威尼斯 潟湖与三角洲景观

威尼斯与鹿特丹：潮汐之城的潟湖与三角洲景观

 

摘要：沿海和三角洲地区持续面对潮汛引发的洪水、冲淤失衡等挑战。以威尼斯潟湖与鹿特丹三角洲为例，探讨和寻找了此类地区长期存续的发展方式。调研两城的城水关系发展，关注不同时期冲淤变化及其对城市区位和空间结构的影响，考虑当前和未来影响冲淤平衡的可能性，得出3个结论：

 

1）更好地顺应自然趋势和利用区域水系统的变化，增强城市化景观的韧性并且从根本上修复生态系统，此目标达成的关键是恢复区域水系统稳定的冲淤平衡；

 

2）上述根本性改变的前提是港口经济和航运业的彻底重组；

 

3）城水关系发展历史表明潟湖、三角洲和河口不同的自然系统在城市中发挥作用的方式存在差异。对城水关系演变的关注可令公众强烈意识到冲淤平衡稳定对城市景观的重要性，研究经验可供其他河口、三角洲或潟湖城市借鉴。

 

自21世纪初以来，沿海和三角洲地区的潮汛引发诸多问题。中低收入国家的许多城市为应对日益严重的洪水问题承担着巨大压力，即使在欧美相对富裕的城市，新奥尔良飓风“卡特里娜”（HurricaneKatrina，2005年）和纽约飓风“桑迪”（HurricaneSandy，2013年）造成的破坏仍然历历在目，令人担忧。2019年11月，欧洲水城威尼斯的大圣母院（GrandeDame）遭遇了1966年以来最严重的洪水（图1）。城市的大部分地区长时间被淹，这不仅对城市众多艺术珍品和遗产布局造成威胁，而且对城市经济、社会福祉和居住环境都产生了巨大的影响。

  

 

几个月后，也就是2020年2月，被称为“世界上最安全的三角洲”①的荷兰也被迫竭尽全力抵御河流和海洋潮汛的共同作用（图2）。2005—2015年，在荷兰“还地于河”项目的背景下，首次证明了河床拓宽策略的有效性。以往用于农耕、养殖以及自然区域的大部分河流地区的洪水受到了控制，阻止了沿岸城市的洪水。这种策略在所有河流沿岸地区都很有效—除了鹿特丹地区。该地区面积约190km2，居民超过6万人，包含许多港口相关企业，却未包括在“还地于河”计划中，也没有临时河床加宽的规定。在这一地区，河流通过淹没堤防以外的区域进行自我拓宽。2022年2月，鹿特丹堤防外各地区及其邻近城市的潮汛导致了严重的问题。

 

威尼斯和鹿特丹这样的城市未来会有更剧烈的潮汐事件。气候变化导致的海平面上升被认为是罪魁祸首。这2个城市主要利用大型水利工程关闭入海口，防止海潮倒灌。

 

而气候变化只是部分原因。在这2个城市，如同所有的三角洲和河口一样，水土关系是两方平衡的结果：一方面是沉积物的输送和沉积；另一方面是河流和海浪的侵蚀和冲刷②[1]。沉积物产生新的土地，城乡活动因此发展；河流冲刷河床形成河道，航运、渔业和港口因此发展。因此，取得冲淤之间的平衡至关重要，同时也是一个巨大的挑战。

 

河流和海洋之间的过渡区以三角洲、河口和潟湖（图3）的形态呈现，是冲淤平衡的产物。然而，这种平衡随着河流水量、海平面和海流的变化而波动，主要受气候变化影响：自宇宙大爆炸（BigBang）以来，冷热时期交替出现，对全球水的三相转化比例产生了巨大影响③。自11000年前的最后一个冰河时代结束以来，地球一直处于变暖趋势，极地冰盖和冰川融化，海平面上升，河流水量更充沛[2]。在过去的2个世纪里，大量温室气体排放引起地表温度上升。这可能导致海平面的加速上升和河流洪峰流量增加，也可能破坏冲淤平衡。

 

此外，人类对河道的干预从根本上改变了冲淤平衡。建设大坝、运河、堤防，收缩河床，疏浚等活动导致了沉积物滞留。低洼和沿海地区沉积物的运输和沉积急剧减少，侵蚀作用加剧，洪水风险增长[3]。

 

