基础设施过去、现在和未来案例集/荷兰堤坝
沟渠堤坝是荷兰最重要的发明。堤坝是人工建造的建筑物，用于抵御水、温度和海拔等自然因素。它们通常由当地材料构成。几个世纪以来，荷兰发生过不同程度和强度的洪水，河流和海洋都造成过洪水。由于该国地势低于海平面，该地区非常脆弱，并且始终面临洪水的威胁。为了防止未来的洪水，荷兰创造了他们最重要的发明——堤坝[1]。堤坝是用于防止和阻止来自河流、湖泊或海洋的水的屏障。这项发明为抵御来自海洋的风暴潮提供了防御；它帮助解决了下沉、人口稠密的国家面临的最重要问题——洪水。美国土木工程师学会宣布荷兰堤坝，即荷兰防洪工程，是现代世界七大奇迹之一。[21]
几个世纪以来，荷兰人一直在建造水坝、堤坝和其他防洪设施。由于洪水频发，荷兰的早期居民将他们的村庄建在山上。荷兰人在八世纪建造了他们的第一批水坝、堤坝和沙丘。随着荷兰变得更加富裕和繁荣，该国的防洪设施也得到了加强。[8]
1918年6月14日，荷兰议会通过了建立须德海工程的法案。在荷兰语中，Zuirderzee意为“南部海”。荷兰的Zuirderzee工程指的是莱利的计划，即建造水坝和堤坝以封闭须德海并将其变成一个湖泊。封闭的目的是防止南部海发生洪水。[10]
利用莱利的计划，荷兰在20世纪30年代建造了阿夫斯路特大堤；连接荷兰北部和西部，同时封闭南部海，以保障和保护荷兰中部地区免受洪水侵害。1932年堤坝完工，1933年9月25日，阿夫斯路特大堤正式启用。[9]
1937年至1942年期间，在南部海开垦了人工土地，用作农业用地，以保障荷兰人民的粮食安全。第一块开垦的土地维林格米尔普尔德建于1927年至1930年，随后是诺德奥斯特普尔德（1937年至1942年）、东弗莱福兰（1950年至1957年）和南弗莱福兰（1959年至1968年）。这些土地提供了该国近十分之一的耕地。[11]
后来，在1963年至1975年期间，建造了霍特里布大堤，并建造了两个人工岛，以完成须德海工程，并连接恩克赫伊森和弗莱福兰，同时将艾瑟尔湖分为北部和南部。[12]
1953年1月31日夜，一场灾难性的洪水发生，北海以猛烈的势头袭击了荷兰，严重破坏了该国。这导致荷兰政府实施了范维恩的计划，关闭荷兰西南部地区的河口。[6]
三角洲工程以三条河流（默兹河、斯海尔德特河和莱茵河）的三角洲地区命名，大多数洪水都来自该地区。计划中的工程重点放在三角洲地区，因此，他们建造了堤坝连接三条河流，这将成为防洪屏障，保护荷兰西南部地区，也就是西兰省。共有13项三角洲工程成功地创造了防御北海洪水的屏障。所有项目均建于1954年至1997年之间，并且投入使用以来，所建堤坝从未发生过溃堤事故。
1958年，三角洲工程的第一道防洪屏障建于荷兰艾瑟尔河。随后是1960年的赞德克里克大堤、1961年的维尔斯加特大堤、1965年的格雷弗林根大堤、1969年的福尔克拉克大堤、1971年的哈灵弗利特大堤、1972年的布劳尔斯大堤、1986年的东斯海尔德风暴潮屏障、巴茨斯普伊斯吕斯、奥斯特达姆和大堤、1987年的马斯兰特风暴潮屏障和哈特尔风暴潮屏障。[7]
-工程师科内利斯·莱利设计了须德海工程计划。由于荷兰容易发生洪灾，莱利制定了建造堤坝和水坝以防止和阻止洪水的基本设计方案。阿夫斯路特大堤是根据莱利于1892年首次制定的计划建造的。[13]
-工程师约翰·范·维恩：由于1953年洪灾的灾难，他被认为是三角洲工程之父，他非常重视防洪工作。他的警告描述了风险，并在荷兰西南部地区（现称为三角洲工程计划）提出了防洪计划。[14]
