观察目的
1. 掌握三峡工程的工程建设、运行、效益及中华鲟保护相关基本情况
2. 感受三峡工程设计的智性之美
提出问题
1. 三峡大坝是什么类型的坝？有多大、多重？
2.三峡大坝是如何在长江中建起来的？
3.三峡大坝是通过哪些措施创造右岸坝段无裂缝奇迹的？
4.三峡工程是怎样发挥防洪功能的？
5.三峡电站的发电原理是什么？
6.船舶如何通过三峡双线五级船闸？
7.三峡升船机是怎样运行的？
8.三峡升船机的安全系统是如何运行的？
9.三峡水库蓄水会诱发地震吗？
10.为保护中华鲟，三峡集团采取了哪些保护措施？
Part.
01
三峡大坝是什么类型的坝？
有多大、多重？
三峡大坝坝顶高程185米，坝基新鲜花岗岩岩面最低高程4米。最大坝高181 米，相当于 60 层楼房的高度。坝顶最大宽度 22.60 米，坝底最大宽度126.73 米，三峡大坝横剖面近似直角梯形，是一座混凝土重力坝，大坝用混凝土 2800万方，混凝土密度每立方米 2.4吨左右。大坝依靠自身重量及其与地面的摩擦力抵抗水库上游水的压力载荷，以维持自身稳定。
▲三峡大坝示意图
绘图：谢潮
Part.
02
三峡大坝是如何
在长江中建起来的？
三峡大坝横亘于长江中，大坝必须在没有水的条件下施工，此外，施工中还要考虑江水宣泄和通航问题。为此，三峡工程施工导流采用“三期导流、明渠通航”的施工方案。一期：在右岸建设围堰，修筑混凝土导流明渠、浇筑混凝土纵向围堰等。此时大江承担泄洪及通航任务。二期：利用导流明渠导流江水，修筑二期上下游土石横向围堰，与一期混凝土纵向围堰形成二期基坑，修建泄洪坝段、左岸厂房坝段及电站厂房等。船舶从导流明渠和临时船闸通行。三期：在右岸导流明渠内修筑三期上下游围堰，抽干基坑内江水，修建右岸坝段。此时，江水由坝体设施过流，船舶从五级船闸通行。右岸大坝浇筑完成后，拆除围堰实现全线挡水。
▲围堰施工示意图
绘图：田逸哲
Part.
03
三峡大坝是通过哪些措施
创造右岸坝段无裂缝奇迹的？
大体积混凝土凝固时产生的热量，会导致大坝内部温度升高。当外界环境温度较低时，大坝内外温差产生的拉力会破坏混凝土，产生温度裂缝。而三峡右岸大坝自 2006年建成后，至今尚未发现混凝土表面温度裂缝。这是由于三峡大坝右岸坝段施工时，采取了“夏吃冰棍，冬穿棉袄”的主要温控措施。“夏吃冰棍”指夏季拌和混凝土时加入冰屑，配合负温风冷骨料，拌和出低温混凝土。在遮阳棚的保护下通过皮带机传送至现场。在四周有喷雾降温的环境下，经过振捣施工才成为大坝的一部分。“冬穿棉袄”指在冬季来临前，给一年以内拆除模板的坝段的混凝土表面覆盖保温被、泡沫塑料板等保温材料。这些措施可减少大坝内外温度差，防止产生温度裂缝。
▲夏吃冰棍，冬穿棉袄
绘图：王旭辉
Part.
04
三峡工程是怎样发挥
防洪功能的？
在汛期到来之前，三峡工程的蓄水位降至防洪限制水位 145米，腾出防洪库容 221.5亿立方米用于防洪调度。遇到类似 1998年洪水或百年一遇洪水（上游来洪水流量发生概率为 1%）时，经过三峡工程调蓄后，可不启用荆江分洪区和其他分蓄洪区，确保长江中下游安澜。遇到千年一遇洪水（上游来洪水流量发生概率为 1‰）时，三峡工程与荆江分洪区和其他分蓄洪区联合，可保障荆江堤防安全。遇到类似 1870年大洪水时，通过三峡工程和荆江等多个分蓄洪区调度，可避免江汉平原发生毁灭性灾害。
▲三峡工程防洪库容示意图
绘图：付爱新
Part.
05
三峡电站的发电原理是什么？
三峡电站共 34台机组，包括单机容量为 70万千瓦的左岸 14台机组、右岸 12台机组和地下电站 6台机组，另有 2台单机容量为 5万千瓦的电源电站机组，总装机容量为 2250万千瓦。水电站发电的过程是水的势能通过水轮机转变为动能，再通过发电机转化为电能的过程。结合三峡水电站的具体情况，三峡水库的水从水电站进水口流入引水管，进入水轮机之中。水轮机在水流的冲击力下转动，带动同一根主轴上的发电机转子以同样的速度运转，发电机即可发出强大的电力。
▲三峡电站发电原理
绘图：王旭辉
Part.
