水城威尼斯的工程學(xué)

葛一峰

威尼斯氣勢(shì)恢宏的圣馬可廣場(chǎng)。

位于意大利東北部的水城威尼斯由118個(gè)小島組成，小島與小島之間被大小運(yùn)河分割，并被橫跨運(yùn)河的一座座橋相連。威尼斯被譽(yù)為亞得里亞海的明珠，是世界上最浪漫的城市之一，法國軍事家拿破侖曾贊美威尼斯的圣馬克廣場(chǎng)是世界上最美麗的廣場(chǎng)。

威尼斯的大部分城區(qū)位于沼澤或澙湖（海灣因沙洲封閉而形成的湖泊）之上，僅有8%的城區(qū)是小島。作為一座有上千年歷史的古城，今天的威尼斯依然保存著許多羅馬時(shí)期的古老建筑，它們堪稱建筑史上的奇跡。古羅馬人是如何建成這座水城的？今天的工程師和施工者又怎樣維護(hù)它？

用木材抬高地基

威尼斯的故事始于公元5世紀(jì)。西羅馬帝國隕落后，北方的游牧部落入侵羅馬。不堪游牧部落侵?jǐn)_的內(nèi)陸羅馬人遷入沿海漁村（如今的威尼斯所在地）生活，并在露出地面的島上建立居所。作為羅馬人抵御游牧部落掠奪的天然屏障，沼澤和澙湖在阻擋游牧鐵蹄的同時(shí)，也奠定了威尼斯在以后走向繁榮的基礎(chǔ)。

雖然那些用于藏身的居所一開始只是臨時(shí)搭建的，條件十分簡(jiǎn)陋，但是羅馬人還是逐漸適應(yīng)了這種居所。在潮汐影響下，這片沼澤地經(jīng)常洪水泛濫。羅馬人因地制宜，對(duì)建筑做了一些改進(jìn)。例如，他們把地基抬高，讓房屋的修建平面高出水面許多，這樣即便在漲潮時(shí)海水也不會(huì)淹沒房屋地面。

為了抬高建筑物的地基，他們從遠(yuǎn)處森林里運(yùn)來結(jié)實(shí)的原木制作成長(zhǎng)木樁，在這些木樁的頂部建造木質(zhì)和大理石平臺(tái)，并在平臺(tái)上修建房屋。高高的地基木樁通常是由結(jié)實(shí)的榿木（也稱赤楊）制作。威尼斯的建筑工人用大錘或其他重物將木樁打進(jìn)水底的黏土層中。

要形成有足夠承載力的建筑平臺(tái)，需要耗費(fèi)大量木材。據(jù)文獻(xiàn)記載，建造威尼斯的安康圣母教堂用了超過100萬根木樁，每根長(zhǎng)4米。這些木樁密密麻麻排列在一起，深深扎在黏土層中。安康圣母教堂的建造過程共用時(shí)26個(gè)月，其中大部分時(shí)間被用于修建地基。

圍堰可以幫助工人干運(yùn)河中的水，并對(duì)建筑地基進(jìn)行修繕，或疏浚運(yùn)河。

木材為何不腐？

木材遠(yuǎn)不如石材和金屬材料耐用，因此使用木材作為建筑物的支撐結(jié)構(gòu)聽起來不可思議。更讓人不解的是，長(zhǎng)時(shí)間浸泡在海水中的木材為何不會(huì)腐爛？威尼斯的建筑經(jīng)久不腐的秘密其實(shí)就藏在水中。導(dǎo)致木材腐爛的主要原因是真菌等微生物。微生物活動(dòng)需要氧氣，而威尼斯城的木質(zhì)地基深埋在淤泥中，其中的缺氧環(huán)境可以有效抑制微生物活動(dòng)，從而阻止木樁被微生物腐蝕。同時(shí)，隨著時(shí)間推移，淤泥和海水中的礦物質(zhì)不斷滲入木樁的細(xì)胞中，使木樁逐漸變成一種如巖石般堅(jiān)硬的材料。今天威尼斯的不少建筑仍然使用木樁作為建筑地基，其可靠性可見一斑。

