災害風險大大增加（Woodruff et al.，2013；He et al.，2014）。例如，1928年襲擊美國佛羅里達州的颶風摧毀了一條防洪堤引發(fā)洪水，1953年風暴沖垮荷蘭北海攔海大堤（王喜年， 1993），1978年“吉爾伯特”颶風造成北美洲牙買加、海地、墨西哥等國家百億美元損失，1997年“溫妮”臺風登陸恰值天文大潮，上海吳淞口潮位高達 5.99m，華東地區(qū)經(jīng)濟損失超過 400億元（陳滿榮和王少平， 2000），2005年“卡特里娜”颶風導致整個新奧爾良市區(qū)被淹，經(jīng)濟損失近千億美元（鄭晶晶等， 2007；Hensley and Varela，2008），2008年“黑格比”臺風造成中國直接經(jīng)濟損失 800億元（盧瑩等，2021），2012年“桑迪”颶風致使美國綜合損失高達 630億美元（翟俊， 2016），2017年“哈維”颶風襲擊得克薩斯州東南海岸，巨大洪水破壞造成超過 200億美元損失（ Davlasheridze et al.，2019），2019年超強臺風“利奇馬”導致中國直接經(jīng)濟損失 515億元（李雪峰， 2020）。前述海岸城市遭受風暴潮襲擊而出現(xiàn)極大損失，誠然堤壩在抵御臺風、風暴潮等極端海洋災害中發(fā)揮重要作用，但一旦潰壩或海洋災害導致的洪水超過堤壩高度，則沿海城市極可能出現(xiàn)類似新奧爾良城市的淹水之災。尋求新的途徑解決海平面上升及越發(fā)頻繁的風暴潮災害是整個所有國家和地區(qū)亟須解決的問題。 圖1-2 2000～2020年沿海國家典型自然災害（數(shù)據(jù)來源：EM-DAT） 1.1.3 高強度人類活動導致海岸帶災險 地震、海嘯及火山爆發(fā)對海岸構(gòu)成嚴重局部危險，海平面上升則對海岸構(gòu)成普遍性的風險，如導致海灘侵蝕后退，三角洲發(fā)生沉溺。然而，除地球構(gòu)造應力及太陽能形成的內(nèi)、外應力外，人類活動亦在廣度和深度上不斷影響地球，改變地表系統(tǒng)。自人類世以來，高強度的人類活動已遍及整個地球，海岸帶成為高強度人類活動的重要承載區(qū)。海岸帶或三角洲抽取地下水，導致沿海城市地面發(fā)生大幅度沉降，海岸潮間帶被圈圍成為土地，港灣被攔截開發(fā)新城，如荷蘭西南三角洲地帶由于過度圍墾土地發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品業(yè)而發(fā)生海水倒灌事件（李榮軍，2006），印度尼西亞首都雅加達每年抽取大量地下水導致地面下沉，由于海平面上升該區(qū)域預計在 2050年被淹沒 95%（Takagi et al.，2018），我國玉環(huán)市漩門圍墾造堤工程實施后，圍區(qū)潮間帶不再受潮汐作用因而影響部分鳥類棲息地生境質(zhì)量（陳俐驍?shù)龋?019），此類例子比比皆是，不勝枚舉。 21世紀以來，海洋及沿海地區(qū)已承擔了全球約 90%的貿(mào)易運輸，維持數(shù)十億人的基本生計。港為城用，城以港興。海岸帶港口林立，對海岸的開發(fā)和利用已遠超過去任何一個世紀，人類活動對海岸帶的影響難以估量，無意或有意地開發(fā)和掠奪海岸及近海資源，導致海岸自然資源永久性難以恢復。正如恩格斯所說：“我們
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