論外力打擊型動力模式與海底輔助排水系統(tǒng)

摘要：外力打擊型動力模式與跳水打擊型動力模式都可歸類到重力打擊型排水模式當(dāng)中，“鋼鐵俠”排水模式和塑膠水庫排水模式是另外一種原理和類型的排水樣式，本文重點論述這幾種排水模式的特點、排水功效和優(yōu)缺點，這幾種排水模式對于完成海濱水電城排水任務(wù)都顯綽綽有余。這幾種排水模式，作為千斤頂入海模式的輔助排水系統(tǒng)，足夠排水之用，在本文中，千斤頂原理的巨大作用幾乎不作為主要論述對象來探討，事實上，已經(jīng)可以忽略不計了。

本文重點介紹了重力打擊型動力模式、跳水打擊型動力模式、巨型“球拍”單向閥水庫、“鋼鐵俠”排水模式……筆者條分縷析，通過擺事實講道理，把前篇論文《論千斤頂入海模式改造潮汐能電站》一文中曾經(jīng)講過的外力打擊型動力模式與海底輔助排水系統(tǒng)作專文重點論述，以便讓讀者明確理解千斤頂入海發(fā)電模式必定能夠成功的原因……

關(guān)鍵詞：重力打擊型，鋼鐵俠，高壓氣室，氣體壓縮，輔助排水系統(tǒng)

海濱威尼斯水電城發(fā)電模式有四大核心系統(tǒng)：一、千斤頂原理入海系統(tǒng)；二、形態(tài)各異的海底巨型單向閥水庫系統(tǒng)；三、獨具特色的外力打擊氣室系統(tǒng)；四、伸縮自如的大力排水系統(tǒng)。

本文所講的重力打擊型排水模式就是指的四大核心系統(tǒng)中的第三，即：獨具特色的外力打擊氣室系統(tǒng)，其中包括外物打擊型和跳水打擊型。海底單向閥排水系統(tǒng)指的是幾種主要的單向閥水庫，它們與動力打擊系統(tǒng)一起，共同形成海濱水電城發(fā)電模式的排水系統(tǒng)。還有四大核心系統(tǒng)中的第四——伸縮自如的大力排水系統(tǒng)，主要指的是“鋼鐵俠”排水模式，以及由它衍生的兩種類似排水模式。它們的動力源不是來自打擊系統(tǒng)本身，而是來自電動力，這個詳見文中解釋。

圖一 海濱威尼斯水電城發(fā)電模式

千斤頂原理入海系統(tǒng)是本文所論述的外力打擊排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)

前篇論文《論千斤頂入海發(fā)電模式改造潮汐能電站》主要是向讀者介紹了千斤頂入海發(fā)電模式的重大意義，本文將千斤頂入海發(fā)電模式的作用暫且不論，轉(zhuǎn)而以輔助排水模式為中心論題，探討這幾種排水模式的巨大前景。這樣單從理論上，就能夠具有完全的說服力，證明單以輔助模式就足夠海濱水電城排水之用，完全可以證明在現(xiàn)實實踐層面以千斤頂入海模式和輔助排水模式共同參與的綜合排水系統(tǒng)是必定成功的，從科學(xué)角度上講，這可以說是毫無疑問的了。

關(guān)于千斤頂入海發(fā)電模式，我這里僅用幾百字作一簡單介紹，以便沒有讀過上篇論文的讀者能夠理解。如下圖所示。

圖二 液壓千斤頂原理

什么是千斤頂入海發(fā)電模式？千斤頂入海發(fā)電模式，就是整個海濱威尼斯水電城發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分。因其排水系統(tǒng)是按千斤頂原理設(shè)計（如圖二），該排水系統(tǒng)本身就是一個人造液壓千斤頂樣式，施加的壓力正是通過水的重力和高低水位的持續(xù)沖擊力所形成的有節(jié)奏性地打擊，如同長江后流推前浪一般，借助帕斯卡原理所揭示的力的傳遞與擴大效應(yīng)，將發(fā)完電的巨大水流順利排入到海洋當(dāng)中，完成發(fā)電程序。本文所說的輔助排水模式在整個發(fā)電流程中所起的作用，一是大幅度提高排水效率。隨著技術(shù)的不斷提高和完善，使排水效益達到更加完美和理想化的程度；二是一旦常規(guī)排水模式達不到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)和理想程度，便立即啟用這些輔助系統(tǒng)，使海濱水電城排水模式日趨成熟、完美和理想。圖二是液壓千斤頂原理圖，即帕斯卡定律。圖三為海濱威尼斯水電城的鳥瞰平面圖；圖四是海濱威尼斯水電城夜景；圖五是海濱威尼斯水電城縱向切面圖。以前的論文中提到了外力打擊型排水模式和跳水打擊型排水模式，但沒有作為重點內(nèi)容來介紹。因為千斤頂入海發(fā)電模式主要是根據(jù)液壓千斤頂原理和水道增壓手段來達成目標(biāo)的，這個模式的可行性，必須要有水底實驗數(shù)據(jù)來支撐，光靠理論還是不夠的，不具有十足的說服力，萬一實驗失敗了，便輔以輔助排水系統(tǒng)來幫助完成入海程序。有這些輔助排水模式，便如虎添翼，完成排水入海的任務(wù)無有難關(guān)可言了。千斤頂入海發(fā)電模式的排水系統(tǒng)分主系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)，筆者條分縷析，通過擺事實講道理，把以前論文中所提到的外力打擊型排水模式和跳水打擊型排水模式作專文重點論述，以便讓讀者明確理解千斤頂入海發(fā)電模式必定能夠成功的原因。下面我就依次論述。

