未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风

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未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 山竹袭港时,杏花邨的碎石海堤不足以抵挡巨浪,从海面翻起的越堤浪高达数层楼。(资料图片)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 将军澳第137区填料库在500米长直立式海堤外,以乱抛方式放置大量消波砖。(受访者提供)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 关国雄说杏花邨海堤砌得太漂亮和平滑,消波作用有待加强。(资料图片)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 柴湾平治中心对出防波堤,去年12月只是由大石铺设而成(上图),但上月起添置人工消波砖(下图),相信可增加消波力度。(受访者提供)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 将军澳第137区填料库风高浪急,该处海堤放置了多个巨型鸡爪形消波砖。(受访者提供)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 港珠澳大桥人工岛防波堤边缘参差不齐,被质疑消波砖被吹散,但路政署解释消波砖是依照设计随机安放。(资料图片)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 据路政署资料,港珠澳大桥人工岛的消波砖属于扭工字块形状,图为东人工岛採用的消波砖重5吨,每块阔与高度同为2.483米。(明报製图)未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风 未来城市:碎石海堤经不起巨浪 消波砖有效抗超强颱风

经历去年9月超强颱风山竹之后,香港各区都赶在今年风季之前进行防波堤加固工作,其中柴湾平治中心对出的碎石防波堤,最近添加了扭工字块消波砖。有海洋工程前线人员带我们看过,认为只要在原有防波堤添加消波砖,就是最有效快捷减轻越堤浪(wave overtopping)带来的破坏,相信愈来愈多香港海岸将会使用消波砖。

平滑海堤无法消波

每当超强颱风袭港,都突显出多个市区海堤的抵御风浪能力不足。今年3月渠务署就把将军澳南、杏花邨及海怡半岛定为三个「越堤浪点」,计划增建设施应付恶劣天气。专研混凝土建筑及物枓的香港大学土木工程系教授关国雄指出,海堤(seawalls)是填海时分隔陆地与海洋的边界,而防波堤(breakwaters)则是保护避风塘或海港免受海浪严重影响的设施。建造海堤和防波堤的一个主要目的是为了防止越堤浪出现,以免造成人命伤亡和设施损毁。由于越堤浪是由一浪叠一浪时推高所致,因此如果海堤有大量孔隙而且表面粗糙,海水可从孔隙流走,随着摩擦力增加,能有效打散海浪,巨浪无法畅顺地沿着海堤涌高至陆地。

碎石海堤最常见

香港最常见的海堤是碎石海堤,1980年代中落成的杏花邨和2012年对外开放的将军澳南海滨长廊,均利用从採石场出产的不规则天然碎石堆叠而成,碎石间保留孔隙疏通浪水,呈现斜坡状以卸走海浪能量。关国雄表示碎石海堤的好处是材料成本低廉,但船只无法泊岸。在1992年始落成的海怡半岛岸边则採用直立式海堤设计,设计好像一面墙,虽然施工容易而且容许船只泊岸,惟巨浪拍打海堤后的反射冲力可以相当巨大,而且滑溜的海堤没有什幺消波能力。

加高海堤难治本

要令近岸陆地安然度过颱风,有人建议加高海堤至可以应对百年一遇大风浪,但从事本地海洋工程近50年的前线人员陈先生(化名)忆述,他在1970年代入行时,香港政府规定的海堤标準高度约海拔3.75米,现在则升至4.5米,「香港有些新落成的海堤甚至建到6至8米高,因为全球水位正慢慢上升,强颱风亦愈来愈多」。

陈先生援引有一半国土海拔低于一米的荷兰为例,力证不可能为了万中无一的大风浪,而兴建数十米高的海堤。「荷兰政府都只是在最低洼的地方做一条巨大防波堤,加装有升降功能的雨水闸口,一旦预测到会有20米高的海啸时,就靠闸口缓水。」他强调各国只能保持惊觉,万一遇上极大风浪,应马上疏散近岸居民,这是全世界的共识。

关国雄说加高海堤的确可以减少越堤浪出现的频率,但并不能够长远解决问题。「如果不同时加高填海土地,只是加高海堤,地形就会形成凹形,一旦有越堤浪跨过海堤,在陆地亦无法顺利排走,可能分分钟加剧水浸问题。」

