主题:茗谈(100):第二长城 -- 本嘉明
所谓“低海拔沿海地区”,是指全世界位处沿海,海拔低于10米的地区,涵盖了绝大多数重要城市和6.3亿人口,其中中国占了1.4亿。
我们不在这里讨论到底有没有全球暖化,海平面会不会上升5米。在本世纪内,最糟的情况,海平面大概只会上升几十厘米。但问题是气候环境恶化,原来没有的,或者不常出现的自然灾害,在切近的未来,确实有可能频繁光顾中国沿海,这里面就有海啸。
所以我们今天就集中讨论一个问题:如果中国未雨绸缪,下决心正视这个风险,可以怎样办?
我的建议,就是着手展开“沿海长城一期工程”。
(一)
“沿海长城”,指在没有山系屏障的珠三角,长三角,华北平原临海段,东北沿海部分地区,做好工程准备,一有危险的征兆,就快速建起一道高10米左右的临时大坝,把极端自然灾害(海啸造成的海水入侵)的毁坏效果,控制在最低限度。
具体做法可以这样考虑:
我们把这道大坝看作“第二长城”,保护中华民族的血汗和文明结晶,那么就得有城墙,有关隘。所谓“沿海长城一期工程”,就是先在各要点上建设关隘,储备物资。等危险趋势一明朗,立刻以各处关隘为节点,向外延伸,互相衔接,把大坝(城墙)迅速立起来。
这个“关隘”,就是人造山丘。
首先,在选好的地点(地质条件要好,因为在该狭小地域要堆积数以千万吨计的物料),先平整土地后,打下数百根大型钢管桩(参考杭州湾大桥的建法,这里不赘述),以这些钢管桩为“钢筋”,扎出数十个巨型支撑柱,合力在300米高度托举一个巨大的水库(也就是一个超级腾空游泳池)。
上图:成排的支撑柱。
在巨型支撑柱“丛林”的间歇空档处,用2Mx2Mx2M的实心钢筋水泥方箱(以下称“大积木”),逐层夯堆,一直堆到超级游泳池的“肚皮”底下,但不同超级游泳池焊死,而是留出1.7米的高度间隔。
随后,在“大积木堆”的顶面上,用数百个大型液压千斤顶,顶住上方的超级游泳池,也成为超级游泳池的承重支柱。
上图:一排支撑柱
上图:本人的设计。顶端蓝色部分是水库,黄色是积木堆,绿色是积木堆和水库之间的千斤顶。
成排的大型(电动)千斤顶,每台载荷2000吨。
这个超级游泳池长1400米,宽200米,离地面300米。“大积木堆”长宽各50米,高度200米(积木堆下面有深入地下的固定基座)。每个超级游泳池下面,有4或5个积木堆。
每两个超级游泳池(也就是两座人造山丘)为一组,比邻而居,相隔几百米,两家共用一个水力发电站(2—4套30万KW发电机组)。而两组之间的距离,约40公里,遥遥相望。超级游泳池参照“天荒坪抽水蓄能电站”的工作原理,在夜间用电力抽水蓄能。所抽的水,用人造自流渠从不远处的大海引来。
(二)
假设我们需要一道防洪大坝,坝顶宽4米,坝基宽8米,坝高12米(另有深入地下的坝基4米,共16米)。如果我们把大坝看作是一根香肠,那么切出的一片,就是由30块大积木“砌”出来的一片,厚度是2米。一段20公里的大坝,需要这样的一万“片”,就是30万块大积木,来“3D打印”出来。
而外尺寸50Mx50Mx200M(高)的一个“大积木堆”,有62500块积木,约70万吨重。4个堆,就是25万块。
一旦需要建坝,就停止抽水蓄能(或蓄水减半),拆除积木堆顶上的液压千斤顶。此时超级游泳池失去了4或5个支撑柱(积木堆),当然不宜再满负荷运转。而积木堆被“解放”出来后,立刻由专门的“高空抓取机”一层层地剥离下来,把一块块积木放到地面的卡车上。这种“高空抓取机”,是“立体仓库取货机”和港口集装箱门吊的混合体,有自走功能,一次抓一块十来吨的积木,那是手到擒来。
