傳說中的填海造陸究竟是怎麼一回事？
造就第394位講者 仲偉東
中國船舶及海洋工程設計研究院 研究員
人類逐水而居，而大海似乎包含了我們對於美好生活的終極幻想——「面朝大海，春暖花開」。
近些年，中國大力開展海洋工程的建設、港口建設、石油開採等等，我們對於海洋的開發也不會僅限於此。那麼，未來的海洋生活是怎樣的？當下中國海洋裝備的研發和使用是什麼情況？
本期講者仲偉東將為我們講述中國海洋工程以及海洋工程裝備的發展。
大家好，我是來自中國船舶與海洋工程設計研究院的仲偉東，是一名船舶設計師。
最近可能大家聽得多的一艘中國的挖泥船，叫做「天鯤」號。這艘船是我們對標國際先進標準進行自主研發的一艘現代化的疏浚裝備，我的工作主要是跟這些疏浚裝備密切相關。
那麼首先給大家介紹一下，什麼叫做疏浚？
疏浚這個詞聽起來很陌生，感覺離我們很遠，其實它與我們的生活密切相關。疏浚就是疏導浚通的意思，從字面上來看，是一個和水、土打交道的行業。
我們人類面水而居，自古就有很多跟水利打交道的工程。我們中華民族就是伴著大禹治水的故事而來。我們也有像京杭大運河這種偉大的歷史工程建設。
洋山深水港
我今天要介紹的疏浚工程有哪些呢？這張照片是我們的洋山港，洋山港建在上海的東南部，在大小洋山島嶼之間造了這樣的一片陸地。
這片陸地的面積大概相當於一千個足球場那麼大，使得上海的港口的吞吐量從一個小港變成了世界第一大港。
滴水湖
這是臨港新城的一個地方，像一滴美麗的湖水滴到了大海當中，叫做滴水湖。
它是一個人工建造的湖泊，面積大概相當於杭州西湖，疏浚它的土方量大概相當於15座金茂大廈的規模。
棕櫚島
國外也有很多這種疏浚工程，比如迪拜，可能我們很多人旅遊到過這裡，它有一個人工填海的島嶼叫棕櫚島，就像一片棕櫚樹葉鋪展在海中，非常美麗。
世界上這麼多的疏浚工程都是用來幹什麼的呢？
荷蘭是一個大部分陸地在海平面以下的國家。為了自己人民的生存安全，他們不斷地和海水作鬥爭，經過800多年的發展，他們的疏浚業已經達到了世界上最強的狀態。
當然，疏浚工程很多都是用在工業化發展上的，像日本，陸地面積非常小，沿海的城市很多土地都是靠疏浚、填海造陸而形成的。
還有一些城市、國家的發展，都是依託填海造陸的工程來完成，像美國，像我們的香港、澳門，像新加坡，都是通過填海造陸來擴充他們的生存空間，來擴充它城市化的規模。
疏浚與大眾生活有什麼關係？
疏浚最初的設想，是用來挖掘水中的泥土，保證航運的暢通。
長江是我們國內一條重要的航運航線，而長江的泥沙含量是非常高的，在世界上居第四位。每年有將近6000萬方的泥沙沉澱在江底，在長江航道上形成了很多礙航點，這些礙航點會阻礙我們的船舶向上遊行進。
國家在這方面做了重大決定——整治長江河道，用六年的時間，大概到今年的5月份完成了從南京向下游到入海口12.5米深水航道的疏浚工程，從而保障了我們水運的暢通。
保障航道暢通跟我們日常生活的關係可能還是覺得有點遠，其實更多的是疏浚我們的港口，保證我們能高效地通過港口來提供能源供應。
通程號
在去年年底的時候，華北地區燃氣供應告急，我們國家就迫切急需疏浚天津的南港航道，把這條航道打通，保障我們的天然氣船能夠停靠在天津港，來供應華北地區。
這條挖泥船叫「通程」號，是我們中國的第一艘超大型耙吸挖泥船，方量是18000方。通過這條船一個月的搶修，保障了華北地區老百姓過冬取暖所需要的能源，解了燃眉之急。
「無中生有」
港珠澳大橋、洋山深水港的填海造陸工程
其實我們更關心的可能是它挖出來的土怎麼辦？
挖出來的土有很多的用途。港珠澳大橋是由橋樑和隧道兩大部分組成的，隧道部分就用到了我們的挖泥船。
隧道建設開挖基槽是需要挖泥船的。精確的定點、定位，在珠江底部開一個溝槽來保證隧道沉管的下放。
隧道和橋樑連接，隧道和陸地連接，還有幾個人工島的建設，我們以港珠澳大橋東人工島為例，介紹一下一種典型的建島過程。
人工島的建設其實沒有我們想像得那麼複雜，在挖泥船疏浚好一塊區域以後，我們把一個個圓筒型的鋼樁插到水下，把它進行連接，裡邊再灌注泥沙。
連接處通過連接片把它們連在一起，最終形成一個島嶼的形狀。
接下來，將它裡邊的水抽空排掉，然後灌注下面的岩石或者是一些硬質的底質，在灌注的過程中不斷地排水，不斷地放入一些泥沙，然後把它填充成島。
成島以後，再進行整平工作，最後我們灌注混凝土把它建成這樣美麗的一個島嶼。
港珠澳大橋的人工島是在珠江口靠近外海的區域，我們國家還有一些重大的工程，比如說上海洋山港的建設。這個港口則完全是在外海進行建設的。
