三峡大坝如果要把水放光,需要多长的时间?

subtitle 宝妈咪育儿经08-06 08:28

三峡大坝是迄今为止我国最大的水利工程,也是世界上规模最大的水电站,其位置处于湖北省宜昌市上游三斗坪。从基本信息来看,三峡大坝高185米,坝体宽度2309米,蓄水高度为175米,安装了32台70万千瓦的水电机组,总装机容量达到2250万千瓦,每年发电量达到1000亿度,具有重要的防洪、发电、航运和旅游等功能。三峡大坝建成以后,其强大的调蓄能力,可以抵御百年一遇的大洪水,为下游地区防汛和抗旱提供了重要的支撑。

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从大坝的结构来看,三峡大坝是一个巨型的混凝土重力坝,即完全利用坝体的自重来维持自身稳定性的工程建筑,并且可以依靠坝体的自重来抵消水流冲击产引起的拉应力。坝体的剖面基本呈三角形结构,坝顶宽度15米左右,坝底宽度130米左右,其底基为坚固的花岗岩层,设计抗震烈度为7级(三峡地区地震烈度最大预计为6级),因此抗震烈度在可控范围内。大坝的坝体主要由三部分组成,分别是泄洪坝、非溢流坝以及电站厂房的挡水堤坝,其中泄洪坝是最核心的结构,也是建造时间最长的部位。

三峡大坝一共设置了77个孔,功能各不相同,其中泄洪坝内共有67个孔,从上到下依次为溢流表孔、泄洪深孔和导流底孔,数量分别为22个、23个和22个,其中导流底孔在蓄水深度达到135米之后永久关闭,溢流表孔的功能主要用于常规时段的放水,泄洪深孔主要用于在遇到特大洪水时,根据水量的情况开启若干,同时可能配合溢流表孔进行大规模的放水。比如在2014年长江洪峰到来时开启了两个泄洪深孔,今年7月中旬开启了3个泄洪深孔、7月底开启了6个泄洪深孔。另外10个孔设置在电站厂房挡水堤坝段内,其中包含7个排沙孔和3个排漂孔,在汛期这7个排沙孔和2个排漂孔也能够承担一部分的泄洪任务。

那么,有朋友不禁要问了,假如把三峡库区的水全部放完,需要多长的时间呢?这个问题当然在现实中是不会发生的,没有必要一下子将水库的水全部放光,这对于下游的防汛将带来极大的压力,同时也满足不了水电站持续发电的需要。这里我们分两种情况,从理论上加以说明。

第一种情况是只出不进。三峡库区常规情况下蓄水高度为175米,总库容达到393亿立方米。而承担着主要泄洪任务的为泄洪深孔。每个泄洪深孔的尺寸为高9米、宽7米,在汛期时最大水流速约为35米每秒,因此每个孔的泄洪量为7*9*35=2205立方米每秒,如果23个泄洪深孔全部开启的话,则每秒的泄洪量为5.07万立方米每秒。同时,我们假设溢流表孔和9个辅助孔也同时开启,由于水压的减小,这部分孔每秒的泄洪量将相对较小,综合计算的话,三峡每秒的最大汇洪量约为7.9万立方米每秒。那么,全部排完393亿立方米的水,则需要的时间为5.8天。

第二种情况是有进有出。考虑到三峡区域长江的径流量补给,其最大值约为6万立方米每秒,那么实际上每秒入库出库水的“亏空”量为1.9万立方米每秒,那么,在所有可以泄洪的孔道都开启的话,全部排完所需要的时间为393*10^4/(1.9*3600*24)=23.9天。

三峡大坝对于调蓄长江中下游洪水的能力是非常巨大的,从现在的防洪标准来看,对于荆江河段可以说抵挡百年一遇的洪水没有什么大问题。但是,由于三峡大坝以下的长江河段,还有1000多公里,处在这些流域的地区,在每年夏季受到来自太平洋湿热水汽的影响非常明显,降雨往往非常集中而且水量巨大,受降雨的直接影响以及地表径流的汇入,下游水位的增长也是非常迅速的,因此仅靠三峡大坝的调控,是不能完全解决下游防洪问题的,需要多个水利工程相辅相成,同时要大力推进下游地区江道的生态修复,适时采取清淤疏浚等措施,才能形成防汛的合力。

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