巧设隔水坝 化解渤海水污染

叶懋冬

一直以来，渤海水污染的治理是许多人关心的问题。多年以前，有人曾提出建议，建造连接渤海和黄海的莱州湾至胶州湾的莱胶运河，试图形成渤海黄海之间的环流来冲刷渤海的污染水体，以达到净化渤海水体的目的。建议遭到不少质疑：是否能形成渤海黄海之间的环流，是否会带来像土地盐碱化一样的环保灾难，还有开凿运河所耗费的土地及资金成本等等。

渤海是被大陆环绕的内海，与外海的水体交换非常缓慢。如要加速水体的交换，最好能形成渤海与外海之间的环流。这样的环流的形成需要一些外界的动力，而现有的外来动力有潮汐和洋流，而主要能利用的外力是潮汐力。要使潮汐力形成环流，就需要隔水坝分隔部分渤海，形成进口出口，造成不平衡的水流压力差，形成环流交换内外水体。

隔水坝建在渤海的进口处，也就是建在北边的大连和南边的烟台蓬莱之间(图1、图2表示两种不同的隔水坝设想)。这样的隔水坝把原来的大的进口分隔为一个进口和一个出口，使得海水借助于潮水的外力，在潮水的一进一出之间，于进出口形成流量差，从而使渤海的水体得到交换。

这里的关键问题是隔水坝能否使潮水在一进一出之间形成流量差。这个问题我们可以从图3所示的平面管流中得到相关的启发。图3中的管流在被一道斜向的坝体阻隔后，分别以不同的流量从上下两个出口流出。由于进出口的不对称性，流进去的水体和流出来的水体将会有一定的差异。我们在渤海进口设置隔水坝，也是希望达到类似的效果，使其在潮汐的一进一出之间，两个出口形成流量差，借此使渤海水体得到交换。

实际上是否能达到这样的效果，还需要经过精密的计算和流体动力学模拟实验来确定。在计算和动力学实验中，我们可以通过设计隔水坝的形状、长度和位置等要素，使渤海的进出口两边形成一定的压力差，以造成产生环流的条件。当然，在实际的潮汐力的作用下，可能并不是形成简单的环流，而是水体振荡性的不平衡位移。这种朝向单方向的位移不断的进行，构成振荡型的环流，也就能把水体逐渐地移出渤海。另外，隔水坝也可以不止一条，可以用多条隔水坝组合成一个大型水流动力学系统来达到形成环流的目的。

我们所希望的是固定型的隔水坝就能解决渤海水体的交换问题。这里隔水坝的形状和位置对环流的形成起着非常重要的作用。如果经过精确的计算和流体动力学模拟实验还不能找到有效的隔水坝方案，我们可以在进出口添加“活动型”的坝体来控制水流。所谓活动型的坝体，是在坝体上安装单向的类似于活门的闸门，当正方向的水流过来时，它会冲开闸门进去，而当反方向的水流过来时，由于水流的作用，闸门被关闭，从而达到交换水体的目的。由于每一次潮汐我们只需要交换很少的一部分水体，因此不需要用活动型坝体封闭整个进出口，这样就不会对通航造成很大的影响。

同时，我们也可以设想动力型的坝体，那就需要以外来能量控制闸门，或者用水泵抽水。虽然可以更精准地控制水流的流向和流量，也可以和潮汐电站合并在一起考虑。但结合成本、时间和技术等种种因素，目前并不适宜。