书城科普读物海洋知识小百科——工程篇
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第18章 雄伟近岸工程(5)

南极科学考察站是人们长期进行科学活动的场所,因而它需要有比较完善的生活设施和先进的科学考察仪器。建设一座极地科学考察站一般应有以下主要设施:发电站、燃料库、气象观测站、宿舍、通讯房、食堂、医务室、食品库、各种实验室、直升机场等等,有了这些良好的条件,才能保证科学家们的正常生活和科学考察工作的顺利进行。

为什么说保滩工程在海岸防护中非常重要?

什么是保滩工程?保滩工程实际上就是保护沿海滩涂,防止滩面泥沙被波浪、水流淘刷的工程设施,它具有保护沿海城镇、农田、盐场和滩涂,防止潮水的泛滥,抵御波浪的侵袭与淘刷等功能,包括海堤、护岸等。淤泥质或沙质海滩的泥沙易被波浪携走,致使滩面发生剥蚀,海堤、护岸的坡脚逐渐被淘刷变松,严重时甚至会引起海堤或护岸坍塌。因此,保滩工程是十分重要的海岸工程内容。一般的保滩工程除能保护滩涂外,还间接地有护堤、护岸的功能,并有促使泥沙在滩面淤积的作用。

世界上最大的防潮闸建在哪里?

世界上各大入海河口区,均不同程度地受到风暴潮的侵袭,特别是一些地势低洼的河口区更易遭受灾害。同时,河口区又是各个国家的重要通道,为了充分利用这一地理优势,又避免风暴潮的危害,不少国家相继建设了众多的防潮闸,其中最突出的,要数荷兰新建的一座防潮闸。荷兰福克角新水道口地势低洼,河道纵横,上游水量丰盛,在汛期受风暴潮灾害严重。从20世纪80年代开始,荷兰政府投资14亿荷兰盾,约合9亿美元,于1997年建了这样一座开关式移动性的防潮闸。

它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,是世界上第一例超大型可移动的船体式空腔闸门。整个建筑物的长度相当于300米高的巴黎埃菲尔铁塔,重量却是埃菲尔铁塔的4倍。

这项工程的关键部位是两扇巨大的防潮闸大门,它的运行全部采用计算机系统操纵。每扇闸门都是圆扇形,长210米,高22米,重3.6万吨。为了制造可以承受这样巨大重量又能灵活转动的支点圆心球,建筑者们费尽心机,特别铸造了一个直径10米、重680吨的钢球。钢球放置在有8个凹面的铸钢体内,铸钢凹块则固定在重5.2万吨的三角形水泥地基上,它的承受能力达7万吨。当风暴潮袭击时,它们能将360米宽的河道关闭,使上游免受洪水影响。而在平时,两扇闸门打开,静卧在河道两边的堤堰内,既不影响过往的船只,又便于对闸门维护维修。

你听说过空气防波堤吗?

在众多的防波堤中,最引人瞩目的是新兴起的空气防波堤。它的消浪原理很简单,主要是利用压缩空气在海水中形成一道几米厚的“气泡墙”,这些大大小小的气泡与水混合起来,形成一条特殊的水带。这条水带很轻,又特别活跃,好像是海水里的一条“深沟”,海浪一进入沟内,随即被周围的气泡融化掉了。这种防波堤的建造也比较简单,把一条多孔管固定在水中或安置在海底,利用压缩机将空气压入管内,空气从小孔喷出后立刻在水中上浮,一连串上升的气泡构成一个帷幕,同时扰动起附近的海水上升。当上升的气体到达水面时,即形成方向相反的两支水平流,分别向两旁流去,周而复始地在管道两侧构成两个封闭的环流。海浪到达这里,首先与迎面的水平流相遇,一部分海浪即被破碎,余下的海浪继续进入垂直上升区,不断遭到破碎,从而起到消波的作用。

由于空气防波堤要消耗电能,且用电量很不稳定,因为电力的用量是随海浪大小而定的,电厂供电或自行发电都会遇到高峰时电力不足,低峰时电力过剩的问题。因此,海洋科学家们又产生了新的设想:在距离海岸不远的海面上安装一排浮筒,空气压缩机放在浮筒里。在浮筒随海浪上升时,活塞就把空气压入水下管道。这种浮筒式的空气压缩机,能随海浪的大小自动供给防波堤足够的空气,起到以浪制浪的作用。

为什么要建造水下防波堤?