圖三 海濱威尼斯水電城鳥瞰圖

圖四 海濱威尼斯水電城夜景圖

圖五 海濱威尼斯水電城縱向切面圖

外力打擊型動力模式（注射器排水模式）
 

圖六 外力打擊型動力模式

外力打擊型動力模式中所講的動力，除了施加外力外（如圖六所示），還有一個就是利用帕斯卡原理制造的千斤頂傳遞擴力氣室，它是一個巨大的傳遞擴力高壓系統(tǒng)，這個高壓氣室到底有多大，可以根據(jù)完成水庫排水任務(wù)的需要進行科學(xué)計算。關(guān)于利用空氣壓縮制造家用小型發(fā)電設(shè)備，國外已經(jīng)有了實例。美國一科學(xué)家就發(fā)明了這樣的一個空氣壓縮發(fā)電機。見圖七美國科學(xué)家利用空氣壓縮原理制造的家用小型發(fā)電設(shè)備。

據(jù)中國儲能網(wǎng)2015年消息，歐盟已經(jīng)同意向Gaelectric公司位于北愛爾蘭的壓縮空氣儲能(CAES)項目提供647萬歐元(約合700萬美元)的資金。該可再生能源公司早在2013年就制定出能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計劃，建成后將成為歐洲唯一的壓縮空氣儲能工程。該壓縮空氣儲能項目位于拉爾內(nèi)，向輸變電運營商提供330兆瓦的電力，可持續(xù)長達6小時。

我國也已經(jīng)有了利用導(dǎo)彈驅(qū)動空氣動力學(xué)原理來幫助風(fēng)力發(fā)電的成功實例。應(yīng)該說，世界上的科學(xué)家越來越多地開始重視利用壓縮氣體作為動力源，比如近些年陸續(xù)有了以壓縮氣體作為動力的汽車、輪船、甚至飛機，這里討論的便是用壓縮氣體作為傳遞動力，將氣體的壓縮內(nèi)能和外來的打擊力瞬間轉(zhuǎn)變成為巨大的機械能，推動工作活塞和工作介質(zhì)（氣體或液體）做功，瞬間撐開水庫內(nèi)的巨型氣囊（軟氣庫）做功，順利完成排水任務(wù)。它就像一個注射器或者像一個重力型氣泵，我們索性就叫它“注射器排水模式”吧。大家都知道，注射器的針筒都是密閉的，看了注射器以后，再來理解重力型打擊，就順理成章了。其工作情形如下：當(dāng)打擊命令下達時，高壓氣室在外力（F1）作用下瞬間通過上活塞將壓縮氣體內(nèi)能依據(jù)帕斯卡定律傳遞和擴大無數(shù)倍后猛力推向下活塞和介質(zhì)（氣體或液體），工作介質(zhì)做功撐開軟氣庫內(nèi)的氣囊，與氣囊彈性龍骨一起激力爆發(fā)，將水庫夾層的存水瞬間擠向大海；順利完成排水任務(wù)后，水庫入水口同時注水，夾層水量立增，水壓又瞬間增大，系統(tǒng)回收同時工作，像注射器完成注射又拉回針管至原位一樣，打擊裝置復(fù)位過程會自動產(chǎn)生內(nèi)吸力，工作介質(zhì)在雙重力量同時作用下，又縮回至原來的儲氣通道待命，等候下一輪打擊任務(wù)。這里大家要注意一個現(xiàn)象：密閉系統(tǒng)的氣體返回原位的過程，就像密閉針管將密閉池水（針管口在水位以下）吸進針管一樣，沒有損耗，大家可以買個針管做一個這個實驗，工作介質(zhì)可以做到反復(fù)使用無損耗。

可是這個外力從何而來呢？請看圖六外力打擊型動力模式。仔細分析過圖六以后，我們不難發(fā)現(xiàn)，所謂外力，這里是一個巨大的重物，重物的重量，與打擊力度正好相配，并且與密閉容器內(nèi)的活塞成為了一體（注意：重物與上活塞成為一體非常重要，或者本身就是一體，或者將兩者捆綁為一體）。重物的上端用鋼索懸掛在杠桿的一端，平時待命的時候，杠桿右邊便施加一個壓力，重物被高高懸掛起來。重物和活塞的底下是壓縮氣體，都被封鎖在密閉容器內(nèi)。如圖。當(dāng)然，除了選擇杠桿，還可以選擇滑輪等很多新方式。這里就不一一鋪開敘述，留給大家想象余地，大家比較后，看哪一種更好就用哪種?？偠灾匣钊环乓焕?，下位水庫的氣囊就會一擴一縮，從而帶動整個系統(tǒng)工作，整個排水工作就有條不紊地進行了。

