基礎設施過去、現在和未來案例集/荷蘭堤壩
溝渠堤壩是荷蘭最重要的發明。堤壩是人工建造的建築物，用於抵禦水、溫度和海拔等自然因素。它們通常由當地材料構成。幾個世紀以來，荷蘭發生過不同程度和強度的洪水，河流和海洋都造成過洪水。由於該國地勢低於海平面，該地區非常脆弱，並且始終面臨洪水的威脅。為了防止未來的洪水，荷蘭創造了他們最重要的發明——堤壩[1]。堤壩是用於防止和阻止來自河流、湖泊或海洋的水的屏障。這項發明為抵禦來自海洋的風暴潮提供了防禦；它幫助解決了下沉、人口稠密的國家面臨的最重要問題——洪水。美國土木工程師學會宣佈荷蘭堤壩，即荷蘭防洪工程，是現代世界七大奇蹟之一。[21]
幾個世紀以來，荷蘭人一直在建造水壩、堤壩和其他防洪設施。由於洪水頻發，荷蘭的早期居民將他們的村莊建在山上。荷蘭人在八世紀建造了他們的第一批水壩、堤壩和沙丘。隨著荷蘭變得更加富裕和繁榮，該國的防洪設施也得到了加強。[8]
1918年6月14日，荷蘭議會通過了建立須德海工程的法案。在荷蘭語中，Zuirderzee意為“南部海”。荷蘭的Zuirderzee工程指的是萊利的計劃，即建造水壩和堤壩以封閉須德海並將其變成一個湖泊。封閉的目的是防止南部海發生洪水。[10]
利用萊利的計劃，荷蘭在20世紀30年代建造了阿夫斯路特大堤；連線荷蘭北部和西部，同時封閉南部海，以保障和保護荷蘭中部地區免受洪水侵害。1932年堤壩完工，1933年9月25日，阿夫斯路特大堤正式啟用。[9]
1937年至1942年期間，在南部海開墾了人工土地，用作農業用地，以保障荷蘭人民的糧食安全。第一塊開墾的土地維林格米爾普爾德建於1927年至1930年，隨後是諾德奧斯特普爾德（1937年至1942年）、東弗萊福蘭（1950年至1957年）和南弗萊福蘭（1959年至1968年）。這些土地提供了該國近十分之一的耕地。[11]
後來，在1963年至1975年期間，建造了霍特里布大堤，並建造了兩個人工島，以完成須德海工程，並連線恩克赫伊森和弗萊福蘭，同時將艾瑟爾湖分為北部和南部。[12]
1953年1月31日夜，一場災難性的洪水發生，北海以猛烈的勢頭襲擊了荷蘭，嚴重破壞了該國。這導致荷蘭政府實施了範維恩的計劃，關閉荷蘭西南部地區的河口。[6]
三角洲工程以三條河流（默茲河、斯海爾德特河和萊茵河）的三角洲地區命名，大多數洪水都來自該地區。計劃中的工程重點放在三角洲地區，因此，他們建造了堤壩連線三條河流，這將成為防洪屏障，保護荷蘭西南部地區，也就是西蘭省。共有13項三角洲工程成功地創造了防禦北海洪水的屏障。所有專案均建於1954年至1997年之間，並且投入使用以來，所建堤壩從未發生過潰堤事故。
1958年，三角洲工程的第一道防洪屏障建於荷蘭艾瑟爾河。隨後是1960年的贊德克里克大堤、1961年的維爾斯加特大堤、1965年的格雷弗林根大堤、1969年的福爾克拉克大堤、1971年的哈靈弗利特大堤、1972年的布勞爾斯大堤、1986年的東斯海爾德風暴潮屏障、巴茨斯普伊斯呂斯、奧斯特達姆和大堤、1987年的馬斯蘭特風暴潮屏障和哈特爾風暴潮屏障。[7]
-工程師科內利斯·萊利設計了須德海工程計劃。由於荷蘭容易發生洪災，萊利制定了建造堤壩和水壩以防止和阻止洪水的基本設計方案。阿夫斯路特大堤是根據萊利於1892年首次制定的計劃建造的。[13]
-工程師約翰·範·維恩：由於1953年洪災的災難，他被認為是三角洲工程之父，他非常重視防洪工作。他的警告描述了風險，並在荷蘭西南部地區（現稱為三角洲工程計劃）提出了防洪計劃。[14]
