世界上最大的人造連通器
世界上最大的人造連通器
三峽船閘是世界上最大的人造連通器，建造難度世界第一。為建船閘，建設(shè)者們削平了18座山頭，硬是在壩區(qū)左岸山崗中劈出一條道來(lái)，這在世界水利建設(shè)中是一道難題。下面，學(xué)習(xí)啦小編就帶大家一起了解一下世界上最大的人造連通器，歡迎閱讀??！
三峽雙線五級(jí)船閘，規(guī)模舉世無(wú)雙，是世界上最大的船閘。它全長(zhǎng)6.4公里，其中船閘主體部分1.6公里，引航道4.8公里。船閘的水位落差之大，堪稱世界之最。三峽大壩壩前正常蓄水位為海拔175米高程，而壩下通航最低水位62米高程，這就是說(shuō)，船閘上下落差達(dá)113米，船舶通過(guò)船閘要翻越40層樓房的高度。已入選中國(guó)世界紀(jì)錄協(xié)會(huì)世界最大的船閘世界紀(jì)錄。此前，世界水位落差最大的船閘也只有68米。
天下第一門
永久船閘共有24扇人字閘門。三分之二的人字門高38.5米，寬20米，厚3米，重達(dá)850噸，面積接近兩個(gè)籃球場(chǎng)，其外形與重量均為世界之最，號(hào)稱“天下第一門”。
基礎(chǔ)開(kāi)挖最深
三峽船閘的開(kāi)挖邊坡最大高度達(dá)170米,是世界船閘開(kāi)挖邊坡高度之最。
世界船閘襯砌式結(jié)構(gòu)高度之最
三峽船閘為與巖體共同工作的薄襯砌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)最大高度達(dá)70米，是世界船閘襯砌式結(jié)構(gòu)高度之最。 這樣一個(gè)龐然大物，完全是中國(guó)人自己制造的，而且制造水平相當(dāng)高，不僅開(kāi)關(guān)自如，還滴水不漏。
世界級(jí)技術(shù)難題
三峽五級(jí)船閘是世界上規(guī)模最大，水頭和技術(shù)難度最高，它要解決的問(wèn)題都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般的船閘。三峽船閘的建成，表明我國(guó)在這方面的技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 三峽船閘水頭很高，要采用多級(jí)船閘解決水力學(xué)問(wèn)題和更好的適應(yīng)三峽地形的條件。五級(jí)船閘的總設(shè)計(jì)水頭為 113米，分成了五級(jí)以后，上下級(jí)之間最大水頭還有45.2米，這個(gè)數(shù)字仍大大超過(guò)世界上最大一級(jí)船閘34.5米的水頭，所以為解決船閘的水力學(xué)問(wèn)題需要在輸水系統(tǒng)布置方面以及廊道的高程和體形方面、閥門的形式等各個(gè)方面采取特殊的不同一般船閘的做法。 另外，船閘在巖石山體里面開(kāi)挖興建三峽的船閘基礎(chǔ)條件很好，為了充分利用巖石的優(yōu)良條件，節(jié)省工程量，結(jié)構(gòu)采用了薄襯砌的閘室、閘首和輸水隧洞。在兩線船閘中間保留了巖體隔墩，要求混凝土結(jié)構(gòu)與巖石共同承受荷載，所以在設(shè)計(jì)和施工方面就要相應(yīng)地采取一系列技術(shù)措施，以保證結(jié)構(gòu)和山體安全正常地工作的條件。 由于船閘上下游水位落差達(dá)113米，修建船閘要在花崗巖山體中切出一道最大開(kāi)挖深度為176米的高邊坡。如何保持高邊坡巖體內(nèi)的穩(wěn)定和控制邊坡的變形，經(jīng)過(guò)多年潛心攻關(guān)，長(zhǎng)江委提出船閘高邊坡設(shè)計(jì)方案，較好地解決了高邊坡的穩(wěn)定和變形控制問(wèn)題。 