跳水打擊型動力模式

跳水打擊型排水模式與上面的重物外力高壓氣室打擊型模式主要有一點不同，就是產(chǎn)生打擊力量的來源不同。重力氣室打擊型模式，其打擊力量是來源于外物重力，由外物重力打擊高壓氣室做功，通過千斤頂原理幾十倍甚至上百倍擴大打擊力度，從而對工作介質(zhì)產(chǎn)生巨大推動力，推動內(nèi)部活塞工作。而跳水打擊型模式，其打擊力量主要來源于高空跳水對工作活塞的巨大重力和其加速度的強大沖擊力。如果將跳水的重力也理解成外力重物的話，跳水打擊型模式也可以歸入重力高壓打擊型排水模式，二者即可歸并為一種類型了。

大家須注意一點，我這里所說的打擊系統(tǒng)是專用外力氣室打擊系統(tǒng)，是專門負責(zé)施加巨大外力的打擊氣室通道。在接到單向閥水庫的水滿報警信號后，便可對該號水庫實施即時外力打擊。所以說，單向閥水庫可以有很多個，但打擊系統(tǒng)常常只有少數(shù)幾個，呈現(xiàn)少對多的形態(tài)。當(dāng)然，在物質(zhì)條件充足的情況下，應(yīng)該實現(xiàn)一對一的最優(yōu)配置格局。打擊系統(tǒng)的外力非常之大，尤其是經(jīng)過帕斯卡定律（千斤頂原理）擴力無數(shù)倍之后，更是勢不可擋，一擊而空，實現(xiàn)輪流對滿水的水庫進行外力打擊。這個過程運行起來非常具有靈活性，也非常實用。

下面具體介紹一下長側(cè)洞跳水打擊系統(tǒng)。先解釋一下為什么是長側(cè)洞？長側(cè)洞的好處在于跳水完成打擊任務(wù)之后，在長洞底部受力下行和上彈返回過程中，都能保證跳水順利通過長側(cè)洞流出，然后與主流發(fā)電海水混合一處，轉(zhuǎn)而執(zhí)行發(fā)電的任務(wù)。這種打擊模式，基本上有兩種樣式：一種使用高氣壓室；一種不使用高氣壓室。下面我主要講使用高氣壓室的。因為使用高氣壓室的原理明白之后，另外一種不使用高氣壓室的樣式便霍然開朗了。不使用高氣壓室的，和使用高氣壓室的，都會用到千斤頂原理，這是二者的一個共同點。我先講二者不同的方面。不使用高氣壓室的跳水打擊通道，從上至下，依次為：長側(cè)洞跳水空間、承受打擊的工作活塞、儲氣（液）通道和工作介質(zhì)。使用高氣壓室的跳水打擊通道，從上到下，依次為：長側(cè)洞跳水空間、承受打擊的工作活塞（上活塞）、反復(fù)壓縮過高氣壓室、推動工作介質(zhì)的工作活塞（下活塞）、儲氣（液）通道和工作介質(zhì)。下面以使用高氣壓室的為例，重點講承受打擊的工作活塞（上活塞）是怎么一回事。上活塞與長側(cè)洞跳水打擊空間堅實的底部緊緊連成一體，大家注意，這一點非常重要。長側(cè)洞跳水打擊空間的堅實底部是由鋼鐵或比鋼鐵更重更實的物質(zhì)鑄成，形成側(cè)洞打擊系統(tǒng)的堅實底部，與工作活塞（上活塞）結(jié)成一體。上面再以海水重力、加速度沖擊力，比如十幾噸重的水，或幾十噸重的水來進行跳水打擊，這個是根據(jù)打擊力度的實際需要來施加的，就像汽車的檔位一樣，給長側(cè)洞底的工作活塞施加設(shè)定的壓力（一般來說，跳水打擊模式需要勢能發(fā)電海水從上垂落的高度稍高一些，假設(shè)發(fā)電水流高度設(shè)計為150米，跳水打擊高度50米，特種物質(zhì)活塞10米，工作介質(zhì)（液體或氣體）儲藏通道的豎直高度便為80米左右。這里除去了海平面與大壩底部之間的深度。當(dāng)然儲氣通道可以如前面所說的那樣設(shè)計成150度左右的彎洞狀）。在跳水落到空間底部后，從側(cè)洞流出，與飛流直下的發(fā)電水流匯聚一起，還能下行80米左右，與主流發(fā)電海水混合涌入大型水輪機。這個跳水施加的水壓重力便是千斤頂模式當(dāng)中施加的力F1（見圖二液壓千斤頂原理圖），并且是完全根據(jù)力度需要來設(shè)計打擊力度的F1，其勢洶洶，一擊而空，是非常容易做到的。再結(jié)合千斤頂入海圖，大家看出什么門道來了？真正的泄水通道力度是非常之大的，不會像這個圖示一樣，這里只是解釋一下道理罷了。另外，在具體方案當(dāng)中一定會比這有更加詳細的標(biāo)注與解釋，比如設(shè)計一定體積計量、一定頻率的跳水打擊力，比如有調(diào)控地控制水量大小施加打擊？專用工作介質(zhì)選擇的是氣體，還是液體？如果液體較為理想，需要多少量才合適？如果氣體較為理想，需要多少量才合適？可以選擇一種粘度好，不揮發(fā)，有重量，難融于水的氣體，這種氣體一旦沖入精心設(shè)計的固定于海底單向閥水庫中的與水庫形狀相匹配的伸縮性極好的軟氣庫當(dāng)中，便會將水庫中的水?dāng)D入大海。關(guān)于軟氣庫的形狀，本人認為與單向閥水庫形狀相一致最好，肯定有像支撐雨傘一樣的伸縮彈性極好的硬骨骨架了（民間好象叫龍骨），當(dāng)巨量氣體迅速涌入軟氣室后會立即撐開龍骨，硬鼓鼓的，勢不可擋，將水庫的水排到海中。實際上，硬水庫與軟氣庫（伸縮水庫）的巨大夾層空間，便是單向閥水庫的儲水空間。軟氣庫未充氣時，幾乎不占多少空間，充氣之后便起到排擠水庫存水的巨大作用。將水庫的水排入海中后，在系統(tǒng)內(nèi)吸力和再注水水壓雙重作用力之下，它又會自動縮回原狀，返回原位，氣體回到儲氣管道中備用，等待下一次打擊。這種軟氣庫有點像今天我們看到的熱氣球。這些都是具體問題了，對工程師來說，他們更有經(jīng)驗，很多比這更復(fù)雜的工程都不在話下，這些細節(jié)問題當(dāng)然不成問題了。

