三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
作为一名水利硕士,可以直截了当的回答这个问题:洪水达到一定规模,三峡是会被冲垮的。
三峡大坝泄洪
作为一个本硕均就读水利水电工程专业的人而言,听到三峡大坝也是倍感亲切,因为学我们这个专业的就不可能不深入了解三峡大坝,而且本人还亲自登上了三峡大坝的坝顶,这里我用自己所学的专业知识通俗回答这个问题。
自己拍摄的三峡大坝
三峡大坝的主要功能是为了防洪,也就是拦蓄洪水,降低洪水对下游的破坏。通俗来说,如果没有三峡,长江洪水季节来的水就直接冲到下游河道了,会导致下游出现洪水破坏;而修建了三峡大坝,就可以拦蓄一部分洪水,减少下游的压力;举个例子,上游来了1万个流量,如果没有三峡大坝,那么这1万个流量就会全部到下游,荆州、武汉等城市的防洪压力就很大;但是有了三峡大坝,来1万个流量,那就可以用坝先把流量都拦下来,然后只放下去5000个流量,那么下游承受的洪水就只剩下5000个流量,等洪水消退之后,再慢慢把多拦下的洪水一点点放下去;
三峡与长江防洪
但是如果降雨发生在三峡下游,那么三峡的拦蓄作用就小了很多,只能尽量的拦蓄上游来流,减轻上游来水进入下游的流量,但是对于下游本身产生的大流量就无能为力了。
长江流量这么大,三峡大坝自然需要修的足够有强度,事实也确实如此,三峡大坝是混凝土重力坝,挡水前沿总长2345米,最大坝高181米,坝体总混凝土量为1700万立方米,其大坝总方量居世界第一。什么是重力坝呢?就是依靠自身的重力抵抗水流推力的建筑物,三峡大坝全部采用混凝土,混凝土密度可以达到2000kg/m³,那么大体量的混凝土坐落在长江中,自然可以抵抗那么大的长江水流压力了。
重力坝拦蓄原理
即便如此,三峡仍然只能抵抗设计范围内的洪水,那么是多大呢?三峡的防洪标准是千年一遇设计,万年一遇校核,也就是说当千年一遇的洪水来临的时候,大坝的发电和泄洪能力仍然能正常运行,当遇到万年一遇的洪水的时候,大坝的部分功能可能处于危险之中或者被破坏,但是大坝主体和主要建筑物也仍然是安全的。针对长江而言,千年一遇的洪水流量为98800立方米/秒,万年一遇洪水流量为113000立方米/秒,也就是只要是万年一遇洪水流量以下,三峡大坝都是安全的,这个万年一遇是一个专有名词,叫做重现期,可不是一万年就会出现一次,也有可能十万年都不出现一次(具体计算是有一套公式和方法的,这里就不讲了)。
水库的设计特征水位
三峡的这个设计可以说是超高标准,我国很多地方的防洪设计也就百年一遇,甚至五十年一遇,但是三峡可以达到万年一遇校核,其防洪标准自然很高。但是这并不等于其就完全安全,也就是洪水一旦超过设计标准,出现破坏就不是质量问题了。
三峡能不能提高标准呢?当然可以,万年一遇校核可以提高到十万年一遇校核,但是投资可能会增加很多,难度也会增加很多,而建筑物的设计标准需要综合各方面论证最后确定,确定之后,在设计标准下,自然不会有什么问题。
坚实的三峡大坝
总结一下,就是三峡在设计范围内不会被冲垮,但是一旦出现超设计标准的洪水(基本不会发生),还是会被冲垮的,但那不是质量问题。任何水利工程都有设计标准,不存在绝对安全,只存在设计标准内的安全。
三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
三峡大坝是我国最大的大坝,大坝总长度为2308米,高度为185米,相当于60层楼高,可以储存约393亿立方米水量。
然而这样一座超级工程,有可能会被超历史大洪水冲垮吗?