船閘的閘門最大高度達(dá)到38.5米，閘門結(jié)構(gòu)既要滿足受力的剛度要求，又要能夠適應(yīng)巖體少量變形時(shí)可靠止水。閘門的重量超過(guò)800噸，所以閘門的底樞的潤(rùn)滑要采取目前世界上比較新的自潤(rùn)滑技術(shù)。 除此之外，三峽船閘運(yùn)行工況復(fù)雜，如何保證對(duì)船閘實(shí)施實(shí)施有效監(jiān)控，以及船閘的安全監(jiān)測(cè)、消防等問(wèn)題均屬技術(shù)難題，設(shè)計(jì)人員均一一破解。
船閘級(jí)數(shù)之最
葛洲壩船閘是一級(jí)船閘，三峽船閘是五級(jí)船閘，為目前全球級(jí)數(shù)最多的船閘。 水頭：葛洲壩船閘的最大水頭為27米，而三峽船閘的總水頭為113米，單級(jí)最大工作水頭45.2米，無(wú)論總水頭還是單級(jí)水頭都比葛洲壩船閘大，為目前世界船閘中“水頭之最”。
人字門大小和重量之最
葛洲壩閘人字門最大高度為34.5米，重為600噸，而三峽船閘人字門最大高度38.5米，人字門最大單扇門重850噸，居當(dāng)今“世界之最”。
船閘介紹
基礎(chǔ)開(kāi)挖深度：
葛洲壩船閘的開(kāi)挖深度很小,三峽船閘的開(kāi)挖邊坡最大高度達(dá)170米。
船閘的結(jié)構(gòu)形式：
葛洲壩船閘為重力式結(jié)構(gòu),三峽船閘為與巖體共同工作的薄襯砌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)最大高度達(dá)70 米。 兩者的相同點(diǎn)也不少。比如，兩個(gè)船閘的設(shè)計(jì)建設(shè)者一樣，都是由長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)的，施工的也是我們中國(guó)人;都建在長(zhǎng)江主干道上，兩者相距僅約40公里;都是承擔(dān)客貨船的通航，兩個(gè)船閘通過(guò)的最大船隊(duì)都是1.2萬(wàn)噸級(jí)，兩個(gè)船閘每年單向通過(guò)能力都是5000萬(wàn)噸，兩線船閘的閘室有效尺寸與葛洲壩工程的1號(hào)和2號(hào)船閘相同;在建的三峽一級(jí)垂直升船機(jī)承船廂有效尺寸與葛洲壩工程3號(hào)閘相同;兩個(gè)船閘運(yùn)行的基本原理一樣。 川江水運(yùn)步入黃金時(shí)代 6月16日，三峽船閘試通航后，川江航運(yùn)迎來(lái)了前所未有的黃金時(shí)刻，航運(yùn)效益將大大超過(guò)天然航道時(shí)期，原來(lái)灘險(xiǎn)水急的川江航道就此步入百舸爭(zhēng)流的時(shí)代，呈現(xiàn)出一派繁榮的景象。 三峽工程完全建成后，長(zhǎng)江的航運(yùn)能力得到大大的提高。水庫(kù)回水至重慶豐都，從宜昌至重慶660公里長(zhǎng)江航道中139處急流、險(xiǎn)灘、淺灘淹沒(méi)水中，可以使目前只能行駛3000噸級(jí)船隊(duì)提高到萬(wàn)噸級(jí)，從上海長(zhǎng)江口直達(dá)重慶，而長(zhǎng)江的單向年通航能力也可從原來(lái)約1000萬(wàn)噸提高到5000萬(wàn)噸，其運(yùn)輸成本則比以前減少35%—37%。 三峽天塹變成坦途后，船舶的運(yùn)行周期大大縮短，宜昌至重慶的深水航道，可就是水上“高速公路”了，航行時(shí)間比天然河道可節(jié)省6至8個(gè)小時(shí)。 