为了控制洪水,荷兰人转向大自然寻求灵感

荷兰的堤防系统和海门盖茨的系统长期以来一直是世界上最好的。但随着国家面对气候变化的挑战,越来越依赖于模仿自然系统和利用大自然遏制海洋的技巧的技术。

在沿着荷兰南部的冬季冬季的冬季冬季,两个海滩上,往风,沿着沿着风的新月漫步,延伸超过半英里进入北海。附近是一个雪橇队在岸边散布的2800万立方米堆积的堆积。如果所有人如计划如此,土墩最终将消失,被海洋电流重新排列成一个12英里长的缓冲区,在未来二十年内保护海岸线。

这是沙发,洪水控制技术的最新创新之一,并设计为国家水板Rijkswaterstaat说,所以“自然将把沙子带到正确的地方”。“建造了该国的海盖和堤坝vaunted系统后,荷兰规划者和工程师现在正在推出新技术,以便在海湾保持水。

“通常情况下,这里有很多侵蚀,”水利工程师Mathijs van Ledden说,他的手臂伸向积雪覆盖的蜿蜒在一个细长的泻湖周围的尖嘴。范·莱登是一名洪水风险降低专家皇家HaskoningDHV,荷兰工程咨询涉及创建砂发动机,目前宽2.2英里。“这座沙子的大水库应该及时重新滋养剩下的海岸,”他说,朝着几英里远的海牙地平线打手势。

荷兰防洪砂发动机
当洋水缓慢地重新分配其疏浚物质时,砂发动机将强化侵蚀海滩。Rijkswaterstaat / Joop Van Houtt

砂机是中国的标志性工程建立自然该组织由荷兰工业、大学、研究机构和公共水利机构组成,旨在利用自然系统进行下一代水利工程。该项目于2011年底完成,耗资5000万欧元(6700万美元),其目标是为受侵蚀的海滩提供长期防御,因为洋流会逐渐重新分配其挖泥材料。到目前为止,这条海岸线需要每五年补充一次沙子,这需要昂贵的疏浚,破坏了海洋生态系统。代尔夫特理工大学(TU Delft)海岸工程系主任、该技术的主要发明人马塞尔·斯蒂夫(Marcel sttive)表示,这种“沙机”将以一半的价格为海滩提供大约20年的食物。

“此时,这是我们最安全的海岸,”静态说。他说,当沙子完全展开时,它将保护20公里(12.4英里)的海岸线从海平面上升的目前的海岸线。如果水量增加,“我们只会增加更多。”

随着海平面的上升——许多沿海专家预测本世纪海平面将上升3到5英尺——以及气候变化预计将增加风暴的频率和强度,防洪成为全球日益紧迫的问题。荷兰人是洪水控制技术的前沿,他们早就意识到汹涌的海洋和泛滥的河流会给他们地势低洼的国家造成的破坏。自中世纪以来,这里就一直在进行水利工程,这个国家的1670万居民拥有“干脚”,这多亏了一个堤坝、运河网络,以及像鹿特丹附近的麦斯兰屏障这样的工程奇迹:当北海风暴潮来袭时,这两个闸门会自动关闭,以保护城市及其主要港口。

管理水是荷兰的大型企业:荷兰液压工程师和相关行业于2008年从世界各地的项目中推出了大约75亿欧元(100亿美元),根据最近的数据荷兰水合作伙伴关系。But while the Dutch export their high-tech engineering prowess worldwide — designing gigantic, mechanical structures like London’s Thames Barrier — at home the future of flood-defense encompasses a return to basics: utilizing natural materials, mimicking natural systems, and harnessing nature’s power to protect this vulnerable nation.

新的基础设施必须尽量减少对环境的影响,并适应不断变化的气候条件。

岩土发动机等项目说明了非营利技术应用研究所的岩土工程师Jos MacCabiani表示,洪水风险管理中的潜在和挑战,涡旋和计划秘书洪水控制2015.是一项改善洪水管理的国家倡议。除了具有成本效益之外,新的基础设施必须最大限度地减少环境影响,并适应改变气候条件。

“如何以稍后的方式轻松升级的方式构建这些结构?”他问。“这是我们现在真正工作的挑战。”

一种解决方案是利用生物作为天然缓冲。三角洲地区的海洋生物学家明德特·德·弗里斯(Mindert de Vries)说,例如,红树林“有捕获沉积物的趋势,并随着海平面上升而生长,而这些沙质溶液一直在流失沙子。”生态工程专家德弗里斯正在设计混合堤坝,在向海一侧种植柳树等植被,以吸收海洋的最初冲击。这样堤坝本身就可以比传统堤坝更低、更便宜、更耐用。德弗里斯估计,这将削减约30%的成本。

“新世纪的新堤坝,”他称之为。“软解决方案。”