上图:立体仓库里的高空货架。
每两组人造山丘之间的平原地形,早就仔细勘查设计过,预设了大坝的线路,并做了地基整备,只是再把土料回填,方便当地的农民耕作,毕竟说不定几十年都用不着建坝,也不要浪费土地的生产力。此时只要挖掘机开路,挖出深4米宽8米的地沟,由大蜘蛛般的“砌坝施工车”伸出十几根机械臂,轮流从旁边的卡车上抓起积木,砌到沟里,随砌随走。后面间隔50米处,是第二辆“砌坝施工车”负责砌第二层,以此类推,总共8层(地下2层,地上6层),只要8辆施工车收尾相衔,此起彼伏,有条不紊,凭4个积木堆的物料,足够砌起20公里的大坝。两组人造山丘对开施工,到中间点会师。后面跟着的(人力)抗洪大军以不断延伸的“积木大坝”为骨架,紧跟着堆砌沙包,加固加高。
这个方案里,积木是一物多用的。在平时,积木堆是蓄能水库的支撑柱;需要时,这些积木堆又成了“建坝物料储备库”,随时启用。由于建坝的主要物料早就在工地附近备妥,只要施工机械到场,立刻可以高效率地建坝。与此同时,高度摩托化的“混凝土拌和站”迅速赶到大坝后方,拌和出混凝土后由砼运输车不断送到前线,就地浇注新的积木,随浇随用。所有的积木都有“榫头”,可以互相咬合。而且“榫头”是有方向性的,由前方(海水从积木群的正面冲来)施加的压力,只会使“榫头”咬得更紧,而只要从背面顶推,很容易就可以解开“榫头”,就如同武林高手可以轻易使对手脱臼一样。毕竟建坝的时候,海水会从哪里冲过来,这是不可能搞错的;而从积木堆上拆卸时,又要求能轻易剥离。
现在,风能、太阳能、潮汐能都不稳定,如果有蓄能电站,配合风能电站、太阳能电站与潮汐电站,能够最大发挥新能源的主力军作用。
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修关隘的目的是为了什么呢?
储备物料似乎不必搞的这么复杂,随便找个不碍事的地方堆着不就行了。要是为了发电,从能量守恒角度讲,肯定是负效益的。
天荒坪水电站投资71亿人民币,设计年抽水耗电近43亿度,水力再发电31.6亿度,从绝对数字来机械评价,搞这个工程不是吃错了药了?它的效益就在于均衡,抹丰补歉。
蓄能产业,配合新能源,未来一定是成大气候的朝阳产业。
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但带来了很大的效益。如潮汐电站,一天只有两个时间段可发电,如果直接上电网那不是金子,是祸害。太阳能,风能等等都是一样。但太阳、风、潮汐现在天气与海洋预报都很准确的情况下,可以首先将一次发电将蓄能电站的水从低端抽到高端,然后根据日常用电负荷预测通过蓄能电站稳定供电。一般大电网还得配备快速应急电站(燃气或燃油)来应对电网应急情况。
1)你不能明目张胆,为造坝而备料。全世界都做减排的“浴血奋战”状,你这个碳排放占了近1/3(380亿吨里占100亿吨)的代理副班长公然准备“转进”,队伍还怎么带?我们这些料,是建蓄能电站用的,很可能一辈子都没挪出来修坝,别人没法诬蔑。
2)大积木大批堆积不用,本身的维护也很费钱。
3)“大积木”可以同“微物流标准周转箱”一样,成为中国的一个各行各业到处可用的好工具。比如说用空心“大积木”(沉箱),装满电煤封牢,堆砌在主要城市的市郊,堆成各种山体形状后,上面覆盖泥土草木,变成假山公园,供市民健身休闲,万一紧急时,可以挖出发电取暖,不必依赖运输线等待新煤运来,储藏期间又不污染环境。这样,采煤业,水泥/钢材制造业,也都能长期均衡生产,稳定开工。
沿着海岸线修,海拔低于10米或者20米的地方就用高架桥,海拔高于这一标准的,就按照普通公路修。
