04 自動化? 陳善軍<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

論“渤海—黃海開鑿人工運(yùn)河”（最新）

??????? 摘要

有人提出在渤海和黃海之間用直線或者在原有膠萊運(yùn)河的基礎(chǔ)之上開鑿一條人工運(yùn)河，使渤海地凈化能力得以提高，解決污染逐年加重的而帶來的環(huán)境問題。但是這個設(shè)想至今還沒有得以實(shí)現(xiàn)，還存在很多爭議。下面我們通過對開挖運(yùn)河所要投入的資金和開挖運(yùn)河帶來的新的問題的基礎(chǔ)之上去論證開挖人工運(yùn)河的可行性。通過具體的數(shù)字去看值不值得開這條運(yùn)河，開通后是不是就一定能保證整個山東半島的生態(tài)不被破壞呢？

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關(guān)鍵字：膠萊河、土石方量、可行性分析

1.1 問題提出：

“中國海洋檢測專家已經(jīng)發(fā)出警告：渤海的環(huán)境污染到了臨界點(diǎn)，如果再不采取果斷措施遏止污染，十年后，渤海將變成死海。那時，即便不向渤海排入一滴污水，單靠其與外界水體交換恢復(fù)清潔，至少也需要二百年!”

渤海是我國唯一的半封閉內(nèi)海，占我國管轄海域面積的3％左右，但是，每年通過各類排污口直接排入渤海的污水高達(dá)40億噸，占全國直接排海污水總量的40％。渤海近40％的面積已受到不同程度的污染，主要污染物為無機(jī)氮、活性磷酸鹽和石油類。環(huán)境污染和生態(tài)損害造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。環(huán)境污染造成海水養(yǎng)殖業(yè)病害肆虐，近岸海區(qū)赤潮頻發(fā)，海洋生物大量死亡。有關(guān)資料顯示，近二十年，渤海因海水污染造成的海洋經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億元。

為了加快渤海的水體交換，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。有人提出開挖人工運(yùn)河，北連渤海灣，南接膠州灣，在渤海和黃海之間實(shí)現(xiàn)海水流動。如此一來，山東半島將被“攔腰切開”變成一個名副其實(shí)的島嶼。開鑿運(yùn)河后的半島和大陸之間變成如圖1所示：??????????? ??????????????????????????????????????????????????????????????????

??????????????????? 圖1

人工海河定位兩 <?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

大主導(dǎo)功能：一是增加膠州灣、萊州灣之間的水體交換速度，盡快遏制兩灣生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢，恢復(fù)海洋生物資源。二是加速海河及兩灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)。如果海河的假設(shè)，不僅能夠使山東半島經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的活力進(jìn)一部迸發(fā)，而且對于促進(jìn)環(huán)海經(jīng)濟(jì)圈乃至黃海渤海區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)將康發(fā)展具有重大作用。 ???????????????????
1.2 問題分析及方案的確定：

有關(guān)人士指出，在渤海——黃海之間開鑿一條寬<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />300米、深l0米的人工海河，可雙向并行四艘船只。并且提出了連個方案。方案一：兩灣直線開通，形成長110多公里的人工海河。方案二：利用發(fā)源于青島的膠萊河，將其拓寬拓深，形成一個曲線距離約150公里的人工海河。 ?????? 對于方案一，在兩灣之間直接拉一條直線，距離可以達(dá)到最短，在不考慮其它因素的情況下既可以節(jié)約工期也可以較少造價。但是對于實(shí)際中是不可行的。下面我們來分析一下原因：首先我們看圖2上空白部分表示直線開通的運(yùn)河，從圖上我們可以清除的看到它的路徑是兩灣之間最短的，但是我們在實(shí)際的實(shí)施當(dāng)中并不是這樣的，我們要考慮的因素很多，而距離只是其中之一，比如如果兩灣直線拉通的話，中間會有很多地方需要挖得很深，這樣增加了開挖的土石方量，工程的工期可能會加大，而且難道系數(shù)也加大。如果有山脈阻擋的話就更是難于動工了。所以我覺得這種方案的可行性不好，如果選擇這種方案的話不但不能節(jié)約成本，而且反而會增加工程的難度。 ???? ?????????? ????????????????? ???????????????圖2 ???????? 對與方案二，我們是在原有的運(yùn)河基礎(chǔ)之上對其進(jìn)行擴(kuò)寬挖深。而連接黃海和渤海的膠萊河縱貫?zāi)z萊平原，東依大澤山山脈（主峰海拔737米）、艾牙山山脈（艾山海拔814米、牙山海拔805米），西傍沂山山脈（主峰沂山海拔1032米）、魯山山脈（主峰魯山海拔1108米），膠萊平原實(shí)為處于東、西兩大山脈之間的山澗斷陷盆地。開鑿膠萊運(yùn)河，為了減少工程量，唯一途徑就是充分利用膠萊河現(xiàn)成的河道。膠萊河以平度南部的白沙河匯入膠萊河處附近為分水嶺，海拔高程為11.7米，南北分流。南流者冠之南膠萊河，北流者冠之北膠萊河，以南、北分別流入膠州灣、萊州灣首字命名。南、北膠萊河全長149公里，河寬150~400米，河深3.5~6米。這樣我們就減少了許多不必要的工作量。如圖3是膠萊河的流域圖。所以在此我選擇了方案二，并且在下面的詳細(xì)論述中將進(jìn)一步對其可行性進(jìn)行分析，以及估算出它的造價。

