基础设施过去、现在和未来案例集/威尼斯防洪工程 (MOSE)
本案例研究由朱利安·克莱因、塞缪尔·格雷、卢卡斯·苏特和迪伊利安·保罗撰写，主题为“模块化试验性机电装置 (MOSE)”。该案例研究是乔治梅森大学沙尔政策与政府学院和沃尔格诺工程学院西德和瑞娃·德贝里土木、环境与基础设施工程系 2022 年秋季 GOVT 490-004 政策与政府综合研讨会/CEIE 499-001 土木工程专题课程的顶点课程。该案例研究以乔纳森·吉福德教授指导下的交通系统案例集为蓝本。
MOSE（模块化试验性机电装置，Modulo Sperimentale Elettromeccanico）项目旨在通过安装 78 个移动闸门或屏障来防止威尼斯市及其周边村庄发生洪水，这些闸门或屏障将把威尼斯泻湖与亚得里亚海隔开。该项目还旨在抵御高于正常潮汐水位 3 米（9.8 英尺）的波浪。MOSE 能够在亚得里亚海的高潮水位（10 月至 3 月期间发生的高水位洪水）期间防止洪水。屏障安装在 3 个不同的位置，长度从 20 米到 30 米不等。
威尼斯水务局委托威尼斯新工程联合体 (Consorzio Venezia Nuova) 实施该项目。该项目于 2003 年开始建设，经过多次延误，预计将于 2023 年投入使用。项目完工后，将保护威尼斯及其位于威尼斯泻湖内的村庄免受洪水侵袭，并防止海平面进一步上升，从而保护旅游、贸易等行业。
MOSE 是一个重大的基础设施项目，其任务是保护威尼斯，威尼斯是一个拥有丰富的历史文化遗产的城市，对整个社会都至关重要。此外，MOSE 还应对全球沿海城市和定居点日益面临的海平面上升问题。如果该项目成功，它将为帮助沿海定居点提供一个潜在的蓝图。尽管该项目意义重大，但它也遇到了许多问题。腐败、严重延误、预算膨胀和负面环境影响等阻碍因素掩盖了该项目可能给威尼斯带来的潜在益处。
威尼斯早期历史
威尼斯建于 5 世纪，当时逃离伦巴第人征服的难民定居在威尼斯泻湖散布的 118 个岛屿上。1 在其历史的头几个世纪里，这座城市在东方的拜占庭帝国和在不同时期统治意大利东部的各个法兰克王国之间易手。这座城市位于两个帝国之间，使其具有重要的政治地位，再加上从 9 世纪开始的政治稳定时期，导致该城市在 1032 年正式成为由选举产生的总督统治的独立国家。这次选举导致了威尼斯在地中海贸易中占据主导地位几个世纪，使其成为一个重要的港口城市。2 泻湖的水位一直是一个令人担忧的问题，但在历史上，缺水比任何洪水都更令人担忧。3
MOSE 成为威尼斯的选择
1966 年洪水过后，威尼斯水位上升的解决方案因政治斗争而停滞了 7 年。最终，在 1973 年，一项法律通过，为政府开放了拯救这座城市免受海啸侵袭的方案建议。到 1980 年，国家研究委员会 (CNR) 接受了 6 项此类建议，国家研究委员会是政府科学技术研究委员会。同年晚些时候，他们将这些提案的管理权移交给了公共工程部，到 1981 年，该部建议在泻湖的入口处设置固定和移动屏障，以防止洪水泛滥。从 1982 年到 1989 年，威尼斯新工程联合体 (Consorzio Venezia Nuova) 经历了设计该项目提案的过程。1994 年，最高公共工程委员会批准了该项目，在进行环境影响调查后，MOSE 于 2003 年开始建设。5 在引发该项目的特大洪水和该项目破土动工之间，过去了 37 年。
地理和位置
威尼斯城坐落在威尼斯泻湖中，泻湖内还有许多岛屿。这种环境是由于沿海沉积物的沉降、河流和沉积物径流、土地沉降、人为因素以及亚得里亚海的波浪和洋流的影响而形成的。泻湖与大海之间由三个入口隔开，分别是乔贾 (Chioggia)、马拉莫科 (Malamocco) 和利多 (Lido)。这些入口也是水和船只进出泻湖的通道。
泻湖的现代问题
在现代，洪水比低水位对威尼斯人来说是一个更大的担忧。自 1923 年这座漂浮城市首次开始记录洪水以来，它的广场和建筑物已经多次被水淹没。威尼斯现代洪水最显著的两个事件是 1966 年的特大洪水（至今仍是威尼斯水位最高的一次，水位高出海平面 194 厘米）和 2019 年的洪水（水位仅比最高纪录低 7 厘米）。正是这种现代洪水，再加上气候变化的影响，导致这座城市从 1966 年的洪水开始寻找新的技术解决方案来解决他们的问题。4
