自古以來，我國(guó)的長(zhǎng)江、黃河就像是難以被馴服的野馬一樣，每隔一段時(shí)間都會(huì)對(duì)兩岸人民造成嚴(yán)重影響。黃河之所以容易發(fā)生水患，是因?yàn)辄S河的泥沙較多，當(dāng)泥沙沉積在下游后會(huì)導(dǎo)致下游形成地上河而決堤。
但長(zhǎng)江的水患和黃河不同，長(zhǎng)江流域大多位于副熱帶季風(fēng)區(qū)，降雨量大，且80%的水量集中在汛期，屬于雨洪河流。長(zhǎng)江流域平均每10年發(fā)生一次較大的洪水災(zāi)害，每一次發(fā)生超大洪災(zāi)，都會(huì)嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝说陌踩?，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。
為了解決這個(gè)問題，也為了能夠更好地利用長(zhǎng)江水資源，我國(guó)決定在長(zhǎng)江修建一個(gè)堤壩，雖然在我們看來三峽大壩的主要功能是發(fā)電，但其實(shí)它的主要功能是防洪。
三峽大壩全軸長(zhǎng)2309米，壩頂高185米，壩頂?shù)膶挾葹?5米，大壩底部的寬度為126米。三峽大壩屬于混凝土重力壩，主要依靠大壩自身的體重，來抵抗上游水壓以及其他載荷量并保持大壩的穩(wěn)定。
而如此巨大的大壩，對(duì)混凝土的需求非常大。
混凝土的制作需要用到水泥、骨粉以及水等。而水泥和水相遇后會(huì)向外散發(fā)熱量，如果熱量還未散發(fā)殆盡就將其制作成大壩，那么大壩表面和內(nèi)部的溫度將會(huì)不一，內(nèi)部會(huì)向外在散發(fā)熱量的同時(shí)導(dǎo)致大壩受熱膨脹而裂開。
在過去，工程師們?cè)谛藿ù髩螘r(shí)，會(huì)邊修建，邊冷卻，但這樣速度非常慢。胡佛大壩的總設(shè)計(jì)師是個(gè)急性子，為了加快大壩的進(jìn)度，他將水管埋藏在大壩之中，使用冰冷的河水冷卻內(nèi)部的溫度，等到大壩建成之后，再將混凝土灌進(jìn)到水管中，自然冷卻后就可以得到一座堅(jiān)固的大壩。
三峽大壩沒有采用這樣的設(shè)計(jì)，而是在制作混凝土的過程中，將冰塊與水泥一起攪拌，冷卻大壩的溫度。在施工時(shí)，使用噴霧車進(jìn)行噴霧，這是因?yàn)閲姵龅乃F可以減少太陽光線直射到工程項(xiàng)目中，我們知道混凝土的比熱容較小，受到陽光照射時(shí)很容易升溫，減少太陽光線直射可以防止大壩溫度升高。
就這樣，三峽大壩解決了水泥遇到水后發(fā)熱的問題。這樣修建的大壩能夠抵御上流水流的壓力，防止大壩倒塌。
三峽大壩的結(jié)構(gòu)從右到左分別是：右岸非溢流壩段、右廠房壩段、泄洪壩段、左廠房壩段、左岸非溢流壩段，升船機(jī)等。
我們知道水壩壩頂高度是185米，但其實(shí)水壩的正常蓄水位是175米，枯水期最低消落水位是155米，防洪限制水位是145米。
也就是說，如果在汛期三峽大壩的水位超過145米，那么三峽大壩就會(huì)打開中間的泄洪壩段進(jìn)行泄洪，泄洪是指水不經(jīng)過發(fā)電站直接流向下游。前段時(shí)間三峽剛剛泄過一次洪水，當(dāng)時(shí)的三峽水庫水位只有147米多一點(diǎn)，但為了有足夠的庫容迎接接下來的汛期降水，三峽大壩開啟了兩個(gè)深孔加大泄洪，出庫水量從原來的每秒2.5萬立方米，提升到每秒3.5萬立方米。
其實(shí)，泄洪口是非常有講究的，如果你看過三峽大壩泄洪的照片，你會(huì)發(fā)現(xiàn)三峽大壩泄洪時(shí)，水會(huì)向上發(fā)射。
之所以水會(huì)向上發(fā)射，是因?yàn)樾购榭谟幸粋€(gè)挑角。這樣設(shè)計(jì)，其實(shí)是源于一次水壩決堤的教訓(xùn)。
泄洪口的設(shè)計(jì)
1889年，美國(guó)賓夕法尼亞州連續(xù)暴雨24小時(shí)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐乃畮焖簧仙?，很快就超過了大壩的總高度。
當(dāng)大壩完全被洪水淹沒后不久，大壩就決堤了，導(dǎo)致水庫中的水瞬間傾瀉而下，在短短45分鐘內(nèi)就向下游排出了2千萬噸洪水，使得下游小鎮(zhèn)瞬間被淹沒。
后來，人們研究了大壩決堤的原因，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)楹樗畯拇髩紊戏铰湎聛頃r(shí)，高度會(huì)增加水的勢(shì)能，導(dǎo)致洪水?dāng)y帶的能量沖擊大壩前面的地基，當(dāng)?shù)鼗粵_毀后，大壩就會(huì)向前傾倒而解體。
為了避免美國(guó)賓夕法尼亞州水壩的悲劇，之后的大壩在修建時(shí)，會(huì)在泄洪口增加一個(gè)挑角，這樣當(dāng)洪水從泄洪口流下時(shí)，因?yàn)樘艚堑拇嬖谑沟盟畷?huì)形成渦旋，消耗大部分水的勢(shì)能，此時(shí)水的能量就不足以破壞大壩前方的地基，從而保證大壩不會(huì)倒塌。
科學(xué)家們?cè)谠O(shè)計(jì)三峽大壩時(shí)，是本著萬年工程來修建的，這并不是說三峽大壩要使用一萬年，而是大壩要能夠承受流量超過12.23萬立方米/秒的洪水，此時(shí)允許三峽大壩的主體工程不受影響的情況下，其他設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)影響。
而千年一遇的工程是指，三峽大壩在9.88萬立方米/秒的流量的沖擊下，三峽工程各項(xiàng)工程、設(shè)施不受影響，可以照常發(fā)電。
這些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，是科學(xué)家們根據(jù)我國(guó)長(zhǎng)江流域的歷史資料計(jì)算而來的。在設(shè)計(jì)大壩時(shí)，科學(xué)家們除了對(duì)大壩的每一個(gè)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)排水孔等做了嚴(yán)密的設(shè)計(jì);還運(yùn)用了無數(shù)的演算和實(shí)驗(yàn)，考慮了眾多的綜合因素才設(shè)計(jì)修建了三峽大壩。
雖然目前長(zhǎng)江流域降雨量較多，但流量范圍仍在三峽大壩的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，不會(huì)對(duì)三峽大壩造成較大的影響。
評(píng)論