书城科普读物揭开神秘大洋的面纱(海洋与科技探索之旅)
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第21章 荷兰海洋工程

世界闻名的荷兰两大水利工程:位于荷兰西北部的艾瑟尔湖工程。该工程从1932年开始围海造田,至1994年完工,历时62年。经过几代人艰苦卓绝的奋斗,建成一条长33千米的海上长堤,从海里围出一个艾瑟尔湖,使荷兰的陆地面积增加1/5。正在建设中的三角洲工程位于荷兰西南的福克角新水道上。来到工地,你会立即看到,一个令世人震惊的白色庞然大物正拔地而起,它就是建设中的一座风暴涌浪防护闸。这不是一个普通的防护闸,它设计新颖、结构独特、耗资巨大、施工精确,是世界上第一例采用如此巨大可移动的船体式空腔闸门。整座防护闸的核心是两扇巨大的大门。当风暴潮袭击时,能将360米宽的新河道关闭;而在正常的情况下,两扇门则是打开的,分别安静地卧在河道两边的堤堰内,既不影响过往的船只,又便于对闸门的维护维修。这一庞大建筑物的长度相当于300米高的巴黎埃菲尔铁塔,重量是埃菲尔铁塔的4倍。该工程已于1997年完工并投入使用。

荷兰是一个以盛产郁金香、风车和木鞋而闻名于世的水乡之国,位于缅因河和艾瑟尔河入海处的三角洲上。它以拥有两个百分比数而闻名于世,一个是鲜花出口量占世界60%,另一个是全国40%的土地处于海平面之下。长期以来,荷兰人为了生存而与海水的入侵进行了不屈不挠的斗争。1953年发生在泽兰的那一场特大洪涝,震惊了整个荷兰。由此荷兰人认识到,他们抵御洪灾的能力还是十分脆弱的。此后不久,三角洲工程计划就被提了出来,即在韦斯特思尔德的新水道上建立一座可移动的拦洪堤坝,但由于当时的鹿特丹港迅速扩展而使此计划搁置。直到1986年,韦斯特思尔德防洪工程的完成,证明了荷兰北部是安全的。这样,解决荷兰南部的抗洪问题就被提到议事日程上。

荷兰人采用各种各样的方法来抗御风暴潮和洪水灾害。开始是沿新河道加高堤堰,在市郊修筑防洪堤。但是,这种做法受到人们的普遍批评和抗议,主要理由是水位的提高将淹没历史古迹和河沿特征的典型建筑物,而这些都是吸引各国游人的重要景观。20世纪80年代,新的详细的计算表明,堤堰的加固和城市防洪堤的建设需要花大量的资金。荷兰政府由于经费的压力而急于寻找一种更佳方案。于是,一种开关式的风暴潮防护闸门(简称防潮闸)的设想,经过充分的技术和经济可行性论证后,被确认是可行的。荷兰政府要求荷兰建筑承包商们提交防潮闸的设计方案,并从中选择了6种方案;经评估,波坎彼拉特尔·马尔斯兰特·柯林的设计方案最终中标。该设计方案的防潮闸是由两个扇面组成,闸门就是扇面上的弧,用钢梁连到圆心,圆心作为闸门开关的定位支点。闸门做成集装箱式的船体,高22米,长210米,船体分成若干个腔室,其中一个为安装电力与水利装置的电工室,而其他室则通过进出水来控制船体的浮沉。为了使船体处于常开状态,必须在两岸建两个与船体相配套的船坞。连接船体到圆心的是一种三维的桁架,长238米;每个桁架由3根粗钢管组成,最下面的一根直径1.8米,壁厚6~9厘米。为了能承受巨大的重量而又能灵活转动,作为闸门转动支点的圆心是特殊设计和精心施工的一种球体,重680吨;它卧在8块凹面铸钢体上,直径10米,接触精度1毫米。铸钢体固定在5.2万吨的三角形水泥地基上,地基可承受7万吨的重力。

为使闸门能关紧河道,要求河床平坦而又坚固。因此,防潮闸门下面的河床是用64块水泥板组成,每块重630吨,平放在沙基和石头上。韦斯特思尔德防洪工程就是用沙和石块作为河底垫基。但是,新水道的过往船只十分繁忙,现场施工有很大困难。因此,采用了一种更经济实惠的办法,即借助一种特别改造的挖泥船,进行沙和卵石的铺垫,而较大的石头直接从船上倾倒,此项加固河床的工程于1994年完成。整个三角洲工程约耗资8.4亿美元。它的建成能使鹿特丹地区的100多万居民免受洪涝之苦。

防潮闸是采用先进的信息系统控制的。当风暴潮发生,水位超过阿姆斯特丹常年平均海面3.2米时,闸门将关闭。关闭过程完全由计算机控制,其程序为:启动闸门前6小时,新水道的水放入船坞,通知港口协调中心;启动闸门前4小时,港口协调中心向所有进入该区域的船只发出紧急警报;启动闸门前2小时,正航行的船只改变航向,在船坞中的防潮闸门浮起,船坞闸门打开;启动闸门后0.5小时,防潮闸门抵达河道中央;启动闸门后1小时,防潮闸腔体门打开,河水进入腔体内,闸门下沉至离河底1米处,此时通过闸门下面的水流速很快,目的是冲刷水泥河床上的沙泥;启动闸门后1.5小时,闸门可安全着落到干净的河床上。当风暴潮过后,防潮闸门将打开,其程序如下:打开闸门前2.5小时,用机车把防潮闸门拖回船坞,关闭船坞闸门,把船坞内的水泵出;打开闸门前2小时,防潮闸门腔体内的水用泵抽出,闸门浮起。通过预测,防潮闸门关闭时间不会超过30小时,因此,在此时闸门关闭引起的河水上涨还不会引起洪水。但是,防潮闸的设计也考虑了河一侧水位超过闸门的问题。当河一侧水位上升与海一侧水位相等时,闸门会暂时上浮,超出的河水就会通过闸门下面排放入海。出现上述的风暴潮灾害,大约是十年一遇。为了检验防潮闸的运转功能,需要每年演习一次闸门的开关,时间一般选择在航道相对空闲时。根据专家的预测,50年后,由于海平面的升高,出现风暴潮的灾害可能5年一次。

荷兰所处的自然地理位置及长期与水灾斗争的经历,造就了荷兰民族的忧患意识和创造力。他们经常提醒自己,荷兰人是生活在海底上,由于全球变化而产生的海平面升高,21世纪海水将会严重地影响荷兰人的生存,因此,与水灾的斗争永无止境。一个具有忧患意识的民族才能发挥无限的创造力。三角洲工程就是一种美和力的和谐,充分体现了人类改造自然的决心和信心。