大约25年前，以澳大利亚生态学家、经济学家罗伯特·科斯坦扎（RobertCostanza）为首的科学家们阐明三角洲和河口生态系统服务的经济价值[4]。沉积和堆积使低洼地区的土地增长和固化，这形成此生态系统最重要的服务。这种服务完全免费，还带来了动植物多样性和自然美景。通过建立居所、发展城市和开垦低地，人类从这些生态系统服务中获得了巨大的利益，但很少维护和续存这些服务。这种忽视导致生态系统服务的急剧减少，甚至完全破坏。最近荷兰科学家研究发现，维持或恢复河口的自然形态可显著减弱沿海地区和内陆因海平面上升而产生的威胁[5]。

 

在威尼斯和鹿特丹，持续的人类活动极大地改变了冲淤平衡（在威尼斯始于16世纪初，在鹿特丹始于19世纪下半叶）。对区域水系统的各种干预使它们发展成为国际领先的港口，也决定了其空间结构。城市的脆弱性持续增长，急需更强的战略应对。两城从潟湖和三角洲的生态系统服务中收益颇丰，也对生态系统的服务造成明显损害。

 

预计未来2个城市的极端潮汛将持续增加，这就产生一个重要问题：是否需要在已有措施的基础上采取更强的策略。目前来看确实如此，威尼斯利用“摩西”防洪闸系统④（ModuloSperimentaleElettromeccanico,MOSE）在潟湖入口建造风暴潮屏障；鹿特丹正在考虑在河口处建造复杂水闸。然而，因其长期可行性未知，这2个方案都备受争议。本研究旨在寻找替代方案，通过调查两城的城水关系发展历史，关注不同时期沉积-侵蚀关系变化及其对城市区位和空间结构的影响，考虑当前和未来影响沉积-侵蚀平衡的可能性，为两城及其与水景观的关系开辟新视角。

 

1威尼斯与潟湖

 

1.1潟湖的起源与形成

 

威尼斯[6-7]⑤大部分景观的塑造起源于2个过程：亚得里亚海（AdriaticSea）海平面上升；阿尔卑斯山（Alps）和白云石山脉（Dolomites）冰盖融化。冰盖融水汇入众多河流，通过沿海平原输送到亚得里亚海[8]。

 

一方面，海平面上升将沉积物（主要是沙子）带到了沿海平原的边缘，形成一系列沙洲，继而成为岛屿。从的里雅斯特（Trieste）延伸到拉韦纳（Ravenna），沙洲和沿海平原间形成了一条长长的浅水潟湖链。另一方面，沿海平原的河流泛滥形成沼泽低地，汇入潟湖，形成沙洲、盐沼和泥滩。与此同时，潮起潮落在潟湖中冲刷出小溪和水道，形成动态的湿地景观：河流沉积和海平面上升的平衡决定了潟湖沉积或被淹没的程度和速度。

 

特拉费马（Terraferma）沼泽低地和威尼斯潟湖之间是渐进过渡的（图4-1、4-2）：从西到东，土地沼泽化的程度越来越深，并逐渐从陆地上的水变成水中的陆地，最终形成狭长的沙堤岛，将潟湖与公海隔开。人类最早定居在过渡地带的两侧。公元前3世纪，罗马人首次尝试开垦肥沃的沿海平原，在帕多瓦（Padua）的驻军城镇附近开辟了第一个百户区（Centuratio，划分土地的单位）地块—均匀正方形的网格图案，边缘可作为边界，也可排水，通过这种方式得以在沼泽中种植作物[9]。几个世纪以来，大多数沿海平原都以百户区地块方式进行了划分，这为被保拉·维加诺（PaolaViganó）和贝尔纳多·塞奇（BernardoSecchi）描述为“各向同性领土”（isotropicterritory）的定居模式奠定了基础[10]。

 

起初，潟湖人口稀少，只有几个以捕鱼为生的拓荒者。在8世纪，为了逃离劫掠的伦巴第人，意大利北部的农民、城镇居民和贵族在靠近人迹罕至的潟湖的岛屿上避难。在蜿蜒的潮汐通道（未来的大运河）两侧，淤积而成的岛屿和沙洲组成的群岛上，出现了人类最大的聚落。由于环绕水域的存在，这组岛屿和沙洲能够使人类免受敌对部落和军队的袭击，屏障岛屿后面的人类聚落免受海上风暴的影响。海峡还提供了入海通道。最高的岛屿被称为里沃阿尔托（Rivoalto，即高岸），后来改为里亚托（Rialto）[11]。

 

