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三峡大坝建成16年,2004年被列为“打击目标”,如今越来越坚固?

2022-09-07 10:19:44 4097

摘要:三峡大坝位于长江上游的湖北省宜昌市,是世界规模最大的水利枢纽,堪称中国水利界的标杆之作。但从1994年动工开始,以大坝为中心的争论就未曾中断,枢纽的安全性遭到了诸多质疑。特别是从2011年开始,三峡水库首次蓄水至175m,总库容达到了393...

三峡大坝位于长江上游的湖北省宜昌市,是世界规模最大的水利枢纽,堪称中国水利界的标杆之作。但从1994年动工开始,以大坝为中心的争论就未曾中断,枢纽的安全性遭到了诸多质疑。

特别是从2011年开始,三峡水库首次蓄水至175m,总库容达到了393亿m³,犹如悬在荆江头顶的“大水盆”,大坝的安全性也受到高度重视。一旦三峡大坝出现问题,下游的荆江大堤将首当其冲,后果不堪设想。

三峡大坝:曾被列为“打击目标”,安全性究竟如何?

三峡大坝是长江的防洪利器,正常水位下的蓄水量占长江年径流量的4%,蓄水面积达1084平方公里,保障枢纽大坝的蓄水安全向来是重中之重。

客观来看,威胁三峡大坝安全的因素分为两个方面,一是自然威胁,比如地震、洪水冲击、风化侵蚀等等;二是人为威胁,比如炸药、导弹乃至核弹攻击。论危害程度,首先要警惕的就是人为威胁,弹药破坏力巨大,有可能对大坝的防洪功能造成隐患。

2004年,不法分子曾将三峡大坝列为“军事打击目标”,并想方设法刺探相关情况,获取关于大坝的情报信息。

例如在当年4月,三名行迹可疑的“游客”被三峡库区的警卫人员抓获,3人身上不仅携带了大比例尺精细地图,还带有卫星定位系统、手枪等设备。在查获的相机中,警卫还发现了大坝周边的情景照片,这些信息不容小觑,有可能为精准制导武器的末端制导提供依据。

对于别有用心的非法活动,我国早有应对之策。在动工前的1959~1988年,工程部门就针对三峡大坝的化爆命中、核弹命中等进行了情景模拟,对满库状态下400m、1000m的溃坝状况做了200多次模拟试验。最终,专家组得出了最稳妥的设计方案,可确保长江百年安澜。

蓄水后,三峡大坝的安全性究竟如何?一言以蔽之:依靠坝体自身的结构强度,完全能抵御导弹等常规武器的攻击!能做到这一程度,和三个方面密切相关。

首先是坝型的选择。三峡大坝的坝型是最为稳固、抗力最好的混凝土重力坝,坝体呈三角形断面,大坝有多高坝底就有多宽。坝基底部宽124m,顶部宽度15m,拦河大坝轴线长2309.47m,坝高181m,体量巨大,混凝土的强度等级居世界首位,坝体极为稳固。

其次是稳妥的工程设计。为确保大坝安全,工程设计上采取了多种保险措施,比如:适当降低坝基的高程,在坝踵处设置齿槽以增加稳定性;在岩坡和厂房混凝土之间设置锚筋及接触灌浆系统,使边坡和厂房紧密相靠,增加抗滑能力;全程控制爆破,保证施工过程不影响建基岩体的完整性。

另外,坝址及上游的地质安全性也被纳入了考量,上游近坝26km的河段不存在任何威胁枢纽的不稳定边坡,地质结构稳定,核心区域不易发生地震,崩塌、滑坡体亦不会影响工程安全。

最后是高于标准的施工质量。三峡工程历时12年才建成,材料的综合性能高出了国家标准。以混凝土的抗冻性为例:三峡大坝并非寒冷区域,对抗混凝土的抗冻性要求不高,但为了提高耐久性(使用寿命),工程还是采用了高标号的抗冻混凝土,内部混凝土标号为F100,基础混凝土为F150,其他部位为F250,远远高于实际的抗冻需求。

整体来看,三峡大坝就像是一座由钢筋混凝土铸成的铜墙铁壁,枢纽规模大,结构强度高,完全担得起蓄水、保水的重任,不用担心安全的问题。

长江洪水会对三峡大坝构成威胁吗?

