我的分多区排灌治理厦门筼筜湖湖水的概念与构想

吴砺

我的分多区排灌治理厦门筼筜湖湖水的概念与构想

    今年元旦，我到厦门市筼筜湖边走了两次。说来惭愧，我到厦门市或许己大几十次，但却是第一次专门到厦门市最有名的内湖筼筜湖边走上两回。

    元旦期间，厦门市风和日丽，筼筜湖水色浅碧，与四周市景颇为相配。我沿着湖边步行道将整个湖边走了一圈。只是湖边有好几处飘出刺鼻的异味，起初我以为是二号地铁工程开挖地面下过去的淤泥层引起的，后来发现湖边没有被挖掘的地方也有几处亦飘出阵阵异味。颇有很强的失落感，仿佛你走过一个靓丽的青年女子身边，竟然嗅到她身上飘出阵阵难以忍受的异味……

回到福州，粗粗地在网上搜索了一点筼筜湖的资料，我才对筼筜湖这四五十年历史及污染治理状态有了一点了解。初步汇总如下：

   “厦门市筼筜湖, 原称筼筜港, 是一个良好的天然避风港湾。筼筜港盛产口鱼, 晚上, 小船点起渔火捕鱼抓蟹, 远远望去、渔火星罗密布, 曾誉为筼筜湖火, 是厦门八景之一。

    自7 1年在湾口建设海堤后, 港湾变成了湖泊。筼筜湖呈东西走向, 东西长约6 km 、南北宽为0 . 2 ~ 1.2k m , 规划水面1.8k m。

八十年代初, 沿湖修建东西南北中五条市级干道, 湖中路把筼筜湖劈为两半, 习惯上把湖中路以东湖面称为内湖, 湖中路以西称为

外湖, 东路桥以东称干渠。

    1 9 8 4年, 根据纳潮换水的考虑, 厦门市水电局对筼筜湖闸门进行改造, 使原来只能排洪的闸门为可排可纳。同时, 在临海侧增设一道节制闸。几年来, 也进行几次纳排试验, 使外湖水质得到改善。但由于海水交换仅限于靠近闸门的有限区域(长约1.5 k m ) ,交换效果并不理想。

    曾经考虑沿着道路铺设管道把海水引进内湖, 由上往下冲洗育竹湖。但是由于城市道路允许用来作引水管渠的断面十分有限,引水流量太小; 用压力管道也无法自流到内湖, 用泵提升则耗能太多, 可引入的水量仍然不够。“（洪朝良：“厦门市筼筜湖纳潮搞活水体的机制和效果” 《水利科技》 1991年第2期）

   “经调查，筼筜湖区驳岸能闻到明显臭味的地方皆为转角水流较慢之处，其水流上游均有排污口进行污水排放，并且污水排放时间基本在中午l2点及下午18、19点开始的用水高峰时间，因此基本是生活污水，受污水排放影响，这些点位就慢慢积聚有机污染物质，产生明显的臭味，只有纳潮水流加大的情况下臭味才能得以消除或减轻。

    环筼筜湖南北两岸有约33条排洪(管)沟，这些管沟断面尺寸较大、线路长，沟内积聚有大量污水、污泥、臭气，沟内臭气通过沟口外溢，导致沟口臭气熏人，同时沿岸设置的截污泵站运行时产生大量臭味。”

（傅迅毅：“除臭工程的设计方案及在筼筜湖整治中的应用”《中国新技术新产品》 2016年第4期）

    “筼筜湖湖区北、东、南三面环山，流域上游山地植被良好，山坡较陡；流域下游湖周边平地为繁华的厦门市区。1978年前后筼筜湖水域面积约为3．4km2，几经围垦后，目前的贫笤湖水域面积仅为1．5 km2。

    因地形条件，筼筜湖除了作为风景区外，还要负担四周34．9 km2 (约占厦门岛面积的30％)山区汇流面积的防洪任务。

    1970年修筑筼筜湖堤前，流域内的山区及丘陵区产生的山洪按自然地形形成的山区小河道，直接排人筼筜港中，防洪问题不大。1971年修筑筼筜湖海堤后，为解决流域内的排水问题，在湖西北端修建西堤闸门1座，4孔宽顶堰，每孔净宽3．50m，闸底板标高一2．74 m，闸门最大开启高度3．50 m(相应黄海高程+O．76 m)。该闸担负着湖区挡潮、泄洪及纳潮搞活水体作用，其防汛标准为十年一遇。

1997年在筼筜湖西堤南端增建筼筜湖排洪泵站1座，其建设规模为40m3／s，使筼筜湖地区的防洪问题得到了一定程度的缓解。”谢小青:“厦门市筼筜湖城市防汛排涝现状及其对策”《福 建 建 筑》2007年第7期

