菲律賓蓋亞壩概況

菲律賓蓋亞壩概況

蓋亞壩是菲律賓某大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的低成本水壩，旨在為貧困農(nóng)戶提供灌溉用水，并解決土壤養(yǎng)分流失問題。介紹了蓋亞壩的相關(guān)構(gòu)造、功能及優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其未來的研究與發(fā)展進(jìn)行了展望。。

壩；低成本；蓋亞壩；菲律賓

蓋亞(Gaia)壩項(xiàng)目本是一個(gè)為期兩學(xué)期的本科生課題，其中包括技術(shù)研究，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和原型設(shè)計(jì)，計(jì)劃時(shí)間為2012年6月至2013年3月。后來，有關(guān)部門建議在菲律賓大學(xué)內(nèi)開展原型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。此項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)獲得了數(shù)個(gè)國家競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)，并在菲律賓的各個(gè)電視與廣播頻道中得到宣傳。

1水壩結(jié)構(gòu)

蓋亞壩由3個(gè)不同的部分構(gòu)成：金屬筐、土工布和一個(gè)特制的心墻。金屬筐(塞滿回收利用的堅(jiān)固混凝土柱或巖石的鋼絲網(wǎng))為主體部分，能提供足夠的穩(wěn)定性以抵抗水流的沖擊。土工布扮演了“茶包”的角色，其中包含了特制的具有透水作用的心墻材料。

當(dāng)水流經(jīng)心墻，水中的少量腐殖酸、富里酸、幾丁質(zhì)酶、養(yǎng)分和礦物質(zhì)便進(jìn)入植物與周圍土壤。眾所周知，腐殖酸與富里酸等物質(zhì)可以幫助植物根系吸收并分解養(yǎng)分。另一方面，幾丁質(zhì)酶可以幫助溶解幾丁質(zhì)或者昆蟲的外骨骼以及真菌的細(xì)胞壁，所以起到了有機(jī)肥料和殺蟲劑的作用。

2 功 能

蓋亞壩的配置可以幫助解決一些現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的問題。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放的碳占人類碳排放總量的25%，這其中包括使用以化石能源為原材料生產(chǎn)的化肥。這些肥料加劇了土壤養(yǎng)分的流失，繼而又增加了人們對(duì)其的依賴性。由于壩的心墻有利于恢復(fù)農(nóng)田土壤中流失的養(yǎng)分，使得原來惡性循環(huán)的問題因此而得以解決。除此之外，蓋亞壩還可以通過蓄水灌溉來應(yīng)對(duì)農(nóng)田干旱問題。

蓋亞壩還有其他功能如下：

(1) 水力發(fā)電。蓋亞壩可以整合一個(gè)小型水電系統(tǒng)向小型農(nóng)場(chǎng)及社區(qū)提供清潔穩(wěn)定的能源。

(2) 海岸沙壩。蓋亞壩可以作為海岸沙壩來防止未來可能出現(xiàn)的洪水入侵，該壩還有助于減輕洪水帶給社區(qū)移民的問題，并保護(hù)沿岸財(cái)產(chǎn)免受嚴(yán)重洪災(zāi)的破壞。

(3) 防洪。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)提供的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的氣候濕度比以往高出5%～6%，并導(dǎo)致氣溫升高了0.75 ℃。城鄉(xiāng)降雨量和降雨頻率隨著濕度的增高而增加，但現(xiàn)有的排水系統(tǒng)還無法應(yīng)對(duì)這一變化。通過蓋亞壩的戰(zhàn)略部署，可以應(yīng)對(duì)暴雨徑流，以發(fā)揮防洪墻作用的方式來增加河道的蓄水能力，將洪水儲(chǔ)存起來或通過蓄水起到徑流調(diào)節(jié)的作用。

3 優(yōu) 勢(shì)

蓋亞壩優(yōu)勢(shì)可以用4E來概括：經(jīng)濟(jì)(economic)、環(huán)保(environmental friendly)、易建(easy-to-construct)及高效(effective)。由于需要將沿岸的河水引入灌溉渠，如缺乏結(jié)構(gòu)支撐，則建造高度不能超過10 m。當(dāng)然，如果靠自身結(jié)構(gòu)形成支撐，就可以解決這一問題。

4 發(fā)展規(guī)劃

據(jù)稱，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了對(duì)蓋亞壩的研究和發(fā)展規(guī)劃，并完成了粒徑分布和心樣比重的檢測(cè)，得到的結(jié)論是心樣的比重為2.12，是水密度的兩倍多。為了模擬流場(chǎng)并確定心墻的滲透率，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了兩個(gè)測(cè)試項(xiàng)目：降水頭滲透儀測(cè)試以及明渠水流測(cè)試。

滲透率是某種介質(zhì)傳輸液體的性質(zhì)，描述了液體通過空隙的容易程度并且與流體的密度、粘度、特性及飽和度密切相關(guān)。為了確定心樣的滲透率，研究者使用了滲透儀設(shè)備。

該設(shè)備可以測(cè)量水流通過介質(zhì)的過程。降水頭滲透儀試驗(yàn)的前提是，心樣滲透率低，且歸為細(xì)粒度材料。下一步工作是用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的尖底搗錘將心樣壓實(shí)至不同的壓實(shí)度，以測(cè)試心樣的持水及透水率。

基于此結(jié)果，試驗(yàn)測(cè)得飽和-壓實(shí)心樣的平均導(dǎo)水率為1.473 6×10-7cm/s。 根據(jù)貝爾在1972年制定的導(dǎo)水率表，該心樣屬于半不透水性材料，因此是一種理想的心墻材料，它既可以保證蓄水，又可保證動(dòng)植物群落所需的滲透量。

團(tuán)隊(duì)下一階段的目標(biāo)是針對(duì)此技術(shù)成立一個(gè)初創(chuàng)公司并攜手多個(gè)國家政府、私人機(jī)構(gòu)、以及非政府組織開發(fā)潛在項(xiàng)目并進(jìn)行試點(diǎn)測(cè)試。

最初，蓋亞壩的原型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)由菲律賓大學(xué)狄麗曼(Diliman)工程研究與發(fā)展基金和菲律賓的幾個(gè)著名建設(shè)集團(tuán)資助。這幾個(gè)集團(tuán)提供了項(xiàng)目所需的材料。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)證之后，分管研究發(fā)展的副校長辦公室開始幫助項(xiàng)目創(chuàng)始人籌集資金，以使其開展申請(qǐng)水壩專利所需的更多實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。

王子昂 方麗杰 譯

(編輯：朱曉紅)

2016-11-21

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