高架桥就用你说的那种积木做桥面,上面可以铺几十厘米的沥青路面。需要修堤坝时,直接把桥面拆下来,用桥墩做固定桩在地面摞起来,就成了了堤坝。
平时就按普通高速公路用就行了。
电煤堆上温度一高会自燃或加速氧化从而丧失燃料价值。尤其中国南方,不仅有高温还有大量雨水,别说堆上几十年,夏天的时候几个月都很难。很难想象在南京,上海,武汉,郑州,广州这样的地方设置这种储备煤。尤其还要加上地表土,等于加了一个盖子,搞不好弄成闷烧。
普通大积木,就是水泥实心浇铸,或者在空心方箱内填实沙土,然后用这堆假山。
其实只要有了普通堆土假山,需要时挖土装沙袋,也可以用来抗洪。但大积木的单位体积大,只要施工机械装备到位,施工效率远远高于装麻袋人扛,可以抢时间。
至于装了煤的方箱,可以像日本那样,沉在近岸海水里,用海水保持低温。万一遇到天灾人祸,交通瘫痪,可以捞上来救急。
就跟“笨狼”说的,立刻上马修大坝没啥区别了,甚至成本更高。这就劳民伤财了。我们不要有“马其诺防线”思想,处处设防等于处处不防,资源被平摊后,就没有机动的预备队了。
开放早期华东沿海修地方公路,比如说启东地区,大多数是土夯路基,因为“要想富,先修路”,土基便宜又修得快,适合作为一任长官的政绩。这种路即便路基高,也不挡水,一泡就烂,到时候反而填乱。而修硬质路基,那造价就不同了。
我的建议,是不修坝,但准备好约40%的修坝土工“零件”(比如说假定从北到南,累计坝体总长约1800公里,按这个总量准备40%的大积木),集中堆放在一系列关键节点上,“伪装”成蓄能电站。一旦需要,电站停摆,拆物料来高速修坝。因为不可能是全线被海啸冲击,现有的40%集中用于几个危险点,可以挡一挡,赢得时间,后方再加紧造更多的积木,支前。
(一)
山东会不会受到海啸冲击?我认为是可能的。
先看看山东省地震局洪局长的科学描述:
“山东省的海岸线绵长曲折,海区海水一般较浅,渤海平均深度18米,黄海平均深度44米,一般不产生地震海啸。而且,邻近山东省的海区没有现今活动的板块俯冲带和海沟构造,所存在的海域活动断层的垂直差异运动不足以在海底形成大的位移,已发生的地震震源断层多为走滑型或倾滑型,所以大多数地区发生地震海啸的可能性不大。大洋海啸对我省沿岸也无影响,主要是因为海区大部是浅水大陆架地带,该带平缓宽阔,外围又有成串的岛屿、暗礁环绕,形成一道天然屏障,不利于地震海啸波的传播。所以,在沿海购房置业的人士尽可放心。
“山东省虽然没有发生地震海啸的条件,但陆地和海域都存在发生破坏性地震的构造条件。此外,沿海地带由气候原因引起的风暴潮等对我省影响较大,房屋设计及城市的规划都要考虑这个问题。”
这种说法很全面。那么,怎么我就认为很可能有海啸危及山东?
(二)
如果我是某国海军,要设计一个方案,偷袭在青岛军港里的中国北海舰队(重点是辽宁号),会怎么办?
我会先派两艘无人小型陶瓷外壳潜艇,满载炸药,慢速贴到中国航母军港外的防波堤根部,然后在发动袭击的“零时”引爆,把防波堤炸塌一大段。
“传说”中的辽宁号母港
这一步成功后(卫星可以评估),等爆炸的震波平息,中国海军还满头雾水的时候,我在青岛外海引爆两颗水下核弹,产生的共振效应,激发一次潮高15米左右的小型海啸。这个浅海海啸,可以顺利通过大陆架浅水区,无视垮塌的防波堤,扑向正在慌忙升火的北海舰队。
上2图:美国首次水下核爆,27米水深处。
上图:美国在比基尼岛核爆
十几分钟后,先生们,整个舰队都在岸上了------或者只有辽宁号幸免,但能够洗洗干净,单舰出海作战吗?