-1957年，荷兰议会通过了三角洲工程的防洪计划。一年后，参议院和朱丽安娜女王签署了该计划，开始实施工程。[15]
考虑到荷兰堤坝系统的资金和融资，每个堤坝都有自己的故事，因为它们不是同时建造的。谈到堤坝的三角洲工程系统，这是一系列在荷兰西南部进行的建设项目，旨在保护莱茵河-默兹河-斯海尔德特河三角洲周围的大片土地免受海洋侵袭。该工程建于1954年至1997年之间，包括位于南荷兰省和西兰省的水坝、排水闸、船闸、堤坝、堤防和风暴潮屏障。
水坝、排水闸和风暴潮屏障的目的是缩短荷兰海岸线，从而减少需要加固的堤坝数量。除了须德海工程外，三角洲工程也被美国土木工程师学会宣布为现代世界七大奇迹之一。
三角洲系统的项目由三角洲基金公司提供资金。1958年，当三角洲法案在三角洲工程委员会下获得通过时，总成本估计为33亿盾。三角洲工程由荷兰国家预算提供资金，马歇尔计划贡献了4亿盾。此外，荷兰天然气发现也为该项目的资金做出了巨大贡献。1997年完工时，成本定为82亿盾[2]。然而，到2012年，总成本已设定在约130亿美元左右[3]。
由于气候变化和相对海平面上升，堤坝最终将不得不加高加宽。所需的防洪水平和由此产生的成本是反复讨论的话题，涉及一个复杂的决策过程。1995年，在三角洲计划大型河流和河流空间项目中商定，在1995年至2015年期间，对东斯海尔德和西斯海尔德沿线约500公里的不足堤防护坡进行了加固和更换。2015年以后，在高水位保护计划下，进行了额外的升级。
2008年9月，由政治家Cees Veerman主持的三角洲委员会在一份报告中建议，荷兰需要一个大规模的新建项目，以加强该国的水防御工事，以抵御未来190年全球变暖的预期影响。该计划包括制定最坏情况下的疏散方案，并包括到2100年超过1000亿欧元或1440亿美元的新支出，用于诸如加宽海岸沙丘和加固海堤和河堤等措施。委员会表示，该国必须为北海到2100年上升1.3米，到2200年上升4米做好准备[4]。
须德海工程是一个人造的堤坝和堤防系统、土地开垦和排水工程，总的来说，是荷兰在20世纪进行的最大规模的水利工程项目。该项目包括筑坝封闭须德海（北海的一个大型浅水海湾），以及利用围海造田的方法在新建的封闭水域中开垦土地。其主要目的是改善防洪并创造额外的农业用地。
该计划的第一步是在海湾上修建一条长20英里的堤坝，将须德海封闭起来。在此之前从未做过类似的事情，因此荷兰工程师明智地决定先修建一条短得多的堤坝到维林根岛，这将构成封闭海湾的第一部分。在这次演习中获得的经验对于后来从维林根岛的另一侧修建更长的堤坝——阿夫斯路特大堤——至1927年横跨海湾到达苏黎世村庄非常宝贵。
阿夫斯路特大堤项目包括设计、重建、融资、运营和维护一条长32公里的堤坝，该堤坝位于弗里斯兰和北荷兰的登奥弗之间。
现有的结构已有85多年的历史，是荷兰的重要地标。然而，其防洪能力不符合现代标准。阿夫斯路特大堤于1932年首次完工，封闭了咸水须德海，将其变成了一个淡水湖，如今被称为艾瑟尔湖。该项目的总资金约为8.35亿欧元（9.74亿美元）。贷款人将提供约8.15亿欧元的资金，并由欧洲战略投资基金（EFSI）担保。
长期债务总额为6.6亿欧元，其中欧洲投资银行（EIB）将在30年期贷款中提供3.3亿欧元。此外，还有两个里程碑设施，总计1亿欧元，以及约6000万欧元的股权过桥贷款。
参与该交易的贷款人包括：
