三峡安全与中国的洪水

今天是周末，老头再扯一个新话题。

每年的洪水季节，三峡的安全都成文话题，特别能成为网上那些中黑们的“爆料”。今天老头就从专业的角度胡扯几句为什么三峡大坝没有问题。

首先三峡是重力坝。重力坝的意思就是可以利用自重就可以阻挡水流的侧向压力，更不用说还有N多的桩基和两岸嵌入山头的坝肩。三峡的早期设计曾经考虑过拱坝，但是后来因为安全的原因被否决了。

其次工程设计有一个特别重要的东西叫做安全系数。像三峡这样重要的建筑，安全系数都是2以上。这是什么意思呢，就是按照1吨极限压力设计的坝体，实际上即使荷载超过2吨以上也没有问题。况且三峡的设计洪峰流量是“万年一遇”的水平，再加上10%，达到12.4万立方/秒。这个是什么概念呢，历史上据说最大的是1870年的洪水，尖峰流量估计是10.5万立方每秒。有报道说今年最高洪峰都没有超过7万立方每秒，何以担忧？

再次，三峡是混凝土坝体，不存在管涌的问题，或者说，即使有管涌，也容易发现，也比较小量，况且能够在早期简单地修复。

最后，三峡有着极端复杂的检测系统，随时会根据情况调整水位高度，保障安全。

所以，三峡大坝从理论上是不可能因为洪水原因溃坝的。

那么，为什么三峡有了，还有洪水呢？这主要是大家对水库的防洪作用不理解。事实上，水库的防洪作用是调整洪峰，而不是储存洪水。这两者有着根本的区别。水库的库容再大，也不能完全储藏一次巨大洪水的所有水量，所以水库的作用是通过水库的库容来调整洪峰的流量，让短时大量的洪水在较长时间内排泄下去。例如今年，最大的洪峰有6万8万立方每秒，但是三峡最大的泄洪也就3万立方多点，这样上游的水慢慢地流下去，达到防洪的作用。

今年降雨真是很大。老头的家乡几十年没有大水。69年的时候，老头刚刚有点模糊记忆，当时能够看到的村子的四周都被淹掉了。今年的洪水据说比69年的还大，老头老家县里的所有圩田都被淹了，包括一些历史古镇，不过基本没有人员伤亡，因为都提前转移了。

如果仅仅看老头的老家，估计今年的粮食产量会有问题。我想中国国家主管部门也看到了，这就是为什么昨天川普在记者会上还说，“和中国的贸易战已经不重要了，但是他们还是在创纪录地从我们买小麦”！

[股聋]

看过一个文昭的视频，引用官媒说能防水 “千年一遇”， 后来又说 “百年一遇”，再后来说防“几十年一遇”，原来是“万年一遇”啊！哈哈，那我们就放心了

[Dalidali]

哇！
没想到一篇“杂文”却引出两位水坝高手！佩服！
文学城是卧虎藏龙之地，造诣不深很容易被打x！

[borland]

170-175米水位是三峡水库设计的蓄水期正常发电的水位。
这是三峡水库水位周期曲线图（https://pincong.rocks/url/img/aHR0cHM6Ly9pLmltZ3VyLmNvbS9ReURHSlduLnBuZw）。
可以看到汛期前预先放空水到145米，腾出库容调节洪水。汛期期间，可以看到几个水位上涨到155米左右的小峰，就对应着洪峰。

汛期结束蓄水到175米，达到最高发电能力。

==========================================
truth101 发表评论于 2020-07-25 15:10:04
回复 'XYZ94538' 的评论 :
我正是指的洪水时,提高水位,譬如到165-170米,减轻下游水患.
可是他们不敢

[火爆老头]

统一回复一些专业方面的问题。因为这是在大千写的杂文，没有过多地提及专业知识，后来被版主搬到这里，承蒙大家批阅。老头80年代初在葛洲坝实习近两个月，参与了三峡早前的可行性研究，所以对历史比较了解。虽然后来大坝确定在三斗坪，但是之前有N多方案，坝址有南津关、太平溪、三斗坪等，大坝高程从175到225有多种选择，坝体也考虑过重力坝和拱坝两种，当然三斗坪这里（因为江面宽和有江心岛）没有拱坝方案是事实。

[truth101]

回复 'Armweak' 的评论 :
佩服了!

