超強臺風背景下日本東京灣海岸線安全防護體系建設

王江波,王 俊,茍愛萍

(1.南京工業大學 建筑學院，江蘇 南京 211816;2.上海應用技術大學 生態技術與工程學院，上海 201418)

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

在海岸線防護方面，早先是以規劃管理理論研究為主[3-4]。隨著海岸空間戰略的發展，海洋空間管制規劃為研究重點[5]。在此基礎上，海岸的生態評價方法體系逐漸建立起來，并在生態承載力量化評價及空間可視化研究領域展開深入探索[6]。2015年以后，隨著大數據、人工智能等新技術、新方法的出現，帶來了海岸線基礎設施的維護、災害評估，以及監測系統的新發展[7-10]。綜合中國和日本在海岸線防護方面的文獻，可以看出，國內在海岸線防護方面的研究較少，大多偏向于海岸帶規劃和管理層面的探究，關于海岸帶規劃的法律制定較晚；日本在海岸線保全方面研究較為深入，將海岸線保護與計算機等領域進行了有效結合，使其在海岸線防護和措施應對方面取得相當大的突破。基于此，本文選擇與中國區位接近，災害類型相似的日本東京灣海岸線防護為參考，通過研究其海岸線防護的經驗和特色，以此為中國海岸線防護提出一些可借鑒的科學建議。

1 研究區現狀介紹

1.1 日本東京灣區概況

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。受到地形環境的影響，東京灣沿岸常年遭受臺風襲擊，由此，帶來巨大的海嘯、海水倒灌等災害事件的發生。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，與內灣相比風浪較大，海嘯產生的危險性高。外灣有眾多的沙灘、巖石、藻場等自然資源，水質良好，提供了很多珍貴生物良好的生存環境。同時，漁業、海洋性的娛樂場所，被作為生產活動、環境學習、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、海釣設施等近水空間采取了一系列治理和維護措施[11-13]。

1.2 東京灣海岸線典型災害事件

從東京灣海岸線受到風暴潮災害事件可以看出，該區在20世紀有3次重大臺風災害，造成的死亡人數最多，被稱為“昭和三大臺風”，即室戶臺風、枕崎臺風、伊勢灣臺風。其中，室戶臺風經過的地方，建筑物遭到了嚴重破壞，特別的木制校舍大面積倒塌，造成了學校師生嚴重的傷亡，四天王寺五重塔被徹底毀壞，導致整個大殿傾倒，同時還引起大阪灣海水倒灌。日本根據室戶臺風的經驗，在2000年修訂了建筑標準法，要求建筑物必須能夠承受最大風速61 m/s以下的臺風沖擊。此后，進入21世紀，超強臺風頻繁地侵襲東京灣海岸線地區，給當地居民造成不同程度的經濟損失和生命安全威脅(見表1)。

表1 日本東京灣1917-2019年主要的臺風災害

1.3 東京灣海岸線政策法律和規劃編制

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，該法律制定的關于“防護”方面內容，其目的主要保護海岸免受海嘯、風暴潮、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、沿海生態環境破壞的認識，滿足人們對海洋娛樂的需求。1999年日本對《海岸法》部分內容進行修改，其主要增加關于“環境”方面的內容，即在“防護”的基礎上，增加開發和維護沿海環境，正確利用公共海岸。2011年3月11日，東北太平洋地震發生后，在“防護”“環境”的基礎上，進一步增加有關“利用”方面的內容。2014年日本對《海岸法》部分內容做出了進一步修改，其目的一方面是促進海岸管理中的防災減災措施，建立安全可靠的閘門和水閘運行系統；另一方面是適當維護和管理沿海保護設施，并根據當地情況加強沿海維護和管理(見表2)。

表2 日本東京灣海岸線相關法律和政策文件的制定[11-13]

1.3.2 海岸線規劃編制 2004年，根據東京灣的自然和社會特征、海岸防護、環境和利用的基本措施，需要對海岸開發制定長期有效的相關保護計劃，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(千葉縣區間)》《東京灣海岸保護基本計劃(神奈川縣區間)》《東京灣海岸保護基本計劃(東京都區間)》3個區間計劃構成，其主要內容是對侵蝕、海嘯等災害進行設施整頓，重點是確保在海嘯和高浪的防護上。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規劃文件的制定[11-13]