- 比利时联邦银行
- 德卡银行
- 欧洲投资银行
- 德国复兴信贷银行（KfW IPEX-Bank）
- 巴登符腾堡州立银行（LBBW）
- 荷兰合作银行
德国复兴信贷银行将提供约1.24亿欧元，德卡银行和巴登符腾堡州立银行也将提供类似金额。比利时联邦银行和荷兰合作银行的贡献较小。荷兰合作银行不会提供长期债务。债务定价部分固定，部分浮动，浮动利率部分由利率互换覆盖。该可用性方案的长期债务定价被认为在欧元拆借利率基础上高出100个基点到110个基点。
许多过去曾为荷兰基础设施PPP提供债务的银行认为这一水平过低，这意味着它们没有参与这笔交易，并且不太可能参与即将进行的交易，一些人表示。长期商业债务的期限为建成后25年，或总共约30年。虽然没有机构投资者向该项目提供贷款，但预计在财务完成之后会进行有限的债务出售，预计德国机构投资者会对此感兴趣。然而，这预计不会占债务总额的很大一部分[5]。
体制安排
[edit | edit source]这条长达32公里的堤坝横跨瓦登海，是当时最大的技术成就之一，它成功地使荷兰大部分地区免受1953年灾难性洪水的侵袭。然而，虽然阿夫斯路特大堤已经稳定了一个多世纪，但海平面上升和风暴加剧意味着荷兰当局现在正在投资6.17亿美元来加固该结构，使其能够抵御一万年一遇的风暴事件。这个拯救国家的防波堤正在通过使用75000块混凝土块、建造额外的排水闸以及利用尖端技术进行加固。1927年阿夫斯路特大堤开始修建时，是世界上同类工程中最大的项目之一，需要超过3600万立方米的材料才能跨越须德海32公里长的河口。船只开始疏浚材料并将其直接投入堤坝全长四个地点的底部，直到其露出水面。虽然近年来对堤坝进行了许多适度的翻新和改进，但海平面上升以及风暴频率和强度的增加使得堤坝迫切需要进行大规模的加固——2019年见证了一个重大加固项目的开始。虽然探讨了延长阿夫斯路特大堤的高度，但此方案需要更多材料，并且会大大增加项目的成本。[18]
堤坝工程师将通过在其全长铺设一层混凝土加固块来加固堤坝，避免在严重风暴期间发生侵蚀和决堤。这些块体将被植入微芯片，以便于以后的追踪和维护。虽然最初在屏障中设置了被动泄水闸，以在低潮时每天两次排出湖水，但堤坝两侧的低潮水位差已不足以提供充足的排水到瓦登海。将在泄水闸附近建造两个欧洲最大的抽水站，以防止湖泊被其供水河流淹没。堤坝的船闸也将被延长，以便于船只通行，A7高架道路也将拓宽。[19]
案例叙述
[edit | edit source]从精心堆砌的粘土堤坝到高科技传感器堤坝的演变并非一蹴而就。早在罗马时代，就已经建造了小型堤坝和水坝。回顾荷兰悠久的筑堤传统，让我们深入了解了在一个海平面上升、地平面下降的国家里根深蒂固的试错文化。历史表明，无论是大洪水还是小虫，甚至国家福利都会导致防洪系统发生重大变化。不同堤坝时期的关键时刻将在下文中描述[1]。
荷兰在中世纪早期很少进行筑堤活动。随着罗马人的离开，一个政治不稳定和人口减少的时期开始了。从8世纪开始，我们看到人口出现恢复性增长，尽管速度缓慢，之后荷兰人口在800年到1250年间增长了十倍。人们再次在盐沼中定居，那里盛产鱼类和牲畜牧场。在小范围内，人们修建了水坝，沿着现有的高程差修建了矮堤坝。
14世纪，土壤沉降和海平面上升的综合影响意味着，在低地国家的大部分地区，海平面和地平面高度相同。这是第一次大规模筑堤的时期。由于经济衰退和一系列流行病，欧洲一些地区的人口正在下降，但荷兰，特别是荷兰省，发展相对较好。
