日前,在谈到荷兰的旱情时候,提到一个名词bellenscherm,中文不妨翻译作“气泡保护屏障”,可以防止内河的淡水流向咸水的大海。

气泡保护屏障是一种气泡形成的“帘幕”,可以由放置在出海的水闸中的管子产生,以防止水闸两侧具有不同含盐度的水 —淡水和咸水—混合过多。

出现的原因和工作原理

离开港口船舶的螺旋桨使出海口水闸中的水运动,水闸闸体中的水会混合。但更大的问题是,由于海洋的咸水和淡水之间的密度差异,当水闸的门打开时,闸体中会产生强烈的水流,从而很快将闸体中的所有淡水替换为咸水。如果这种情况经常发生,内陆地表水的盐渍化将逐渐增加和不断推进。这是不可取的,因为淡水稀缺——尤其是在干旱时期——而且(太)咸的地表水不能用于饮用水。

通过在水闸的底部宽度上铺设一条带有很多开口的管子,并用压缩机将空气吹入其中,就形成了很多气泡和一个由气泡组成的“帘幕”。产生并上升的气泡在“帘幕”的两侧形成垂直的水流动,两个垂直的水流防止水平的水流穿过气泡屏障。

发展历史

图片

气泡屏障是荷兰水利专家范费恩(Johan van Veen) 于 1940 年左右的一项发明,没有申请专利,他已在专业月刊《De Ingenieur》中发表了相关文章。他被称为荷兰的三角洲水利工程之父。

第二次世界大战后,这一想法由荷兰工程技术人员 范德伯格(G. P. van der Burgh )和 亚伯拉罕(G. Abraham)进一步加以研究发展,并于 1961 年在荷兰艾默伊登(IJmuiden)的中央水闸中首次应用。

这项技术于 1971 年也在荷兰鹿特丹的 Rozenburgsesluis 应用,将一侧的盐水与另一侧的淡水分离。

不过,由于基础设施的变化,现在这个水闸两侧的水是咸的,因此气泡屏障也变得多余了。

荷兰技术研究所Deltares 在 2014 年年中推出了创新版的气泡屏障。

创新包括调整产生气泡的所谓气泡头(beluchtingskoppen),这些气泡头位于整个宽度上,并且靠得更近,从而产生最佳直径为 3 至 4 毫米的气泡。

其他创新不仅包括气泡屏障,而且还创建了垂直流动的淡水屏障以阻挡盐水,并在淡水侧设置可移动屏障,以阻止比重较重的盐水流入淡水区,这是由于较高的密度而沉入了底部区域。

2018年11 月,荷兰国家水务局Rijkswaterstaat 在流经阿姆斯特丹公路桥的阿姆斯特丹莱茵运河中安装了一个永久性的气泡屏障。该屏障可防止咸水从北海运河入侵阿姆斯特丹莱茵运河。为了鱼类洄游的目的,浅水区两侧没有气泡,咸水的入侵主要通过通道的深部发生。

这项技术还有其他的应用

图片

码头的气泡屏障。

2003年,在荷兰恩斯赫德的一家轮胎厂发生火灾后的运河清洁行动中,特温特运河使用了气泡屏障,以防止污染的污泥的扩散。

2016年,有人建议使用气泡屏障来阻止漂浮的塑料从河流流入大海。这个屏幕被称为“大气泡屏障”。 

在阿姆斯特丹,气泡屏障于 2019 年 11 月在阿姆斯特丹Westerdok 投入使用,屏障的主要目的是从阿姆斯特丹运河的水中去除漂浮着的塑料碎片,使其不再流向北海。

海上打桩工程的隔音屏障。

海上结构上的打桩工作经常会造成大量噪音污染,这对海洋生物来说是个问题。这种声音可以传到几十公里之外。打桩机周围的气泡屏障可以显著减少这种噪音污染,尤其是对于 1 kHz 以上的频率。

对水中动植物的影响

图片

咸水和淡水的混合,或运河和河流中淡水的进一步咸水化,也会对无法在半咸水或咸水中生存的植物和动物产生影响。因此,气泡屏障可以防止淡水中动植物栖息地的这种变化,从而抵消了对生态平衡的干扰。

另一方面,对于银鳗等洄游鱼类来说,气泡屏障难以或不可能跨越。这些鱼在秋季接近交配季节时从内河游到马尾藻海(北大西洋)的产卵地。因为它们会受到气泡屏障的阻碍,所以可以在鱼洄游期间,在产卵季节前不久,每天关闭几个小时,就像荷兰艾默伊登水闸做的那样。

分享到:

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注