同時(shí)，蓄水通航后，庫(kù)區(qū)港口水域?qū)掗煟a頭條件優(yōu)越，船舶航行條件極大改善，將使運(yùn)輸船隊(duì)有條件擴(kuò)大規(guī)模、加大載量，有利于船型、船隊(duì)向標(biāo)準(zhǔn)化、大型化方向發(fā)展，給長(zhǎng)江水上運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)性優(yōu)化調(diào)整提供了契機(jī)。三峽船閘試通航將成為長(zhǎng)江航運(yùn)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。
戰(zhàn)爭(zhēng)襲擊生化防備：
三峽工程的防護(hù)歷來(lái)為三峽工程方案研究所重視，六十年代初我國(guó)第一個(gè)原子彈試驗(yàn)時(shí)，大壩模型就參加了核試驗(yàn)，所以核戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)大壩的破壞是無(wú)疑的，前期也曾研究過(guò)地下方案，但投資過(guò)于巨大，無(wú)法實(shí)施，長(zhǎng)江委曾做過(guò)潰壩試驗(yàn)研究，對(duì)三峽大壩因戰(zhàn)爭(zhēng)潰壩的損失有正確估計(jì)，由于西陵峽下段對(duì)潰壩后流量的制約，戰(zhàn)爭(zhēng)原因的潰壩將不致影響江漢平原，損失是局部的，現(xiàn)在的防護(hù)由總參專家參加論證，認(rèn)為現(xiàn)在戰(zhàn)爭(zhēng)是有預(yù)兆的，可以采取預(yù)泄的辦法，在戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生前將三峽水位下泄到安全水位。 在反恐方面，有關(guān)部門正在研究。三峽這么大的工程，一旦被襲擊，雖然對(duì)大壩威脅不大，但也會(huì)造成一定的損失。 三峽庫(kù)區(qū)奉節(jié)縣在1942年抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間曾經(jīng)發(fā)生過(guò)炭疽病，在搬遷過(guò)程中，中央派出專家在現(xiàn)場(chǎng)制定治理方案，有關(guān)物品都用火焚燒了。搬遷2個(gè)月以后又化驗(yàn)周圍的環(huán)境，沒(méi)有查到任何炭疽病，因此是很安全的。
三峽船閘為什么要分五級(jí) 三峽船閘為五級(jí)船閘，這樣船只通過(guò)最快也要大約2小時(shí)35分鐘，為什么要這樣設(shè)計(jì)呢? 上下游水位落差在幾米、十幾米左右的一般修筑單級(jí)船閘就可以了。落差在20米以上的，以至于像三峽大壩 113米的落差，就要考慮多級(jí)船閘。 三峽船閘所選定的方案，是根據(jù)技術(shù)和施工難易、投資多少、運(yùn)行與管理是否方便等諸多因素，作多種方案的比較后，確定將總設(shè)計(jì)水頭分為五級(jí)。
輪船怎樣過(guò)閘：
“大船爬樓梯，小船坐電梯”——可以這樣形象地描繪船舶過(guò)大壩的兩種方式。“樓梯”是即將試通航的雙線五級(jí)船閘，“電梯”則是尚未完建的升船機(jī)。 船舶如何穿越這座舉世無(wú)雙的“樓梯”?如，船從下游駛來(lái)，需過(guò)大壩上行，先將五閘室水位降到與下游水位一致，打開(kāi)下閘門，船舶進(jìn)入閘室;關(guān)閉下閘門，輸水系統(tǒng)充水抬高閘室水位，船舶隨閘室水位上升而上升，當(dāng)水位與四閘室水位齊平時(shí)，打開(kāi)五閘首人字閘門，船舶就好像爬過(guò)一級(jí)階梯，輕松駛?cè)肷弦患?jí)閘室。