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我们的海洋系列(22)把大海拦住---防潮闸
张武昌 2021年8月13日星期五
大海是美丽的,但是她也会带来灾难。风暴潮是沿海低地经常发生的灾害,在人口密集的城市,风暴潮会造成严重的人员伤亡和财产损失。所以很多沿海城市修建了防潮闸,防止海水侵入城市。这些防潮闸设计独特,工程浩大,既保护了城市,也造就了美丽的风景线,今天就给大家讲讲这些防潮闸。
首先要好好讲的是北海周边的三座著名防潮闸:Oosterscheldekering、Maeslantkering和伦敦防潮闸。
1953年,荷兰发生了一次大洪水,北海的海水倒灌入荷兰低地,造成了1835人死亡,7万余人无家可归和大量财产损失,此后荷兰在莱茵河-默兹-斯凯尔特河三角洲地区(Rhine-Meuse-Scheldt delta )修建了一系列共13个防海水工程,统称为三角洲工程(Delta Works)或北海防潮工程(North Sea Protection Works),其中包含了防潮闸Oosterscheldekering和Maeslantkering。
Oosterscheldekering(英文为Eastern Scheldt storm surge barrier, 东斯凯尔特河防潮闸)工程总长9千米,是13个工程中最大的一个,被称为世界第八大奇迹。防潮闸有三个水道(Hammen, Schaar and Roompot),共65个桥墩,每个桥墩高30-40米,桥墩既是桥梁的基座,又是防潮闸的受力支撑点。两个桥墩向海一面有大型钢板作为闸板,通过在导槽内升起和落下钢板来打开和关闭潮闸。共有62个闸板,每个42米长,6-12米高,开口总跨度2800米。工程开始于1978年,1986年10月4日完工启用,设计寿命200年,设计标准可抵抗4000年一遇的风暴潮。防潮闸大部分时间为开放状态,仅在潮位高于正常3米时关闭,每次关闭所有62个闸板需要82分钟。除了每年一次的检修外,还没有使用过。
Maeslantkering(马仕朗大坝)是莱茵河口防潮闸,1991年开始修建,1996年5月10日开始使用。这个潮闸的特点是两扇摆动的大门,是世界上活动部件最大的防潮闸。每个大门弧面长度210米,高度22米,弧面大门和转轴之间的长度为237米。正常情况下大门是敞开的,河道可宽达360 米,当风暴潮来袭,高出正常水位3米时,就关闭大门。该工程每年9-10月(10月中旬后进入风暴季)间测试一次,至2007年11月因为风暴潮的原因只关闭了一次。
英国的伦敦也是受风暴潮影响的城市,1974年开始建设Thames Barrier(英伦之障),1982年开始使用。共有10个闸门,总跨度520 米。中间的4个大闸门,每个跨度61米,高度15米。闸门的设计非常独特,闸门是一个大圆的一小部分,闸门开放时横躺在河床底部,闸门关闭时向海的方向旋转90度。关闭时先关两侧小闸门,每个闸门需要10-15分钟,关闭所有闸门需要75-90分钟。每个月都会测试闸门的运转情况,除去测试关闭,截止到2021年6月,该闸关闭199次。除了保护城市外,独特的外观设计使得这个潮闸成为观光景点。
意大利的威尼斯是著名的水上城市,她位于一个潟湖之中,潟湖有三个开口通往大海。为了保护名城,2004年,意大利决定在这三个开口修建防潮闸,名为“摩西工程”,于2020年10月启用。威尼斯的防潮闸设计很为独特,由79块巨型挡板(高30米,宽20 米)组成,挡板的一端固定在海床上,可以绕固定轴转动,另一端不固定。这些挡板是空心钢制铁箱,这些挡板充满海水,就躺平在海底;当风暴潮来袭,向挡板内充入空气,挡板就直立起来,挡住来袭的潮水。
美国的新奥尔良经历了卡特琳娜飓风,损失惨重。此后修建了Lake Borgne Surge Barrier。这个工程的特点是开口巨大,首先修建了长长的堤坝,然后开了两个开口建设防潮闸,北边的防潮闸像马仕朗大坝的设计,而南边的防潮闸像Oosterscheldekering。
俄罗斯的圣彼得堡防潮闸设计类似马仕朗大坝。
上述都是将海潮阻挡在陆地和港口之外,但是任何事都有反常,有的城市就怕海水退去,所以执意将海潮挽留。仁川港是韩国第二大港,韩国西海岸的最大港口,首都城市首尔的外港。该港的最大特点是潮汐落差大,平均落差6.9 米,最大可达10 米,每个月只有一天的满潮。所以仁川港修建了船闸将港口封闭了起来,船闸以内的地方称为内港。在高潮的时候,打开船闸,使内港水位升高,最高水位时关闭船闸,使得内港保持较大的水深,保障船舶安全不搁浅。这是将大海拦在陆地一侧、防止潮水退去的不多案例。
随着全球变暖,海面升高,风暴变强,风暴潮会越来越频繁和增强,人们越来越担心这些已有的防潮闸能否经得住考验,也有更多的城市(例如世界第一大都市纽约)在考虑修建防潮闸,而这些已有的设计会被考虑使用。
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