超強(qiáng)臺風(fēng)背景下日本東京灣海岸線安全防護(hù)體系建設(shè)

王江波,王 俊,茍愛萍

(1.南京工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，江蘇 南京 211816;2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418)

2017年以來，受臺風(fēng)“天鴿”、“山竹”的影響，粵港澳大灣區(qū)遭受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。種種臺風(fēng)災(zāi)害事件表明，中國在海岸線防護(hù)的安全性、手段的多樣性以及景觀的生態(tài)性等方面采取的措施不夠成熟。中國關(guān)于海岸帶防護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)起步較晚。首先，1980年中國有關(guān)海岸帶管理立法才正式出臺，對海岸帶范圍內(nèi)各要素的整體性尚缺乏充分認(rèn)識。其次，進(jìn)入21世紀(jì)，中國新出臺的法律法規(guī)如《海域使用管理法》《海島保護(hù)法》等綜合程度有所提高，但未打破傳統(tǒng)海陸分割的管理桎梏，對海岸帶管理各種社會關(guān)系很難起到綜合和系統(tǒng)的調(diào)整作用[1]。最后，中國現(xiàn)有相關(guān)法律，顯然難以滿足海岸帶這一特殊區(qū)域管理的要求，法律的碎片化難以解決海岸帶管理中出現(xiàn)的綜合性問題，而法律之間的矛盾或模糊的規(guī)定帶來了管理實踐中的部門沖突。如有關(guān)灘涂、河口區(qū)的管理權(quán)限問題，一度引發(fā)海洋部門與其他管理部門間的爭執(zhí)[2]。此外，國內(nèi)災(zāi)前防御措施和災(zāi)后處理機(jī)制多不夠完善。位于太平洋西岸的東京灣，其海岸線面臨的各類災(zāi)害與中國沿海地區(qū)相似。東京灣區(qū)各城市比中國沿海各地區(qū)的城市較為發(fā)達(dá)，所采取的海岸線防護(hù)手段、制定的法律法規(guī)也較為先進(jìn)。對于東京灣區(qū)來說，由于其地理位置的特殊性，當(dāng)經(jīng)受臺風(fēng)等的災(zāi)害頻繁襲擊時，東京灣海岸線災(zāi)前的工程性技術(shù)防御效率很高，災(zāi)后完備的處理措施值得借鑒。

在海岸線防護(hù)方面，早先是以規(guī)劃管理理論研究為主[3-4]。隨著海岸空間戰(zhàn)略的發(fā)展，海洋空間管制規(guī)劃為研究重點[5]。在此基礎(chǔ)上，海岸的生態(tài)評價方法體系逐漸建立起來，并在生態(tài)承載力量化評價及空間可視化研究領(lǐng)域展開深入探索[6]。2015年以后，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)、新方法的出現(xiàn)，帶來了海岸線基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)、災(zāi)害評估，以及監(jiān)測系統(tǒng)的新發(fā)展[7-10]。綜合中國和日本在海岸線防護(hù)方面的文獻(xiàn)，可以看出，國內(nèi)在海岸線防護(hù)方面的研究較少，大多偏向于海岸帶規(guī)劃和管理層面的探究，關(guān)于海岸帶規(guī)劃的法律制定較晚；日本在海岸線保全方面研究較為深入，將海岸線保護(hù)與計算機(jī)等領(lǐng)域進(jìn)行了有效結(jié)合，使其在海岸線防護(hù)和措施應(yīng)對方面取得相當(dāng)大的突破?；诖耍疚倪x擇與中國區(qū)位接近，災(zāi)害類型相似的日本東京灣海岸線防護(hù)為參考，通過研究其海岸線防護(hù)的經(jīng)驗和特色，以此為中國海岸線防護(hù)提出一些可借鑒的科學(xué)建議。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀介紹