招募性质也被招募了将现有的堤防转变为生态增强的“富豪”,模仿岩石海岸,为海洋生物提供栖息地。Jasper Fiselier表示,将粗糙度向堤防的海面湿度潮汐潮汐和减少速度较粗糙,贾斯珀·福伊斯(Jasper Fiselier)是Royal Haskoningdhv和自然项目领导者的建筑物。

大自然正在把现有的堤坝改造成模仿岩石海岸的生态加固堤坝。

为了给予自然,援助手,荷兰研究人员正在研究柔性水泥的新堤防材料,以连接能量吸收的石头,防止内部侵蚀的土工织物 - 泄露波浪行动的主要原因 - 以及抑制波浪动作的主要原因。一种有趣的过程加强了通过细菌产生的“生物灌浆”,喂养一种使它们排出钙的物质的“生物灌浆”。到目前为止,它只适用于小规模。

支持者说,新的设计提供了比障碍的长期解决方案。“如果我制作[混凝土]堤防,条件发生变化,我必须重新做整个堤防,”菲达尔说。“虽然柔软防守,但我只需要把一个半米[地球]放在上面。”

荷兰正在考虑一项10亿欧元(13.4亿美元)的防洪升级计划,其中包括一系列生态工程建筑。有几个项目已经在进行中,包括用沙丘取代Hondsbossche附近的该国最高的堤坝,用小型砂轮机支撑东部三角洲的一个老化大坝。

该国的第一个混合堤现在正在多德雷赫特附近建造。在到达堤防之前,进入的波浪将失去一个被洪水柳树林中的力量。“堤防会更柔软,更低,因为你得到了浪潮,”De Vries说。“你面前的自然。”根据VRIES的说法,其他国家(包括新加坡和越南)对新设计表示兴趣。

一个新的堤防受到一个加宽的海滩保护,隐藏在行人友好的芦荟之下。

Matthijs Kok表示,与大自然的建立是城市地区的一项特别挑战,涂德尔福特洪水风险教授和环境咨询公司HKV顾问的成员。他的解决方案是多功能的levees,它与防洪相结合的生态,娱乐和经济功能。“听起来很容易,”Kok说,“但不是。因为有这么多利益相关者,这么多兴趣。“为了满足各种兴趣,餐馆和酒店等商业,游泳海滩和远足路径等公共设施,以及自然区域正在融入防洪项目。一个这样的例子,现在正在施谢的海滨度假胜地建设,是一个被加宽的海滩保护的新堤防,隐藏在起伏的行人和自行车友好的芦荟之下。

但是利用自然对抗洪水并不是万灵药。沙丘和植物比传统的堤坝占用更多的空间。此外,面对未来预测的更大的风暴和膨胀的海洋,自然防御可能并不总是有足够的力量。

“让我们实话实说,”范·莱登说。“森林不能保护你免受6到8米(20到26英尺)的巨浪,所以是有限制的。”

除了使用增强的自然系统的洪水防御性,荷兰科学家和工程师还正致力于“在可能出现问题时改善决策,”Maccabiani说。

荷兰防洪砂发动机
一个“智能堤防”,它包含传感器,将堤防状况的实时状态报告传递给决策者。DELTARES

为此,速度正在开发智能堤坝 - 传感器嵌入式levees,通过小区塔将实时状态报告中继到决策者。Maccabiani说,该目的是给出“当你看到正在发生的堤防内部发生的东西时发生的事情。”发展问题的早期通知可能会提供维修时间或让居民提前疏散。

该系统目前处于测试阶段,Maccabiani表示,讨论正在与美国工程师和几所美国大学的美国军团和几所大学在密西西比三角洲建立试点项目。

三角洲地区正在进行的另一个高科技项目是3DI,它使用激光雷达(LIDAR),一种三维激光成像系统,来绘制地下储水能力。该系统预计将于2014年推出,它将精确定位易发生洪水的地点和可以容纳过量水的地方,比如暴雨径流。

根据De Vries等,美国南加州南部,佛罗里达州和新泽西州的许多地区也将受益于自然或软防御。但到目前为止,新的设计在大西洋中遇到了很少的关注。De Vries说,美国工程师“非常适合建造堤防和硬结构。”“而且性质人民 - 嗯,这些世界不认识对方。”

The new Dutch technology has promise, and flood management agencies in the U.S. are keeping an eye on it, said Jason Needham, a consequence specialist with the U.S. Army Corps of Engineers’ Risk-management Center in Davis, Calif., who recently spent a year in the Netherlands on a staff-exchange program. But sophisticated devices like Smart Dikes are expensive, and haven’t yet proven their worth, he said. As for natural defenses, Needham said the concepts are good, and “everyone agrees our wetlands need to be restored.”

两国对洪水控制有不同的方法,荷兰人承认,荷兰人主要关注预防,而美国人强调应急准备和恢复。然而,面对不确定的未来气候,目的现在会聚。当拿着它时,目标是,是“如何让人们更安全,而不会在那里放一个大墙。”