?????????? 圖3

根據(jù)次方案和查到的相關(guān)地圖，我們可以選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)，將膠萊河的曲線進(jìn)行擬合。設(shè)膠萊河的起始點(diǎn)為萊州灣，即起始坐標(biāo)為（0，0）。 根據(jù)圖4圖形可得以下的坐標(biāo)點(diǎn)：

?????????? 圖4

（1，0.5）；（2，0.5）；（3，0.5）；（4，4）；（5，4.5）；（6，5）；（7，5.5）；由此可得x=[1,2,3,4,5,6,7],y=[0.5，0.5，0.5，4，4.5，5，5.5]，根據(jù)以上坐標(biāo)在matlab的編程環(huán)境中可以對曲線進(jìn)行插值，

程序為：

????????????????? >> x=[1,2,3, 4,5,6,7];

>> y=[0.5,0.5,0.5,4,4.5,5,5.5];

>> p=polyfit(x,y,3)

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運(yùn)行以上程序可得到三次方程的系數(shù)為：

?p =

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? ?????????????????-0.0972??? 1.1548?? -2.8909??? 2.2857

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可得方程：

根據(jù)以上的方程我們可以在matlab中擬合出相應(yīng)的曲線，擬合曲線的程序為：

>> x=0:0.01:7；

>> y=-0.0972.*x.*x.*x+1.1548.*x.*x-2.8909.*x+2.2857;

>> plot(x,y),xlabel('x'),ylabel('y'),title('y=-0.0972.*x.*x.*x+1.1548.*x.*x-2.8909.*x+2.2857')

該程序運(yùn)行后可得圖為：

理論上可以用理論計算將擬合的曲線和方程用積分的作用將土石方量算出，但是我們從相關(guān)資料可以查到關(guān)于膠萊運(yùn)河的實(shí)際長度，所以我們在這里就不用這種方法，直接用查到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計算。

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1.3 開鑿膠萊運(yùn)河是否可行的分析：

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1、模型準(zhǔn)備

我們的目的是要在原有膠萊河的基礎(chǔ)上對其河道進(jìn)行加寬、河床加深。為了更好的對其可行性進(jìn)行分析，我們將用到一下數(shù)據(jù)。需要開挖的總長度為130公里，河道寬河寬150~400米，河深3.5~6米。膠萊河大部分流域的海拔高度在200米以上，而有的地方海拔已經(jīng)達(dá)到了600米的高度。開鑿運(yùn)河要投入的總資金為C（x）。

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2、模型假設(shè)

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①為了便于計算，我們將運(yùn)河開鑿的寬度設(shè)為300，將原河道需要開挖的深度設(shè)為10米，河的長度為130千米，所要開挖的土石方量為D，

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②運(yùn)河開鑿所占耕地的補(bǔ)償Y，并且每畝耕地一次性賠償3萬元，并且以后不再賠償，

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③根據(jù)土石方量確定需要投入的機(jī)械設(shè)備和人力的總資金為A，

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④運(yùn)河使用后的管理狀況設(shè)為畝20萬元，