在海边,人们常常可见狂风掀起的巨浪,带着翻滚的泡沫,怒吼着冲上海岸。而在开阔的海域里大海显得那么温顺,为何一接近海岸就暴跳如雷,像沸腾的锅炉呢?流体动力学的常识告诉我们,海浪是以波动形式传输能量的。在接近海岸时,由于海水深度变小,浪的波谷便波及到海底。海底的反作用力破坏了波浪的正常波形,使得近岸海浪互相叠加,海浪变得更高更陡,并以千钧之力下落,冲击海岸。

为了阻止海浪对海岸和港口设施的破坏,人们采取了建筑海岸堤坝、在海岸边植树、建筑港口防浪堤等办法。但这些办法仍不很令人满意。为此,人们伤透了脑筋。

前苏联水文地理学家基特兰,多年从事防波课题的研究。他发现,当海岸发生滑坡时,大量泥土流进海中,堆积海底并被挤压变形,形成了与海岸平行的堤形褶皱,即所谓的突起堤。尽管突起堤是由易于冲走的泥土构成,但也能在海底保持一个多月。他还发现,在发生风暴时,虽然海岸到处被冲毁,奇怪的是突起堤对面的那段海岸受破坏最小,而且邻近岸段冲刷下来的泥土积聚在这里,形成了平坦的海滩。于是他想,为什么不可以建造水下防波堤来保护海岸呢?

通过基特兰的努力,1933年秋,前苏联在敖德萨的兰热隆湾建造了世界上第一条水下护岸防波提。这条水下堤坝因为没有打地基,又建在泥质海底上,所以只存在了一年的时间。尽管这样,基特兰的设想也经受了实践的检验,显示出了水下防波堤良好的护岸性能。

哪一个海堤被誉为我国古代三大工程之一?

在我国沿海的江苏、上海、浙江地区,有这样一条蜿蜒数千米的海堤。它北起江苏的连云港,南至浙江的苍南县,像一座钢铁长城镇守着这一带的海岸,防御着海水倒灌、海浪越顶,护卫着堤内广阔的滩涂和万千生灵。正因为它规模宏大,历史悠久,人们常把这千里海堤与万里长城、大运河一起誉为中国古代的三大工程。

这座海堤工程经历了2000多年的修建才形成今天这样巨大的规模。

范公堤是怎样建成的?

范公堤位于江苏省沿海,是一条绵延千里的拦潮大堤,北起连云港,南至南通的启东。

范公堤修筑于1025年,当时范仲淹任西溪(今江苏东台)盐官。这位“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治家,多次巡视江苏沿海,目睹这一地区“风潮泛滥,淹没田产,毁坏亭灶”的悲惨景象,怜悯之心顿生,便上书泰州知州张纶,奏呈朝廷批准修筑海堤。数万名民工历经多年的肩挑手抬,终于筑成了这条高5米,底宽10米,面宽3余米的海堤。海堤连接着通(今南通)、泰(今泰州)、海(今连云港)三州,成为江苏海岸的屏藩。为纪念范仲淹,人们就把它称做范公堤了。在完工后至今的近千年间,范公堤不断地被扩建延长,终于有了今天的规模。

范公堤是我国古代沿海最大的捍海工程。它犹如海边长城,护卫着千顷良田。它是千千万万与潮魔斗争的人们树立起来的一座丰碑,历代人民都把范公堤称为“皇岸”。明代曾有诗赞范公堤:“捍海功成百代崇,蛇龙区薮尽耕农。当年不有临川笔,到此谁知有范公?”

我国苏北有哪三条著名的海堤?

“苏北”是江苏省位于长江以北部分的统称。在其沿海地区,我们的祖先因“每大风骤起,波涛汹涌,瞬息数十里煮盐之民溺死”,便筑堤垒堰,抵御潮害。随着海水向东退缩,人们的耕作、晒盐也向沿海逼近,原来筑的海堤就失去了作用。于是,人们在近海重新筑堤。海堤如此兴废,由西向东,由老至新,充分反映了苏北海岸线退却成陆的概况。现在人们还能看到的海堤主要有三条,它们大致与海岸线平行,呈南北向延伸。

最老的一条位于串场河以西10多千米,这就是“捍海堤”,公元766年所修,此后的200多年内曾经增修过数次。第二条就是著名的范公堤。范公堤最早由范仲淹于宋朝在西溪(今东台)主持修筑,此后,别人也多次增修。该堤沿阜宁、盐城、海安、如皋、如东一线向东南延伸。第三条是民国初年断续修筑的“华成海堆”或“退务堆”。在滨海、阜宁等沿海可见到。

从这3条海堤的修筑时间及各海堤间的距离推测,苏北最后成陆时海退的速度是不一样的。从766年建捍海堤到1025年建范公提,其间250多年,海水东退10多千米,平均每年退40多米。在修范公堤的几百年间海岸带变化不大,而范公堤最后完工至民国初年的200多年中,每年平均退300米~400米,可见近200多年成陆的速度是惊人的。

世界四大运河工程是指哪些运河?

