葉懋冬

一直以來，渤海水污染的治理是許多人關(guān)心的問題。多年以前，有人曾提出建議，建造連接渤海和黃海的萊州灣至膠州灣的萊膠運(yùn)河，試圖形成渤海黃海之間的環(huán)流來沖刷渤海的污染水體，以達(dá)到凈化渤海水體的目的。建議遭到不少質(zhì)疑：是否能形成渤海黃海之間的環(huán)流，是否會(huì)帶來像土地鹽堿化一樣的環(huán)保災(zāi)難，還有開鑿運(yùn)河所耗費(fèi)的土地及資金成本等等。

渤海是被大陸環(huán)繞的內(nèi)海，與外海的水體交換非常緩慢。如要加速水體的交換，最好能形成渤海與外海之間的環(huán)流。這樣的環(huán)流的形成需要一些外界的動(dòng)力，而現(xiàn)有的外來動(dòng)力有潮汐和洋流，而主要能利用的外力是潮汐力。要使潮汐力形成環(huán)流，就需要隔水壩分隔部分渤海，形成進(jìn)口出口，造成不平衡的水流壓力差，形成環(huán)流交換內(nèi)外水體。

隔水壩建在渤海的進(jìn)口處，也就是建在北邊的大連和南邊的煙臺蓬萊之間(圖1、圖2表示兩種不同的隔水壩設(shè)想)。這樣的隔水壩把原來的大的進(jìn)口分隔為一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，使得海水借助于潮水的外力，在潮水的一進(jìn)一出之間，于進(jìn)出口形成流量差，從而使渤海的水體得到交換。

這里的關(guān)鍵問題是隔水壩能否使潮水在一進(jìn)一出之間形成流量差。這個(gè)問題我們可以從圖3所示的平面管流中得到相關(guān)的啟發(fā)。圖3中的管流在被一道斜向的壩體阻隔后，分別以不同的流量從上下兩個(gè)出口流出。由于進(jìn)出口的不對稱性，流進(jìn)去的水體和流出來的水體將會(huì)有一定的差異。我們在渤海進(jìn)口設(shè)置隔水壩，也是希望達(dá)到類似的效果，使其在潮汐的一進(jìn)一出之間，兩個(gè)出口形成流量差，借此使渤海水體得到交換。

實(shí)際上是否能達(dá)到這樣的效果，還需要經(jīng)過精密的計(jì)算和流體動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)來確定。在計(jì)算和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過設(shè)計(jì)隔水壩的形狀、長度和位置等要素，使渤海的進(jìn)出口兩邊形成一定的壓力差，以造成產(chǎn)生環(huán)流的條件。當(dāng)然，在實(shí)際的潮汐力的作用下，可能并不是形成簡單的環(huán)流，而是水體振蕩性的不平衡位移。這種朝向單方向的位移不斷的進(jìn)行，構(gòu)成振蕩型的環(huán)流，也就能把水體逐漸地移出渤海。另外，隔水壩也可以不止一條，可以用多條隔水壩組合成一個(gè)大型水流動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來達(dá)到形成環(huán)流的目的。

我們所希望的是固定型的隔水壩就能解決渤海水體的交換問題。這里隔水壩的形狀和位置對環(huán)流的形成起著非常重要的作用。如果經(jīng)過精確的計(jì)算和流體動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)還不能找到有效的隔水壩方案，我們可以在進(jìn)出口添加“活動(dòng)型”的壩體來控制水流。所謂活動(dòng)型的壩體，是在壩體上安裝單向的類似于活門的閘門，當(dāng)正方向的水流過來時(shí)，它會(huì)沖開閘門進(jìn)去，而當(dāng)反方向的水流過來時(shí)，由于水流的作用，閘門被關(guān)閉，從而達(dá)到交換水體的目的。由于每一次潮汐我們只需要交換很少的一部分水體，因此不需要用活動(dòng)型壩體封閉整個(gè)進(jìn)出口，這樣就不會(huì)對通航造成很大的影響。

同時(shí)，我們也可以設(shè)想動(dòng)力型的壩體，那就需要以外來能量控制閘門，或者用水泵抽水。雖然可以更精準(zhǔn)地控制水流的流向和流量，也可以和潮汐電站合并在一起考慮。但結(jié)合成本、時(shí)間和技術(shù)等種種因素，目前并不適宜。