◎本刊主笔 刘国伟
曾饱受洪涝灾害之苦英伦三岛 抗洪神器集大成
◎本刊主笔 刘国伟
地处西欧的英伦三岛,由于地势和气候因素,历年来饱受洪涝灾害之苦。在经年累月地与洪涝抗争的过程中,这个岛国积累了丰富的经验,也发明和使用了多种实用精致的抗洪装备。了解一下英国的抗洪利器,或许能对我国有所启发。
瑞典制造的防洪设备——充气式防洪墙,管道内是空气,图中可见较长的铺地长摆,在水的重力作用下起到防水作用。
地势平坦的英格兰遍布平原、丘陵和沼泽,温和的海洋气候使这片古老的土地雨量充沛。数千年来,居住在这里的人们不仅享受着沃土和好气候带来的天然福利,也要常年忍受季节性的洪涝侵袭。近几十年来,英国把先进技术与制造业传统相结合,催生出一批精良的抗洪装备。
作为老牌工业国,英国抗洪装备的共性是工艺较为精湛,设计思路别出心裁,材质耐用美观。此外,其抗洪装备还注重与周围环境的匹配性,兼顾了平时备用和灾时使用(用军事术语来说就是“平战结合”);基本能做到重复使用,不搞“一锤子买卖”;自动化、智能化和工程化程度较高;此外还注重引进和使用其他国家的装备。本文不谈泰晤士河抗洪水闸这样雄伟的基建工程,而是把目光聚焦在英国民间使用的多种装备上,希望能给国内有关人士带来一些启发。
英国是洪涝灾害多发国。图为2014年初,一群天鹅趁洪水泛滥之际,在英国伍斯特市教堂附近戏水。 来源:英国《每日邮报》网站
2014年2月14日,英国达切特,当地洪灾局势持续严峻。威廉王子和哈里王子现身灾区,参与抗洪。
自封闭防洪堤的设计思路,是利用上涨的水位来开启防洪屏障,这种产品问世于上世纪90年代,在不便于设置永久堤坝和没充分时间筑堤的地方颇有用武之地。单组自封闭防洪堤长约10米,2.5米高,可以多组联用。从结构上看,这种防洪堤的核心部位在其地基中的槽(钢制或者是混凝土做成)里,防洪堤板内部有密度很小的硬质泡沫,随着水位上涨水进入槽中,防洪堤板因为较轻会漂浮起来,水位越高防洪堤浮起也越高,将洪水拒之门外。待水位下降,防洪堤自然也会降低乃至退回到地下槽中。
自封闭防洪堤不仅在英国受到欢迎,在比利时、意大利、爱尔兰、荷兰、美国和澳大利亚也有使用,亚洲的泰国和越南也有安装。该设备需要在固定地点打地基预埋部件,并且保持排水通畅。
英国某家银行门前处于升起状态的自封闭防护堤
自封闭防洪堤工作原理示意图
可拆卸(可移动)防洪堤用多组板材拼接而成,提供的防护能力近似于永久防护堤,同时具有在平时可拆卸的优势。该设备适合安装在建筑物入口处,能在多种地段使用,甚至在坡度大于20度的坡上布置,最高能防护4米深的洪水,并且能够抗淤塞。3年前,这种产品在英国诺福克郡的金斯林安装了一部分。
金斯林在北海之滨,受北海风暴潮的影响,该市经常变成一片泽国。鉴于原有的防洪设备老化,2013年5月,该市翻新了防洪设施,新安装了15个不同规格的可拆卸防护堤系统,以及15个车辆防洪门。
玻璃墙防洪堤的主要材质,是自洁玻璃和高等级不锈钢的框架。与其他防洪堤相比,其最大的特色是因为透明,给人们带来的视觉障碍非常小,即使永久安装也可以接受。该装备在英格兰港口小城韦尔斯安装后,带来了很好的反响。
一位英国居民趴在自家门口的可拆卸防洪堤上
英国利斯河治理工程的一部分,爱丁堡市内哈夫街的防洪门。图为收起状态下的防洪门,门轴部位使用了液压升降铰链。
2012年6月,英国环境署和地方公司合作,为韦尔斯码头更换了新的1米高的玻璃墙防护堤。码头原来的防护堤是在80米长的低砖墙上修建的厚重黑色木板墙,每年10月装上,次年4月拆除,不但有碍观瞻,而且要年年折腾。此番拆掉所有的木板墙,换成了高约1米的玻璃墙,当局花了约11.6万英镑。这笔钱看来花得很值当,港口风光从此站在堤外就能一览无余,港口主管人员罗伯特·史密斯说:“游客们对玻璃墙评价很赞”。
英国麦克韦尔德市的翻升式防洪堤系统,上图是不用时平放在地面上的样子,下图是洪水来袭时自动翻动“站立”起来的状态。
翻升式防洪堤不使用的时候平放在地面,堤面材质可以是木头、石头或者是柏油,表面经过硬化处理,因此能融合到周围的环境中,对行人和车辆没有任何限制。一组翻升式防洪堤在工作状态下约2米高,在使用前如果堤面有人或者有物品压住,会发出警报。该装备在韦克菲尔德市河滨工程中有应用。