洪水的环境原因
威尼斯发生洪水必须具备几个因素。主要的环境因素包括威尼斯泻湖、亚得里亚海以及地中海和南欧的气象现象。首先，来自北非的热风，即西罗科风，与地中海上空的冷空气混合。17 这些风然后与亚得里亚海沿岸来自东欧的冷风混合，直到到达威尼斯泻湖。其次，当西罗科风与冷风混合后到达泻湖，高潮会将更多海水推入泻湖，并将水“困住”，无法回流到亚得里亚海。第三是土地本身的沉降，由于人为建设，土壤在长期之后会出现这种情况。一个世纪前，这座城市的海平面比现在低 27 厘米（约 10.63 英寸），并且每年下降约 1 毫米（约 0.04 英寸）。17
洪水的人为原因
当定居者最初决定在泻湖中定居时，他们必须找到一种方法，在沼泽、泥滩、沼泽和松软土壤中生存。为了做到这一点，定居者决定挖土并将原木插入泥土中，为建筑物创造一个基础。19 当时这是一个天才的想法。原木没有接触到氧气，所以没有腐烂，而是随着时间的推移变得坚硬。然而，就像任何建筑物一样，都会出现沉降，地基开始下沉。
目标和目的
MOSE 旨在阻止威尼斯市发生洪水，并且可以抵御高于正常潮汐水位 3 米（9.8 英尺）的波浪。MOSE 能够在亚得里亚海的高潮水位（10 月至 3 月期间发生的高水位洪水）期间防止洪水。MOSE 的部署是针对水位超过 110 厘米（约 3 英尺 7 英寸）的情况，这种情况会影响市民、游客和港口活动的日常活动。
运营方面
MOSE 由 78 个移动屏障组成，这些屏障在不运行时位于水下。屏障安装在通往泻湖的 3 个不同入口处。每个屏障长 20-30 米（66-98 英尺），宽 20 米，根据需要，MOSE 屏障可以在不同的时间部署。但是，屏障完全升起需要 30 分钟，恢复到静止位置需要 15 分钟。
为了升起屏障，控制室根据提供给操作员的数据做出决定。一旦决定升起屏障，压缩空气就会被送入屏障，排出曾经将屏障淹没的水。这会导致屏障在 30 分钟内从水面升起。泻湖入口的平均关闭时间约为 3-5 小时。为了降低屏障，水被允许重新进入屏障，释放空气，使屏障在 15 分钟内重新沉入水下回到静止位置。
MOSE 设有安全增量，以防止不必要的部署。此参数的设立是为了弥补潜在的每日潮汐预测失误，并根据泻湖内海平面进行调整。由于预报员在其预测中设置了 10 厘米的参数，因此据信 MOSE 系统操作员会增加额外的 10 厘米偏差，为潜在的错误提供更多缓冲。
MOSE 故障
由于数据不准确，MOSE 由于系统操作员收到有关即将到来的天气/水文预报的不准确信息而被高潮汐绕过。研究人员认为，未来 MOSE 的部署可能会对泻湖内沉积物的沉积产生负面影响。随着自然事件的破坏，泻湖的生态系统将受到影响。MOSE 使用得越多，港口活动受到阻碍，因为屏障拒绝进入。
MOSE 预计何时全面投入运营？
预计在经历多次延误后，将于 2023 年 12 月全面投入运营。
该项目于 2003 年在基础设施和交通部下属的威尼斯新联盟的控制下开始建设。 1 该项目的资金来自两个主要来源。首先，经济规划部际委员会从 2002 年开始到 2011 年结束，分期支付了该项目 70 亿欧元价格标签中的 38 亿欧元。剩余资金由政策、协调和控制委员会提供。 2 该项目最初计划于 2011 年完工。然而，主要是由于侵蚀问题造成的延误继续推迟了这个日期，现在看来该项目将于 2023 年完工。 3 重复的延误、腐败问题和成本增加在其建设过程中引发了很大的争议，并导致数十名政府官员被捕。然而，该项目的部分内容已于 2020 年成功测试，并且看起来该项目将在今年真正投入运营。 4
MOSE 也不是没有批评者。上面提到的争议让许多意大利公众认为该项目是浪费时间和金钱，也是政府腐败的途径。此外，当项目最终完工后，许多人说这将弊大于利。用于阻止海水涌入泻湖的关键闸门也将阻止海水进入，造成污水积聚的担忧，这可能会杀死该地区生态系统。