图4-3给出了群岛的景象。在这些岛屿上，小教区社区已经建成，通常聚集在一个教区教堂和一两个贵族家庭的加固房屋周围。最初，作为亚得里亚海重要的军事和贸易前哨，这些社区受拜占庭帝国（ByzantineEmpire）保护。潟湖被拜占庭帝国授予公爵领地的地位，由公爵（总督）统治。由于人口和经济快速增长，拜占庭时期的威尼斯逐渐展现出经济、军事和政治独立的共和国形象。

 

这些群岛在地理上和行政上都相对独立，彼此分离，各岛屿由许多贵族家族统治。这些家族组成了大议会（MaggiorConsiglio），是群岛和潟湖的最高权力机构[12]⑥。大议会选举的总督住在宫殿里，俯瞰大运河（TheGrandCanal）的入海口，关注着贸易、交通和军事。各个教区被岛屿间的小溪隔开，通过船只和木桥连接。大运河是主要的交通通道，小型船坞和相关企业沿河开设，小型渔船在此停泊或靠岸。运河中段的中央市场交易鱼、盐和其他商品，运河上的第一座桥也建于此。

 

1.2通过对水系统的干预，巩固城市的海上力量

 

图5-1~5-3展示了潟湖和威尼斯城发展的第二个阶段。在中世纪，出现了2个越来越不相容的进程：威尼斯作为贸易中心和海上力量快速发展的同时，潟湖却加速淤积。

 

威尼斯的发展得益于它在中世纪后半叶获得的地位，成为一个海洋和经济大国，这不仅伴随着人口的急剧增长和城市的密集化[13]⑦，而且海洋和经济的发展也要求建造庞大的商船队。大运河不够深，不能容纳越来越大的船只，也不能容纳不断扩展的经济活动，因此，在1104年，阿塞纳尔造船厂（ArsenaleShipyard）建在了城市的东部。随着时间的推移，为了容纳越来越多的超大尺寸船只，它经历了几次扩建。事实上，这座城市的很大一部分就如同造船业的制造机器。造船厂作为中央装配厂，在全盛时期每月能够生产50多艘船舶[13]。船舶的自重主要在100~200t，少量达到500t。

 

船只数量和尺寸的增长对威尼斯周围河道深度提出更多要求。然而，这一要求受到潟湖加速淤积的限制。在中世纪后半叶，地球快速升温，融水带来的沉积物增加，淤积加速。随着大面积开垦，沉积物无法沉积在低洼的平原上，越来越多的沉积物最终进入了潟湖。在的里雅斯特（Trieste）和拉韦纳（Ravenna）之间的一系列潟湖中，土地持续增长，随之而来的是威尼斯潟湖北部和南部的围垦开发。

 

在中世纪后半叶，威尼斯不仅成为一个海上强国，而且开始大片控制特拉费马，特别是威尼托和伦巴第的大部分地区（VenetoandLombardyRegions）。这不仅保证了城市的食物供应，也获得了此地水资源的管理的控制权，为了后者的利益，威尼斯于1501年建立了司法行政官制度，彻底重组河流系统。图5-1和5-2反映了水系的重组。沿着潟湖边缘挖掘运河，阿迪杰河（AdigeRiver）、布伦塔河（BrentaRiver）、思乐河（SileRiver）、皮亚韦河（PiaveRiver）和无数较小河流的水被分流到潟湖北部和南部的新人工河口。此外，波河（PoRiver）的一条支流在潟湖南侧入海，造成了土壤的淤积。在这里筑坝后，河水通过新的运河改道向南。这些河流改道导致潟湖南部的波河河口形成了典型的叶状三角洲[14]。

 

对潟湖本身来说，河流改道改变了沉积-侵蚀平衡的2个方面。首先，潮汐带走的沉积物比输入的多。其次，随着沼泽地和沙洲消失，河道和小溪变浅，潟湖湖床变平。短期内似乎有利于威尼斯通行大船，因为靠近入海口的所有重要通道仍然足够深（约8m）；然而，从长期来看河流改道也意味着潟湖从此失去了淡水，潟湖变成咸水环境，对潟湖的生态系统和内陆的地下水造成了严重影响，咸潮入侵威胁更加严重[15-16]。

 

