觀察目的

1. 掌握三峽工程的工程建設(shè)、運(yùn)行、效益及中華鱘保護(hù)相關(guān)基本情況

2. 感受三峽工程設(shè)計(jì)的智性之美

提出問(wèn)題

1. 三峽大壩是什么類型的壩？有多大、多重？

2.三峽大壩是如何在長(zhǎng)江中建起來(lái)的？

3.三峽大壩是通過(guò)哪些措施創(chuàng)造右岸壩段無(wú)裂縫奇跡的？

4.三峽工程是怎樣發(fā)揮防洪功能的？

5.三峽電站的發(fā)電原理是什么？

6.船舶如何通過(guò)三峽雙線五級(jí)船閘？

7.三峽升船機(jī)是怎樣運(yùn)行的？

8.三峽升船機(jī)的安全系統(tǒng)是如何運(yùn)行的？

9.三峽水庫(kù)蓄水會(huì)誘發(fā)地震嗎？

10.為保護(hù)中華鱘，三峽集團(tuán)采取了哪些保護(hù)措施？

Part.

01

三峽大壩是什么類型的壩？

有多大、多重？

三峽大壩壩頂高程185米，壩基新鮮花崗巖巖面最低高程4米。最大壩高181 米，相當(dāng)于 60 層樓房的高度。壩頂最大寬度 22.60 米，壩底最大寬度126.73 米，三峽大壩橫剖面近似直角梯形，是一座混凝土重力壩，大壩用混凝土 2800萬(wàn)方，混凝土密度每立方米 2.4噸左右。大壩依靠自身重量及其與地面的摩擦力抵抗水庫(kù)上游水的壓力載荷，以維持自身穩(wěn)定。

▲三峽大壩示意圖

繪圖：謝潮

Part.

02

三峽大壩是如何

在長(zhǎng)江中建起來(lái)的？

三峽大壩橫亙于長(zhǎng)江中，大壩必須在沒(méi)有水的條件下施工，此外，施工中還要考慮江水宣泄和通航問(wèn)題。為此，三峽工程施工導(dǎo)流采用“三期導(dǎo)流、明渠通航”的施工方案。一期：在右岸建設(shè)圍堰，修筑混凝土導(dǎo)流明渠、澆筑混凝土縱向圍堰等。此時(shí)大江承擔(dān)泄洪及通航任務(wù)。二期：利用導(dǎo)流明渠導(dǎo)流江水，修筑二期上下游土石橫向圍堰，與一期混凝土縱向圍堰形成二期基坑，修建泄洪壩段、左岸廠房壩段及電站廠房等。船舶從導(dǎo)流明渠和臨時(shí)船閘通行。三期：在右岸導(dǎo)流明渠內(nèi)修筑三期上下游圍堰，抽干基坑內(nèi)江水，修建右岸壩段。此時(shí)，江水由壩體設(shè)施過(guò)流，船舶從五級(jí)船閘通行。右岸大壩澆筑完成后，拆除圍堰實(shí)現(xiàn)全線擋水。

▲圍堰施工示意圖

繪圖：田逸哲

Part.

03

三峽大壩是通過(guò)哪些措施

創(chuàng)造右岸壩段無(wú)裂縫奇跡的？

大體積混凝土凝固時(shí)產(chǎn)生的熱量，會(huì)導(dǎo)致大壩內(nèi)部溫度升高。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí)，大壩內(nèi)外溫差產(chǎn)生的拉力會(huì)破壞混凝土，產(chǎn)生溫度裂縫。而三峽右岸大壩自 2006年建成后，至今尚未發(fā)現(xiàn)混凝土表面溫度裂縫。這是由于三峽大壩右岸壩段施工時(shí)，采取了“夏吃冰棍，冬穿棉襖”的主要溫控措施。“夏吃冰棍”指夏季拌和混凝土?xí)r加入冰屑，配合負(fù)溫風(fēng)冷骨料，拌和出低溫混凝土。在遮陽(yáng)棚的保護(hù)下通過(guò)皮帶機(jī)傳送至現(xiàn)場(chǎng)。在四周有噴霧降溫的環(huán)境下，經(jīng)過(guò)振搗施工才成為大壩的一部分。“冬穿棉襖”指在冬季來(lái)臨前，給一年以內(nèi)拆除模板的壩段的混凝土表面覆蓋保溫被、泡沫塑料板等保溫材料。這些措施可減少大壩內(nèi)外溫度差，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

▲夏吃冰棍，冬穿棉襖

繪圖：王旭輝

Part.