此外，只有当水位升高到 110 厘米以上时，闸门才会启动，比淹没威尼斯圣马可大教堂等地标所需的水位高 20 厘米。人们担心，即使项目完工，它也无法阻止到 2100 年可能会成为威尼斯现实的持续性低级别洪水。 5 威尼斯人已经在像 2019 年 11 月发生的抗议活动中表达了他们对该项目的反对意见。这场抗议活动中最令人难忘的画面是，示威者在该市几十年来遭遇的最高洪水中游行，他们反对自 1982 年以来政府唯一解决洪水问题的方案。
经济
由于 MOSE 尚未全面投入运营，因此无法确定其对经济的贡献。然而，一旦它开始运作，它将通过保护依赖沿海地区物理属性的产业的未来而间接贡献数十亿美元。将受到很大影响的产业之一是旅游业，该产业为该市提供了约 20 亿欧元的收入。由于其著名的意大利建筑和世界闻名的美丽，该市每年吸引超过 2000 万游客。如果该市继续下沉，旅游业将受到负面影响，因为人们将无法四处走动和观光，在当地餐馆、商店、酒店和其他营业场所消费，这将对该市的利润造成重大打击。
不过，该项目在财务上一直很紧张，因为该项目曾经预计耗资 18 亿欧元，但在 2014 年猛增至 52 亿欧元。 23 近年来，价格再次上涨，总价约为 70 亿欧元。最后，有传言称，随着移动屏障导致进出泻湖的延误，港口活动成本将略有增加。
社会影响
MOSE 项目因其延误、成本，以及更臭名昭著的腐败而开始受到公众批评。从 2013 年开始，就有人因挪用公款、洗钱、欺诈和腐败而被捕。 22 这 35 人的被告群体包括企业家、政客和官僚。 23 调查显示，2500 万欧元的非法资金通过该项目转移。此外，自建设开始以来，该项目资金被盗了 10 亿欧元。
此外，公众担心它无法有效地防止洪水，从而保护使其整个城市及其泻湖成为联合国教科文组织世界遗产的建筑。MOSE 的存在部分是为了防止该市遭受重大洪水，以保持其利润丰厚的旅游业的繁荣，这对威尼斯的当地人来说已经成为一个问题。威尼斯市及其居民饱受过度旅游之苦，这导致了过度拥挤、生活成本上升和环境退化。因此，MOSE 保护了一个对当地人生活质量产生负面影响的产业。尽管如此，它试图保护成千上万威尼斯人赖以为生的旅游业和贸易产业。
威尼斯政府是否应该放弃对 MOSE 开发的资助，因为它可能为企业带来缓解并保护城市，但可能会对泻湖生态系统造成不可逆转的损害？
威尼斯及其居民是否应该开始考虑海平面上升到城市不再适宜居住的高度后的生活？
由于整个威尼斯市都是联合国教科文组织世界遗产，其他国家是否应该帮助资助 MOSE 以保护它？
1. 联合国教科文组织。（无日期）。威尼斯及其泻湖。联合国教科文组织世界遗产中心。于 2022 年 11 月 11 日检索自 https://whc.unesco.org/en/list/394/
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7. 裁决媒体有限公司。水技术。（无日期）。于 2022 年 11 月 11 日检索自 https://www.water-technology.net/projects/mose-project/
8. 史诗般的防洪闸保护威尼斯免受洪水侵袭。未来地图集。（2021 年 12 月 3 日）。于 2022 年 11 月 11 日检索自 https://atlasofthefuture.org/project/mose-project/
9. BBC。（2020 年 7 月 10 日）。威尼斯测试首次启用防洪闸。BBC 新闻。于 2022 年 11 月 11 日检索自 https://www.bbc.com/news/world-europe-53361958
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13. Polomé, P., Marzetti, S. & Veen, A. van der.（2005 年 10 月 25 日）。海岸保护的经济和社会需求。海岸工程。于 2022 年 11 月 8 日检索自 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378383905001031
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