上面講的都是關(guān)于高氣壓室的，關(guān)于高氣壓室需要強調(diào)一下。高氣壓室并不一定非用空氣，可以利用風(fēng)能和各種氣體，甚至可以利用工業(yè)廢氣實現(xiàn)再回收利用。比如，大型工廠排放的滾滾煙氣都不必排到大氣中了，完全可以收集起來，作為氣體壓縮之用，起到變廢為寶的作用。這里首先聲明一點，氣體收集是不成問題的，空氣壓縮技術(shù)早就有了，并且日趨成熟和先進，只是在實現(xiàn)大型作業(yè)方面，可能還沒有先例。歷史上之所以少見這樣大型的高氣壓室，主要還是沒有這種大型作業(yè)的需求，并不是缺少這方面的技術(shù)。

下面介紹一下高壓氣室中千斤頂原理的利用。關(guān)于千斤頂原理（本文圖一是一個液壓千斤頂示意圖），這里再作一簡單描述：密閉氣（液）室當(dāng)中，小活塞處所受的力F1與大活塞處所承受的力F2之間有一個比例關(guān)系，F(xiàn)1/F2=P1/P2，也就是說，小活塞受力與大活塞受力是成正比例關(guān)系的，這個關(guān)系與活塞的面積之比成正比例，即面積擴大多少倍其力就擴大多少倍。按照這個原理，事情就變得相當(dāng)簡單了，只要擴大密閉系統(tǒng)另一端的面積，便會得到相對應(yīng)比例的巨力，這就是千斤頂原理。氣體與液體都屬于流體，都同樣遵循帕斯卡定律，千斤頂原理正是帕斯卡定律的主要內(nèi)容。高壓氣室內(nèi)主要由兩個可移動的打擊活塞、反復(fù)壓縮過的氣體組成，下端大活塞處緊緊連接著工作介質(zhì)儲存通道，即氣體或者液體儲存通道。打擊活塞與儲氣通道連成一體，與高塔形成一個比較合理的角度。高壓氣室上端活塞一受外力，下端活塞便將巨力轉(zhuǎn)嫁給工作介質(zhì)，從而推動工作介質(zhì)做功，瞬間沖向海底水庫的皮囊（軟氣室），皮囊將庫中的海水?dāng)D壓到海中。這里可以總結(jié)為三個步驟：1，以高壓氣室作為動力進行重力打擊。2，下端大活塞撞擊儲氣道內(nèi)的工作介質(zhì)做功眨眼之間進入單向閥水庫的軟氣室（氣囊），引發(fā)氣囊龍骨彈力的集體迸發(fā)，然后與工作介質(zhì)一起，形成巨大的排水合力，將水庫中的巨量海水?dāng)D壓入海中。3，完成任務(wù)后，水庫注水開始，夾層水量立增，水壓不斷增大，系統(tǒng)回收同時工作，像注射器拉回針管一樣，打擊動力裝置復(fù)位過程產(chǎn)生內(nèi)吸力（關(guān)于內(nèi)吸力，類似注射器針筒，大家可以做實驗認真體會一下），工作介質(zhì)在系統(tǒng)回收力和再注水壓力雙重力量作用下，又縮回至原來的儲氣通道待命，等候一下輪打擊任務(wù)。下圖是儲氣通道位于地下的一種情形，稱為“地下埋藏儲氣室”。

圖八 地下埋藏儲氣室

海底單向閥水庫排水系統(tǒng)

外力打擊模式與不同類型的單向閥水庫形成一個統(tǒng)一的排水系統(tǒng)是至關(guān)重要的，下面介紹幾種外力打擊模式（包括重物打擊和跳水打擊）與各種單向閥水庫的結(jié)合?；旧戏謨纱箢悾阂活愂遣挥秒娏Φ模灰活愂鞘褂秒娏Φ?。不使用電力的單向閥水庫，其工作動力來源是外力打擊氣室動力模式，使用電力排水的單向閥水庫，不與外力打擊系統(tǒng)連接，自成一體，其工作動力是電力，主要有“鋼鐵俠”大力排水單向閥水庫、“機械手”單向閥水庫、布袋型單向閥水庫和塑膠單向閥水庫幾種類型。下面一一介紹。