1500年到1800年期间，荷兰变得越来越繁荣，人口迅速增长，尽管图表显示出峰值和低谷。黄金时代的顶峰是在17世纪上半叶。大型水利工程，如土地开垦、围海造田和大型泥炭开采，都是由集体组织的，相关方为了共同目的而联合起来。
筑堤者逐渐转向外坡坡度较小的结构。为了加固堤坝，堤坝护坡上增加了石质材料。大部分石头都是从挪威经海路运到荷兰，以及从比利时沿主要河流运到荷兰。此外，许多巨石或胡内贝登被拆除，以加强海岸防御。从1900年开始，开发了混凝土块等材料，并大量生产和运输。知识、技术和流动性的进步使得大规模干预水系统成为可能，最终促成了须德海工程。
须德海刚刚被封闭，下一场灾难就出现了，这次是在西南沿海地区。1953年，涨潮、西北偏北风暴和河流高水位的罕见组合引发了一场全国性灾难。在泽兰、南荷兰岛和西布拉班特，堤坝普遍决堤。北海洪水夺走了1800多人的生命，造成了巨大的损失。约1650平方公里的土地被淹没。
北海洪水推动了大量新的水利工程的开展：三角洲计划。荷兰必须防止未来再次发生类似的灾难。除了新水道和西斯海尔德外，所有海湾都应被封闭，从而使海岸线大大缩短，防御也变得容易得多。议会于1958年通过了三角洲法案，并开始施工。该法案规定了沿海和河流堤坝以及堤坝高度应达到的标准。这是堤坝大规模彻底加固时代的开始。
荷兰似乎已从防洪转向洪水风险管理，这与西欧其他国家一致。千禧年之交的洪水灾害证明了体制和技术安排的无效性，催生了“为河流腾出空间”的洪水风险管理措施，这是一个引人注目且广为流传的说法（K. Krieger 2013，未发表手稿）。然而，Krieger 证明，对于英国和德国来说，这种说法过于简单。历史至关重要。Krieger 认为，组织变量，特别是规范、流程和框架的集合，可以解释德国和英国在洪水管理决策方面的差异，并主张在荷兰和法国进行比较测试，这两个国家拥有不同的国家传统。这些政策对荷兰更有意义，因为它们最容易受到洪水的侵袭。由于荷兰地处易受洪灾影响的地区，政策也随着情况的变化而变化，具体取决于天气和未来气候。但有一些基本规则保持不变，例如
1. 一种法律保障的资金机制，以确保堤防环保持在法律规定的防洪标准水平。这笔费用由国家财政部和地方政府共同承担。
2. 防洪责任分配给专门机构：国家公共（水利）工程机构和区域水务局。
3. 防洪专家网络（ENW）。这个由洪水风险管理专家（主要是土木工程师）组成的制度化网络自1965年以来一直存在。ENW 向基础设施和环境部提供主动和被动咨询。他们的建议几乎总是被采纳。
4. 洪水风险法律标准以及配套的法律评估（Wettelijk Tots Instrumentarium）和防洪设施维护设计指南（Leidraden），包括广泛的指南和技术报告。
这些是荷兰国家水计划制定的部分规则。[17]
在国家水计划发布后，荷兰政府根据洪水数据发布了一项名为《三角洲法案》的法案。该法案如下：
1. 将制定新的防洪标准，这些标准不仅与洪水发生的概率相关，还与洪水的影响相关（基于风险的方法）。影响范围是制定标准的决定性因素。
2. 用于农业、工业和自然环境的淡水供应将变得更加可预测。
3. 国土空间规划将变得更加适应气候变化和抗水性。
此外，正如我上面提到的，由于全球持续的气候变化，该计划多年来增加了一些新的规则，例如
1. 2011年：发布了对荷兰首批被认为适合MLS的试点地点的更具探索性的方法。该报告的主要结论是，MLS受到了热烈和积极的回应，相关的地方和区域政府都强烈希望进一步探索MLS的机会。
