国内外研究现状与趋势探析

一些海洋强国早就开展了海洋水库的兴建,例如20世纪初,荷兰就将土地和水资源开发的战略目光投向了海洋,将须得海变为淡水库。澳门和香港在20世纪中下叶也兴建了一批海洋水库,韩国正在兴建“新万金工程”海洋水库。

我国沿海各地也已开始实施入海淡水开发工程,如浙江的玉环漩门二期蓄淡水库、慈溪四灶浦亚海水工程,正在规划研究中的上海没冒沙、青草沙及崇明岛北支大水库等(以硬性实体坝为主)。传统的硬体坝海洋水库必须解决水库抽空后的海水入渗问题,必须承受因外海涨落潮水位变化与水库内水位(变动很小且缓慢)不同所致的压力差。这是工程成功与否的关键,也是造价高昂的原因。这种海洋水库主要存在如下几方面的缺点:①由于硬体坝海洋水库内外频繁变化的水位差,库内外始终存在咸淡水之间的渗透问题,导致已建成的海洋水库水体含盐度持续偏高,既不能饮用,也不能灌溉,靠自然淡化到能用,需几年甚至十几年以上;②为消除海洋水库内外频繁变化的水位差,硬体坝需要作高标准的防渗处理,一般防渗心墙必须深入海床下10m 以上,必然造价高昂;③为克服台风暴潮和海浪对海洋水库坝体的冲蚀,需要高标准的防波浪冲蚀护堤。(www.xing528.com)

已有的研究已经显示,采用软体坝海洋水库工艺技术开发入海淡水,与海水淡化比,能够大大节省能源;与传统陆地水库比,可以少占用土地,且成本低廉,便于拆建。软体坝包括位于水面的浮子、水中的薄膜和底部的坠子。其中,薄膜是由一种特殊的薄膜长幔构成,将优质入海淡水导入特殊设计的卷曲合拢的薄膜长幔中,在淡水的压力作用下,薄膜长幔将不断向外膨胀扩大,淡水蓄量也随之不断增加。相反,如果从幔中抽水,淡水量将减少,在海水压力的作用下,薄膜长幔将自动缩小,直到压力平衡状态,这就是“蓄淡于海”的工程原理。软体坝顶部的 “浮体”能 “水涨船高,随波荡漾”,底部的 “坠子”可以带动软体膜随机应变,如此,就可以实现“从海洋中直接抽取淡水”而无需海水淡化的高耗能。薄膜长幔断面及工况示意图见图1。传统的海洋水库是通过水库水深的变化来获取动库容,而软体坝的海洋水库水深与原海域海水等深,通过平面的扩张和收缩来获取动库容,这是两者间的根本区别。软体坝能成功地化解硬体坝中的技术难题(如库内外水位差所致渗漏、高标准防波堤和长期偏高的含盐度等),吸引了越来越多的国内外学者、研究人员着手研究采用软体坝技术,建造新一代海洋水库。国外已有荷兰、韩国、新加坡等多国在研制,国内珠三角、环渤海湾等沿海高新区也将或正在启动。