三峽安全與中國的洪水

今天是周末，老頭再扯一個新話題。

每年的洪水季節，三峽的安全都成文話題，特別能成為網上那些中黑們的“爆料”。今天老頭就從專業的角度胡扯幾句為什麽三峽大壩沒有問題。

首先三峽是重力壩。重力壩的意思就是可以利用自重就可以阻擋水流的側向壓力，更不用說還有N多的樁基和兩岸嵌入山頭的壩肩。三峽的早期設計曾經考慮過拱壩，但是後來因為安全的原因被否決了。

其次工程設計有一個特別重要的東西叫做安全係數。像三峽這樣重要的建築，安全係數都是2以上。這是什麽意思呢，就是按照1噸極限壓力設計的壩體，實際上即使荷載超過2噸以上也沒有問題。況且三峽的設計洪峰流量是“萬年一遇”的水平，再加上10%，達到12.4萬立方/秒。這個是什麽概念呢，曆史上據說最大的是1870年的洪水，尖峰流量估計是10.5萬立方每秒。有報道說今年最高洪峰都沒有超過7萬立方每秒，何以擔憂？

再次，三峽是混凝土壩體，不存在管湧的問題，或者說，即使有管湧，也容易發現，也比較小量，況且能夠在早期簡單地修複。

最後，三峽有著極端複雜的檢測係統，隨時會根據情況調整水位高度，保障安全。

所以，三峽大壩從理論上是不可能因為洪水原因潰壩的。

那麽，為什麽三峽有了，還有洪水呢？這主要是大家對水庫的防洪作用不理解。事實上，水庫的防洪作用是調整洪峰，而不是儲存洪水。這兩者有著根本的區別。水庫的庫容再大，也不能完全儲藏一次巨大洪水的所有水量，所以水庫的作用是通過水庫的庫容來調整洪峰的流量，讓短時大量的洪水在較長時間內排泄下去。例如今年，最大的洪峰有6萬8萬立方每秒，但是三峽最大的泄洪也就3萬立方多點，這樣上遊的水慢慢地流下去，達到防洪的作用。

今年降雨真是很大。老頭的家鄉幾十年沒有大水。69年的時候，老頭剛剛有點模糊記憶，當時能夠看到的村子的四周都被淹掉了。今年的洪水據說比69年的還大，老頭老家縣裏的所有圩田都被淹了，包括一些曆史古鎮，不過基本沒有人員傷亡，因為都提前轉移了。

如果僅僅看老頭的老家，估計今年的糧食產量會有問題。我想中國國家主管部門也看到了，這就是為什麽昨天川普在記者會上還說，“和中國的貿易戰已經不重要了，但是他們還是在創紀錄地從我們買小麥”！

[股聾]

看過一個文昭的視頻，引用官媒說能防水 “千年一遇”， 後來又說 “百年一遇”，再後來說防“幾十年一遇”，原來是“萬年一遇”啊！哈哈，那我們就放心了

[Dalidali]

哇！
沒想到一篇“雜文”卻引出兩位水壩高手！佩服！
文學城是臥虎藏龍之地，造詣不深很容易被打x！

[borland]

170-175米水位是三峽水庫設計的蓄水期正常發電的水位。
這是三峽水庫水位周期曲線圖（https://pincong.rocks/url/img/aHR0cHM6Ly9pLmltZ3VyLmNvbS9ReURHSlduLnBuZw）。
可以看到汛期前預先放空水到145米，騰出庫容調節洪水。汛期期間，可以看到幾個水位上漲到155米左右的小峰，就對應著洪峰。

汛期結束蓄水到175米，達到最高發電能力。

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truth101 發表評論於 2020-07-25 15:10:04
回複 'XYZ94538' 的評論 :
我正是指的洪水時,提高水位,譬如到165-170米,減輕下遊水患.
可是他們不敢

[火爆老頭]

統一回複一些專業方麵的問題。因為這是在大千寫的雜文，沒有過多地提及專業知識，後來被版主搬到這裏，承蒙大家批閱。老頭80年代初在葛洲壩實習近兩個月，參與了三峽早前的可行性研究，所以對曆史比較了解。雖然後來大壩確定在三鬥坪，但是之前有N多方案，壩址有南津關、太平溪、三鬥坪等，大壩高程從175到225有多種選擇，壩體也考慮過重力壩和拱壩兩種，當然三鬥坪這裏（因為江麵寬和有江心島）沒有拱壩方案是事實。

[truth101]

回複 'Armweak' 的評論 :
佩服了!