温雅颂河友的问题,可能是过于科学。科学是不存在的,就像“时间是不存在”的一样。时间,和经纬度,都是人为设立的。没有人类,科学这一学术体系何在?
所以,人类是可以扭曲科学的,是人穿衣服,不是衣服穿人。"科学"说,山东不会受自然发生的,大洋深处的大型海啸冲击,这并不等于说,美日不能为山东“定制”一个海啸。青岛军港戒备森严,武装到牙齿,但你们提防过海啸吗?
当然,海军的问题,是王守业司令员们该关心的,只要他们不过于关心海政歌舞团就行。我们要关心的,是"看起来万万不可能的"海啸一旦成真,军港背后的山东父老,该怎么办?那么除了青岛,宁波呢?上海呢?舟山呢?
叫“海啸”也好,“海溢”也好,“风暴潮”也好,这都不是问题,何必纠缠?防海啸是防不住的,只能说是“抗海啸”。抗海啸,本质上就是反登陆------这陆地是我们的,你们不许染指,至于来的是日本鬼子还是海水,有很大区别吗?
以上诸图:2011-3-11日本海啸
你照片上看到只是冲击波激起的海浪,很快就会耗散掉。在这里外链出处有定性的计算。定性的计算虽然误差很大,但是在一个数量级内是靠谱的(这也是定性计算的好处,呵呵)。如果想看详细各种情形下的水下爆炸,可以看这里(有几百页)外链出处。我大致引用一些关键的话吧
所以要产生嘉明河友所说的十几米高的海啸的效果,估计得同时引爆几千颗百万TNT当量的核弹,与其这样做,还不如直接乱扔到敌对国的国土上更有效。。。。。
您说得非常对。
水下核爆,距离爆心近的试验舰船被抛离水面。由于离开水面,龙骨无法承受全舰重量而断裂,落回水中后就会沉没。至于要多大的爆炸当量,在多深的水下引爆,最佳杀伤距离多少,可杀伤的舰船吨位多大,美国都研究和试验过。
所以,如果在航母母港的防波堤以内,背靠防波堤,在10米左右的水下引爆一个核弹,那么由于防波堤的阻挡反射,所有能量在一个封闭水域里来回激荡,对紧密排列的军舰的冲击毁伤效果(包括造浪效果),是否会加倍呢?
当然,核弹怎么溜进军港,就不归我管了,我都管了,还要五角大楼干什么?不过只要日本的漫画家和NASA紧密合作,阿童木或者是一个能游水能爬墙的毛毛虫机器人,还是很有机会问世的。
所以我完全不反对您的意见。这一篇的主题,只有一个意思:科学很骨感,现实则有些狂野。如果没有这些狂野,不会有袭击珍珠港,不会有一次又一次的科学突破,世界不会那么有趣和可恶。既然如此狂野,铁口断定中国永无海啸之患,好像不是正能量------这万一来一个,谁负政治责任?
退一步说,处处皆设防是不是着实过于劳民伤财了呢?
如果中国的国防力量已经弱到了可以让敌方的潜艇随意进入到自己的军港或者军港附近,那其实中国也差不多该玩完了。事实上中国的沿海现在应当已经布满了SQUID,我想没有任何一个国家的潜艇敢真的过来以身试法,关于此的一些信息可以参看我在河里前一阵的贴子及后面的讨论贴:witten1:这是无知,呵呵(帖子标题和我们的讨论无关,是当时讨论近海防御时对美国海军一些谓的言语的评论标题)
天马行空是好,小心求证也当是必要,嘉明河友觉得呢?
所以我把这个看作是“蓄能电站兼人防工程”,以防万一,如果“万一”没有来,咱们也没浪费。