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水利专家称来袭洪水不影响三峡大坝安全

导读:受长江上游流域嘉陵江、岷江、沱江、乌江、涪江和三峡区间等区域强降雨影响,7月26日14时,三峡水库入库流量达50000立方米每秒,迎来长江2020年第3号洪水。王浩:根据监测数据,三...

《新京报》就洪水对三峡大坝的影响采访了中国工程院院士王浩和中国水电工程学会副秘书长张伯亭

水利专家表示,即将到来的洪水不会影响三峡大坝的安全

受嘉陵江、岷江、沱江、乌江、涪江和长江上游三峡地区暴雨影响,7月26日14时,三峡水库入库流量达到每秒5万立方米,迎来了2020年长江第三次洪水。27日14: 00,峰值流量达到每秒6万立方米。

根据水利部长江水利委员会的最新调度命令,三峡工程控制流量为每秒3.8万立方米,阻断洪水,削峰36.7%,减轻了长江中下游的防洪压力。18日8: 00(长江第二大洪水),三峡入库流量增加到61000立方米/秒,三峡出库流量增加到33000立方米/秒,截流率为45.9%。

洪水对三峡大坝的影响是什么,是否会像外界广泛传言的那样发生位移?如何监控大坝安全?《新京报》记者采访了中国大坝工程学会常务理事、中国工程院院士王浩,中国水电工程学会副秘书长张伯亭。

三峡大坝起到了削峰的作用

新京报:每次洪峰来袭,三峡大坝都会起到一定的削峰作用。例如,7月18日的洪水截留率为45.9%。这是什么意思?

张伯亭:截洪率是截洪量与来洪量的比值。例如,今年2号洪峰(18日8: 00时库容为61000立方米/秒)进入三峡水库,拦洪率为45.9%,即45.9%的洪水在三峡水库受阻,因此泄洪能力为33000立方米/秒。

新京报:洪水截留率是如何确定的?

张伯亭:三峡大坝能阻挡多少洪水是一个系统问题,需要综合考虑上下游条件和库容。洪水截留率由不同的级别决定。例如,如果仓库中的洪水小于每秒3万立方米,将由三峡集团自己调度;高于每秒3万立方米的需要由长江委员会确定,高于每秒5.67万立方米的需要由国家防汛抗旱指挥部确定。

新京报:为什么三峡大坝不能同时阻挡所有的洪水?

张伯亭:实际上,三峡大坝经常一次就能阻挡所有的洪水。例如,在降水量不是很大的年份,三峡通常一年四季都不会发生洪水,这意味着所有的洪峰都被100%地阻挡住了。然后,通过增加发电流量,洪水被排出。

然而,三峡大坝不能总是阻止所有的洪水,尤其是在多雨的年份。由于三峡库区总库容为393亿立方米,防洪库容为221.5亿立方米,而三峡大坝上游年来水量约为4500亿立方米,三峡库区防洪库容不到上游来水量的5%。因此,在丰水年,三峡大坝只能切断汛期的每一个洪峰,却不能阻挡所有的洪水。

新京报:相比之下,三峡大坝的拦洪率是多少?

张伯亭:如果一定要比较的话,可以和美国的胡佛大坝相比,但是胡佛大坝的拦洪率基本上相当于100%。胡佛大坝的蓄水量相当于科罗拉多河年径流量的两倍多,因此胡佛大坝完全有能力在任何时候阻挡所有的洪水。下游需要水的时候,再排一次,不需要的时候不要让它流走。

三峡大坝在汛期比旱季更安全

新京报:像二号洪水一样,库容也比较大。这对三峡大坝的坝基安全有什么影响?

王皓:二号洪水是今年汛期以来三峡遭遇的最大洪水,尚未达到千年一遇的标准,属于三峡正常运行范围。根据历史上2500年的洪水资料,长江最大的洪水发生在1870年,洪峰流量为每秒105000立方米。三峡大坝的设计洪水标准为千年一遇,相应的洪水流量为每秒98800立方米。当达到设计标准洪水时,三峡大坝正常运行。当遭遇“万年一遇+10%”的洪水时,洪峰流量达到每秒124300立方米,坝前水位为180.4米,离坝顶还有4.6米。大坝仍能安全正常地泄洪。

张伯亭:现在网上说洪水会影响三峡大坝的坝基安全,但实际上不会。洪水来临时,大坝反而是安全的。你为什么这么说?因为当洪水到来时,三峡大坝应该腾出库容来应对上游洪水,并在洪峰到来时实现削峰功能。三峡库区水位相对较低,一般不高于160米。冬春季,长江干旱时,三峡大坝需要蓄水抗旱,库区水位高,一般可达175米。此时,坝顶位移大于汛期,结构应力也相应增大。因此,三峡大坝的安全在旱季没有问题,在汛期也没有问题。

三峡大坝是一座高安全性的混凝土重力坝

新京报:为什么三峡大坝能够安全可靠?

王皓:三峡大坝是超载能力最强的混凝土重力坝,安全性高,不怕洪水。混凝土重力坝溢流后溃坝,在世界筑坝史上没有先例。在极端情况下,洪水超过每秒124,300立方米,即使大坝溢流,也不会发生溃坝事故。此外,三峡大坝有23条深泄洪洞和22条表孔泄洪洞,可有效泄洪,保证大坝安全。

新京报:混凝土重力坝即使有一处裂缝也不会垮?