三峡大坝的设计想要看三峡大坝有没有可能被超历史洪水冲垮,我们首先要看它的设计结构。
三峡大坝是一座混凝土超重力大坝,在修建大坝时,共使用了2千8百万立方米的混凝土,相当于把直径1米的混凝土实心管道绕地球赤道一圈。
但是使用混凝土作为大坝有一个难题需要解决,那就是混凝土的材料是水泥、水和骨粉等材料,然而水泥遇到水时,会向外散发热量。此时会导致生产出的混凝土外部温度已经冷却,但内部的温度仍旧很高,当内部高温的混凝土向外散发热量时,会导致大坝的外部出现裂缝。
为了解决这个问题,在过去时,人们是将大坝分割成若干个小块,等每一块混凝土干掉后再用混凝土将它们产生的缝隙组装在一起。
而修建胡佛大坝时,设计师采用了用水冷却的方法,在大坝内部修建了许多管道,让低温的水流经大坝内部,当大坝修建完成之后,再用水泥浇灌到这些管道内,就可以保证大坝不会出现裂缝。
我国的三峡大坝没有采取这样的措施,而是先冷却了骨料、建材和砂石,然后再将水泥放进去搅拌,在搅拌的过程中放入了大量的冰块降温。
除此之外,在修建过程中,大坝还用到了喷雾车,不断向工地喷洒水雾。这是因为水雾能够减少太阳光线直射到建材上,从而使材料温度上升较慢。
当大坝内外温度一致时,此时大坝的强度就能够支撑起洪水的冲洗,而不会被洪水冲击后散架。
大坝如何拦截超大洪水虽然大坝设计的高度非常高,但如果遇到千年甚至万年一遇的大洪水时,也有可能会淹没大坝,那此时大坝有可能会被冲毁吗?
事实上,真的有大坝被洪水淹没后被冲毁了。
1889年,美国宾夕法尼亚州遭遇特大暴雨,暴雨持续了24小时左右,此时大坝的水位已经达到了大坝的坝顶。很快,大坝已经无法拦截洪水,此时洪水漫过大坝,朝着下游流去。
而在此时,大坝被冲垮了,水库内的水在45分钟内就排出了2千万吨,瞬间淹没了下游的小镇,导致当地2209人遇难。
之所以洪水漫过坝顶之后会冲毁大坝,是因为大坝的高度非常高,当坝顶的水流从高处向下流去时,此时会积攒非常多的势能,使水流能够冲毁大坝前面的地基,当水坝失去基底时,此时大坝就会向前倾倒,用不了多久就会全面倒塌。
为了避免这个灾难再次出现,后来人们在修建大坝时,会在大坝前修建一个斜坡,并且在斜坡的前面增加一个挡板一样的东西。
此时,当坝顶的水流向下流淌时,水会顺着斜坡流下,在遇到挡板后会形成翻滚的漩涡消耗了水的势能,这样即使水再落下,能量也不高,不会破坏大坝的基底了。
我国三峡也是如此,三峡大坝的泄洪口有一个类似于挡板一样的东西。当三峡大坝需要开闸泄洪时,此时工程师们会打开相应的闸门,水流会顺着泄洪口倾泻而下,然后遇到挡板一样的斜坡时,会向上形成喷射,并在空中形成一个个小水珠,使得水势能减少,不会破坏坝底。
如果三峡遭遇超大洪水,并且洪水漫过大坝顶部时,此时漫过顶部的水流也会通过这样的设计流入到下游,不会冲垮大坝。
不过要注意的是,三峡大坝的设计是按照当地历史上最大洪水量来设计,并且超过了历史最大洪水量。所以三峡大坝能够遇到超过大坝坝顶的洪水几乎不可能,但即使发生了,也不会冲垮大坝。
总结我国被称之为“基建狂魔”,真正的原因就是因为我们有一座座像三峡大坝这样能够经得起历史考验的超级工程。也有一批精益求精的设计师们,在设计工程时严格把关。
任何一个超级工程,都是在前人遭遇的问题上改进而来的。三峡大坝的工程设计也是如此,设计师们收集了全球各国的大坝设计案例,并且总结了大坝失败的案例,才最终提出了三峡大坝的设计图。目前三峡大坝是世界上最大的水力发电站,也是我国超级工程的一大名片。
三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
三峡的安全问题,总是议论纷纷,去年美国谷歌地球拍摄到的照片,大坝出现的错位、弯曲、倾斜等,前些天台湾媒体又说三峡大坝泄洪冲跨了凤凰古城,这些都是子乌虚有,一派乱言。
诚然自7月2号起,长江上游出现大范围降水,个别地区降水量达到了250mm,入库流量达到5万立方米/秒,长江1号洪峰形成,国家发布预警。那么超历史大洪水是多少流量呢?