-1957年，荷蘭議會通過了三角洲工程的防洪計劃。一年後，參議院和朱麗安娜女王簽署了該計劃，開始實施工程。[15]
考慮到荷蘭堤壩系統的資金和融資，每個堤壩都有自己的故事，因為它們不是同時建造的。談到堤壩的三角洲工程系統，這是一系列在荷蘭西南部進行的建設專案，旨在保護萊茵河-默茲河-斯海爾德特河三角洲周圍的大片土地免受海洋侵襲。該工程建於1954年至1997年之間，包括位於南荷蘭省和西蘭省的水壩、排水閘、船閘、堤壩、堤防和風暴潮屏障。
水壩、排水閘和風暴潮屏障的目的是縮短荷蘭海岸線，從而減少需要加固的堤壩數量。除了須德海工程外，三角洲工程也被美國土木工程師學會宣佈為現代世界七大奇蹟之一。
三角洲系統的專案由三角洲基金公司提供資金。1958年，當三角洲法案在三角洲工程委員會下獲得透過時，總成本估計為33億盾。三角洲工程由荷蘭國家預算提供資金，馬歇爾計劃貢獻了4億盾。此外，荷蘭天然氣發現也為該專案的資金做出了巨大貢獻。1997年完工時，成本定為82億盾[2]。然而，到2012年，總成本已設定在約130億美元左右[3]。
由於氣候變化和相對海平面上升，堤壩最終將不得不加高加寬。所需的防洪水平和由此產生的成本是反覆討論的話題，涉及一個複雜的決策過程。1995年，在三角洲計劃大型河流和河流空間專案中商定，在1995年至2015年期間，對東斯海爾德和西斯海爾德沿線約500公里的不足堤防護坡進行了加固和更換。2015年以後，在高水位保護計劃下，進行了額外的升級。
2008年9月，由政治家Cees Veerman主持的三角洲委員會在一份報告中建議，荷蘭需要一個大規模的新建專案，以加強該國的水防禦工事，以抵禦未來190年全球變暖的預期影響。該計劃包括制定最壞情況下的疏散方案，幷包括到2100年超過1000億歐元或1440億美元的新支出，用於諸如加寬海岸沙丘和加固海堤和河堤等措施。委員會表示，該國必須為北海到2100年上升1.3米，到2200年上升4米做好準備[4]。
須德海工程是一個人造的堤壩和堤防系統、土地開墾和排水工程，總的來說，是荷蘭在20世紀進行的最大規模的水利工程專案。該專案包括築壩封閉須德海（北海的一個大型淺水海灣），以及利用圍海造田的方法在新建的封閉水域中開墾土地。其主要目的是改善防洪並創造額外的農業用地。
該計劃的第一步是在海灣上修建一條長20英里的堤壩，將須德海封閉起來。在此之前從未做過類似的事情，因此荷蘭工程師明智地決定先修建一條短得多的堤壩到維林根島，這將構成封閉海灣的第一部分。在這次演習中獲得的經驗對於後來從維林根島的另一側修建更長的堤壩——阿夫斯路特大堤——至1927年橫跨海灣到達蘇黎世村莊非常寶貴。
阿夫斯路特大堤專案包括設計、重建、融資、運營和維護一條長32公里的堤壩，該堤壩位於弗里斯蘭和北荷蘭的登奧弗之間。
現有的結構已有85多年的歷史，是荷蘭的重要地標。然而，其防洪能力不符合現代標準。阿夫斯路特大堤於1932年首次完工，封閉了鹹水須德海，將其變成了一個淡水湖，如今被稱為艾瑟爾湖。該專案的總資金約為8.35億歐元（9.74億美元）。貸款人將提供約8.15億歐元的資金，並由歐洲戰略投資基金（EFSI）擔保。
長期債務總額為6.6億歐元，其中歐洲投資銀行（EIB）將在30年期貸款中提供3.3億歐元。此外，還有兩個里程碑設施，總計1億歐元，以及約6000萬歐元的股權過橋貸款。
參與該交易的貸款人包括：