04

三峽工程是怎樣發(fā)揮

防洪功能的？

在汛期到來(lái)之前，三峽工程的蓄水位降至防洪限制水位 145米，騰出防洪庫(kù)容 221.5億立方米用于防洪調(diào)度。遇到類似 1998年洪水或百年一遇洪水（上游來(lái)洪水流量發(fā)生概率為 1%）時(shí)，經(jīng)過(guò)三峽工程調(diào)蓄后，可不啟用荊江分洪區(qū)和其他分蓄洪區(qū)，確保長(zhǎng)江中下游安瀾。遇到千年一遇洪水（上游來(lái)洪水流量發(fā)生概率為 1‰）時(shí)，三峽工程與荊江分洪區(qū)和其他分蓄洪區(qū)聯(lián)合，可保障荊江堤防安全。遇到類似 1870年大洪水時(shí)，通過(guò)三峽工程和荊江等多個(gè)分蓄洪區(qū)調(diào)度，可避免江漢平原發(fā)生毀滅性災(zāi)害。

▲三峽工程防洪庫(kù)容示意圖

繪圖：付愛(ài)新

Part.

05

三峽電站的發(fā)電原理是什么？

三峽電站共 34臺(tái)機(jī)組，包括單機(jī)容量為 70萬(wàn)千瓦的左岸 14臺(tái)機(jī)組、右岸 12臺(tái)機(jī)組和地下電站 6臺(tái)機(jī)組，另有 2臺(tái)單機(jī)容量為 5萬(wàn)千瓦的電源電站機(jī)組，總裝機(jī)容量為 2250萬(wàn)千瓦。水電站發(fā)電的過(guò)程是水的勢(shì)能通過(guò)水輪機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。結(jié)合三峽水電站的具體情況，三峽水庫(kù)的水從水電站進(jìn)水口流入引水管，進(jìn)入水輪機(jī)之中。水輪機(jī)在水流的沖擊力下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)同一根主軸上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同樣的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)即可發(fā)出強(qiáng)大的電力。

▲三峽電站發(fā)電原理

繪圖：王旭輝

Part.

06

船舶如何通過(guò)

三峽雙線五級(jí)船閘？

三峽雙線五級(jí)船閘是當(dāng)今世界規(guī)模最大的內(nèi)河船閘。船閘分南北兩線一線上行一線下行。每線船閘有 5個(gè)閘室、6道人字閘門；5個(gè)閘室呈樓梯狀布置。三峽船閘單個(gè)閘室凈寬34米、長(zhǎng)280米，可同時(shí)容納 6艘 3000噸級(jí)船舶。一艘船通過(guò)三峽船閘大約要 3個(gè)小時(shí)。從長(zhǎng)江上游駛向下游的船舶，通過(guò)三峽船閘時(shí)首先駛?cè)胍婚l室，關(guān)閉一閘首人字門，通過(guò)地下輸水系統(tǒng)，一閘室往二閘室內(nèi)充水，當(dāng)兩個(gè)閘室內(nèi)水面齊平時(shí)，打開(kāi)二閘首人字門，船舶駛?cè)攵l室。依次類推，船舶就好像走樓梯一樣，最終通過(guò)五閘室，駛向大壩下游河道。上行船舶則按照相反的方向，從五閘室依次駛向一閘室，最終抵達(dá)大壩上游河道。

▲五級(jí)船閘運(yùn)行示意圖

繪圖：付愛(ài)新

Part.

07

三峽升船機(jī)是怎樣運(yùn)行的？

三峽垂直升船機(jī)是目前世界上規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的垂直升船機(jī)。除了爬升方式不同外，垂直升船機(jī)跟我們?nèi)粘３俗碾娞菀粯樱菁{船舶的承船廂就像電梯的轎廂，可容納一艘 3000噸級(jí)船舶，是客輪和特種船舶的快速過(guò)壩通道。假如船舶從大壩下游駛向上游，當(dāng)船舶駛?cè)氤写瑤?，關(guān)閉承船廂下游閘門，承船廂通過(guò)齒輪齒條爬升裝置上升，直到承船廂內(nèi)水位與上游水庫(kù)水位齊平時(shí)，打開(kāi)承船廂上游閘門，船舶駛出承船廂進(jìn)入上游航道。船舶從上游向下游行駛，過(guò)程相反。一艘船“乘坐”垂直升船機(jī)過(guò)壩，約需 37分鐘。

▲三峽升船機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖

繪圖：Hleeow

Part.