十年一遇洪水流量为56,700立方米/秒,二十年一遇洪水流量为72,300立方米/秒,百年一遇洪水流量为83,700立方米/秒,千年一遇洪水流量为98,800立方米/秒,万年一遇洪水流量为113,000立方米/秒,
三峡大坝是参照了1870年洪水标准,当年宜昌流量接近11万立方米/秒,那么三峡超历史大洪水也就是万年一遇——113,000立方米/秒。目前流量才5万立方米/秒,这对三峡来说不是考验,是毫发不损。
三峡工程的设计标准是防千年一遇洪水,校核标准是可防万年一遇洪水再加10%。当峰值为98800立方米/秒的千年一遇洪水来临时,大坝本身仍能正常运行;当峰值流量为110000立方米/秒的万年一遇洪水,再加10%时,大坝主体建筑物还不会遭到破坏。但是下游却受不了,灾害在三峡大坝下面的荆江河段,三峡大坝防百年一遇的洪水83700立方米/秒,能使荆江河段的防洪标准提高到百年一遇,如果超过百年一遇至千年一遇洪水,配合分蓄洪工程,也可保荆江河段安全。所以说三峡大坝可以承受,但下游却难以招架。
从三峡坝修建来看,它是是混凝土浇筑而成的,仅用混凝土量就达1600多万立方米,所谓混凝土重力坝,主要依靠坝体自身重量来抵抗上游来水压力及其他外荷载并保持大坝建筑稳定,这种坝体混凝土方量较多,施工中需要严格的温度控制措施,坝顶可以溢流泄洪,坝体中可以布置泄流孔洞。所以当遭遇万年一遇的特大洪水时,洪水可以从坝顶溢流,也不会造成溃坝。也可以这样理解,相当于乡间的漫水桥,夏天洪水来了,洪水从桥面漫过,退后洪水,桥还在,继续发挥桥的作用。
三峡大坝坝还配有77个孔,位于河床中央的泄洪坝上还设置了67个孔,从上往下分为三层,依次叫溢流表孔、泄洪深孔和导流底孔,其中,最下层的22个导流底孔,在2003年蓄水至135米时,已经全部关闭,今后也将不再打开。另外,还设置了7个排沙孔、3个排漂孔。
22个溢流表孔,水位超高的时候,可以从溢流孔溢出,减轻对大坝的压力。冲砂底孔在正常水位下,坝底位置,用于排除上游带下来的泥沙,防止水库沙淤,起到延长水库寿命的作用。排漂孔一般设在坝体的正常水位处,用来排出水面上漂浮的垃圾,动物尸体等,以免影响发电及水质。
从目前来看,三峡大坝越来越安全,不是一个三峡大坝在拦蓄洪水,三峡220亿蓄洪量有些势单力孤,上游金沙江、嘉陵江、岷江、乌江等河流水库也可以蓄洪,与三峡水库联合调度可以达到500多亿的调度量,所以说三峡大坝遭遇大洪水越来越少了,是非常安全的。
三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
我认为这个事情是不存在的,也是一种杞人忧天的话题。
在修建三峡大坝前,通过了多次专家的研究和建议、通过了专家对有记载的水文地质的调查研究,才提出的可行性研究报告,而且中央还召开多次各方的专家、各方的代表人物的会议讨论,研究,最后得出可行的结论,中央才能下决心修建的,并非盲目上马、盲目安排的大型水利工程。开始的时候,国际上的确有不同的声音,主要是反对的声音。但我们国家并没有盲从,而是根据自己国家科学家研究的成果决策的。
三峡工程自修建成功,发电、通航以来,通过年连的实测水文地质、环境环保、生态系统平衡等来看都是正常的。特别是三峡工程大坝是重力垻,能够抵御特大洪水。至于你说的“有没有可能被超大洪水冲垮”,是一个无限的遐想,这个遐想如同人们所说的地球大爆炸一样,那谁又能说得清楚呢?其实这就是又一个“杞人无事忧天倾”一样的道理,并无实质意义。
结语:
闲来无事不要过多的猜想,因为,人类了解自然界的规律还是很有限的,如果任何事情都去猜测,那么,人们会成天被这些不着边际的事情所烦恼。至于三峡大坝的安全问题,有专家会考虑,有国家政府主管部门会考虑,这就不需要我们常人去操心了。
三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
难说,三峡大坝设计的时候应该是防疫万年不遇的洪水,然后说法降到千年,百年,现在能防多少年一遇的洪水就不清楚了。水量小肯定没问题,但是暴雨大了也难说,最怕的是上游各地发洪水,那样到三峡大坝的时候就不仅仅是水了,里面估计不少泥沙石头、数目、车辆之类的东西,那些东西的冲击力就不能按照泥沙和水来算了。而以当时的设计是否考虑到了选择洪水中的各种冲击下来的杂物就是未知了,如果没考虑,那么暴雨不停的话,就算完全放开泄洪,也架不住各种大物件的冲击。
三峡大坝有可能被超大洪水冲垮吗? 为什么?