    “在2002年9月18日贫笃湖测量期间，鼓浪屿验潮站的实测潮差为3．73 m．根据1957～1983年验潮资料统计，厦门港的潮差为：大潮平均潮差5．44 m；中潮平均潮差为4．01 m；小潮平均潮差为3．35 m．”（姬厚德等：“筼筜湖纳潮量与海水交换时间的计算”厦门大学学报(自然科学版) 2006年9月）

    其他零星资料中搜集了如下数据：

    筼筜湖闸门处纳潮时段的平均流速为5Ocm／s，计算出筼筜湖的平均水深为1．35 m，湖内水位处于-0.5 m上下。厦门岛潮汐为规则的半日潮,潮差较大;历年最高潮位4.54m(黄海高程,下同)。历年最低潮位-3.33m,平均高潮位2.44m,平均低潮位-1.54m 最大潮差6.92m

    从上述文献上，我对筼筜湖相关的技术参数和近况有一个基本的了解。

    这厦门筼筜湖过去二三十年没有彻底解决湖水局部地区变质发出异味的难题，真是激起了我这个外行极大的兴趣。虽说我申请了国内外可能快七百件专利，只是这些专利绝大多数大都是自己光学与激光领域的胡思乱涂；又出版过两本散文集，但这些都与城市湖水治理没有任何关联性。

    外行最大的优势是：没有任何过去行业的惯例和习惯性思维束缚，最核心的是并不需承担责任，思维更开放和发散，可以天马行空，说完写完也就告一段落。

    对我而言，解决筼筜湖的局部水域的湖水变质异味区域方案似乎是十分简单，一目了然：

    我的第一个核心方案是：将长达六公里的筼筜湖中的狭长的湖段，尤其是内湖和干渠，用随时可以充气充水的充气橡胶坝分割湖面，使之可以成为十多个相互独立的小水域或小水池。若有哪个小水池所在区域中水变臭变质，立即对两端充气橡胶坝充气形成临时水坝，用水泵抽干这里绝大部份湖水，或打开专门设在湖底长达六公里排水管的阈门，放干或接近放干被分割独立小面积湖水；再将充气水坝放气，用相邻湖水没有变质的水重新填满湖水……排水泵可直接将被围住的小面积变质湖水送进湖边已建成的污水处理管道中……

   充气橡胶水坝可以设在筼筜湖八座公路桥或人行桥下方，平时放气休眠的充气橡胶坝隐藏在桥下的湖水中，丝毫看不出来，不影响湖面的美观……

百度词条上说：“橡胶坝，又称橡胶水闸，是用高强度合成纤维织物做受力骨架，内外涂敷橡胶作保护层，加工成胶布，再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋，通过充排管路用水（气）将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流，并可根据需要调节坝高，控制上游水位，以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益”。

充气橡胶坝成本低，每米2000元人民币，筼筜湖桥下安装十多套充气橡胶坝工程量很小，造价很低，效果会立竿见影……

    我的第二个构想是：在筼筜湖底架设大口径的双通道钢管排灌系统，贯穿约六公里长的整个东西走向的筼筜湖，当然这双钢管亦可置于筼筜湖湖边地下。这大口径的双钢管排灌系统的主要目的是分多区定点排出湖水和注灌新鲜海水，同时利用海潮的自然涨落排灌和必要时动用机械泵系统排灌，亦是排洪的辅助工具。其主要结构如下：

    1．双钢管出口端设在西港的西堤边，每根钢笔出海口端采用三通电动阈门控制三个分端口，一个端口是自然出水或进水，另两个端口分别安装排水泵和输水泵；每根钢管在第一构想中的充气水坝围隔的独立湖区有一个主出入端口，其口径与钢管等径；每个独立湖区有若干个管径较细钢管的子入出口，子出入口设在市区与筼筜湖连接的三十五个排洪沟道入湖口附近和各分区湖岸转角静水区；各主入出口端和子入出口端均有电动控制开启和关闭的阈门；各端口均有水质监测的探测器。

    2．这双钢管排灌系统正常运行时，一个钢管负责湖水定点定区地向海湾中排出湖水，一个钢管负责从海湾中吸取新鲜海水定点定区的注入海水；当海平面落到湖水面以下时，关闭入海口处负责向湖内注入新鲜海水的电动阈门，并保证整个管道中充满新鲜海水，同时打开负责排出湖水的另一钢管的电动阈门向海域排出湖水；当海水涨潮海平面高出湖水平面时，关闭排水管道入海口的电动阈门，并尽可能使排水钢管中充满湖水，同时打开负责向湖内注入新鲜海水的钢管入海口的电动阅门向湖中东端注入新鲜海水。