- 比利時聯邦銀行
- 德卡銀行
- 歐洲投資銀行
- 德國復興信貸銀行（KfW IPEX-Bank）
- 巴登符騰堡州立銀行（LBBW）
- 荷蘭合作銀行
德國復興信貸銀行將提供約1.24億歐元，德卡銀行和巴登符騰堡州立銀行也將提供類似金額。比利時聯邦銀行和荷蘭合作銀行的貢獻較小。荷蘭合作銀行不會提供長期債務。債務定價部分固定，部分浮動，浮動利率部分由利率互換覆蓋。該可用性方案的長期債務定價被認為在歐元拆借利率基礎上高出100個基點到110個基點。
許多過去曾為荷蘭基礎設施PPP提供債務的銀行認為這一水平過低，這意味著它們沒有參與這筆交易，並且不太可能參與即將進行的交易，一些人表示。長期商業債務的期限為建成後25年，或總共約30年。雖然沒有機構投資者向該專案提供貸款，但預計在財務完成之後會進行有限的債務出售，預計德國機構投資者會對此感興趣。然而，這預計不會佔債務總額的很大一部分[5]。
體制安排
[edit | edit source]這條長達32公里的堤壩橫跨瓦登海，是當時最大的技術成就之一，它成功地使荷蘭大部分地區免受1953年災難性洪水的侵襲。然而，雖然阿夫斯路特大堤已經穩定了一個多世紀，但海平面上升和風暴加劇意味著荷蘭當局現在正在投資6.17億美元來加固該結構，使其能夠抵禦一萬年一遇的風暴事件。這個拯救國家的防波堤正在透過使用75000塊混凝土塊、建造額外的排水閘以及利用尖端技術進行加固。1927年阿夫斯路特大堤開始修建時，是世界上同類工程中最大的專案之一，需要超過3600萬立方米的材料才能跨越須德海32公里長的河口。船隻開始疏浚材料並將其直接投入堤壩全長四個地點的底部，直到其露出水面。雖然近年來對堤壩進行了許多適度的翻新和改進，但海平面上升以及風暴頻率和強度的增加使得堤壩迫切需要進行大規模的加固——2019年見證了一個重大加固專案的開始。雖然探討了延長阿夫斯路特大堤的高度，但此方案需要更多材料，並且會大大增加專案的成本。[18]
堤壩工程師將透過在其全長鋪設一層混凝土加固塊來加固堤壩，避免在嚴重風暴期間發生侵蝕和決堤。這些塊體將被植入微晶片，以便於以後的追蹤和維護。雖然最初在屏障中設定了被動洩水閘，以在低潮時每天兩次排出湖水，但堤壩兩側的低潮水位差已不足以提供充足的排水到瓦登海。將在洩水閘附近建造兩個歐洲最大的抽水站，以防止湖泊被其供水河流淹沒。堤壩的船閘也將被延長，以便於船隻通行，A7高架道路也將拓寬。[19]
案例敘述
[edit | edit source]從精心堆砌的粘土堤壩到高科技感測器堤壩的演變並非一蹴而就。早在羅馬時代，就已經建造了小型堤壩和水壩。回顧荷蘭悠久的築堤傳統，讓我們深入瞭解了在一個海平面上升、地平面下降的國家裡根深蒂固的試錯文化。歷史表明，無論是大洪水還是小蟲，甚至國家福利都會導致防洪系統發生重大變化。不同堤壩時期的關鍵時刻將在下文中描述[1]。
荷蘭在中世紀早期很少進行築堤活動。隨著羅馬人的離開，一個政治不穩定和人口減少的時期開始了。從8世紀開始，我們看到人口出現恢復性增長，儘管速度緩慢，之後荷蘭人口在800年到1250年間增長了十倍。人們再次在鹽沼中定居，那裡盛產魚類和牲畜牧場。在小範圍內，人們修建了水壩，沿著現有的高程差修建了矮堤壩。
14世紀，土壤沉降和海平面上升的綜合影響意味著，在低地國家的大部分地區，海平面和地平面高度相同。這是第一次大規模築堤的時期。由於經濟衰退和一系列流行病，歐洲一些地區的人口正在下降，但荷蘭，特別是荷蘭省，發展相對較好。