消波砖 有效卸走海浪冲击

在细雨带风的下午,陈先生带记者观察柴湾嘉业街尽头平治中心对出的防波堤,一条长逾百米、原先由巨型碎石组成的三角锥形「桥」,虽然左右两侧倾斜,但中间位置尚算平坦,有不少市民在此垂钓。一艘大型橙红色趸船停泊在防波堤末端,灰白色扭工字块形状消波砖被逐块加在碎石堆旁。「由于每块人工水泥消波砖大小、重量一样,形状统一之下,互扣力必定比岩石更强,使用消波砖的排水效果、卸走海浪冲击力的能力会较岩石高得多。」他相信于现行抗风能力不足的海堤,添置消波砖是最有效和快捷防止越堤浪的方法。

不过,关国雄指出消波砖的製造成本较高,因为不同形状的消波砖都被各国厂家申请了专利,不可以随便倒模生产。「香港海域是公家地,大小海洋工程都要经政府审批。因为单单是加了一块消波砖都会影响航道、水流和海浪分布,更重要是会改变海牀深度会导致海浪转弯,影响力不容小觑。」

消波砖愈大件愈稳阵

陈先生说这次柴湾防波堤是他首次在本地见过使用这幺小型的扭工字块消波砖,目测每块只有约两吨重。「这裏是内弯不算太大浪,在地工程师应该计算过用小型消波砖都够力。」他指着对岸的将军澳海岸线说:「不像这条将军澳第137区填料库防波堤,放置了多个巨大的鸡爪形消波砖,因为那裏是最食风浪的地方。」据政府资料,万宜水库的消波砖每块重25吨,而港珠澳大桥东和西人工岛扭工字块消波砖分别重5吨和8吨。关国雄说消波砖愈大件,愈稳定,被风浪吹倒的风险愈小。

去年4月,有航拍图片揭露港珠澳大桥隧道人工岛防波堤的消波砖疑似被海浪冲散,惹来大桥结构安全疑云,新闻一度闹得沸沸扬扬。不过,随后路政署解画称人工岛的扭工字块消波砖是利用香港建造海堤的专用方法,即随机安放,不存在被冲散问题。

乱抛方式 有序互扣

陈先生认同路政署的说法,他表示香港普遍放置消波砖的方式是「乱抛方式有序互扣」,「每块消波砖之间确保有两至三个接触点,令它们互扣和互相靠蹦,所以虽说是乱放但仍然是有序的」。防波堤在施工时会先在下方设置石心,再在上方放置两层大石或消波砖,以保护石心。他指出海水密度为每立方厘米约1.02克(g/cm3),而岩石约为2.8g/cm3,「即使岩石落水后会损失30%密度,但岩石仍然重过水。因此就算大风浪来到,个别石块可能会轻微移动,但绝不可能被冲散,石心亦必然完好无缺」。

消波砖 二战产物

消波砖是二战时无心插柳出现的产物,陈先生说得津津乐道。第二次世界大战时,在北非战线上,法军製造了一些水泥块以阻挡德军坦克前进,战后就将水泥块当废物随意抛到摩洛哥卡萨布兰卡(Casablanca)海中,意想不到在一场风暴后发现,弃置了这些水泥块的海岸受风浪破坏程度较细。

于是法国人在1950年代,将水泥块慢慢改造成现今的消波砖(Tetrapod)。现时全球消波砖的种类超过20款,最常见的包括屯门内河码头的鸡爪形(Tetrapod)、港珠澳大桥隧道人工岛的扭工字块(Dolos),其优点是互扣极强。

环保物料 设计多元

消波砖亦趋向环保,现时除用水泥製成,亦改用环保物料,如回收塑胶做3D打印。更有一些鸡爪形消波砖发展到可以将花盆放在上面,用来种植红树林,亦有环保团体设计出蜂巢状人工礁石消波砖,有着许多大小深浅不一的凹槽,海水退去后,供海洋生物寄居。

文 // 彭丽芳图 // 受访者提供、资料图片编辑 // 蔡晓彤

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