一，外力打擊型動力模式與巨型“球拍”單向閥水庫

外力打擊型動力模式（圖九）與巨型“球拍”單向閥水庫（詳見后文）的結(jié)合，會產(chǎn)生怎樣的效能？我們來簡要分析一下。“球拍”單向閥水庫形體巨大，容納巨量海水，在外力打擊型動力模式驅(qū)動之下，水庫內(nèi)的軟氣庫瞬間將庫內(nèi)巨水推出庫外，達到發(fā)電模式排水的目的。請看下列組圖說明外力打擊型動力模式與“球拍”單向閥水庫的工作組合。

第一組圖：外力打擊型動力來源之一——重物打擊：

圖九 外力打擊動力圖

第二組圖：外力打擊型動力來源之二——跳水打擊：左圖是跳水與上活塞圖示；右圖是高壓氣室在跳水打擊力下上位活塞下行圖示。

圖十 跳水打擊動力模式圖

第三組圖：外力打擊型動力模式（千斤頂原理示意圖）

圖十一 外力打擊型動力模式原理圖

第四組圖：夾層彈縮打擊型軟氣庫

圖十二 夾層彈縮軟氣庫

夾層彈縮打擊型軟氣庫說明：這種水庫，分硬庫與軟庫，軟庫打擊氣口朝上最佳，因為這樣就更加方便了。其實，只要對水庫實施打擊方便，在哪個方向都可以，大不了增加一個單向氣閥就可以?？偟目?，氣口朝上更加方便。水庫水滿后，接通負責(zé)打擊的高氣壓室，眨眼間就能完成打擊任務(wù)。打擊氣口上面有預(yù)留的儲氣通道，待水庫水滿后，便又在水壓和系統(tǒng)回收力的作用下，回縮至儲氣通道當(dāng)中。

關(guān)于水庫內(nèi)軟氣室的形狀，本人認為與單向閥水庫形狀大體一致最好，應(yīng)該有像支撐雨傘一樣的伸縮硬骨骨架（民間好象叫龍骨，這個骨架，具有強大的彈性），當(dāng)巨量氣體在數(shù)秒迅速涌入后會瞬間撐開，硬鼓鼓的，將水庫的水排到海中。實際上，硬水庫與軟氣庫（伸縮水庫）的夾層空間，便是單向閥水庫的存水空間。在軟氣庫未充氣時，便幾乎不占多少空間，充氣之后便起到排擠水庫存水的巨大作用。將水庫的水排入海中后，它又自動縮回原狀，氣體回到儲氣管道中備用下一次打擊。這種氣室有點像今天我們看到的熱氣球。

這種高壓氣體（或其它介質(zhì)）的排水方式,肯定是可行的,并且會形成巨大規(guī)模,將來發(fā)展起來改進成熟之后，其速度之快,難以想象（1-2秒完成排水任務(wù)，確實是可以輕松完成的）。有一點兒像下面兩個圖片。大家可以結(jié)合前后文和第三組圖片好好思考一番。

第五組圖：巨型“球拍”排水口單向閥水庫

圖十三 “球拍”單向閥水庫出水口

巨型“球拍”單向閥水庫說明：這種類型的單向閥水庫，設(shè)計簡單精巧，原理淺顯易懂。單向閥室的底部有一巨型圓球，是測量壓力的裝置，如圖為單向閥水庫的一個出水口，一個單向閥水庫布滿了這樣的大型出水口。本水庫的排水原理是平衡壓差液壓自動控制原理，具體說明如下：這是一個開口非常大的排水閘，一旦水庫內(nèi)壓超過海水外壓，排水閘口便會自動開縫排水，壓差大小與打開的縫隙成正比。當(dāng)外力打擊進行時，排水閘口便會完全打開，像拉起泄洪的千斤閘門一樣，形同三峽泄洪一樣壯觀。反之，便會緊緊關(guān)閉。這個平衡壓差背壓閥與其它部件共同組成一個液壓自動控制系統(tǒng)。當(dāng)然，這種排水閘的樣式可以有很多種，那只是形式問題了。“球拍”是一種形象的說法，假設(shè)水庫對“球拍”的作用力為Ｆ１,海底海水對“球拍”的反作用力是Ｆ２，如果F1>F2,那么，水庫的水的沖擊力便會將“球拍”沖開，水庫的水直接入海，開口的大小與壓力差成正比；反之，如果F2>F1，也就是海底的水對“球拍”的作用力較大的話，“球拍”便會止于原處不動，緊緊關(guān)閉開關(guān)。下圖是三峽水電站泄洪場面。