1500年到1800年期間，荷蘭變得越來越繁榮，人口迅速增長，儘管圖表顯示出峰值和低谷。黃金時代的頂峰是在17世紀上半葉。大型水利工程，如土地開墾、圍海造田和大型泥炭開採，都是由集體組織的，相關方為了共同目的而聯合起來。
築堤者逐漸轉向外坡坡度較小的結構。為了加固堤壩，堤壩護坡上增加了石質材料。大部分石頭都是從挪威經海路運到荷蘭，以及從比利時沿主要河流運到荷蘭。此外，許多巨石或胡內貝登被拆除，以加強海岸防禦。從1900年開始，開發了混凝土塊等材料，並大量生產和運輸。知識、技術和流動性的進步使得大規模干預水系統成為可能，最終促成了須德海工程。
須德海剛剛被封閉，下一場災難就出現了，這次是在西南沿海地區。1953年，漲潮、西北偏北風暴和河流高水位的罕見組合引發了一場全國性災難。在澤蘭、南荷蘭島和西布拉班特，堤壩普遍決堤。北海洪水奪走了1800多人的生命，造成了巨大的損失。約1650平方公里的土地被淹沒。
北海洪水推動了大量新的水利工程的開展：三角洲計劃。荷蘭必須防止未來再次發生類似的災難。除了新水道和西斯海爾德外，所有海灣都應被封閉，從而使海岸線大大縮短，防禦也變得容易得多。議會於1958年通過了三角洲法案，並開始施工。該法案規定了沿海和河流堤壩以及堤壩高度應達到的標準。這是堤壩大規模徹底加固時代的開始。
荷蘭似乎已從防洪轉向洪水風險管理，這與西歐其他國家一致。千禧年之交的洪水災害證明了體制和技術安排的無效性，催生了“為河流騰出空間”的洪水風險管理措施，這是一個引人注目且廣為流傳的說法（K. Krieger 2013，未發表手稿）。然而，Krieger 證明，對於英國和德國來說，這種說法過於簡單。歷史至關重要。Krieger 認為，組織變數，特別是規範、流程和框架的集合，可以解釋德國和英國在洪水管理決策方面的差異，並主張在荷蘭和法國進行比較測試，這兩個國家擁有不同的國家傳統。這些政策對荷蘭更有意義，因為它們最容易受到洪水的侵襲。由於荷蘭地處易受洪災影響的地區，政策也隨著情況的變化而變化，具體取決於天氣和未來氣候。但有一些基本規則保持不變，例如
1. 一種法律保障的資金機制，以確保堤防環保持在法律規定的防洪標準水平。這筆費用由國家財政部和地方政府共同承擔。
2. 防洪責任分配給專門機構：國家公共（水利）工程機構和區域水務局。
3. 防洪專家網路（ENW）。這個由洪水風險管理專家（主要是土木工程師）組成的制度化網路自1965年以來一直存在。ENW 向基礎設施和環境部提供主動和被動諮詢。他們的建議幾乎總是被採納。
4. 洪水風險法律標準以及配套的法律評估（Wettelijk Tots Instrumentarium）和防洪設施維護設計指南（Leidraden），包括廣泛的指南和技術報告。
這些是荷蘭國家水計劃制定的部分規則。[17]
在國家水計劃釋出後，荷蘭政府根據洪水資料釋出了一項名為《三角洲法案》的法案。該法案如下：
1. 將制定新的防洪標準，這些標準不僅與洪水發生的機率相關，還與洪水的影響相關（基於風險的方法）。影響範圍是制定標準的決定性因素。
2. 用於農業、工業和自然環境的淡水供應將變得更加可預測。
3. 國土空間規劃將變得更加適應氣候變化和抗水性。
此外，正如我上面提到的，由於全球持續的氣候變化，該計劃多年來增加了一些新的規則，例如
1. 2011年：釋出了對荷蘭首批被認為適合MLS的試點地點的更具探索性的方法。該報告的主要結論是，MLS受到了熱烈和積極的回應，相關的地方和區域政府都強烈希望進一步探索MLS的機會。
