日本四周环海,海岸线总长约34000公里,陆域面积约38万平方公里。按日本政府规定的海域200海里计算(1海里=1852 m),海域总面积约451万平方公里,约相当于陆域面积的12倍。
其中水深20 m以下的约3万平方公里海域的一半,早从江户时代就作为临海工业或渔业的用地,现在空地已很少。水深在20~50 m的海域面积约5万平方公里,水深在50~100 m的海域面积约8万平方公里,预料这些海域今后也将逐步利用。
利用海洋空间时,以往采用的是以削山的土填海造地。但这种施工方法不仅破坏了生态系,而且水越深,需要的土量就愈多,施工费就越庞大,施工期也拖得越长。
为克服上述弊病而出现的是建巨大的人工岛。方法是利用海水的浮力,把许多钢制的箱浮在海面并把它们接合起来组成一个巨大浮岛。由于它浮在海面,几乎不受地震的影响,对潮水流动或生态系的影响甚微。
它的优点还有:根据需要能扩大或缩小浮岛的面积,也能把它拖到别处;一旦不需要,随时都能把它拆除恢复原来的环境,而且拆除也较容易。由于它与填海造地的人工岛相比,具有施工费低、不受地震影响、可移动等优点而备受各方的注目。
实证实验之目的
如果要用人工浮岛方式兴建“成田”机场或“关西”机场之类的国际机场时,需要在全国各大造船厂建造300多个钢制的浮体用箱,每个箱长300 m,宽60 m。把这些巨大的箱体在陆地上接合起来当然比在海而上方便得多,但却无法把整体运到海面,而且即使可能,在运输过程中的振荡也会损害接合力。要在海面上接合如此多和如此大的钢制箱作业没有实践经验,有些人对这种作业的可行性持怀疑态度,以实际行动来回答就是这次作实证实验的开始。
全国主要的造船、钢铁17家公司组成技术研究小组共同攻克技术难关。研究分为:最佳设计技术、洋面上接合技术、100年耐用技术、对机场等的利用技术以及环境影响的评估等5个领域,共有50个研究课题。
实证实验不仅旨在证实在技术上建造超大型浮体构造物是完全可能的,而且在经济方面也是合算的。进而让社会上的人知道还有一种浮体式的人工扩大地盘的事实,在法律上也得到认可。尤其对于四周环海且陆地面积少的日本而言,或许建造巨大的人工浮岛就格外有意义。
实证实验的状况
实证实验是在东京港入口处不远的神奈川县横须贺市的住友重型机械工业公司所属的一家造船厂的海面进行的,其实验用的海域面积约相当于一个国际机场的1/15。选这个地方作实验的原因是,容易取得适合于作实证实验的风波等自然条件,再者这个地带人口密集,交通很方便,想尽量让更多的人有机会亲眼目睹一下实验的状况。
日本于1995年就在海面上作了钢制箱的接合作业,但1996年7月才作首次的公开实证实验作业。在1995-1996年的短短一年间,到浮体上参观、研究或作调查的国内外人士约5000人,到过浮体上的人都异口同声地说,浮体上真稳定。计划到1998年3月在这浮体上作各种实验和调查,届时来访者预料将超过1万人。
未来的目标
浮体设施已在国内外有广泛的用途,如作原油的储存箱、宾馆、西餐厅、水族馆、剧院、公路桥或码头等。预料将来会出现超大型化的浮岛,首先是建造几个地方机场、直升飞机场或港湾设施等。到了21世纪初将会建成巨大的浮岛国际机场,考虑采用浮岛建设的还有,发射宇宙火箭用基地或发电站等能源用基地等。
现在的世界人口有50多亿人,预料100年后将达到140亿人、为解决这样庞大的人口,尤其是对陆地小而人口众多的环海国家而言,将来很有必要建造人工浮岛式的海洋城市。这种浮岛就叫做giga-float,这个美梦总有一天将会实现。
[曰本机械学会志,1997年3月]