[Armweak]

俺看到了。：-）博主冒充大頭鬼，俺從來沒有聽說在三峽壩址處（三鬥坪）考慮過拱壩。：-）三峽壩址處江麵已經很開闊，兩岸沒有堅固的山頭，何以建造拱壩？：-）拱壩多半建造在河穀狹窄、兩邊有堅硬山體可承擔通過壩體水平拱的作用傳遞的80%以上的水荷載。長江上遊金沙江支流很多梯級開發都是用拱壩。：-）

以前武夫許世友在南京軍區當司令的時候，鬧過很多笑話。有一日他突發奇想：為什麽不能在南京這裏造大壩呢？：-）

[truth101]

回複 'XYZ94538' 的評論 :
我正是指的洪水時,提高水位,譬如到165-170米,減輕下遊水患.
可是他們不敢

[XYZ94538]

truth101，每年到汛期，三峽大壩都要把水位下降到145米以下，騰出庫容，為削峰抗洪做準備。全世界的水庫都是這樣做。如果繼續保持175米高度，根本就起不到抗洪的作用。泄洪是根據下遊的狀況進行的。蓄洪泄洪，調節洪峰，本就是三峽大壩的本職。

[xilaideng]

回複 'Armweak' 的評論 :
有深度，有水平，讚一個！
不過，我還是想搞清楚博主究竟是如何處理邊界結點的。
這是因為博主在肯定了“兩岸嵌入山頭的壩肩”的作用之後，也提到拱壩方案被否決。
而我們知道，拱形結構常常因為基礎不合條件而讓位於非拱形結構。這裏說的基礎不是指壩底下的基礎，而是指兩岸壩肩的接觸山體（不清楚是不是岩石）。
從保守的角度講，在你說的“第三步，施加水荷載”時，壩體單元在兩岸側向邊界結點處應該允許水平轉動（相當於結構力學的簡支端）。
其它部分沒有異義。隻用過ANSYS。

[truth101]

回複 'chichimao' 的評論 :

最近創造出一個新詞句.不叫水災了,叫"水域範圍擴大"之類.
很科學哈,草民也不懂.再說對草民,泡點水,算什麽呢.餓死幾千萬,不也有過嘛

[替補球迷]

三峽大壩潰壩這種說法和中國崩潰論是一樣的東西，出自同一撥人，這種東西所反映的其實就是日有所盼，夜有所夢，是發泄心理仇恨的一種方式。

[chichimao]

淹死呢 不會多 不用怕 玩水消暑吧

不過最後一段,說對了 水災之後呢....嗯 瘟疫已來過了
對了饑荒 全當減肥啦 餓死三千萬也還沒破記錄呢

[Armweak]

xilaideng 發表評論於 2020-07-25 09:15:26
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如果讓分析結果盡量符合實際情況，給工程人員有參考價值，就要嚴格按照施工程序加載。劃分單元時，至少要考慮1到1.5倍壩基寬度的岩基深度和壩前壩後岩基寬度的岩體，以及左右岸一定寬度深度的岩基。壩體單元可以同時劃分好，但需要用壩體單元 birth/death的功能，讓壩體自重和岩體自重先後加載（不能同時加）。第一步：模擬岩體自重產生的應力。這時所有側向邊界結點鉛直方向自由，底部邊界結點水平xy 方向自由。這時壩體單元inactive。第二步，岩體自重應力產生後，activate 壩體單元並加自重。第二步的開始，要用有限元軟件的restart功能，岩體所有單元隻計入岩體應力，而位移歸零。另外，準確地說，這時應將所有邊界結點三個方向全部約束。第三步，施加水荷載......。

還有，分期施工的程序一定要模擬好，尤其是做彈塑性分析。element birth/death，restart和改變邊界條件等功能，常用的商業軟件象ABAQUS，ANSYS等都有。

[truth101]

回複 'XYZ94538' 的評論 :
怎麽不相關?
正常蓄水位175米.從來不敢達到這個高度.
目前147米以上就要考慮泄洪. 就是怕大壩不堅固

[XYZ94538]

truth101，不要把三峽大壩本身的堅固性與大壩對下遊的抗洪作用混為一談。

[PrimeryColor]

三峽的設計洪峰流量是“萬年一遇”的水平，再加上10%。
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萬年一遇, 是忽悠人吧。 如何得出萬年一遇的數據的? 地質資料估算??