张伯亭:是的,混凝土重力坝的特点是,即使开了一个洞,也会排水。这相当于没有关闭闸门,也没有导致大坝坍塌。混凝土重力坝是一种高安全性的大坝,依靠基础产生的自重和摩擦力来抵抗上游水的压力。每个坝段可以独立建立。因此,洪水基本上不会威胁到像三峡这样的大坝。当然,混凝土重力坝对地基条件要求很高,三峡大坝的位置符合混凝土重力坝的建设条件。因此,只要条件满足,混凝土重力坝一般优先用于重要河流。

新京报:混凝土重力坝的混凝土强度也很高?

王浩:三峡大坝混凝土具有高耐久性、高抗裂性和优良的施工性能。蓄水运行17年来,内部混凝土中的水泥和粉煤灰仍处于水化状态,混凝土强度仍在增长。混凝土设计强度为25 MPa,目前已提高到43 MPa。在国际上,1936年在美国建造的胡佛大坝的设计强度为25兆帕,1994年由国家填海工程局测试的岩心样本的平均强度为50兆帕。经过80多年的运行,混凝土强度仍在不断提高。由于坝底较宽,混凝土体积较大,水化反应将长期持续发生,大坝混凝土的强度将持续增加。

三峡大坝的位移指标均在设计允许范围内

新京报:三峡大坝的位移正常吗?

王皓:任何物体在重力和外力的作用下都会变形。三峡大坝在自重、水推力和温度荷载作用下的沉降和水平位移符合重力坝的规律,实际变形也在设计允许的合理可控范围内。事实上,这种变形用肉眼很难观察到,没有监测数据也很难发现。

新京报:影响大坝位移的主要因素是什么?

张伯亭:主要受上游水压影响。位移主要发生在坝顶,因此位移越是到达坝顶,位移的幅度就越大,向坝基移动就越困难。一般来说,洪水期越长,大坝的位移越小。

新京报:为什么会这样?

张伯亭:因为三峡大坝在汛期上下游水位相差不大,所以应力很小。在冬季、春季和长江枯水期,三峡大坝上下游两侧的水位差相对较大,因此位移会较大。换句话说,就大坝变形和位移而言,三峡大坝在汛期比旱季更安全。

新京报:据说大坝位移也受热胀冷缩的影响。

张伯亭:热胀冷缩也有影响,但影响很小。由于坝段之间有伸缩缝,它们是由防水材料制成的。如果根本没有裂缝,大坝将不得不在受热膨胀后被挤掉。

新京报:目前,三峡大坝的位移是多少?

王浩:根据监测数据,三峡大坝的沉降已经稳定,坝基最大垂直位移为26.69毫米,上下游方向最大水平位移为4.63毫米;在水位和温度的影响下,坝顶上下游方向的水平位移呈周期性变化,最大位移为28.70 mm。三峡工程质量检测专家组得出结论:“从监测数据来看,三峡坝体位移幅值符合规律,各项指标均在设计允许范围内。”自2010年三峡大坝蓄水至175米高水位10年以来,“所有建筑物均处于正常工作状态,工程运行安全可靠”。

全方位监控确保三峡大坝安全

新京报:三峡大坝的安全评估指标是什么?

张伯婷:其实有很多安全评估指标。公众最关心的是大坝的破坏,但是对于一个水电站来说,有很多安全评估指标,比如渗流,允许存在细微的渗流,但是如果达到一定的程度,就是不合格的。

新京报:我们如何观察和了解这些变化?

王浩:三峡大坝工程建设期间,我们同时埋设了3类14个工程的12087个监测点的仪器,这些仪器至今保持了99.8%的完好率。三峡大坝经过十几年的运行,无论是安全监测措施的种类和覆盖面,还是内部观测仪器的完好率和数据处理的自动化水平,都是首屈一指的。

此外,三峡工程还建成了大规模、全功能的流域水雨情监测系统,拥有1401个洪水报告站,控制了长江上游约58万平方公里的流域面积,实现了流域水雨情和水库信息的快速采集。、储存和加工;一个完整的气象和水文预报系统已经建立。流域水文气象预报预报周期达7天,24小时流量预报平均准确率超过98%。通过提前预报和预泄,洪水是可以避免的。

张伯亭:不仅是三峡大坝,我国所有重要的大坝都配备了许多自动观测和监测设备。此外,监测数据不仅由大坝所属公司掌握,也由国家能源局大坝安全监督中心等相应机构掌握。我国在这方面自动化程度较高,未来将逐步实现对我国重要水电站的实时监控。

新京报:除了自动监测,我们还会对三峡大坝进行定期检查,对吗?

王浩:党和国家高度重视三峡工程的质量和安全。在对整个施工过程进行监督的基础上,国务院专门成立了三峡工程质量检查专家组。从建设期开始到现在,每年至少两次到项目现场进行全面检查,并直接向国务院提交质量检查报告。

张伯亭:我国对所有重要大坝都有定期安全检查的要求。国家非常重视三峡工程的安全。国务院三峡工程质量检查专家组将每年对三峡工程进行检查。这个专家组今年有15人,他们是各领域最权威的专家。如第一任组长是潘院士(编者按:他主持了国内几十座大坝的设计和施工,是三峡工程论证和建设专家委员会主任),现在是陈厚群院士(编者按:他主持了三峡、刘家峡、小浪底和溪洛渡的结构抗震研究,为解决重大工程问题提供了科学依据)。根据三峡大坝原单独论证的内容,进行单独检查。

新京报:中国大坝监测能力水平如何?

张伯婷:应该说,不仅与国外没有差距,我们可能还会领先。由于我国大部分大坝修建较晚,水平相对较高,监控自动化水平也相对较高。

新京报记者肖龙平实习生余兴

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