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⑤建成后河海兩岸每畝地的收益為30萬元。

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3、模型建立

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（1）土石方量等=運(yùn)河長度×開挖深度×開挖的寬度;

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（2）膠萊運(yùn)河沿途必須穿越膠州市、平度市、昌邑市、萊州市。譬如其中：

膠州市：耕地面積達(dá)102萬余畝, 有效灌溉面積達(dá)47萬余畝，如果開鑿運(yùn)河所占的耕地面積為膠州市的運(yùn)河流域的面積（假設(shè)開挖的一半是耕地）。

昌邑市：耕地110萬余畝，有效灌溉面積達(dá)88萬余畝，如果開鑿運(yùn)河所占的耕地面積為昌邑市的運(yùn)河流域的面積（假設(shè)開挖的一半是耕地）。

平度市：耕地有261萬余畝，有效灌溉面積達(dá)180萬余畝，如果開鑿運(yùn)河所占的耕地面積為平度市的運(yùn)河流域的面積（假設(shè)開挖的一半是耕地）。

萊州市：耕地有133萬余畝，有效灌溉面積達(dá)92萬余畝，如果開鑿運(yùn)河所占的耕地面積為萊州市的運(yùn)河流域的面積（假設(shè)開挖的一半是耕地）。

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（3）根據(jù)土石方量決定每臺機(jī)械設(shè)備和每個人的投入資金每天2萬元。

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（4）運(yùn)河開鑿好后每年要投入一定的資金進(jìn)行河床的梳理、河道的修補(bǔ)，設(shè)投入資金是20萬元等。

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4、模型求解

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根據(jù)以上的假設(shè)和對問題的分析，可以得到以上模型中的具體數(shù)值或者表達(dá)式。

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（1）土石方量：

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??????????? D=130000米×300米×10米=390000000立方米

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（2）我們假設(shè)開挖所占的耕地為該地區(qū)耕地面積的十分之一：

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膠州市所占耕地：

昌邑市所占耕地：

?????????????? 平度市所占耕地： ?????????????? 萊州市所占耕地： ??????????????

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所占總的耕地面積=10.2+11+26.1+133.3=60.6（萬畝） ?????????????? 所以可得要賠償?shù)目傤~為： ???????????????????? （3）假如一個人一臺機(jī)械設(shè)備每天可以開挖100立方米，則

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????? ???????投入的總資金為： 即780億元

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所以，我們可得到開鑿運(yùn)河所花費(fèi)的總資金為：

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????????????? C（x）=181.8億元+780億元=961.8億元 （4）運(yùn)行后每年需要投入維護(hù)運(yùn)河的資金設(shè)為一個常數(shù)（沒有特殊情況的前提下）20萬元， ?? ????????? 運(yùn)行后的凈收益 ??????????????????????? 60.6萬畝×30萬—60.6萬畝×20萬元=606億元

??????????

????????? ???收回前期投入的時間:

????????????????????????????? T=961.8÷606 1.58年 ??? ?從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度考慮,在一年半內(nèi)能將整個前期工程的費(fèi)用全部收回,這個時間是能夠接受的。 1.4 結(jié)果分析

從以上的結(jié)果我們可以看到所投入的資金是非常巨大的，而且當(dāng)我們開鑿運(yùn)河時，海水就會從運(yùn)河中流過，這樣會大大的影響兩岸的水土鹽堿化程度。可能會導(dǎo)致周邊的生態(tài)遭到破壞。有資料顯示，近年來渤海水域的污染越來越嚴(yán)重，這樣雖然加快了渤海污染的凈化能力和速度，但新的問題將隨之出現(xiàn)。但是從長遠(yuǎn)的利益來看,為了不影響海生物的生存環(huán)境,為了保護(hù)水體的清潔度 ,增強(qiáng)渤海的凈化能力。我們的方案二是可行的。

???

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參考文獻(xiàn)：

[1]中國地質(zhì)科學(xué)研究院主編，×××地質(zhì)圖集·山東省地質(zhì)圖（1：200萬），地質(zhì)出版社

[2] 中國地質(zhì)科學(xué)研究院主編，×××地質(zhì)圖（1：400萬），地質(zhì)出版社

轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/chshj/32547

總結(jié)

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