圖十四 三峽水電站泄洪場面

第五組圖：鋼球彈縮單向閥水庫

圖十五 鋼球彈縮單向閥出水口

鋼球彈縮單向閥水庫說明：上面的鋼球彈縮圖示也是一個出水口，其原理與“球拍”出水口大致相同。海底巨型水庫周身也可以裝滿這種單向閥出水口，從具體實踐層面上說，也未必一定是鋼球（鋼球式單向閥早已經(jīng)存在），也可以是其它隔水設(shè)備，但作用其實都一樣。這種類型的單向閥水庫既可以像前面兩種一樣，先建一個大型的水庫，然后以此作為排水入海的關(guān)口，又可以直接安裝在與海底海水相連接的水道口。這樣一來，便也可以不建水庫，但需要多修水道，其實與前面的模式各有優(yōu)缺點，這種設(shè)備排水力度到底多大，不好估計，但一定是可行的。這種單向閥關(guān)口，有下面幾處可圈可贊之處：第一，結(jié)構(gòu)簡單，一目了然。第二，牢固性好，不易損壞。第三，可用防蝕不銹精鋼材質(zhì)制造，不易腐蝕生銹。第四，即使部件壞了，相比其它方式來，可能比較容易維修。第五，中間的鋼球也可以換作其它形狀與材質(zhì)，不拘一格，只要好用便可。缺點主要是排水量可能不如其它樣式的出水口，但是它的堅固耐用是其它方式所無法相比的。

第六組圖：巨型塑膠布袋單向閥水庫

圖十六 巨型塑膠單向閥水庫

圖十七 塑膠水庫出水口像“海帶”

巨型塑膠（布袋）單向閥水庫說明：巨型塑膠（布袋）單向閥水庫，因其外形像一個大布袋而得名。這個布袋水庫是借鑒了小說里神奇寶貝布袋的形象。無論什么巨大的東西，只要布袋的主人一聲咒語，便可以完全將之吸到神奇布袋里面。我這里點明這一點，意在說明科幻小說與科學(xué)發(fā)明之間的密切關(guān)系：一個夢境或者一個科幻形象，都能成為科學(xué)家靈感的源泉。巨型塑膠（布袋）單向閥水庫的出水口是最簡單的一種，道理也淺顯易懂，可行性非常大。材質(zhì)非常好的塑膠做成像大布袋一樣的水庫，周身布滿出水口，這種出水口就像漂浮在它身上的“海帶”（如圖十七），有適宜的長度，平時是縮癟的，就像塑料袋油紙一樣粘在一起（有點兒像氣門芯皮），大海的水難以進入。而待打擊開始后，水庫中的壓力超過海底壓力，它身上千千萬萬的“海帶”出水口，就真正成了噴水口，景象非常壯觀，這種噴水口也可以做得非常大。這樣的出水口，可以有很多種樣式。

二，電力排水單向閥水庫

前面介紹的幾組圖示，外形樣式各不相同，但原理基本一致，大家也可以受以上類型啟發(fā)構(gòu)思其它的樣式。上面介紹的幾種，都是不用電力就能達到排水的目的，下面介紹的就相反了，是用電力才能達到排水的目的。

第一組圖：“鋼鐵俠”排水模式

圖十八 鋼鐵俠

“鋼鐵俠”單向閥水庫排水模式說明：“鋼鐵俠”單向閥水庫排水模式，正是除外力打擊類型之外的一種依靠電力完成任務(wù)的大力排水系統(tǒng)。這種“鋼鐵俠”巨型單向閥水庫，真可稱得上是鋼筋鐵骨，全身都是由精鋼做成，鐵骨錚錚，容量巨大，排水力度自是非同一般。它有一個特點，全身的鋼鐵部件組成一個有機的整體，能上下、左右、前后地做升降、推拉、伸展、收縮等全身運動，既可全身舒展大方容納巨量海水，又可瞬間收縮于一處，像刺猬蜷縮身體那樣，順勢將海水“吐”向大海?？赡芘笥岩獑枺簽槭裁匆阋粋€全方位的擴展升降壓縮水庫呢？答案是借電力和海水外力完成排水工作。因為海底的情形可能比較復(fù)雜——洋流、熱流，冷流……像這樣綜合性能的水庫有利于順勢而為，能適應(yīng)海底不同環(huán)境的工作。任何時候，都可以借巨大的海水流動能量完成排水任務(wù)。尤其是有洋流的時候，選擇與洋流方向相一致的運動，而不是逆流工作。當(dāng)然了，如果海底工作環(huán)境比較穩(wěn)定，也可以將“鋼鐵俠”的工作方向固定下來。這話就不必多說了。“鋼鐵俠”單向閥水庫的骨架都是伸縮自如的鋼鐵骨架，當(dāng)需要注水時，便可以隨著注水的涌入，自動支撐起來，待注滿水庫之后，去掉鋼鐵骨架的支撐力，并且也同時依靠電力收縮，立即像一個撒氣的皮球，轉(zhuǎn)眼之間將水庫內(nèi)的巨水排入到海洋當(dāng)中。這種巨型鋼鐵機械手，可以有多種形狀，其實是一個巨型伸縮機，只須按動開關(guān)，便能任意伸縮。伸展時灌水，縮癟時排水，可以用機器人操作，也可以人工操作，從當(dāng)今世界現(xiàn)有的機械技術(shù)來說，其難度并不大，它是可以替代氣室打擊系統(tǒng)完成順利入海的。下圖是由“鋼鐵俠”水庫衍生出來的“機械手”單向閥水庫，既像伸掌握拳，又像魚網(wǎng)收縮，力量奇大無比。“鋼鐵俠”水庫還可以衍生出布袋型單向閥水庫和巨型塑膠單向閥水庫兩種類型。關(guān)于布袋型和塑膠型水庫，上面我都講過了，大家可以根據(jù)這幾種單向閥水庫聯(lián)想生發(fā)出更多的樣式出來，但總之一句話，都是“萬變不離其宗”，換槍不換藥罷了。