1.1 日本東京灣區(qū)概況

東京灣沿岸是由千葉縣洲崎以北到神奈川縣劍崎以南部分組成，主要經(jīng)過千葉縣、東京都、以及神奈川縣，其海岸線的總長度約770 km。受到地形環(huán)境的影響，東京灣沿岸常年遭受臺風(fēng)襲擊，由此，帶來巨大的海嘯、海水倒灌等災(zāi)害事件的發(fā)生。東京灣主要包括千葉縣、神奈川縣、東京都三部分。東京灣是以富津岬與觀音崎之間狹窄的部分為界，分為內(nèi)灣和外灣。外灣由洲崎到富津岬、觀音崎到劍崎組成，易受外海的影響，海底是險峻的地形，與內(nèi)灣相比風(fēng)浪較大，海嘯產(chǎn)生的危險性高。外灣有眾多的沙灘、巖石、藻場等自然資源，水質(zhì)良好，提供了很多珍貴生物良好的生存環(huán)境。同時，漁業(yè)、海洋性的娛樂場所，被作為生產(chǎn)活動、環(huán)境學(xué)習(xí)、教育的場所來使用。為滿足居民對海洋娛樂的需求，從20世紀(jì)50年代開始，日本政府除了對沙灘、潮灘、淺灘的治理外還對娛樂場地、人工沙灘、海釣設(shè)施等近水空間采取了一系列治理和維護(hù)措施[11-13]。

1.2 東京灣海岸線典型災(zāi)害事件

從東京灣海岸線受到風(fēng)暴潮災(zāi)害事件可以看出，該區(qū)在20世紀(jì)有3次重大臺風(fēng)災(zāi)害，造成的死亡人數(shù)最多，被稱為“昭和三大臺風(fēng)”，即室戶臺風(fēng)、枕崎臺風(fēng)、伊勢灣臺風(fēng)。其中，室戶臺風(fēng)經(jīng)過的地方，建筑物遭到了嚴(yán)重破壞，特別的木制校舍大面積倒塌，造成了學(xué)校師生嚴(yán)重的傷亡，四天王寺五重塔被徹底毀壞，導(dǎo)致整個大殿傾倒，同時還引起大阪灣海水倒灌。日本根據(jù)室戶臺風(fēng)的經(jīng)驗，在2000年修訂了建筑標(biāo)準(zhǔn)法，要求建筑物必須能夠承受最大風(fēng)速61 m/s以下的臺風(fēng)沖擊。此后，進(jìn)入21世紀(jì)，超強(qiáng)臺風(fēng)頻繁地侵襲東京灣海岸線地區(qū)，給當(dāng)?shù)鼐用裨斐刹煌潭鹊慕?jīng)濟(jì)損失和生命安全威脅(見表1)。

表1 日本東京灣1917-2019年主要的臺風(fēng)災(zāi)害

1.3 東京灣海岸線政策法律和規(guī)劃編制

1.3.1 海岸線政策法律演變過程 日本的《海岸法》于1956年頒布，該法律制定的關(guān)于“防護(hù)”方面內(nèi)容，其目的主要保護(hù)海岸免受海嘯、風(fēng)暴潮、海浪和其他因海水或地面變化引起的破壞。為提高人們對海岸侵蝕、沿海生態(tài)環(huán)境破壞的認(rèn)識，滿足人們對海洋娛樂的需求。1999年日本對《海岸法》部分內(nèi)容進(jìn)行修改，其主要增加關(guān)于“環(huán)境”方面的內(nèi)容，即在“防護(hù)”的基礎(chǔ)上，增加開發(fā)和維護(hù)沿海環(huán)境，正確利用公共海岸。2011年3月11日，東北太平洋地震發(fā)生后，在“防護(hù)”“環(huán)境”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加有關(guān)“利用”方面的內(nèi)容。2014年日本對《海岸法》部分內(nèi)容做出了進(jìn)一步修改，其目的一方面是促進(jìn)海岸管理中的防災(zāi)減災(zāi)措施，建立安全可靠的閘門和水閘運行系統(tǒng)；另一方面是適當(dāng)維護(hù)和管理沿海保護(hù)設(shè)施，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r加強(qiáng)沿海維護(hù)和管理(見表2)。

表2 日本東京灣海岸線相關(guān)法律和政策文件的制定[11-13]