2. 2012年：为了计算可能的MLS措施的有效性，区域水务当局的知识组织和三角洲计划共同资助开发了一个工具包。[20]
荷兰在展示如何利用工程创新来管理水和洪水方面发挥了模范作用。这为各国政府提供了灵感，尝试抵抗自然并应对自然灾害，例如洪水、飓风、海啸以及许多其他致命的事件。这一点必须引起重视，尤其是在我们的熟悉世界可能因全球变暖和气候变化而发生改变，并直接影响我们的生活时。
1. 你如何评价荷兰堤坝的建设工作？
2. 你认为这些堤坝在未来，尤其是在气候变化的情况下，会有多有效？
-“荷兰堤坝”。历史。[1]
-Aerts, J.C.J.H. “荷兰的适应成本：气候变化和洪水风险管理”。阿姆斯特丹自由大学，气候变化空间规划和气候知识，1970年1月1日。[2]
-Higgins, Andrew. “从一个易受洪水侵袭的国家吸取的教训”。《纽约时报》，《纽约时报》，2012年11月15日。[3]
-“荷兰制定了严厉措施来防御海平面上升的海岸”。《纽约时报》，《纽约时报》，2008年9月3日。[4]
- 作者，Beatrice Mavroleon 联系人等。“阿夫斯路特大堤 PPP，荷兰”。IJGlobal。[5]
- “约翰·范·维恩”。《大英百科全书》，大英百科全书公司，https://www.britannica.com/biography/Johan-van-Veen。[6]
- “三角洲工程”。水灾博物馆，https://watersnoodmuseum.nl/en/knowledgecentre/delta-works/。[7]
- “为什么荷兰不再发生洪水了”。YouTube，由 History Scop 上传，2020年2月1日。[8]
- “布劳尔斯大坝”。水灾博物馆。[9]
- “祖德海”。《大英百科全书》，大英百科全书公司。[10]
- Nijhuis, Steffen. “诺德奥斯特波尔德：从景观规划角度看荷兰20世纪圩田景观的保护和发展”。SpringerLink，施普林格国际出版公司，1970年1月1日。[11]
-“在艾瑟尔湖航行”。Catharina Van Mijdrecht，2015年4月20日。[12]
- 阿夫斯路特大堤。[13]
-“三角洲计划”。《大英百科全书》，大英百科全书公司。[14]
- “记忆”。三角洲工程 - 记忆。[15]
- Buuren, Arwin van. Ellen，Gerald Jan. 和 Jeroen F. Warner。荷兰三角洲中的路径依赖和政策学习：走向更具韧性的洪水风险管理？Jstore。[16]
- Mostert, E. 2006. 荷兰的综合水资源管理：概念如何运作。当代水研究与教育杂志135(1):19-27。[17]
-2020年，Dan Cortese 7月22日等。“拯救一个国家的防波堤”。The B1M，2020年7月22日，[18]
-Rammel, C., S. Stagl 和 M. Wilfing，2007年。管理复杂自适应系统：从共同进化视角看待自然资源管理。生态经济学63(1):9-21。[19]
-Vogt, Berber “阿夫斯路特大堤作为一个复杂系统”，2019年5月29日。[20]
- Jean-Louis Briaud 等。“土木工程师创造世界奇迹”。《美国土木工程师协会》，2021年7月1日。[21]