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李虎军在MIT随笔之三:拿什么来拯救威尼斯

http://www.sina.com.cn 2003年10月24日 15:44 南方周末

图为威尼斯的泻湖及三个出海口示意

  文/李虎军 发自美国麻省理工学院

  注:新浪科学探索频道专栏作者李虎军正在麻省理工学院做访问学者。

  拿什么来拯救威尼斯旨在使威尼斯免遭水患威胁的摩西工程引起广泛争议

  失落的威尼斯

  威尼斯人恐怕不会忘记1966年11月4日。那一天,一场特大洪水突然来袭,水位创纪录地上升了近两米之多,整个城市陷入一片汪洋之中。

  那场洪水给威尼斯留下了极为痛苦的回忆,但厄运并没有结束,由于海平面上升等诸多原因,这座城市的水灾正变得越来越频繁。“现在威尼斯差不多平均每个星期都要被淹一次。”美国工程院院士、麻省理工学院(MIT)土木与环境工程系教授梅强中说。

  在这种情况下,威尼斯人已经很难过上正常的生活,越来越多的居民选择了逃离。从1966年至今,威尼斯的人口从12.7万人迅速减少到6.5万人。

  那么,该如何拯救这座举世闻名的水城呢?1966年的特大洪水以后,人们开始反复讨论这个问题,但迟迟不能给出一个令各方满意的答案。

  1980年代,有意大利科学家提出了一个极具想象力的计划:在威尼斯的泻湖与亚得里亚海相连的出海口上建造活动闸门。闸门的一端固定在海床上,另一端是不固定的。平时,闸门隐藏在海面之下;一旦水位超过正常水位1.1米,则往闸门内注入空气,升起闸门,阻断洪水。至于水位低于1.1米的情况,还是要依靠一些常规措施如加固建筑物基础等。

  此项工程的意大利文简写为MOSE,MOSE(摩西)也是圣经故事中带领犹太人逃出埃及的一位伟大先知的名字。寓意固然美好,在现实之中,摩西工程却是麻烦不断。

  包括梅强中在内,MIT的几位教授先后参与了这一工程。在MIT做访问学者这段时间,笔者有机会接触到这位华人教授和土木与环境工程系的波多黎各裔教授布拉斯(RafaelBras),从他们那里了解到摩西工程的一些故事。


图为 MIT土木与环境工程系教授梅强中

  意想不到的难题

  梅强中之所以参与摩西工程,是因为此项工程出现了令设计者始料未及的技术难题。

  威尼斯的泻湖与亚得里亚海之间有3个出海口,有意思的是,意大利科学家并没有在3个出海口各设置一个整体式闸门,即一共设置3扇巨大的闸门,而是设计了79扇相对较小的闸门(约长30米、宽20米、厚4-5米);此外,意大利科学家也没有采用三国演义中庞统的“连环计”,把3个出海口内的闸门分别连接在一起。

  在接受笔者采访时,梅强中介绍说,意大利科学家没有采用整体式闸门的方案,是担心闸门尺寸过大不容易维修等,而没有将闸门连接在一起,是担心海里的浮游生物在连接部分滋长,带来不利后果等。

  按照意大利科学家的设想,当闸门升起之后,尽管它们互不相连,但在海水的冲击之下,应该以相同的步调摆动。这样的话,闸门之间不会留下缝隙,海水也就会被阻截在泻湖之外。

  但是,在随后进行的模拟实验中,科学家们惊讶地发现,相邻的闸门之间并没有以相同的步调摆动!这样的话,相邻的闸门之间就出现了漏洞,根本无法挡住海水。

  1990年代初,梅强中去意大利参加一个学术会议,听说了意大利同行的困境。此后,这位波动力学方面的专家带领研究生从理论和实验上对这个奇怪的摆动现象进行了研究。

  “现在这个技术难题已经基本解决,”他说,“只要把闸门的尺寸做得稍大一些,就可以使各扇闸门同步摆动。”


图为摩西工程的活动闸门示意,这项旨在使威尼斯免遭水患威胁的工程引起了广泛争议

  没有结束的争论

  在梅强中眼里,像闸门摆动这样的技术难题是可以解决的。但是,与摩西工程有关的绝不仅仅是技术问题,他说。

  实际上,摩西工程从提出的那一天起,在环境影响、效果和成本等方面就极具争议。

  目前,意大利政府已经批准了摩西工程。今年5月14日,威尼斯在其中一个出海口动工修建防波堤,拉开了工程的序幕,不过,这并不等于多年的争论已经结束。威尼斯副市长贝廷(Bettin)就不断向媒体这样形容他对摩西工程的看法:“昂贵、危险,还可能没有用处。”

  摩西工程最有代表性的反对者是法国国家科学研究中心的皮拉左里(Pirazzoli)。这位科学家去年5月14日在美国地球物理学会出版的Eos杂志上称,根据政府间气候变化委员会的预测,海平面在今后一个世纪中将上升50厘米,而摩西工程设计者依据的数字仅为22厘米,那么,随着海平面上升的幅度超过设计者的预期,工程将变得毫无用处。

  但是,MIT的布拉斯等人在同一期杂志上发表文章回应说,根据设计,海平面上升30-50厘米时,摩西工程依然可以发挥作用。他们还说,反对者可能并没有考虑到,由于威尼斯附近大量工厂过度开采地下水的行为在1970年代末得到制止,威尼斯的地面已经不再沉降。

  在为笔者等奈特科学新闻学者举行的一次讲座中,布拉斯特地提到了与皮拉左里等人的争议。

  布拉斯是从1995年开始介入摩西工程的,当时,他与MIT另外两位教授受聘担任了摩西工程环境评价委员会的顾问。

  两年后,该委员会提交了一份环境影响评价报告,认为摩西工程可以上马。此后,梅强中与来自意大利、法国、荷兰、比利时等国的专家一起,花上一年时间对报告进行了审核,结论也是支持工程上马。

  但这份报告并不能说服反对者。例如,按照摩西工程的设计,活动闸门每年只需启用不到10次,每次约几个小时,这样也就不会对生态环境造成多大影响。反对者则坚持认为,活动闸门每年启用的次数肯定不止10次。

  另据介绍,这项预计耗时8年的宏大工程,将耗资约40亿美元,反对者对此也多有指责。梅强中和布拉斯呢,在承认40亿美元是一个大数目的同时,又都认为这一数目并非高得离谱。他们甚至举出了相同的例子:“香港新机场花了多少?200亿美元!波士顿的大开挖工程呢?接近200亿美元!”

  围绕摩西工程的争论仍在继续。布拉斯打趣说,在威尼斯,在意大利,每个人都以为自己是专家,另外,尽管摩西工程的序幕已经拉开,但意大利政局复杂,政府频繁更迭,谁知道摩西工程在下届政府任期内会有什么境遇呢?


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