35米/秒的流速堪比12级台风,三峡泄洪时江水冲天砸下,每秒4.9万方的冲击力能轻易掏空岩石,为何三峡大坝却安然无恙呢?
三峡大坝作为长江流域的核心防洪工程,巨量的洪水如果直接冲击坝角或下游河床,别说是钢筋混凝土了,就算是坚硬的山体都能被掏空,所以很多大坝选择将泄水口设置在底部,水压大时排出水流的流速更快,底部的位置不仅能方便大坝排出泥沙防止淤积,还能避免局部应力集中导致坝体破坏。
但水越深的地方压强越大,大坝底部也是最容易受损的区域,三峡大坝能至今安然无恙,就是因为它采用了“倒三角斜坡+挑流”的设计,选择让水流“上天”而不是“钻地”。
这就不得不说一下设置在泄洪道末端的消力块了,高速的水流遇见它会被直接抛向高空,水流在空中分散成无数小水滴,在与空气摩擦后消耗掉了大量的动能,冲击力大幅降低,再加上动能降低的水滴再落到河流中时,距离坝体也比较远,不会对坝基和下游河床造成直接冲刷,破坏力自然也降到了最小。
像2020年的长江特大洪峰挑流消能就发挥了大作用。那同样都是大坝,国外的大坝为何却选择不同的设计,直接在水库安装了一个“大漏斗”呢?
这种大漏斗也叫“溢洪道”,它的原理就是利用了水位差来进行自动泄洪,只要水位超过安全高度,水就会流入漏斗向下游排出,全程无需工作人员监控和操作,更加省心省力。
并且溢洪道是直接用水泥管道铺设而成,内部畅通无阻,无需复杂的闸门控制系统,建设成本远低于三峡的闸门式泄洪,后期维护也只需简单检查管道,维护成本大幅降低。
美国的胡佛大坝就是典型代表,两条溢洪道像大滑梯一样从坝顶延伸到下游,结构简单明了,性价比也很高。既然溢洪道设计简单又省钱,为何我国大多数大坝都不采用,反而是选择成本更高的闸门式泄洪呢?
不是不想,而是国情不同、需求不同。首先就是为了精准防洪,我国是世界上洪水灾害非常严重的国家之一,长江、黄河等河流的洪水流量大、来势猛,对防洪的要求极高,而溢洪道完全由水位决定,无法调节,一旦遇到特大洪水,无法短时间排出巨量洪水,极易为下游带来防洪压力。
而三峡大坝这样的闸门式泄洪,可以通过控制闸门开启个数,精准调节下泄流量,更好的掌握防洪主动权。
其次是多元化利用。我国的水资源分布极为不均,南多北少、汛期枯水期差异大,所以很多大坝除了具备防洪功能,还承担着蓄水、发电等重任,溢洪道“水满则溢”,只要水位超过高度就会白白流走,无法充分利用。
而闸门式泄洪却能汛期防洪、枯期补水,满足农业和生活的用水需求,还能借此进行水力发电,实现了水资源最大化利用,所以闸门式泄洪和溢洪道设计并无好坏之分,只是根据国情做出的不同选择罢了。
热门跟贴