三峡大坝是目前全世界规模最大的水利发电工程——三峡水电站的主体工程,大坝位于湖北省宜昌市境内的三斗坪,并与下游38公里远的葛洲坝水电站形成梯级调度电站。具有发电,防洪,通航功能。三峡大坝横截于长江之上,长江流量相当大,每年一到汛期,人们都十分关心大坝的安危。那么,三峡大坝到底有多坚固?是否可以扛住特大型洪水的冲击,而不被击垮?
作为世界最大的大坝,不管是从勘测,设计,规范,还是到原料,施工建设阶段以及监测,必然要首先充分考虑大坝的安全性。在筹建之前,就会有多个领域的专家介入进来,从各个角度进行全面论证。
选址上,大坝所在的基岩是比较完整坚硬的花岗岩。这一坝址是由专家历时24年,充分论证后才最终选定的。
三峡大坝全长超3000米,横截面为梯形,坝顶高程185m,坝顶宽15米,坝底宽126米。该拦河大坝采用的是混凝土超重力坝,是最坚固扎实的坝型,浇筑的混凝土总量约2800多万立方米。 重力坝就是主要依靠坝体自身的重力,抵抗上游水压,并保证自身的稳定性。这种坝型,构筑坝体的每一个混凝土坝块都可以独立承担压力保证自身稳定性,所以这种结构即使某一部分被毁,也不会导致大坝整体垮塌。
三峡大坝是由近2700万吨混凝土 ,加上29万吨钢筋和25.5万吨钢材建造而成。如此大体量的钢筋混凝土结构犹如一座山一样,岿然不动地屹立在长江之中,再大的水也难以冲走。
而且在水坝施工阶段,还运用了新型的高强度混凝土制造技术和浇筑工艺,其中就包括著名的低温预冷混凝土技术。采用这种技术可以有效解决有混凝土坝体出现裂缝的隐患。
大坝在浇筑过程中需使用大量的水泥,要知道水泥与水混合时会散发热量,这就会导致混凝土坝体冷却的过程中,外层已冷却,内部仍较高温,坝体内外温差大,外部混凝土就容易形成裂缝。为了提高混凝土的浇筑质量,避免坝体出现裂缝,三峡大坝的建筑工程师们找到了一些简单可行的方案。
那就是,材料在混合之前,先经过吹冷风降温,然后加入大量薄冰混合搅拌,让混凝土温度降至7℃以内。并且在坝体内部铺设水管,这些管子带有冷水循环功能,可全程为混凝土坝体降温。而如果外部温度太高,还会启用喷雾车喷洒冷水散热。这样就能在很大程度上,减少裂缝的产生,提高安全性。
三峡工程的设计标准是可防千年一遇洪水,校核标准是可抵御万年一遇的洪水再加10%。也就是说,当遇到千年一遇的洪水(流量为98800立方米/秒)时,大坝仍可以安全正常地运行。当万年一遇再加10%(113000立方米/秒)的洪水来袭时,大坝的部分功能可能处于危险之中或者被破坏,但是大坝主体和主要建筑物也仍然是安全的。而超出这个标准的洪水,基本不可能出现。
三峡大坝还有23个深泄洪洞和22个表面泄洪洞,这些泄洪孔平时是不用的。
当洪水季节来临,三峡大坝通过把洪水拦蓄在三峡库区,防止巨大的水量直接冲向下游造成破坏。然后在合适的时间,保证下游安全的前提下,打开几个备用泄洪孔放水,为下一次蓄洪清理库存。即使特大型洪水来临,也不一定需要把所有泄洪孔都打开,所以洪水漫过坝顶的可能性极低。特大型洪水只会给大坝的泄洪能力造成较大程度的冲击,但冲垮三峡大坝是不可能的。
再说,三峡大坝并不孤独,不是只有它自己在拦洪水。长江流域上也分布了很多座水电站,也有蓄洪功能,水电站之间可以联合调度,合理安排,所以三峡大坝越来越少出现灾害性洪水。
美国的胡佛大坝也是重力混凝土坝,高度比三峡大坝还要高一些,至今已经建成八十多年了,其坝体结构依然非常坚固,而三峡大坝的混凝土浇筑量是胡佛大坝的数倍,更坚挺,更持久。
三峡大坝,从选址、坝型的选定、设计、规范、质量,施工管理都以高标准执行,安全系数极高,是不惧特大洪水的。举世瞩目的三峡大坝就是筑在长江上的钢铁长城!
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