全國(guó)科普日｜《水氣攜手保安全——白鶴灘泄洪洞的奧秘》

就在上月金沙江畔再次傳來(lái)喜訊白鶴灘水電站投產(chǎn)發(fā)電機(jī)組達(dá)到1,000萬(wàn)千瓦再次將我們的目光帶回這座大國(guó)重器
作為當(dāng)今世界在建規(guī)模最大技術(shù)難度最高的水電工程白鶴灘水電站共創(chuàng)造了6項(xiàng)世界之最

今天帶大家走進(jìn)這其中之一世界最大的泄洪洞它有什么奧秘呢？

白鶴灘泄洪洞之大 有一個(gè)直觀的體現(xiàn)每秒泄水1.2萬(wàn)方也就是說(shuō) 僅需18分鐘它排泄的洪水就可以填滿一個(gè)西湖如此高效的泄水意味著洞內(nèi)水流流速非常高我們實(shí)測(cè)最大超過(guò)47m/s也就是時(shí)速170公里高速水流 就成為泄洪洞安全最大的挑戰(zhàn)其實(shí) 世界上所有百米以上的高壩都被高速水流問題所困擾為什么會(huì)這樣呢？這就涉及到水流中一種神秘而又可怕的現(xiàn)象

大家或許了解對(duì)于水和空氣這樣的流體而言流動(dòng)的速度越快壓強(qiáng)就越低在泄洪洞中 甚至可以接近真空壓強(qiáng)在這種情況下水中就會(huì)出現(xiàn)大量的真空泡然而 這種真空泡很不穩(wěn)定非常容易就破滅爆炸結(jié)構(gòu)在這種現(xiàn)象的作用之下就會(huì)發(fā)生破壞在工程中它曾在高強(qiáng)度的混凝土上鑿出超過(guò)11米深的破壞坑那么面對(duì)這樣一種自然現(xiàn)象我們?nèi)祟愂遣皇蔷褪譄o(wú)策了呢？

在幾十年的工程實(shí)踐中工程師驚奇的發(fā)現(xiàn)當(dāng)水中混摻有一定量的空氣時(shí)這種破壞就會(huì)緩解甚至消失也就是說(shuō)水氣攜手就可以保護(hù)結(jié)構(gòu)的安全據(jù)此工程師提出給泄洪洞設(shè)置摻氣結(jié)構(gòu)最常見的就是在底部設(shè)置一個(gè)臺(tái)階并進(jìn)行通氣這種技術(shù)方案在全世界的水電工程中得到了廣泛的應(yīng)用取得了很好的效果但問題是不是一勞永逸的得到了解決呢？很遺憾并沒有即使到近年來(lái)有摻氣結(jié)構(gòu)的泄洪洞破壞仍然時(shí)有發(fā)生這又是為什么呢？

針對(duì)這個(gè)問題中國(guó)水科院專家團(tuán)隊(duì)開展了大量的工程調(diào)研和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)從底部摻入水中的空氣并不能立馬對(duì)側(cè)面邊墻提供保護(hù)作用這就是傳統(tǒng)摻氣結(jié)構(gòu)的局限所在對(duì)此水科院專家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性的提出了三維全斷面摻氣的思路即從底部和兩個(gè)側(cè)面同時(shí)對(duì)水流進(jìn)行摻氣經(jīng)過(guò)我們的反復(fù)論證和針對(duì)性研究這項(xiàng)技術(shù)方案應(yīng)用于白鶴灘泄洪洞

去年9月白鶴灘泄洪洞迎來(lái)了建成之后的首次試驗(yàn)性泄洪閘門開啟之后混合著空氣的高速水流從洞口噴涌而出壯觀異常泄洪后的檢查表明整個(gè)泄洪洞完好無(wú)損證明我們的技術(shù)方案真正確保了白鶴灘泄洪洞的安全泄洪也讓我們更有信心將我們的成果推廣到其他工程中去未來(lái)水科團(tuán)隊(duì)也會(huì)繼續(xù)努力為祖國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展做出新的更大貢獻(xiàn)！