然而，將建筑物抬升到海面上只是威尼斯建設(shè)工程的—部分。另外—部分則是引導(dǎo)澙湖的水，使之合理分流，成為貫穿威尼斯的運(yùn)河，讓威尼斯的水上交通可以運(yùn)轉(zhuǎn)起來。威尼斯的大小運(yùn)河總長(zhǎng)42千米，其間設(shè)有多個(gè)圍堰。每個(gè)圍堰都是一個(gè)可活動(dòng)的“路障”，可以阻擋并引導(dǎo)澙湖的水流。在抽水泵等現(xiàn)代疏浚設(shè)備的幫助下，今天的施工者可以輕易地排空某段河道，開展加固、修復(fù)或改造運(yùn)河等工作。

面臨海平面升高的危機(jī)

時(shí)至今日，曾經(jīng)保護(hù)威尼斯不受外敵侵襲的澙湖成了這座城市存在下去的最大威脅。今天威尼斯城的街道每年大約有200天泡在水里，而在17世紀(jì)初這一數(shù)字只有7天。每年11月到次年2月，持續(xù)降雨使?jié)篮貐^(qū)的海水在漲潮時(shí)發(fā)生倒灌，漫入城市街道，游客只能踮起腳尖參觀那些著名的景點(diǎn)。

2019年11月，威尼斯遭遇了53年來最嚴(yán)重的被淹事件，市中心的圣馬克廣場(chǎng)和圣馬克大教堂被淹沒深度超過1米。在1200多年中，如此嚴(yán)重的被淹事件在威尼斯總共只發(fā)生過6次，其中4次發(fā)生于近20年。海水嚴(yán)重破壞了博物館、紀(jì)念碑和居民住宅，也讓底層商戶蒙受巨大損失。

對(duì)威尼斯當(dāng)?shù)厝藖碚f，城市被水淹變得越來越頻繁。一般來說，強(qiáng)風(fēng)、風(fēng)暴潮以及強(qiáng)降雨是引起水位異常高的主要原因。雖然威尼斯政府建立了多套預(yù)警系統(tǒng)來減少損失，但氣候變化引起的海平面上升導(dǎo)致高水位現(xiàn)象越來越頻發(fā)，給整座城市的未來敲響了警鐘。

為了避免美麗的威尼斯城被水淹沒而遭到破壞，人們提出了不少解決方案。其中最著名的便是2（303年啟動(dòng)的“摩西”工程，包括新建79道可移動(dòng)水閘。當(dāng)潮水超過高水位線1米時(shí)，這些閘門就會(huì)啟動(dòng)，將澙湖與亞得里亞海隔開，從而避免潮水入侵。

2020年7月。威尼斯人對(duì)摩西工程進(jìn)行了首次測(cè)試，防潮水效果令人滿意。但是，也有很多人對(duì)水閘帶來的負(fù)面影響（比如城內(nèi)污水難以排出，藻類在河道中滋生，影響水質(zhì)）提出抗議。這些水閘的利弊，或許只有在幾十年后才能知曉。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，威尼斯自1727年至今共下沉67厘米。下沉原因不是上述建筑方案的問題——硬化的木樁依然牢牢扎在淤泥中。下沉的真正原因是海平面升高和一些人為因素。例如，企業(yè)過度開采地下水資源，造成地下巖層塌陷。

鑒于以上原因和未來的氣候問題，一些悲觀者認(rèn)為。威尼斯注定有沉入海底的一天?；蛟S，這座迷人的城市終將如傳說中的亞特蘭蒂斯一樣，成為一片海中遺跡。

陽止潮水入侵威尼斯的“摩西”工程（示意圖）。

近年來，威尼斯每年被淹的次數(shù)逐年增加。