第二組圖：巨型“機械手”單向閥水庫

圖十九 “機械手”單向閥水庫

各種模式的優(yōu)勢對比

以上列出來的各種模式，各有優(yōu)點。從單向閥水庫的類型來說，可以歸類為兩種：夾層彈縮單向閥水庫模式和自動伸縮型吐水模式。第一種類型的單向閥水庫排水量巨大，排水時間極短，技術(shù)難度稍高一些。第二種類型的單向閥水庫模式動力來源于電力，排水量大，排水時間稍長一些。從動力來源上分類，可以分為重力打擊型、跳水打擊型、電動型、檔位調(diào)控型幾類。其中前兩種不用電力，可謂是一勞永逸；“鋼鐵俠”是電動型，電動型需要電力；檔位調(diào)控型技術(shù)上要求高一些，本文暫不作討論。

以三峽電站為例解釋為什么能源會用不完

能源用不完模式中的“用不完”，應(yīng)該作如何理解？下面，我援引三峽電站為例，以2014年我國全年用電總量數(shù)據(jù)，結(jié)合三峽電站年發(fā)電量來具體算一筆賬，然后再做更進一步的分析。三峽工程是目前世界上最大的河川發(fā)電工程，也是陸上河流發(fā)電的偉大創(chuàng)舉，至今世界上再無第二個發(fā)電工程可與之相比。它的功能，除了發(fā)電之外，還有防洪、防旱、防澇、航運、灌溉等綜合功能，它和伊泰普電站每年都在爭奪發(fā)電總量世界第一的寶座。海濱水電城模式在正常排水狀態(tài)下，排水速度是遠遠超過入水速度的，因此水庫無論多大，都可以做到連排連注（下圖是單庫連排連注之一種，當(dāng)水庫水滿以后，自動關(guān)閉水庫的入水口，進行外力打擊型排水，瞬間即成，再打開入口閘門，繼續(xù)注水。可以有很多種樣式，也可以多建水庫，順序打擊排水，但較麻煩些，不如這種好），最終挑戰(zhàn)的是人類社會的制造能力。當(dāng)然整個電站只有一個水輪機和一個水庫的情形是難以存在的，也沒必要。在人類制造能力還很有限的時候，可以用數(shù)量來彌補制造能力的缺陷。但因其空前強大的排水能力，能源用不完是必定無疑的。單向閥水庫的排水力度之所以空前強大，其原因，一個是連排連注模式，另一個是向海的排水閘門巨大，如前面提到的“球拍”出水口，有的達幾十米高，并且每天每時都在排水，是全天候的排水水庫模式。圖二十是一個單庫“連排連注”模式示意圖，這個圖示還可以在以上基礎(chǔ)上稍稍改進一下，比如進氣方向（紅色箭頭）可以與注水方向保持大體一致，順流而擊，這樣一來，就可以不關(guān)進水口，只要保持一定節(jié)奏感和頻率的打擊就行了。（水庫一滿立即打擊，基本上不耽誤連續(xù)注水）

圖二十 單庫“連排連注”模式示意圖

2014年我國全年用電總量達到55233億度，按全國13億人口計算，平均每人每年用電量達到4249度，平均每人每月用電量達到354度。當(dāng)然這里面包括了工業(yè)用電，如果只按生活用電，肯定達不到這個數(shù)字。再看一看能源生產(chǎn)情況。依我國能源生產(chǎn)而論，一個三峽電站就能照亮半個中國，因此三峽電站素有“照亮半個中國”的美譽，這個也應(yīng)該只是指居民生活用電而言。據(jù)能源網(wǎng)站報道，2014年三峽一年生產(chǎn)電量高達1000億度，位居全球第一。如果我國有55個三峽電站生產(chǎn)電力，就足夠全國用電之用，包括了生活用電、工業(yè)用電全部在內(nèi)的用電量。1000億度*55個=55000億度。據(jù)新聞報道，2014年我國全年生產(chǎn)電量高達55233億度，正好與55個三峽電站的生產(chǎn)電量大體相當(dāng)。一個三峽電站共裝水輪機32臺70萬千瓦級別的，1000億度/32臺=31億度，也就是一臺水輪機年產(chǎn)電量達31億度，照此計算，一個400平方千米的中型海濱威尼斯水電城，需要裝多少臺70萬千瓦級的水輪機才能解決2014年全年用電量？55233億度/31億度=1782臺。答案就是1782臺。也就是說，只要海濱威尼斯水電城裝了1782臺水輪機，就能解決我國全年所有用電。按一個中型海濱威尼斯水電城周長80千米計算，80000米/1782臺=44米。也就是說，平均44米的長度才安裝一臺水輪機。這樣的密度，也太松弛了。按常理來算，可以增加一倍數(shù)量，即1782*2=3564臺。這樣也還顯松弛。因為還要平均22米才裝一臺。但這樣的話，像一個400平方千米的中型海濱水電城，一年就能生產(chǎn)10萬億度以上（確切地說，達到110466億度，這還是按三峽全年并不是全時段發(fā)電來計算的）的電量還顯綽綽有余。大家說，是不是這樣？世界統(tǒng)一使用清潔能源，離我們?nèi)祟惿鐣€很遠嗎？一座單向閥水庫能同時接受多少臺水輪機的排水量？單座單向閥水庫的連排連注之表現(xiàn)到底有多瀟灑，多從容？海底巨型單向閥水庫的排水能力到底有多強大？連排連注能使巨型水庫的利用率達到多少？使用頻率達到多么密集的程度？遠遠超過注水的排水速度，在同時面對多臺水輪機排水時，能做到從容應(yīng)對嗎？這些，當(dāng)然都能得到非?？隙ǖ幕卮?。能源用不完模式在向整個人類社會發(fā)出挑戰(zhàn)：人類的制造能力到底有多強大？我都能隨時挑戰(zhàn)，直至達到你們制造能力的極限……無論怎么說，能源用不完模式，就是挑戰(zhàn)人類制造能力的極限！有多大本事，就使多大本事。能源用不完模式，需要制造業(yè)專家的通力合作，直到達到最理想的程度……