图5-3显示了这2条深水航道的重要性。深水航道既有利于工厂通航船只，也有利于依靠圣马可湾成为出入城市的“水上广场”。在这里，来自海船的货物被转运到驳船和平底船上，运送到城市的仓库。巴奇诺（Bacino）在空间上被圣马可广场（PiazzaSanMarco）、威尼斯海关大楼（PuntadellaDogana）和圣乔治岛（SanGiorgio）以及同名教堂所包围。包括雅格布·德·柏柏尔人（Jacopode’Barbari）著名的《威尼斯景观》（ViewofVenice，1500年）在内，众多威尼斯地图和全景图描绘了巴奇诺·圣马可的辉煌。广场地面和潟湖水位相持平，加强了城市广场和水上广场作为整体开放空间的印象，在这个广场里既可步行，亦可航行。

 

1.3疏浚潟湖，促进工业和旅游业发展

 

在16世纪和17世纪，威尼斯的经济和航运优势被葡萄牙、西班牙、荷兰和英国所取代，这些国家通过好望角（CapeofGoodHope）发现了欧洲和东半球间的新贸易路线。从18世纪末开始，威尼斯失去了自主权，先是成为拿破仑的法兰西帝国（Napoleon’sFrenchEmpire）的一部分，然后成为奥地利帝国（AustrianEmpire）的一部分，1866年之后成为新的民族国家意大利的一部分。政治转变和工业化兴起为威尼斯的经济和空间发展创造了新的条件。港口发展不再是威尼斯城的责任，而是国家政府的责任。



 

 

图6-1和6-2反映了19世纪和20世纪人类活动对潟湖产生的影响。拿破仑统治时期试图恢复威尼斯东部圣马可河和阿塞纳尔河间的港口活动。为了取代日益淤塞的博卡迪里多（BoccadeLido），在更深的博卡迪马拉莫卡入口和巴奇诺·圣马可之间挖掘了一条新的航道。然而，由于该水道也容易淤塞，因此只能暂时缓解城市东部港口的运转压力。19世纪末意大利政府决定将新港口发展重点转移到城市的西边，建成了新的圣十字（DewSantaCroce）港口群。新的疏浚技术使海船能够进入这一港口群，该航道穿过博卡迪里多和久德卡水道（CanaledellaGiudecca），航道加深至8.5m，拓宽至200m。

 

1920年，在圣十字港口群建成几十年后，在内陆边缘的梅斯特（Mestre）附近，启动了更大的马尔盖拉港（PortoMarghera）的开发。博卡迪马拉莫科港（BoccadiMalamocco）和马尔盖拉港之间的一条新的深水航道使最大号的油轮和后来的集装箱船能够进入这个港口综合体。

 

由于这些新港口的扩张和繁荣，城市和潟湖的关系在2个方面发生了根本性变化。

1）圣马可广场和毗邻的巴奇诺·圣马可广场（BacinoSanMarco）失去了作为人和货物进出中心的优势。相反，它们不再是驶往马尔盖拉港的必经之地，作为通向圣克罗齐之地的航道，它们早就失去了重要性。这种失去的重要性，不仅体现在城市，也反映在整个潟湖，以及特拉费马地区。

2）更重要的是，对于城市而言，沉积-侵蚀平衡被彻底改变了。

 

岛屿之间入口处的码头水流流速增加，特别是退潮时的流速，导致每年有更多的沉积物通过潟湖流出大海[17]。加上航道的加深和维护，每年有超过100万m3的沙子和淤泥从潟湖中排出[17-18]。在潟湖内部，不断加深的水下作业导致大块浅沙洲和沼泽塌陷，慢慢沉入航道，大船穿过潟湖产生的艏浪和艉浪加剧了这一过程。在1927—2002年至少有36km2或超过50%的潟湖湿地消失在水中[17-18]，潟湖生态系统急剧退化。对此，联合国教科文组织和威尼斯省几十年来一直长鸣警钟[15,19]。

 

工业化进程中，马尔盖拉港抽取地下水用于冷却，导致潟湖的大部分地区以及威尼斯的沉降。沉积物的清除和沉降增加了潟湖中的水量，海平面上升也加剧了这种情况。

 

在过去，通过特拉费马河和潮汐流的沉积物输送量更大，其增长速度超过了海平面上升的速度。16世纪的河流改道和最近2个世纪的航道系统化加深，逐渐剥夺了潟湖与海平面上升同步稳定发展的可能性。潟湖中水量的上升使潮汐更容易流入，而不会受到先前低水位时期潟湖底部的阻碍。这些都降低了威尼斯的防洪能力，这一点在1966年由潮汐引发的洪水中首次得到证实：当时1.9m的海潮肆无忌惮地涌入潟湖，淹没了威尼斯的大部分地区[20]。从那时起，潮汛事件变得越来越频繁。