1.3.2 海岸線規(guī)劃編制 2004年，根據(jù)東京灣的自然和社會特征、海岸防護(hù)、環(huán)境和利用的基本措施，需要對海岸開發(fā)制定長期有效的相關(guān)保護(hù)計劃，由都道府縣牽頭確定東京灣海岸保全基本計劃。該計劃主要包括3個部分，即《東京灣海岸保全基本計劃(千葉縣區(qū)間)》《東京灣海岸保護(hù)基本計劃(神奈川縣區(qū)間)》《東京灣海岸保護(hù)基本計劃(東京都區(qū)間)》3個區(qū)間計劃構(gòu)成，其主要內(nèi)容是對侵蝕、海嘯等災(zāi)害進(jìn)行設(shè)施整頓，重點是確保在海嘯和高浪的防護(hù)上。此后，在2013—2015年千葉縣、東京都、神奈川縣分別對海岸保全計劃的內(nèi)容做出了部分修改和完善(見表3)。

表3 日本東京灣海岸保全相關(guān)規(guī)劃文件的制定[11-13]

根據(jù)自然特性和社會特性，東京灣海岸保全基本計劃中提出了關(guān)于長期的防護(hù)、環(huán)境、利用的措施以及海岸帶設(shè)施整備的基本事項。其中，“環(huán)境”和“利用”是在傳統(tǒng)的“防護(hù)”之外加入的新舉措，推進(jìn)了東京灣海岸線協(xié)調(diào)統(tǒng)籌保護(hù)[13]。在海岸保全基本計劃的制定中，涉及到的相關(guān)人員包括：東京灣地區(qū)的居民、學(xué)者、市町村長、海岸工作者以及國家層面的環(huán)保部、國土交通省、文部省等行政首長(見圖1)。

圖1 日本東京灣海岸保全基本計劃的制定流程圖[14]

2 東京灣海岸線安全防護(hù)規(guī)劃的特色分析

東京灣海岸線安全防護(hù)規(guī)劃的特色主要為“四多”，即災(zāi)害防護(hù)類型的多元性、規(guī)劃理念的多維度性、防護(hù)空間體系的多層次性、工程設(shè)施系統(tǒng)的多樣性。

2.1 災(zāi)害防護(hù)類型的多元性

因地理位置的特殊性，日本雖四面臨海，但其海岸周邊具有不同的特征。例如，在太平洋一側(cè)和日本海一側(cè)，其四季擁有不同的海岸風(fēng)貌，由于季節(jié)不同，風(fēng)暴潮、海浪等產(chǎn)生的破壞程度也不相同。

日本海岸線主要面臨的自然災(zāi)害包括風(fēng)暴潮、巨浪、漂沙、地質(zhì)災(zāi)害、飛沙、洪澇等，給海岸線人民的生命和財產(chǎn)造成重大損失。

為增加防護(hù)設(shè)施的作用，在海岸線保全基本計劃中，針對東京灣海岸線主要的自然災(zāi)害類型，設(shè)置與之相應(yīng)的防護(hù)措施(見表4)。

表4 日本東京灣海岸線防護(hù)設(shè)施及其作用[14]

2.2 規(guī)劃理念的多維度性

東京灣海岸線防護(hù)的初衷是從人的角度出發(fā)，提供一個安全、與自然共生、舒適、充滿活力的海岸。東京灣海岸線防護(hù)規(guī)劃在編制時，不僅考慮安全防護(hù)，還將環(huán)境保護(hù)和開發(fā)利用一并考慮，這三者之間既相互協(xié)調(diào)又相互各有特點。