眾所周知，我國是一個能源大國，既是能源消費大國，更是能源生產(chǎn)大國，并且是積極倡導(dǎo)和使用清潔能源的能源大國。據(jù)中國能源研究會能源專家周大地先生說，我國目前已經(jīng)成為世界上能源第一大消費國，比第二大能源消費國美國大約已經(jīng)多了20%以上的能源消費。他又說：“我國現(xiàn)在能源最主要的是靠煤炭，67%左右，最多的時候達到了70%多，現(xiàn)在全世界的煤炭大約一半在中國生產(chǎn)和消費，能源消費太多、能源質(zhì)量較差導(dǎo)致了霧霾的出現(xiàn)。只要排放總量在增加，霧霾就沒有治理的可能性。”目前清潔能源主要有水電，風(fēng)電，太陽能和核能，核能發(fā)電還是有后顧之憂，日本的核能電站受災(zāi)就是一例。風(fēng)電和太陽能發(fā)電其實并不容易，造價高不說，技術(shù)難度也比較大，比較依賴于天氣條件，還有致命的一點是能源密度相對較低，雖然理論上總資源數(shù)量比較龐大，但可利用性并不強。我國搞了20年風(fēng)電，至2014年年底，一共發(fā)了7500萬千瓦的風(fēng)電，大約相當(dāng)于不到5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能發(fā)電風(fēng)聲大，雨點小，去年裝機容量達到1400萬千瓦，能代替500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而我國每年煤炭發(fā)電量要37億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，要靠風(fēng)電、太陽能發(fā)電來完成清潔能源替代，從目前技術(shù)水平來看，不啻是癡人說夢罷了。

說能源用不完，也基于以下事實：第一，海洋水是用不完的，因此，海濱水電城所發(fā)的電將是用不完的，電能可以轉(zhuǎn)化成熱能、光能、化學(xué)能等其它形式的能源，因此，由它轉(zhuǎn)化的能源將是用不完的。本模式又叫能源用不完模式（正規(guī)軍發(fā)電模式）。第二，憑借千斤頂入海發(fā)電模式等四大系統(tǒng)，發(fā)完電的水實現(xiàn)滾滾入海是必定無疑的，這個道理很淺顯，只是入海的方案細節(jié)方面可以不斷改進，越來越完美。第三，排水量必定是不斷擴大的，發(fā)電能的多少取決于排水量的大小。當(dāng)然也可以通過增加數(shù)量來加大排水量，但單個水庫的排水量大小亦非常重要。這樣的海濱水電城，全國建幾個，便有用不完的電。

結(jié)論：海濱威尼斯水電城模式的基礎(chǔ)是千斤頂原理入海系統(tǒng)，本文介紹的外力打擊型動力模式和跳水打擊型動力模式，以及形態(tài)各異的海底巨型單向閥水庫、“鋼鐵俠”大力排水系統(tǒng)等等都是其輔助排水系統(tǒng)。就其效能來說，外力打擊型動力模式與海底單向閥水庫相結(jié)合，共同組成的外力打擊排水系統(tǒng)是非常強勁有力的，滿庫的海水1-2秒鐘便能排入大海不難做到的。

可以說，只輔助排水系統(tǒng)，就足成大用，有足夠能力完成瞬間排水入海的任務(wù)，而主系統(tǒng)千斤頂原理入海的巨大動力，在本文中幾乎被忽略不計了。強大的排水力度，連排連注的連軸效益，使海濱威尼斯水電城威力無比！使人類社會能夠?qū)崿F(xiàn)能源用不完?。∽罱K人類社會挑戰(zhàn)的不是海底水庫的排水能力，而是人類的制造能力——能不能制造更大功率的水輪機？能不能制造更大排水功能的海底單向閥水庫？能不能制造出足以完成排水入海任務(wù)的高壓氣室打擊系統(tǒng)？這些都成了挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)人類社會的制造業(yè)。當(dāng)然，在制造能力還很有限的時候，是可以通過增加數(shù)量彌補其不足。海濱威尼斯水電城模式是具有普遍適用性的能源生產(chǎn)模式，是可以無限復(fù)制的。綜上所述，海濱威尼斯水電城，沒有江河大壩發(fā)電的種種缺點，卻有比其大得多的優(yōu)勢和利益，是人類社會光明的未來。

聯(lián)系方式：李道東，北京大學(xué)中文系，居住北京。

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作者: 李道東

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