 

图6-3展现了威尼斯城市状况是如何变化的：圣马可广场不再是经博卡迪里多进入潟湖的深水航道的最终目的地，而仅仅是通往圣克罗齐海峡的一个途经地点。在潮汛期间，加深的航道使海水更容易流向圣马可广场，这也是该市沉降最严重的最古老的地区之一。鉴于各种预测未来海平面上升加速的情景，这与其说是洪水泛滥的频率和严重程度是否会增加的问题，不如说是这种增加速度有多快的问题。

 

1.4威尼斯和潟湖的未来

 

威尼斯的未来与潟湖密切相关。自20世纪70年代以来已达成共识的有2种解决思路：一种是支持恢复潟湖内稳定的沉积物-水平衡；另一种是支持工程建设维持潟湖现状。

 

自20世纪60年代末以来，许多研究和出版物都提出恢复稳定的沉积物-水平衡的必要性和可能性，这有利于稳定生态系统，同时也抑制了潟湖潮汛的影响。多年来，这些研究和出版物的标题越来越令人震惊，从1969年的联合国教科文组织《拯救威尼斯》（SauverVenise）到2004年的《拉姆萨尔公约》（TheRamsarConvention）⑧，再到2019年由潟湖资深研究者路易吉·达帕斯（LuigiD’Alpaos）的《救命！潟湖》（S.O.S.Laguna）[16,19,21]。

 

 

然而，要恢复潟湖中的沉积物-水平衡，就必须重新规划马尔盖拉港的位置、进出路线以及游轮交通，这些都涉及巨大的经济利益。尽管威尼斯市和威尼斯省强烈支持恢复潟湖中的沉积物-水平衡，但国家政府还是选择了第二种方法，形成了一系列包括可开合的风暴潮屏障的MOSE项目计划。这些屏障架设在岛屿之间入海口的海床上（图7），每当潮水位超过110cm时，中空的防洪闸就会充气上浮并封闭潟湖。

 

MOSE项目极具争议，原因包括4点。


1）它不能防御+80~+110cm（“+”指高于阿姆斯特丹标准水位）之间的常见洪水。

2）MOSE项目不可持续，防洪闸门的设计可以应对不超过3m的当前平均水位，据专家计算，这种情况最早可能在21世纪达到[22]。

3）防洪闸建成后迅速被沙子覆盖，并长满海藻、贻贝和牡蛎。防洪闸门会在应该发挥作用时失效。

4）该项目一直存在巨大的成本超支、腐败和延误问题。MOSE项目的建设始于2003年，预算16亿欧元（111.848亿人民币，2022-09-09汇率），预计于2011年完工。然而，到2017年，该项目还未完成一半，成本已高达55亿欧元（384.431亿人民币，2022-09-09汇率）[23]。完工日期已延期至2022年，该项目能否完工遭到质疑。

 

类似MOSE项目的事件显示了恢复沉积物-水平衡的迫切性。这一方案建立在散货船和游轮不进入潟湖的前提之上。在这种情况下，马尔盖拉港和圣克罗齐港需要适应吃水较浅的船只，或搬迁到潟湖外，或两者结合。这个方案在20年前几乎不可思议，但如今在公众讨论中越来越受到重视。2017年载重5500t以上的游轮禁止通过威尼斯、圣马可广场和久德卡运河驶往圣克罗齐港。从那时起，这些船需通过马拉莫科-马尔赫拉海峡航行，并停靠在马尔盖拉港，游客可从马尔盖拉港乘长途汽车或火车游览威尼斯。在能源转型背景下，以石化产业为主的综合体都需重组，马尔盖拉港的整体搬迁也成为备选方案[24]。

 

恢复沉积物-水的平衡将导致潟湖的急剧沉积和侵蚀，同时通过停止抽取地下水阻止沉降，将使威尼斯市不易遭受常见洪水的侵袭。此外，向土壤注入海水抬高城市部分地区的方案也在考虑[25]。在潟湖的其他地区，EMU⑨研究表明，如果恢复潟湖内的河口，停止定期疏浚，拆除岛屿之间潮汐通道的码头，就可管理潟湖内沉积-侵蚀过程（图8）[26]。

 

在现有岛屿和新岛屿上，微咸水农业和新形式的旅游业将会获得新的机遇。