08

三峽升船機(jī)的安全系統(tǒng)

是如何運(yùn)行的？

三峽升船機(jī)配備的安全系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)反復(fù)比較的，被專家們一致認(rèn)定為最安全的“長(zhǎng)螺母 -短螺桿”鎖定裝置。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是在承船廂兩側(cè)的塔柱上各安裝兩組柱狀螺母（即螺母柱），從塔頂一直到底部。然后在承船廂兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置各安裝兩組短螺桿，短螺桿螺牙與螺母柱螺牙單邊保持一定間隙。承船廂正常升降運(yùn)行時(shí)，短螺桿在螺母柱里空轉(zhuǎn)。出現(xiàn)緊急情況時(shí)，安全系統(tǒng)一旦檢測(cè)到承船廂不平衡或重量發(fā)生異常，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行。當(dāng)不平衡載荷持續(xù)增加超過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置液氣彈簧的預(yù)警值時(shí)，液氣彈簧動(dòng)作，短螺桿與螺母柱之間的間隙逐漸消失，短螺桿螺牙與螺母柱螺牙貼合，靠機(jī)械自鎖將承船廂鎖定在螺母柱上。三峽升船機(jī)調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行了船廂水漏空及模擬沉船等極端事故工況試驗(yàn)，證明此系統(tǒng)安全高效，保險(xiǎn)系數(shù)極高。

▲" 長(zhǎng)螺母 - 短螺桿 " 安全裝置示意圖

繪圖：Hleeow

Part.

09

三峽水庫(kù)蓄水會(huì)誘發(fā)地震嗎？

自然界原發(fā)地震震源多在地下十幾千米至幾十千米，其釋放的能量極其巨大，因此造成了地面強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)。因水庫(kù)蓄水而使壩區(qū)、水庫(kù)庫(kù)盆或近岸范圍內(nèi)發(fā)生的地震，叫作水庫(kù)誘發(fā)地震。而觸發(fā)水庫(kù)誘發(fā)地震的能量和原發(fā)地震相比，是微不足道的。

綜合三峽壩區(qū)的巖石類別、地質(zhì)構(gòu)造及巖溶地質(zhì)條件分析，可能發(fā)生的地震的震級(jí)上限為 5.5級(jí)，影響到三峽壩址的地震烈度不超過(guò)Ⅵ度，而三峽大壩等樞紐建筑物均按Ⅶ度設(shè)防。研究認(rèn)為，三峽水庫(kù)誘發(fā)地震不會(huì)對(duì)大壩安全造成任何影響。

▲自然原發(fā)地震震源位置與三峽大壩位置

繪圖：付愛(ài)新

Part.

10

為保護(hù)中華鱘，

三峽集團(tuán)采取了哪些措施？

中華鱘出生在長(zhǎng)江、成長(zhǎng)在大海，是地球上最古老的脊椎動(dòng)物之一，距今有1.4億年歷史。三峽集團(tuán)中華鱘研究所自1984年起，持續(xù)多年開(kāi)展中華鱘人工繁育和技術(shù)攻關(guān)，已掌握全人工繁殖、人工種群遺傳譜系構(gòu)建、單雌核發(fā)育、種質(zhì)資源保存等中華鱘物種保護(hù)核心技術(shù)，建立了覆蓋親魚培育、催產(chǎn)繁殖、苗種培育、梯隊(duì)建設(shè)、增殖放流及效果評(píng)估、洄游監(jiān)測(cè)、棲息地保護(hù)等全周期的中華鱘保護(hù)體系，為中華鱘種群的復(fù)壯奠定了基礎(chǔ)。成功完成世界首個(gè)八倍體動(dòng)物中華鱘的全基因測(cè)序和組裝，為更好地開(kāi)展中華鱘等鱘形目魚類的基因組學(xué)、遺傳育種、種質(zhì)保護(hù)、多倍體進(jìn)化等研究提供了重要理論和數(shù)據(jù)支撐。

▲中華鱘放流與監(jiān)測(cè)

繪圖：付愛(ài)新

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立足三峽，關(guān)注人類家園

報(bào)道河流地理與水文化

責(zé)編：任 紅 王芳麗

美編：周伊萌 程曉新

校對(duì)：段海英

審核：任 紅

來(lái)源：《中國(guó)三峽》雜志 2021年第3期 有刪改