根據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于長期的防護、環境、利用的措施以及海岸帶設施整備的基本事項。其中，“環境”和“利用”是在傳統的“防護”之外加入的新舉措，推進了東京灣海岸線協調統籌保護[13]。在海岸保全基本計劃的制定中，涉及到的相關人員包括：東京灣地區的居民、學者、市町村長、海岸工作者以及國家層面的環保部、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規劃的特色分析

東京灣海岸線安全防護規劃的特色主要為“四多”，即災害防護類型的多元性、規劃理念的多維度性、防護空間體系的多層次性、工程設施系統的多樣性。

2.1 災害防護類型的多元性

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，在太平洋一側和日本海一側，其四季擁有不同的海岸風貌，由于季節不同，風暴潮、海浪等產生的破壞程度也不相同。

日本海岸線主要面臨的自然災害包括風暴潮、巨浪、漂沙、地質災害、飛沙、洪澇等，給海岸線人民的生命和財產造成重大損失。

為增加防護設施的作用，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害類型，設置與之相應的防護措施(見表4)。

表4 日本東京灣海岸線防護設施及其作用[14]

2.2 規劃理念的多維度性

東京灣海岸線防護的初衷是從人的角度出發，提供一個安全、與自然共生、舒適、充滿活力的海岸。東京灣海岸線防護規劃在編制時，不僅考慮安全防護，還將環境保護和開發利用一并考慮，這三者之間既相互協調又相互各有特點。

2.2.1 安全防護 ①為了應對海岸侵蝕，防止海岸線上的沙石受到長期侵蝕，在侵蝕最嚴重的地方，應建立海岸管理崗亭，可以隨時保持與管理人員取得相應聯系，確保泥土沙石的供應，以此提高沙灘的防御能力。對于海岸侵蝕背后可能導致部分土地損失的地域，通過離岸堤等新的設施進行改良。②根據氣象、地形等的特點，尋求與環境、利用的協調，有計劃地實施適當的海岸保護設施的整備工作。另外，在安裝海岸防護設備時，要與當地居民、區町村等相關人員進行信息和意見的交換，通過政府、市民、社會三者之間的合作，建設更加美好的海岸。③加強沿海周邊災害監測系統，建立“智慧氣象”信息共享平臺，實時發布災情信息，提高減災應變能力，同時在沿海周邊埋設海嘯監測儀器來達到防災的效果，定期檢查維護海岸線周邊的災害防御設施，發現有故障設施時，應及時對其進行修繕。

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

2.2.3 開發利用 ①確保對海岸進行安全、正確的利用。大多數人在海灘邊進行娛樂活動，會對海岸環境產生一定的破壞作用，需要對在海岸邊的人們進行環境教育；在開發海岸娛樂設施和場地的同時，對產生海洋污染等的設施進行嚴加管制。②與社區相互協作。需要當地居民和志愿者協同共進，對海岸線周邊垃圾、沉積物等進行周期性的清掃。加強對海岸利用的宣傳，努力提高人們對海岸保護意識。

2.3 防護空間體系的多層次性

在海平面零米及以下低洼地帶，如果缺乏相應的海岸防護設施，將會發生浸水災害事故，特別是在漲潮時期，海水倒灌所帶來的浸水災害損失將會更大。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，以此來防止海水滲入，保護海岸線地區人民的生命和財產安全。在海岸線保全基本計劃中，根據海岸線防護功能分類，將海岸保護設施分為堤壩、護岸、離岸堤、潛水堤、消波工程、突堤、養浜(沙灘養護工程、水閘、落水管等類型[15]。此外，根據施工方法來分類，可分緩傾堤、人工濕地、沙灘修復工程等。海岸線的基本防護方式有線和面兩種[11-13]。

(1) 線狀防護方式。在空間上通過橫向進行拓展，一般是在海岸線設置直立的堤壩護岸，以工程型防護為主。由于土地復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方式進行修筑，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) 面狀防護方式。以工程型+生態型為主，將防護措施分為“三道防線”，即堤前、堤上、堤后。堤前防護措施有離岸堤、人工潛堤、消波堤、突堤等，在遠離海岸的海面上，與海岸線基本平行地堆積石材和消波預制板等建造的堤壩體，具有消波、降低風暴潮、阻擋海水前進的功能。堤上防護措施有防潮墻、防潮堤、陸閘、水閘、消波工程、階梯式防潮護岸、養浜工程、排水泵站，通過人工向海岸提供沙石土壤建，改善和維護海岸，以恢復被侵蝕海岸的功能。堤后防護措施為海岸林，具有防沙、防風、防潮及防霧的功能，可以發揮綜合防護效果；同時，還有諸多蓄水和排水設施系統。根據海岸保全設施方面的適當布置，通過復合的防護功能，海濱的環境保護、海岸的開發利用將會逐步完善。