上海本身是長江沖積出來的一個港口城市，港口的天然條件不是特別的好。為了促進經濟的發展，江海直達以及發揮上海輻射整個東亞的作用。
經過多次的論證，在大、小洋山島的位置準備建這樣一個人工的碼頭。通過人工碼頭，再經過東海大橋就可以和陸地連接在一起，形成一條交通線就可以盤活整個區域。
洋山是處於長江入海口的一個偏僻位置，可以躲避一定的泥沙淤積。我們就制定了整個洋山深水港的建港的原則——
包括需要封堵一些汊道，然後把水流歸順。通過衛星遙感技術、長期水文觀測技術來知道它的流向、水文地質情況，然後規划了這樣一個島嶼以後，再來進行施工建設。
這樣可以減少泥沙淤積，保障航行安全。
填海造陸利器——挖泥船
那麼疏浚船舶到底是怎樣工作的呢？疏浚作業船主要有兩大類，一類叫做耙吸挖泥船，一類叫做絞吸挖泥船。
耙吸挖泥船
耙吸挖泥船
我們先簡單認識一下耙吸挖泥船，它將兩隻耙臂像手臂一樣地伸在海底，比如通途號，最大的深度可以挖到90米，將泥沙從海底通過泥泵及耙臂上的一套水下泵把泥沙吸到泥艙里。
這艘船一個小時可以疏浚兩萬方的泥土，航行到指定的區域以後，可以通過吹填管線的連接方式，把它送到我們需要填海造陸或者造島的區域。
天鯤號
我們開篇說到的「天鯤號」，屬於自航式絞吸挖泥船。它工作時先將兩根鋼樁插到水下，將船牢牢固定在需要施工的水域，然後將艏部的一套三纜定位系統和艏部的鉸刀頭進行配合，可以實現精準的水下挖掘。
這條船的挖掘效率非常高，像這艘船，每小時可以挖掘6000方的泥土，這些泥土相當於——如果是假設一米深的深度——一個足球場的量級。然後通過長距離的管系輸送，把它輸送到需要吹填的島嶼之上。
填海建島到底需要哪些能力呢？
前面我們說過了，「通途號」的挖深可以達到90米，所以水深是在填海建島中一個很重要的因素，只有水深足夠，我們才能夠到更遠的地方去取海沙，找到填海建島的原材料，這是我們保證建島的基礎條件。
當然，建造的過程高不高效，規模效應能不能體現出來，就需要有大規模的挖泥船隊來進行疏浚，來進行填海造島。
我們在整個疏浚的過程中也關注著環保的要求，爭取把環保的影響降到最低。
在2000年之前，我們的大型挖泥船主要是通過歐洲進口，主要的原因是我們缺少核心設備，國外進行了一些技術封鎖，所以我們只能整船進口，花重金從國外去引進這些裝備。
新海龍號
像這張照片，是2002年從荷蘭整船引進的新海龍號，這艘船的方量是一萬多方，它的施工效率和能力都是非常高的。在當時，算是現代化挖泥裝備里比較先進的一艘，這艘船也是洋山港建設中的核心主力裝備。
國家很快就意識到了這個問題，我們的經濟發展需要這樣大型的裝備來支撐。在國家政策和各大航道局的支持之下，國內的各大科研院所開始研究這些疏浚船的整船設計技術、核心裝備的設計技術。
剛才說到的那幾項專項裝備，在設計過程中都一一進行數學建模和模型試驗。
我們也研發了很多耐磨材料，都是用來滿足整個疏浚裝備系統的發展的。
我們已經在很多領域取得了突破，所以在2000年以後，國內建造了大量的大型耙吸挖泥船、絞吸挖泥船，並且這個規模已經做到了世界最大！
這幾張照片其實是我職業生涯里所參與的一些項目，包括了我國自主研發設計的最大型兩萬方耙吸挖泥船「通途」，也包括我們長江口航道專用的一些船型。在疏浚和填海造陸的各項工程里發揮了決定性作用。
其實我們還要意識到，我們與疏浚強國之間還有很大的差距，雖然我們的規模達到了世界領先水平，但是我們技術的發展還有很多的路要走。
我們要從原來的高速度發展向高質量發展去邁進。我們要攻克的問題包括技術儲備不足、創新能力不足、關鍵設備研發、設備可靠性以及基礎研究和智能化等。
這些才能提高我們整個疏浚裝備在國際行業中的地位。挖泥船隻是海洋工程的一個縮影，我們的海洋工程也是走過了一條從無到有的路。
海洋是一個巨大的寶庫，人類對它的認識和開發還遠遠沒有達到很深的程度。像波浪能、潮汐能等等，有很多的科學團隊都在開展這方面的前沿科學研究，努力將這些清潔能源轉化為我們生活所需要的電能。
人類未來能不能實現在海上生活？這是我們團隊做過的一些設想，它利用了很多清潔能源，集成在一個「奇幻星球」裡邊，將來有可能會實現在上面的生活、工作、居住甚至消費娛樂等等。
面對大海，我們確實還有很多的路要走，我們不能固步自封，希望我們能夠自強不息、堅定勇敢地走下去。
謝謝大家。
文字：王銳
校對：其奇
造就：劇院式的線下演講平台，發現創造力
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