由于韦克菲尔德市频受考尔德河洪灾,英国政府2007年在该市投资1亿英镑开工建设河滨工程,当地提出需求,要求在河滨一带建设高可靠性、无人操纵的自动化防洪系统,而且需要与周围环境相匹配。经过设计施工,最后建成了翻升式防洪堤系统。该系统由智能控制系统管理,超声波水位传感器持续监测水位,河水一旦到达预定水位,传感器会传递信号给主控单元,接着主控单元发出警报,启动防护堤将其翻起,并且向用户的移动电话发送短信息文本。这套设备可在无人值守下工作,其智能化程度代表了防洪设备的一大发展方向。
下拉式防护堤一般安装在建筑物入口处的头顶处,平时处于埋置状态,不碍眼。在洪水逼近门口时,自动传感器或者手动按钮可以启动防护堤降低到门口位置,在门口立起一道较高的门槛,不让水进入室内。
防洪门也设置在门口,材料水密性很好,平时不用状态下厚重的防洪门会打开靠在一侧,不影响人车出入,一旦洪水来袭,把防洪门像普通大门一样关上、扣严即可。
2013年5月,英国政府在爱丁堡市开工建设利斯河防洪工程。利斯河流经爱丁堡市中心,数次泛滥,给城市造成严重危害。当局向防洪工程拨款1150万英镑,沿着利斯河2.5公里长的地带修建了数个防洪门和可拆卸防洪堤。最大的防洪门宽6米,高2.5米,为提高使用可靠性,还使用了液压升降铰链。
上面介绍的各种防洪设备,都需要在固定地点施工,做好先期工程,否则无法安装和使用,这对于定期泛滥的河滨和海滨地带是可以接受的,但在一些极端天气肆虐的地带,因为洪涝来得猝不及防,往往需要更加灵活的防洪设备。以下3种在英国投入使用的防洪设备,都是英国从别国引进的,体现了以水治水的理念。
英国港口韦尔斯安装玻璃墙防洪堤的前(上图)后(下图)对比图
第一种是德国制造的便携式圆柱防洪堤,这是一种用玻璃纤维增强塑料卷成的圆筒,不使用其他工具就能用自带的锁扣系好,然后立起来,一个挨一个放好,然后向圆柱体内装上塑料袋,用水泵向圆柱体中灌水,因为水体自重很大,就成为一道屹立不倒的水墙。如果圆柱体下面和柱体之间漏水怎么办?可以用塑料膜或帆布等铺到柱体上,延伸到面向洪水一方的地上,这样洪水来袭后,洪水的重量会自然把地上和柱体上的塑料膜或帆布压实,水不会漏出这道墙,即使有渗透也不多。
德国造的便携式圆柱防洪堤,旁边黄色设备为驱动水泵抽水的马达。
吸水即用型沙袋的吸水性能极其出色
便携式圆柱防洪堤高1.2米,每个圆柱体据说能顶300个沙袋用。其突出优点在于便于储存和运输,无须工具设备和技能培训就能以最少的人力物力部署,短时间内就能提供一套可移动的洪水防御系统。这种设备未经训练的志愿者也能使用,洪水退后还可以快速拆卸和移走。
第二种是瑞典某公司开发的充气式防洪墙,具有可快速部署、质量轻、可压缩的优势。防洪墙主要部件是充满空气的膨胀管道,管道面向洪水的一方由拖地的长摆材料,依靠洪水重量对长摆的挤压形成水密性。该设备部署的时候,先用手持鼓风机把管道充气,管道可以用拉链连接从而无限延长,因此可提供更大范围的防御。
第三种还是这家瑞典公司生产的。它叫活动式防洪板,外形近似不完整的箱体,能防御0.5米深的洪水,是一种轻量级的防洪设备,适用于停机坪之类的硬质地面。防洪板的单个组件只有3.4公斤,连接组合在一起后,也能利用水体的自重屹立不倒。洪水退后,防洪板便于拆卸和冲洗,其外形结构有利于大量堆叠,所以储存起来节省空间。
拼接中(上图)和使用中(下图)的瑞典防洪设备——活动式防洪板
吸水即用型沙袋(hydrosack)是英国西北部柴郡一家公司近年推出的。这款新型沙袋的类似产品在南非和泰国也有制造。它堪称老版沙袋的升级版,有人甚至称之为“可能是沙袋问世以来在突发性抗洪中取得的最重要进展”。这款产品有何神奇,竟能获得如此美誉?
这还得从以往沙袋固有的缺陷说起,例如装袋需要两个人,扛沙袋费时费力;做口袋用的材料如果不降解,会长期残留在环境中;如果生物降解过快,可能又会降低沙袋强度和防洪效果。这种吸水即用型沙袋,只有60厘米乘48厘米大小,0.5公斤的重量使之非常容易搬运,沙袋外层由亲水的聚丙烯无纺布做成,里面的填料不是沙子,而是木浆和超吸收性聚合物。这款产品放置在抗洪现场后只要沾到水,就会迅速吸收水分,两三分钟内就能吸纳15到20公斤的水,并保持重量3个月不变。生产商声称这种沙袋抗洪结束后,即可把袋中的吸水材料抛弃,不会对环境造成污染,口袋可回收循环使用。
2013年,英国法夫郡采购了6000多个吸水即用型沙袋应对洪灾,从实际使用反馈来看,当地对这种新型沙袋是满意的。当地的议员帕特·卡拉汉称“这些新的防洪沙袋的防洪效果要比传统沙袋水更加有效。”
(本文在写作中参考了防水国际、英国土木工程师协会、Gravitas和维基百科等网站的信息,在此一并致谢。)