2.2.1 安全防護(hù) ①為了應(yīng)對海岸侵蝕，防止海岸線上的沙石受到長期侵蝕，在侵蝕最嚴(yán)重的地方，應(yīng)建立海岸管理崗?fù)?，可以隨時保持與管理人員取得相應(yīng)聯(lián)系，確保泥土沙石的供應(yīng)，以此提高沙灘的防御能力。對于海岸侵蝕背后可能導(dǎo)致部分土地?fù)p失的地域，通過離岸堤等新的設(shè)施進(jìn)行改良。②根據(jù)氣象、地形等的特點，尋求與環(huán)境、利用的協(xié)調(diào)，有計劃地實施適當(dāng)?shù)暮０侗Ｗo(hù)設(shè)施的整備工作。另外，在安裝海岸防護(hù)設(shè)備時，要與當(dāng)?shù)鼐用?、區(qū)町村等相關(guān)人員進(jìn)行信息和意見的交換，通過政府、市民、社會三者之間的合作，建設(shè)更加美好的海岸。③加強(qiáng)沿海周邊災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，建立“智慧氣象”信息共享平臺，實時發(fā)布災(zāi)情信息，提高減災(zāi)應(yīng)變能力，同時在沿海周邊埋設(shè)海嘯監(jiān)測儀器來達(dá)到防災(zāi)的效果，定期檢查維護(hù)海岸線周邊的災(zāi)害防御設(shè)施，發(fā)現(xiàn)有故障設(shè)施時，應(yīng)及時對其進(jìn)行修繕。

2.2.2 環(huán)境保護(hù) ①為了保護(hù)海岸線區(qū)域的環(huán)境，在珍貴動植物的棲息地，應(yīng)禁止車輛進(jìn)入；針對可能對環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響的浮游生物，應(yīng)采取必要的措施等。②積極推進(jìn)美化和地域一體化的海岸活動，提高使用者的環(huán)境觀念，促進(jìn)海岸保護(hù)思想的普及和環(huán)境意識的提高。③需要與地區(qū)居民和社會團(tuán)體共同展開對海岸的保護(hù)。

2.2.3 開發(fā)利用 ①確保對海岸進(jìn)行安全、正確的利用。大多數(shù)人在海灘邊進(jìn)行娛樂活動，會對海岸環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞作用，需要對在海岸邊的人們進(jìn)行環(huán)境教育；在開發(fā)海岸娛樂設(shè)施和場地的同時，對產(chǎn)生海洋污染等的設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)加管制。②與社區(qū)相互協(xié)作。需要當(dāng)?shù)鼐用窈椭驹刚邊f(xié)同共進(jìn)，對海岸線周邊垃圾、沉積物等進(jìn)行周期性的清掃。加強(qiáng)對海岸利用的宣傳，努力提高人們對海岸保護(hù)意識。

2.3 防護(hù)空間體系的多層次性

在海平面零米及以下低洼地帶，如果缺乏相應(yīng)的海岸防護(hù)設(shè)施，將會發(fā)生浸水災(zāi)害事故，特別是在漲潮時期，海水倒灌所帶來的浸水災(zāi)害損失將會更大。因此，需要在海岸線低洼地帶修建一套完備的浸水防御系統(tǒng)，以此來防止海水滲入，保護(hù)海岸線地區(qū)人民的生命和財產(chǎn)安全。在海岸線保全基本計劃中，根據(jù)海岸線防護(hù)功能分類，將海岸保護(hù)設(shè)施分為堤壩、護(hù)岸、離岸堤、潛水堤、消波工程、突堤、養(yǎng)浜(沙灘養(yǎng)護(hù)工程、水閘、落水管等類型[15]。此外，根據(jù)施工方法來分類，可分緩傾堤、人工濕地、沙灘修復(fù)工程等。海岸線的基本防護(hù)方式有線和面兩種[11-13]。

(1) 線狀防護(hù)方式。在空間上通過橫向進(jìn)行拓展，一般是在海岸線設(shè)置直立的堤壩護(hù)岸，以工程型防護(hù)為主。由于土地復(fù)墾和土地利用等因素的存在，東京灣沿岸海岸大部分以線狀防護(hù)方式進(jìn)行修筑，雖然具有防御功能，但在很多情況下會對海岸利用帶來一定的阻礙。