随着我国国力的不断提升,人为因素的威胁远比想象中更低,在我国强大的核威慑下,大坝受到导弹、核弹攻击的可能性几乎为零,这一点毋庸置疑。

可能有网友还是不放心:虽然人为威胁的概率很低,但是自然威胁却几乎年年发生,近年来长江干流频繁出现大流量的洪水过程,汹涌的江水是否会对大坝安全构成挑战呢?

长江洪水的威胁也无需担心,因为三峡大坝本身就是按照1000年一遇的防洪标准设计,加10%校核后可抵御10000年一遇的超大洪水。从数据来看,三峡水库的设计挡水水位是175m,可应对9.8万m³/s的流量冲击;校核挡水水位为180.4m,最大可应对12.4万m³/s的流量冲击

这究竟是什么概念呢?我们可以拿历史上的长江大洪水做对比。水文资料显示,长江记载的最大洪水发生在1870年,根据水文证据推演,当时的洪峰流量达到了10.5万m³/s,确实超过了三峡大坝的设计挡水流量,但仍低于校核挡水流量。

在1954年、1998年,长江流域也出现了两场大洪水,但峰值流量要小得多。据水文监测,前者在宜昌段的洪峰流量为6.68万m³/s,后者的峰值流量则为6.33万m³/s,都在三峡大坝的设计挡水流量之内。

事实上,2010年和2012年长江上游爆发的洪水规模更大,最大入库流量达到了7~7.12万m³/s,但造成的经济损失却微乎其微。究其原因,正是三峡大坝的洪水调蓄发挥了作用。经过蓄洪削峰,三峡大坝出库流量下降到4万m³/s,纵然下荆江险滩众多,但仍实现了安全度汛,并未出现漫滩灾害。

自三峡大坝建成以后,长江防洪就有了“定海神针”,荆江的安全行洪标准从原先的10~20年一遇提高到了100年一遇。再通过荆江分洪区和三峡水库的联合运用,完全可抵御千年一遇的洪水。

下荆江河道走势图

综上可得出结论:千年一遇的长江洪水不会对三峡大坝构成威胁,至于万年一遇的洪水,迄今为止还从未有过相关记录。

三峡大坝蓄水近20年,为何越来越坚固?

三峡大坝不仅不怕长江洪水的冲击、浸泡,反而还会随着时间的延长越来越“结实”。

针对坝体强度的实际测试表明:三峡大坝混凝土的抗压能力最初的设计值为25MPa,到2020年时,这一指标已上升到43MPa,提升72%,这表明大坝的抗压能力越来越强。

为什么蓄水时间越长,拦河大坝就越坚固呢?

首先在防水方面,混凝土的品质得到了加强。通过降低用水量、采用低水胶比、控制施工振捣和养护等措施,使内部混凝土的抗渗等级大于W8,其他等级大于W10,坝体因此具备了良好的密实性。

其次,混凝土在浇筑后会发生凝结硬化反应,时间越长,硬化水泥就越多,整体抗压能力就越强。因此,三峡大坝不仅不惧怕长期浸水,反而会在100年之内越泡越坚固。

那从钢筋和混凝土的性能来看,大坝的运行寿命有多少年呢?据专家介绍,从测试结果来看,“大坝的混凝土至少500年不会出现问题”。

这一结论确实有一定依据。根据三峡大坝结构混凝土的建造标准,水胶比低于0.45,碳化实验测得28天的最大碳化深度只有1.26cm,这相当于自然环境中50年的碳化深度。结构混凝土的保护层厚度大于6cm,而要达到钢筋的保护层厚度,自然碳化时间至少要500年以上。

总结

三峡大坝是世界上规模最大、综合效益最高的大坝,也是中国最坚固、最安全的大坝。如今的三峡库区也成为了长江新兴的旅游景点,600多公里的水库正在成为长江的生态核心,鱼虾成群、水绿山青的场面正在显现。

在长江的防洪、航运、发电、生态、供水等方面,三峡大坝都发挥着不可替代的作用。在严密的质检、周全的防护下,这一百年工程必将为华夏子孙创造更大的财富。

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