[Armweak]

俺看到了。：-）博主冒充大头鬼，俺从来没有听说在三峡坝址处（三斗坪）考虑过拱坝。：-）三峡坝址处江面已经很开阔，两岸没有坚固的山头，何以建造拱坝？：-）拱坝多半建造在河谷狭窄、两边有坚硬山体可承担通过坝体水平拱的作用传递的80%以上的水荷载。长江上游金沙江支流很多梯级开发都是用拱坝。：-）

以前武夫许世友在南京军区当司令的时候，闹过很多笑话。有一日他突发奇想：为什么不能在南京这里造大坝呢？：-）

[truth101]

回复 'XYZ94538' 的评论 :
我正是指的洪水时,提高水位,譬如到165-170米,减轻下游水患.
可是他们不敢

[XYZ94538]

truth101，每年到汛期，三峡大坝都要把水位下降到145米以下，腾出库容，为削峰抗洪做准备。全世界的水库都是这样做。如果继续保持175米高度，根本就起不到抗洪的作用。泄洪是根据下游的状况进行的。蓄洪泄洪，调节洪峰，本就是三峡大坝的本职。

[xilaideng]

回复 'Armweak' 的评论 :
有深度，有水平，赞一个！
不过，我还是想搞清楚博主究竟是如何处理边界结点的。
这是因为博主在肯定了“两岸嵌入山头的坝肩”的作用之后，也提到拱坝方案被否决。
而我们知道，拱形结构常常因为基础不合条件而让位于非拱形结构。这里说的基础不是指坝底下的基础，而是指两岸坝肩的接触山体（不清楚是不是岩石）。
从保守的角度讲，在你说的“第三步，施加水荷载”时，坝体单元在两岸侧向边界结点处应该允许水平转动（相当于结构力学的简支端）。
其它部分没有异义。只用过ANSYS。

[truth101]

回复 'chichimao' 的评论 :

最近创造出一个新词句.不叫水灾了,叫"水域范围扩大"之类.
很科学哈,草民也不懂.再说对草民,泡点水,算什么呢.饿死几千万,不也有过嘛

[替补球迷]

三峡大坝溃坝这种说法和中国崩溃论是一样的东西，出自同一拨人，这种东西所反映的其实就是日有所盼，夜有所梦，是发泄心理仇恨的一种方式。

[chichimao]

淹死呢 不会多 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 全当減肥啦 餓死三千萬也还沒破記錄呢

[Armweak]

xilaideng 发表评论于 2020-07-25 09:15:26
—————-
如果让分析结果尽量符合实际情况，给工程人员有参考价值，就要严格按照施工程序加载。划分单元时，至少要考虑1到1.5倍坝基宽度的岩基深度和坝前坝后岩基宽度的岩体，以及左右岸一定宽度深度的岩基。坝体单元可以同时划分好，但需要用坝体单元 birth/death的功能，让坝体自重和岩体自重先后加载（不能同时加）。第一步：模拟岩体自重产生的应力。这时所有侧向边界结点铅直方向自由，底部边界结点水平xy 方向自由。这时坝体单元inactive。第二步，岩体自重应力产生后，activate 坝体单元并加自重。第二步的开始，要用有限元软件的restart功能，岩体所有单元只计入岩体应力，而位移归零。另外，准确地说，这时应将所有边界结点三个方向全部约束。第三步，施加水荷载......。

还有，分期施工的程序一定要模拟好，尤其是做弹塑性分析。element birth/death，restart和改变边界条件等功能，常用的商业软件象ABAQUS，ANSYS等都有。

[truth101]

回复 'XYZ94538' 的评论 :
怎么不相关?
正常蓄水位175米.从来不敢达到这个高度.
目前147米以上就要考虑泄洪. 就是怕大坝不坚固

[XYZ94538]

truth101，不要把三峡大坝本身的坚固性与大坝对下游的抗洪作用混为一谈。

[PrimeryColor]

三峡的设计洪峰流量是“万年一遇”的水平，再加上10%。
-------
万年一遇, 是忽悠人吧。 如何得出万年一遇的数据的? 地质资料估算??