世界上四大运河工程是指1869年正式通航的苏伊士运河、1895年正式完工的基尔运河、1914年竣工的巴拿马运河和1992年建成的马恩河—多瑙河运河工程。

基尔运河工程于1887年开工,1895年正式完工,全长100千米,河面宽110米,航道深11米。由于北海和波罗的海的潮差不同,所以运河两端都建造了船闸,整个运河有6座船闸。此外,运河上建有多座桥梁,所以对过河船只有很多限制。船只通过运河一般需要8个小时。基尔运河的开通使北欧到北海的航线距离缩短了680千米。

马恩河—多瑙河运河全长170多千米,差不多是巴拿马运河的两倍。该项工程分两阶段进行,1962年完成了马恩河上的27道水闸,装配了拦水屏障,解决了河道深浅不一的问题。接着1985年又疏浚了多瑙河段,并修建了5座闸门。整条运河上还修筑了120座桥梁和55座发电站。运河于1992年全线通航,沟通了北海和黑海的航行,大大缓解了这个地区公路、铁路运输的拥塞状况,并且实现了中欧和东欧航行的大贯通。

如果说这两条运河知名度一般的话,那么苏伊士运河和巴拿马运河可就要比它们出名得多了。

修建巴拿马运河有什么意义?

巴拿马运河闻名遐迩,它对东西方世界经济和文化的沟通起到巨大作用;它为人类服务至今已达86年之久。巴拿马运河是一条沟通太平洋和大西洋的国际通航运河,是连接两大洋的纽带。

运河的开通,大大地缩短了大西洋和太平洋沿岸之间的航程。比如从美国纽约出发去旧金山的船只,如果绕道南美合恩角航行,全程为11421海里,而经巴拿马运河则只要航行4832海里,缩短了一半还多。如从纽约去澳大利亚的悉尼,经苏伊士运河的全程为11710海里,而经巴拿马运河只要航行8427海里,比前者少3283海里。巴拿马运河,如同一根纽带一样,把大西洋和太平洋连接在一起。它不仅方便了交通,促进了经济的发展,而且还有着重要的战略意义。

巴拿马运河工程有什么特点?

巴拿马运河是连接大西洋和太平洋的咽喉,也是世界上最繁忙的水闸式运河。它位于中美洲巴拿马共和国的中部,从连接北美与南美大陆的巴拿马地峡最窄和地势最低处通过。由于潮汐高差不同,太平洋和大西洋之间有很大的水位差,再加上巴拿马地峡与海面也有高差,所以运河大部分河段的水面比海面高出26米。为了便于船只通航,在运河上建有6座船闸,河的两端各有3级,每级水闸的闸室长305米,宽33.5米,水深12.5米。

运河的走向是自北斜向东南,因而它的大部分的航程不是从南向北,就是由北向南,有点像“S”形状。运河两岸装有强烈的照明灯,可以保证24小时日夜通航。船只通过运河的数量也在逐年增加,1916年只有807艘,1970年达到15523艘,平均每天要通过41艘。现在每年平均有1.5万艘左右的船只通过,货运量达1亿吨以上。

巴拿马运河于1881年先由法国开凿,1889年因财政和技术原因而废弃,1904年又由美国再次开凿,采用水闸式技术,经过10年的努力,终于建成长81米,宽150米~300米,水深13米~15米的运河,可以通航8万吨级的船只。

苏伊士运河是如何建成的?

苏伊士运河工程是于1859年4月25日破土动工的,历经10年零8个月,于1869年11月17日正式通航。这项宏伟工程的完成,沟通了红海和地中海,进而把印度洋和大西洋连接起来,成为东西方海运的捷径。这是一条十分繁忙的水道,平均每月通过的船达1481艘。

苏伊士运河位于埃及东北部,它北起地中海边上的塞得港、南止红海苏伊士湾的陶菲克港。全长195千米,河面宽300米~350米,平均水深20米,航道宽度为180米,可通过15万吨满载货船和30万吨空载货船。从西欧到东亚,经苏伊士运河全程约5500千米~8000千米,比绕道好望角缩短了近一半的航线。