(2) 面狀防護(hù)方式。以工程型+生態(tài)型為主，將防護(hù)措施分為“三道防線”，即堤前、堤上、堤后。堤前防護(hù)措施有離岸堤、人工潛堤、消波堤、突堤等，在遠(yuǎn)離海岸的海面上，與海岸線基本平行地堆積石材和消波預(yù)制板等建造的堤壩體，具有消波、降低風(fēng)暴潮、阻擋海水前進(jìn)的功能。堤上防護(hù)措施有防潮墻、防潮堤、陸閘、水閘、消波工程、階梯式防潮護(hù)岸、養(yǎng)浜工程、排水泵站，通過人工向海岸提供沙石土壤建，改善和維護(hù)海岸，以恢復(fù)被侵蝕海岸的功能。堤后防護(hù)措施為海岸林，具有防沙、防風(fēng)、防潮及防霧的功能，可以發(fā)揮綜合防護(hù)效果；同時，還有諸多蓄水和排水設(shè)施系統(tǒng)。根據(jù)海岸保全設(shè)施方面的適當(dāng)布置，通過復(fù)合的防護(hù)功能，海濱的環(huán)境保護(hù)、海岸的開發(fā)利用將會逐步完善。

東京灣沿岸不僅需要長期對海岸進(jìn)行防護(hù)，同時還要保護(hù)好海岸線上的景觀和生態(tài)系統(tǒng)，因此，面狀防護(hù)方式是較為完善的防護(hù)方式。在大多數(shù)地區(qū)，由于現(xiàn)實海岸保護(hù)設(shè)施的整備狀況或場地條件等的限制，不得不采用線的防護(hù)方式。對于條件較好的地區(qū)，爭取采用面狀的防護(hù)系統(tǒng)。

2.4 防護(hù)策略體系的多樣性

超強(qiáng)臺風(fēng)發(fā)生時，常有風(fēng)暴潮和巨浪伴隨。防波堤的高度為滿潮面的高度(朔望平均潮位)，同時海嘯所引起的海平面上升部分(高潮偏差)和風(fēng)浪的要素也包括在其中。為應(yīng)對伊勢灣臺風(fēng)所帶來的潮浪災(zāi)害，日本政府把保護(hù)人民的生命放在首位，正在從結(jié)構(gòu)性防護(hù)和非結(jié)構(gòu)性防護(hù)兩個方面推進(jìn)潮浪災(zāi)害的綜合應(yīng)對措施。

在結(jié)構(gòu)性防護(hù)層面，主要針對的是海岸線硬件防護(hù)，海嘯頻率高，防御設(shè)施需要考慮較多問題。例如，維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性、管理的難易性、施工的方便性、公眾的利用性等方面，需要與當(dāng)?shù)卣块T進(jìn)行協(xié)商考慮，從而使得設(shè)施維修方面能夠順利實施。在非結(jié)構(gòu)性防護(hù)層面，主要針對海岸線技術(shù)管理和信息通暢，海岸實施保全設(shè)施的維修需要時間和費用，針對緊急時的避難體制和信息管理等軟件對策，需要推進(jìn)地區(qū)居民與行政主管部門相互配合，因此，硬件和軟件對策并行實施同樣重要。

3 日本東京灣海岸線安全防護(hù)體系建設(shè)的啟示

3.1 制定海岸保護(hù)規(guī)劃

中國海岸帶防護(hù)方面的相關(guān)法律法規(guī)編制起步較晚。在立法方面，中國目前沒有綜合性的海岸帶管理法。從理念而言。中國現(xiàn)有的海岸帶管理法律法規(guī)，行業(yè)色彩濃厚，沒有將海洋生態(tài)系統(tǒng)的各環(huán)境要素作為整體予以綜合規(guī)范。長期以來，中國海岸帶管理更多關(guān)注海洋資源的開發(fā)與保護(hù)。從立法而言，相關(guān)立法側(cè)重于特定海洋資源的利用與保護(hù)，例如《野生動物保護(hù)法》《漁業(yè)法》《礦產(chǎn)資源法》《海島保護(hù)法》等都是針對不同環(huán)境要素進(jìn)行的立法規(guī)范。這割裂了各環(huán)境要素之間的原本密不可分的統(tǒng)一關(guān)系，導(dǎo)致管理目標(biāo)交錯，難以實現(xiàn)跨行政界限的和“空間—生態(tài)—行業(yè)”高度一體化的綜合管理。