06
船舶如何通过
三峡双线五级船闸？
三峡双线五级船闸是当今世界规模最大的内河船闸。船闸分南北两线一线上行一线下行。每线船闸有 5个闸室、6道人字闸门；5个闸室呈楼梯状布置。三峡船闸单个闸室净宽34米、长280米，可同时容纳 6艘 3000吨级船舶。一艘船通过三峡船闸大约要 3个小时。从长江上游驶向下游的船舶，通过三峡船闸时首先驶入一闸室，关闭一闸首人字门，通过地下输水系统，一闸室往二闸室内充水，当两个闸室内水面齐平时，打开二闸首人字门，船舶驶入二闸室。依次类推，船舶就好像走楼梯一样，最终通过五闸室，驶向大坝下游河道。上行船舶则按照相反的方向，从五闸室依次驶向一闸室，最终抵达大坝上游河道。
▲五级船闸运行示意图
绘图：付爱新
Part.
07
三峡升船机是怎样运行的？
三峡垂直升船机是目前世界上规模最大、技术难度最高的垂直升船机。除了爬升方式不同外，垂直升船机跟我们日常乘坐的电梯一样，容纳船舶的承船厢就像电梯的轿厢，可容纳一艘 3000吨级船舶，是客轮和特种船舶的快速过坝通道。假如船舶从大坝下游驶向上游，当船舶驶入承船厢，关闭承船厢下游闸门，承船厢通过齿轮齿条爬升装置上升，直到承船厢内水位与上游水库水位齐平时，打开承船厢上游闸门，船舶驶出承船厢进入上游航道。船舶从上游向下游行驶，过程相反。一艘船“乘坐”垂直升船机过坝，约需 37分钟。
▲三峡升船机基本结构示意图
绘图：Hleeow
Part.
08
三峡升船机的安全系统
是如何运行的？
三峡升船机配备的安全系统是经过反复比较的，被专家们一致认定为最安全的“长螺母 -短螺杆”锁定装置。简单说来，就是在承船厢两侧的塔柱上各安装两组柱状螺母（即螺母柱），从塔顶一直到底部。然后在承船厢两侧对应位置各安装两组短螺杆，短螺杆螺牙与螺母柱螺牙单边保持一定间隙。承船厢正常升降运行时，短螺杆在螺母柱里空转。出现紧急情况时，安全系统一旦检测到承船厢不平衡或重量发生异常，驱动系统将自动停止运行。当不平衡载荷持续增加超过驱动装置液气弹簧的预警值时，液气弹簧动作，短螺杆与螺母柱之间的间隙逐渐消失，短螺杆螺牙与螺母柱螺牙贴合，靠机械自锁将承船厢锁定在螺母柱上。三峡升船机调试过程中，进行了船厢水漏空及模拟沉船等极端事故工况试验，证明此系统安全高效，保险系数极高。
▲" 长螺母 - 短螺杆 " 安全装置示意图
绘图：Hleeow
Part.
09
三峡水库蓄水会诱发地震吗？
自然界原发地震震源多在地下十几千米至几十千米，其释放的能量极其巨大，因此造成了地面强烈运动。因水库蓄水而使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震，叫作水库诱发地震。而触发水库诱发地震的能量和原发地震相比，是微不足道的。
综合三峡坝区的岩石类别、地质构造及岩溶地质条件分析，可能发生的地震的震级上限为 5.5级，影响到三峡坝址的地震烈度不超过Ⅵ度，而三峡大坝等枢纽建筑物均按Ⅶ度设防。研究认为，三峡水库诱发地震不会对大坝安全造成任何影响。
▲自然原发地震震源位置与三峡大坝位置
绘图：付爱新
Part.
10
为保护中华鲟，
三峡集团采取了哪些措施？
中华鲟出生在长江、成长在大海，是地球上最古老的脊椎动物之一，距今有1.4亿年历史。三峡集团中华鲟研究所自1984年起，持续多年开展中华鲟人工繁育和技术攻关，已掌握全人工繁殖、人工种群遗传谱系构建、单雌核发育、种质资源保存等中华鲟物种保护核心技术，建立了覆盖亲鱼培育、催产繁殖、苗种培育、梯队建设、增殖放流及效果评估、洄游监测、栖息地保护等全周期的中华鲟保护体系，为中华鲟种群的复壮奠定了基础。成功完成世界首个八倍体动物中华鲟的全基因测序和组装，为更好地开展中华鲟等鲟形目鱼类的基因组学、遗传育种、种质保护、多倍体进化等研究提供了重要理论和数据支撑。
▲中华鲟放流与监测
绘图：付爱新
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报道河流地理与水文化
责编：任 红 王芳丽
美编：周伊萌 程晓新
校对：段海英
审核：任 红
来源：《中国三峡》杂志 2021年第3期 有删改