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

2.4 防護策略體系的多樣性

超強臺風發生時，常有風暴潮和巨浪伴隨。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)和風浪的要素也包括在其中。為應對伊勢灣臺風所帶來的潮浪災害，日本政府把保護人民的生命放在首位，正在從結構性防護和非結構性防護兩個方面推進潮浪災害的綜合應對措施。

在結構性防護層面，主要針對的是海岸線硬件防護，海嘯頻率高，防御設施需要考慮較多問題。例如，維護的經濟性、管理的難易性、施工的方便性、公眾的利用性等方面，需要與當地政府部門進行協商考慮，從而使得設施維修方面能夠順利實施。在非結構性防護層面，主要針對海岸線技術管理和信息通暢，海岸實施保全設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，需要推進地區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體系建設的啟示

3.1 制定海岸保護規劃

中國海岸帶防護方面的相關法律法規編制起步較晚。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。中國現有的海岸帶管理法律法規，行業色彩濃厚，沒有將海洋生態系統的各環境要素作為整體予以綜合規范。長期以來，中國海岸帶管理更多關注海洋資源的開發與保護。從立法而言，相關立法側重于特定海洋資源的利用與保護，例如《野生動物保護法》《漁業法》《礦產資源法》《海島保護法》等都是針對不同環境要素進行的立法規范。這割裂了各環境要素之間的原本密不可分的統一關系，導致管理目標交錯，難以實現跨行政界限的和“空間—生態—行業”高度一體化的綜合管理。

中國可以借鑒東京灣的經驗，在區域層面，由地方主管部門牽頭，相關利益方共同參與，編制一部具有區域性的海岸保護規劃。在管理層面，由海岸線地區的縣級主管部門負責，實行海岸線保護責任制，有效避免管理目標錯位，難以跨界行政等問題。在規劃層面，進一步細化具體內容。在海岸保護規劃中，不僅要提高工程性防護的要求，還要對海岸線地區進行生態環境的治理和保護，有效促進海岸線的開發利用，以實現人與自然和諧相處。

3.2 構建多重防護措施

在中國，人造沙灘較多，海岸線較長，海岸線防護的理念和措施較為單一，而東京灣在防護理念上較為成熟，已經形成了一套完善的防災工程體系。日本在東京灣構建了多重防護體系，最后都落實到具體的工程實踐中。在新的防護措施方面，中國可以根據東京灣的經驗，從傳統的、單一的、橫向的線狀防護轉向新型的、多重的、縱向的面狀防護措施。其中，線狀防護方式主要為工程性措施，一般采用硬質護岸、擋水墻、可移動式擋水板、大壩和改造加固的堤防等措施；面狀防護方式需要通過工程性+生態性的措施，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，保護堤岸及岸后設施，主要的措施包括：因地制宜采用沙灘、塊石/預制混凝土異形塊、護面加糙、生態堤岸等方式。堤岸防潮的目的是防止潮水漫堤，主要的措施有：結合設計標準、堤岸現狀、道路功能等綜合采用微地形、封閉護欄、子堤式防浪墻或加高堤頂等措施。堤后防洪的目的是減少洪澇災害損失，主要措施有：結合道路改造建設海綿系統；結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置防水擋板、小區內及公園綠地采用雨水花園建設模式。

3.3 提升災害監控預警能力

中國可以借鑒東京灣的減災監控系統。①建立“智慧氣象”信息共享服務平臺。精細化氣象預報到3 km，預報時間精確到小時。系統24 h監測，計算氣象數據，根據降水量、雷達等實時監測數據，結合閾值設置自動識別、自動報警、自動電話叫應和短信提醒。一旦預測到氣象災害，根據預設發布要求通過不同渠道，將信息發送給相關人員，成為有的放矢的靶向預警，是一個集綜合監測、預報預警、信息發布、應急指揮、業務管理的綜合業務平臺。②建立信息共享平臺上，地質災害風險隱患點、內澇風險隱患點、洪澇風險隱患點、視頻監控點、避災場所、環境監測點、大中型水庫和江河控制站、近兩年的醫療數據、天基、地基和空基氣象數據在基礎地理信息上疊加顯示，構成全域綜合防災減災“一張圖”，為做好災害綜合防御工作提供數據支撐。③通過打造掌上移動氣象臺，在氣象微信號上發布氣象信息，提供貼心服務。