如此上升，直至駛出一閘室，進(jìn)入高峽平湖。如船舶是從上游往下游走，過(guò)程正好相反。 永久船閘的設(shè)計(jì)很科學(xué)，有兩條道，一邊上行，一邊下行，互不干擾，節(jié)省時(shí)間。過(guò)閘大約要兩個(gè)半小時(shí)。 樞紐施工17年斷航僅67天 在三峽工程長(zhǎng)達(dá)17年的建設(shè)時(shí)間里，除了斷航了67天客貨運(yùn)輸需要翻壩之外，其余的時(shí)間長(zhǎng)江暢通無(wú)阻。這在世界上也是絕無(wú)僅有的，其他國(guó)家在內(nèi)河上修建大規(guī)模水利樞紐時(shí)，一般都停止航運(yùn)。修建葛洲壩工程時(shí)也斷航了 8個(gè)月。 那么，五級(jí)船閘通航前，三峽工程是如何做到既不影響工程施工，又保證長(zhǎng)江通航的呢? 按照工程設(shè)計(jì)，根據(jù)三峽壩址地形和水文特性，制定了通航方案：一期工程建設(shè)期間，利用長(zhǎng)江主河道通航;二期工程建設(shè)期間，利用導(dǎo)流明渠及臨時(shí)船閘共同配合通航;三期工程建設(shè)期間，利用永久船閘通航。 在三峽工程二期建設(shè)的六年里，臨時(shí)船閘與導(dǎo)流明渠配合，一左一右分布在長(zhǎng)江兩岸，成為三峽二期施工期間航運(yùn)安全暢通的重要通道，共同攜手完成了三峽二期工程建設(shè)期間的通航任務(wù)。 2002年11月6日，三峽導(dǎo)流明渠勝利實(shí)現(xiàn)截流。之后，臨時(shí)船閘成為“孤獨(dú)的天使”，獨(dú)立承擔(dān)其后五個(gè)多月的長(zhǎng)江通航任務(wù)。 從2003年4月10日開(kāi)始，臨時(shí)船閘封閉停航，并將改建為三峽工程的沖砂閘。 6月16日，長(zhǎng)江三峽壩區(qū)封航67天的歷史終結(jié)。
連通器原理
幾個(gè)底部互相連通的容器，注入同一種液體，在液體不流動(dòng)時(shí)連通器內(nèi)各容器的液面總是保持在同一水平面上。連通器的原理可用液體壓強(qiáng)來(lái)解釋。若在U形玻璃管中裝有同一種液體，在連通器的底部正中設(shè)想有一個(gè)小液片AB。假如液體是靜止不流動(dòng)的。左管中之液體對(duì)液片AB向右側(cè)的壓強(qiáng)，一定等于右管中之液體對(duì)液片AB向左側(cè)的壓強(qiáng)。因?yàn)檫B通器內(nèi)裝的是同一種液體，左右兩個(gè)液柱的密度相同，根據(jù)液體壓強(qiáng)的公式P=ρgh可知，只有當(dāng)兩邊液柱的高度相等時(shí)，兩邊液柱對(duì)液片AB的壓強(qiáng)才能相等。所以，在液體不流動(dòng)的情況下，連通器各容器中的液面應(yīng)保持相平。
連通器的特點(diǎn)是只有容器內(nèi)裝有同一種液體時(shí)各個(gè)容器中的液面才是相平的。如果容器傾斜，則各容器中的液體即將開(kāi)始流動(dòng)，由液柱高的一端向液柱低的一端流動(dòng)，直到各容器中的液面相平時(shí)，即停止流動(dòng)而靜止。如用橡皮管將兩根玻璃管連通起來(lái)，容器內(nèi)裝同一種液體，將其中一根管固定，使另一根管升高、降低或傾斜，可看到兩根管里的液面在靜止時(shí)總保持相平。其原理在生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用，例如，水渠的過(guò)路涵洞、牲畜的自動(dòng)飲水器、水位計(jì)，以及日常生活中所用的茶壺、灑水壺等都是連通器。