    显然，我这里设计使双管道关闭时保证管道充满水是必要的，因为整个管道长达六公里，可以消除水充满管道流动的时间。如涨潮时，打开进水阈门，海湾海水的压力立即将管内上次存贮的新鲜海水输入六公里长的筼筜湖任何一个出口处，如松柏公园湖段。这和自来水管中充满水，无论离水厂多远，打开水龙头立即出水原理类似。若钢管口径为一米，自然输入的速度为0．5米／秒，由于湖面正常是－0．5米，平均潮高+2．5米，则每半日涨落潮期可以有六小时以上向市中心湖顶端注入新鲜海水的时间，我初估了一下，或许有8千立方米的新鲜海水可注入湖中指定的各个角落。由于湖水平均深度1．5米，也就是有5千平方米水面变成了新鲜海水，一天就有一万平方米市内湖水被换成了新鲜海水，这对市区深处的筼筜内湖水质改善必然产生根本性的巨大的贡献和改善。

    若在涨潮时，再启动入口处电动泵水端口，自然效果更佳。

    3.排水管道与输水管道在湖中的入水口可以打开指定的充气坝围出的隔离其他湖区的小湖面进行定区排干浅水区湖水或大部分湖水，可以利用退潮时自然排出，亦可启动出海口处三连通中机戒泵加速排水；每个小湖区中央需预存一个人工的深坑使落在该小湖区的水中鱼类有暂时的栖息的场所。当然，排空的小湖区亦可在涨潮时由输水管道主输出端口灌进新鲜海水，同样可以利用自然涨潮注入新鲜海水，亦可启用机械泵加速注水。

    4．平时不需要对一个片区整片换海水时，可以由分布于湖区名分端口各个水质检测结果决定那些点需打开电动阈门，对湖区几点角落或者更多角落进行排水或注入新鲜海水，这样整个筼筜湖就不存在绝对的静水区，从而使正常天气时，湖区彻底消灭变质变臭的角落。

    5．在下暴雨期间，可以将输水管道亦转化成排水管道模式，同时打开三十五处在市区排水系统在湖边入口处各分管的电动阈门，对从市区水沟进入湖中污水定点排水，同时启动电动机械泵排水模式，使整个湖区暴雨带来的湖区污染最小化。当然，排水管道开随时都可以转入注入海水模式。

    相对现在中俄两国之间数千公里的输油输气管道，在厦门筼筜湖约六公里长的湖底铺设六公里长的双管道工程的施工并不存在技术难度，而且还可以借用这些输油输气管道现有管道及安装技术，包括电动控制的阈门技术。

    以一个外行的角度看，我以为自己在本文中提出的充气坝置于现有的公路和人行桥下将筼筜湖可切分为十多个相互独立的水面进行定点定区排灌水构想工程成本不高，易操作，治理效率高；本文提出的筼筜湖底铺设双管为整个湖面定点排灌水方案，成本同样不高，可使整个湖区不存在死角和静水区；平时可由计算机自动化控制，利用自然的海潮涨落为整个湖面定点排灌水，运行成本低；在暴雨中和洪水后，亦可重点部分消除市区流入湖中污水。

    我想，本文在目前厦门筼筜湖二三十年治理的基础上，再提出了两个补充技术方案，或许可以供厦门筼筜湖下一步治理时参考方案。外行有外行好处，科学上重大的发现相当部分是由外行人取得的，但愿我这个外行突发灵感，真能有在筼筜湖实现的时候。

    二三个月前，我在自己家乡网站《桐城网》写了一篇超过九万字的散文《在厦门的海边》，文中我开玩笑说，我要为厦门市提出一百个让人耳目一新的创新建筑设计。看来，我现在的这篇文章为厦门市提出了第一个创新建筑设计，只是这个建筑若有一天真得以实施，则有可能为世界带来了下个百年的秀美无异味飘出的厦门筼筜湖……

    有点想法和想象力的人常犯的一个毛病就是，即使他对完全陌生的领域产生一个想法，就往往以为是世界上最好的想法，恨不得让全世界的人都知道，恨不得别人马上按自己想法去做。真实情况多是这些想法别人可能早已想过，或者还想过上千种方案，只因为你是真正的圈外的人不知道而已。好在现在有网络上可以把自己想法写出来，至少有上百个读者阅读过。

2017年年底到元旦假期，我又在厦门休了十多天的年假，不但在厦门的海边漫步，还在厦门的湖边走过。我想继续写厦门海边长篇游记，再加上厦门湖边随想，这篇文章算是一个开头吧。

要知道，白居易和苏东坡也不是水利专家，当年杭州西湖也被他们想起的主意弄得不错。

吴砺

2018.1.6