2. 2012年：為了計算可能的MLS措施的有效性，區域水務當局的知識組織和三角洲計劃共同資助開發了一個工具包。[20]
荷蘭在展示如何利用工程創新來管理水和洪水方面發揮了模範作用。這為各國政府提供了靈感，嘗試抵抗自然並應對自然災害，例如洪水、颶風、海嘯以及許多其他致命的事件。這一點必須引起重視，尤其是在我們的熟悉世界可能因全球變暖和氣候變化而發生改變，並直接影響我們的生活時。
1. 你如何評價荷蘭堤壩的建設工作？
2. 你認為這些堤壩在未來，尤其是在氣候變化的情況下，會有多有效？
-“荷蘭堤壩”。歷史。[1]
-Aerts, J.C.J.H. “荷蘭的適應成本：氣候變化和洪水風險管理”。阿姆斯特丹自由大學，氣候變化空間規劃和氣候知識，1970年1月1日。[2]
-Higgins, Andrew. “從一個易受洪水侵襲的國家吸取的教訓”。《紐約時報》，《紐約時報》，2012年11月15日。[3]
-“荷蘭制定了嚴厲措施來防禦海平面上升的海岸”。《紐約時報》，《紐約時報》，2008年9月3日。[4]
- 作者，Beatrice Mavroleon 聯絡人等。“阿夫斯路特大堤 PPP，荷蘭”。IJGlobal。[5]
- “約翰·範·維恩”。《大英百科全書》，大英百科全書公司，https://www.britannica.com/biography/Johan-van-Veen。[6]
- “三角洲工程”。水災博物館，https://watersnoodmuseum.nl/en/knowledgecentre/delta-works/。[7]
- “為什麼荷蘭不再發生洪水了”。YouTube，由 History Scop 上傳，2020年2月1日。[8]
- “布勞爾斯大壩”。水災博物館。[9]
- “祖德海”。《大英百科全書》，大英百科全書公司。[10]
- Nijhuis, Steffen. “諾德奧斯特波爾德：從景觀規劃角度看荷蘭20世紀圩田景觀的保護和發展”。SpringerLink，施普林格國際出版公司，1970年1月1日。[11]
-“在艾瑟爾湖航行”。Catharina Van Mijdrecht，2015年4月20日。[12]
- 阿夫斯路特大堤。[13]
-“三角洲計劃”。《大英百科全書》，大英百科全書公司。[14]
- “記憶”。三角洲工程 - 記憶。[15]
- Buuren, Arwin van. Ellen，Gerald Jan. 和 Jeroen F. Warner。荷蘭三角洲中的路徑依賴和政策學習：走向更具韌性的洪水風險管理？Jstore。[16]
- Mostert, E. 2006. 荷蘭的綜合水資源管理：概念如何運作。當代水研究與教育雜誌135(1):19-27。[17]
-2020年，Dan Cortese 7月22日等。“拯救一個國家的防波堤”。The B1M，2020年7月22日，[18]
-Rammel, C., S. Stagl 和 M. Wilfing，2007年。管理複雜自適應系統：從共同進化視角看待自然資源管理。生態經濟學63(1):9-21。[19]
-Vogt, Berber “阿夫斯路特大堤作為一個複雜系統”，2019年5月29日。[20]
- Jean-Louis Briaud 等。“土木工程師創造世界奇蹟”。《美國土木工程師協會》，2021年7月1日。[21]