中國可以借鑒東京灣的經(jīng)驗，在區(qū)域?qū)用?，由地方主管部門牽頭，相關(guān)利益方共同參與，編制一部具有區(qū)域性的海岸保護(hù)規(guī)劃。在管理層面，由海岸線地區(qū)的縣級主管部門負(fù)責(zé)，實行海岸線保護(hù)責(zé)任制，有效避免管理目標(biāo)錯位，難以跨界行政等問題。在規(guī)劃層面，進(jìn)一步細(xì)化具體內(nèi)容。在海岸保護(hù)規(guī)劃中，不僅要提高工程性防護(hù)的要求，還要對海岸線地區(qū)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的治理和保護(hù)，有效促進(jìn)海岸線的開發(fā)利用，以實現(xiàn)人與自然和諧相處。

3.2 構(gòu)建多重防護(hù)措施

在中國，人造沙灘較多，海岸線較長，海岸線防護(hù)的理念和措施較為單一，而東京灣在防護(hù)理念上較為成熟，已經(jīng)形成了一套完善的防災(zāi)工程體系。日本在東京灣構(gòu)建了多重防護(hù)體系，最后都落實到具體的工程實踐中。在新的防護(hù)措施方面，中國可以根據(jù)東京灣的經(jīng)驗，從傳統(tǒng)的、單一的、橫向的線狀防護(hù)轉(zhuǎn)向新型的、多重的、縱向的面狀防護(hù)措施。其中，線狀防護(hù)方式主要為工程性措施，一般采用硬質(zhì)護(hù)岸、擋水墻、可移動式擋水板、大壩和改造加固的堤防等措施；面狀防護(hù)方式需要通過工程性+生態(tài)性的措施，一般采用堤前削浪、堤岸防潮、堤后防洪三道防線工程。堤前削浪的目的是減弱海潮沖擊力，保護(hù)堤岸及岸后設(shè)施，主要的措施包括：因地制宜采用沙灘、塊石/預(yù)制混凝土異形塊、護(hù)面加糙、生態(tài)堤岸等方式。堤岸防潮的目的是防止潮水漫堤，主要的措施有：結(jié)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、堤岸現(xiàn)狀、道路功能等綜合采用微地形、封閉護(hù)欄、子堤式防浪墻或加高堤頂?shù)却胧?。堤后防洪的目的是減少洪澇災(zāi)害損失，主要措施有：結(jié)合道路改造建設(shè)海綿系統(tǒng)；結(jié)合街邊綠帶采用微地形建立防水線；建筑底層與地下空間出入口設(shè)置防水擋板、小區(qū)內(nèi)及公園綠地采用雨水花園建設(shè)模式。

3.3 提升災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警能力

中國可以借鑒東京灣的減災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。①建立“智慧氣象”信息共享服務(wù)平臺。精細(xì)化氣象預(yù)報到3 km，預(yù)報時間精確到小時。系統(tǒng)24 h監(jiān)測，計算氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)降水量、雷達(dá)等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合閾值設(shè)置自動識別、自動報警、自動電話叫應(yīng)和短信提醒。一旦預(yù)測到氣象災(zāi)害，根據(jù)預(yù)設(shè)發(fā)布要求通過不同渠道，將信息發(fā)送給相關(guān)人員，成為有的放矢的靶向預(yù)警，是一個集綜合監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警、信息發(fā)布、應(yīng)急指揮、業(yè)務(wù)管理的綜合業(yè)務(wù)平臺。②建立信息共享平臺上，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險隱患點、內(nèi)澇風(fēng)險隱患點、洪澇風(fēng)險隱患點、視頻監(jiān)控點、避災(zāi)場所、環(huán)境監(jiān)測點、大中型水庫和江河控制站、近兩年的醫(yī)療數(shù)據(jù)、天基、地基和空基氣象數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)地理信息上疊加顯示，構(gòu)成全域綜合防災(zāi)減災(zāi)“一張圖”，為做好災(zāi)害綜合防御工作提供數(shù)據(jù)支撐。③通過打造掌上移動氣象臺，在氣象微信號上發(fā)布?xì)庀笮畔?，提供貼心服務(wù)。