[xilaideng]

回複 'Armweak' 的評論 :
請針對我說過的，或者博主說過的討論。

[Armweak]

xilaideng 發表評論於 2020-07-25 09:15:26
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坦率地說，你也不專業。:-) 研究生畢業了? 讀碩士還是博士? 抑或碩博連讀? :-) 你好象隻看到了幾棵樹，根本就沒有看見三峽水利樞紐的“大森林”呢? :-)

俺如果參加你的論文答辯，想問你四個問題 :-):

1) 在做三峽重力壩三維有限元應力分析時，如何模擬壩體施工程序，以及庫水位從枯水位上升到設計洪水位的分期加載?

2)在做有限元分析時，如何考慮壩體壩基和滲流以及壩體內廊道排水之間的耦合/相互作用問題?

3) 如何將大壩施工/運行期間的位移和滲流量的觀測數據integrate 到你的有限元分析中? (博士後問題)

4) 兩種結果: 有限元分析結果，工程師在按照設計規範設計三峽大壩時的計算分析結果。如何評判兩者之間的區別和它們各自的價值?

:-) :-) :-)

[truth101]

重力壩不宜那麽長的.否則遲早會出事.
加上施工質量有問題. 竣工時沒得什麽人去道賀,怕背鍋.
官媒,最開始講防千年一遇洪水,然後是講防百年一遇,後又講防十年一遇.
最近是說不要指望三峽.
你比官媒還有信心啊,厲害!

[xilaideng]

博主既然“從專業的角度”討論，是否能說明是那個專業？
比如，水文專業？水利專業？水力學？土力學？基礎設計？
博主一方麵說“利用自重就可以阻擋水流的側向壓力”，另一方麵又提“兩岸嵌入山頭的壩肩”，從結構力學的專業角度看，就不太專業。
具體地說，如果做大壩有限元分析處理邊界條件，你是打算把這“兩岸嵌入山頭的壩肩”當成嵌固端，還是當成簡支端？或者當成自由端？

[BeijingGirl1]

謝謝專業文章。

[兵團農工]

同樣類型的大壩，其基底厚度，
三峽大壩是美國的二分之一！

[常態]

有道理，大壩的發電機組控製室都在潛水艇，超級防水，強國設計！

MoatCity 發表評論於 2020-07-24 19:39:13
好文！網上太多的無知，及幸災樂禍的假新聞。我在加州，旁邊有好幾個大壩。每當雨量大的年份，當水麵達到一定高度時，先從中間部位的泄水孔泄洪，最後直接就讓水從壩頂像瀑布一樣泄洪。這時候下遊的河麵都會拓寬很多，也會淹一些農田。這些都是有控製的，如沒有大壩，發大水被淹是常事。可以想象，如沒有三峽大壩，今年的雨量，下遊會是多麽的可怕！大壩起到了應該起的作用 - 緩衝水的流量。再大，再堅固的大壩，也不可能把所有的水擋在湖

[flyingdust11]

Who cares.

[lao-fei]

道理都說的這麽清楚了，還是有人在瞎說，這些人是故意的。

[MoatCity]

好文！網上太多的無知，及幸災樂禍的假新聞。我在加州，旁邊有好幾個大壩。每當雨量大的年份，當水麵達到一定高度時，先從中間部位的泄水孔泄洪，最後直接就讓水從壩頂像瀑布一樣泄洪。這時候下遊的河麵都會拓寬很多，也會淹一些農田。這些都是有控製的，如沒有大壩，發大水被淹是常事。可以想象，如沒有三峽大壩，今年的雨量，下遊會是多麽的可怕！大壩起到了應該起的作用 - 緩衝水的流量。再大，再堅固的大壩，也不可能把所有的水擋在湖中。

[bashfulx]

高人