[xilaideng]

回复 'Armweak' 的评论 :
请针对我说过的，或者博主说过的讨论。

[Armweak]

xilaideng 发表评论于 2020-07-25 09:15:26
=========
坦率地说，你也不专业。:-) 研究生毕业了? 读硕士还是博士? 抑或硕博连读? :-) 你好象只看到了几棵树，根本就没有看见三峡水利枢纽的“大森林”呢? :-)

俺如果参加你的论文答辩，想问你四个问题 :-):

1) 在做三峡重力坝三维有限元应力分析时，如何模拟坝体施工程序，以及库水位从枯水位上升到设计洪水位的分期加载?

2)在做有限元分析时，如何考虑坝体坝基和渗流以及坝体内廊道排水之间的耦合/相互作用问题?

3) 如何将大坝施工/运行期间的位移和渗流量的观测数据integrate 到你的有限元分析中? (博士后问题)

4) 两种结果: 有限元分析结果，工程师在按照设计规范设计三峡大坝时的计算分析结果。如何评判两者之间的区别和它们各自的价值?

:-) :-) :-)

[truth101]

重力坝不宜那么长的.否则迟早会出事.
加上施工质量有问题. 竣工时没得什么人去道贺,怕背锅.
官媒,最开始讲防千年一遇洪水,然后是讲防百年一遇,后又讲防十年一遇.
最近是说不要指望三峡.
你比官媒还有信心啊,厉害!

[xilaideng]

博主既然“从专业的角度”讨论，是否能说明是那个专业？
比如，水文专业？水利专业？水力学？土力学？基础设计？
博主一方面说“利用自重就可以阻挡水流的侧向压力”，另一方面又提“两岸嵌入山头的坝肩”，从结构力学的专业角度看，就不太专业。
具体地说，如果做大坝有限元分析处理边界条件，你是打算把这“两岸嵌入山头的坝肩”当成嵌固端，还是当成简支端？或者当成自由端？

[BeijingGirl1]

谢谢专业文章。

[兵团农工]

同样类型的大坝，其基底厚度，
三峡大坝是美国的二分之一！

[常态]

有道理，大坝的发电机组控制室都在潜水艇，超级防水，强国设计！

MoatCity 发表评论于 2020-07-24 19:39:13
好文！网上太多的无知，及幸灾乐祸的假新闻。我在加州，旁边有好几个大坝。每当雨量大的年份，当水面达到一定高度时，先从中间部位的泄水孔泄洪，最后直接就让水从坝顶像瀑布一样泄洪。这时候下游的河面都会拓宽很多，也会淹一些农田。这些都是有控制的，如没有大坝，发大水被淹是常事。可以想象，如没有三峡大坝，今年的雨量，下游会是多么的可怕！大坝起到了应该起的作用 - 缓冲水的流量。再大，再坚固的大坝，也不可能把所有的水挡在湖

[flyingdust11]

Who cares.

[lao-fei]

道理都说的这么清楚了，还是有人在瞎说，这些人是故意的。

[MoatCity]

好文！网上太多的无知，及幸灾乐祸的假新闻。我在加州，旁边有好几个大坝。每当雨量大的年份，当水面达到一定高度时，先从中间部位的泄水孔泄洪，最后直接就让水从坝顶像瀑布一样泄洪。这时候下游的河面都会拓宽很多，也会淹一些农田。这些都是有控制的，如没有大坝，发大水被淹是常事。可以想象，如没有三峡大坝，今年的雨量，下游会是多么的可怕！大坝起到了应该起的作用 - 缓冲水的流量。再大，再坚固的大坝，也不可能把所有的水挡在湖中。

[bashfulx]

高人