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“三峽大壩變形”謠言為何站不住腳?“彈性變形”又是什么?

瀏覽:8453 時(shí)間:2020-05-20

“三峽大壩變形決堤”論的傳播者試圖誘導(dǎo)輿論認(rèn)為,正是“變形、潰壩”造成了景區(qū)“封壩”。

但不難發(fā)現(xiàn),上述謠言從很多角度來看都站不住腳。澎湃新聞邀請中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)副秘書長張博庭為此撰文,剖析了“三峽大壩變形”謠言中的偽科學(xué),同時(shí)解釋了何為“壩體變形處于彈性狀態(tài)”。

在壓力作用下絕對不產(chǎn)生任何變形的工程結(jié)構(gòu),幾乎不存在。材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)外力取消后,材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來狀態(tài)的性質(zhì)稱為彈性。超高層建筑在大風(fēng)中的“搖擺”就是基于同樣的道理。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變?nèi)A段,未裂階段為彈性變形、裂縫階段混凝土呈塑性變形分布、破壞階段塑性變形極限。若果真出現(xiàn)如傳聞般嚴(yán)重的變形,壩體馬上就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重漏水。這顯然與事實(shí)并不相符。

2019年7月5日的三峽大壩 三峽集團(tuán)微信公號(hào)“三峽小微” 圖

以下為張博庭《關(guān)于三峽大壩產(chǎn)生變形的探討和說明》全文:

最近,一條三峽大壩“發(fā)生變形并可能潰壩”的消息,在一些微信群里被傳播,同時(shí)附帶疑似谷歌衛(wèi)星圖的三峽大壩圖片壩體出現(xiàn)扭曲。于是,網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)“三峽大壩即將垮塌,下游幾百萬人危在旦夕”的傳言不脛而走。特別是還有一位“旅居德國”、自稱“水利專家”的王維洛,透露說“三峽大壩是走動(dòng)的,這種設(shè)計(jì)決定了三峽大壩的脆弱性”。他稱“三峽大壩的塊體與基礎(chǔ)并非一體,大壩的混凝土壩塊是擺在巖石上的,所以受到水壓力和溫度的影響,他會(huì)發(fā)生不同的變形和位移,也就是說大壩在走。”

一時(shí)間讓人感覺到,似乎中國的水利專家們都不敢說出真相。聽到這種傳言,作為水利水電的專業(yè)人士,確實(shí)感到很無奈。你說咱們相信這個(gè)傳言吧,它確實(shí)也太離譜了。你說你不信吧,可它還真是“有圖,有真相”。

網(wǎng)傳的三峽大壩扭曲變形衛(wèi)星影像

記得幾年前,某些國外的反華勢力曾經(jīng)威脅說“一旦爆發(fā)與中國的戰(zhàn)爭,首先要用原子彈轟擊三峽大壩,可以讓下游的幾千萬人生靈涂炭?!焙髞碓兴妼<艺境鰜斫忉屨f,在三峽大壩的設(shè)計(jì)論證過程中,曾經(jīng)考慮過核武器的威脅,并且做過多種模擬試驗(yàn)。最后三峽選定的“混凝土重力壩”是能夠抵御住常規(guī)核武器攻擊的。即使壩體在命中幾百萬噸當(dāng)量的核武攻擊后,大壩也就是炸開一個(gè)幾十米的大口子,其作用相當(dāng)于打開了幾個(gè)關(guān)不上口的閘門,不會(huì)造成潰壩,也不會(huì)對下游造成太大的洪水威脅。今天看來,讓照片變形的威力,居然可以大過原子彈。威脅使用原子彈所能引起的恐慌,居然不如讓照片變形的謠言。

據(jù)了解,其實(shí)從谷歌地圖上看到的衛(wèi)星圖片,是通過拍攝的多張圖片,結(jié)合地理坐標(biāo)等信息,經(jīng)過拼接修正后再生成的。已經(jīng)有遙感專家猜測“可能是國外公司不掌握中國的重要地理坐標(biāo)數(shù)據(jù),因此修正后的圖片就會(huì)不準(zhǔn)確,視覺效果上可能發(fā)生變形?!碑?dāng)然,我們也不能完全排除,是不是有人故意在照片拼接時(shí)做些了手腳。

其實(shí),中國的三峽只是世界上最大的水電站(水電裝機(jī)容量世界第一),但三峽的水庫和大壩,在世界上都不是最大的。三峽水庫的蓄水量,在世界上只能排在第20多位。世界上庫容最大的烏干達(dá)歐文水庫,庫容要比三峽大上幾十倍。三峽大壩的壩高,在世界上也要排到幾十位之后。

這些比三峽大幾十倍的水庫、大壩,大都已經(jīng)建成幾十年、上百年了,但從未聽說過它們什么水庫“壓偏了地軸”或者大壩“出現(xiàn)了變形”等等怪事。為什么我們比它們小得多(建成也要晚很多年)的三峽,卻總是屢屢出現(xiàn)“奇跡”?

大家都知道三峽是世界上最大的水電站,但可能不太了解三峽的水庫和大壩,在世界上根本還排不上號(hào)。為什么“水庫再大”、”水壩再高“,只要建在國外都是安全的,但只要建在中國,就一定要出大問題?造謠者的邏輯矛盾昭然若揭。

謠言經(jīng)不起推敲。為什么世界上建有的幾十萬座水庫大壩,從來沒有一個(gè)出現(xiàn)過“嚴(yán)重變形”,而偏偏中國的三峽出了這種問題?原因恐怕只有一個(gè),有人(有意或者無意地)在照片上做了手腳。因?yàn)椋鶕?jù)常識(shí),大壩的建筑材料都是脆性的。一旦在水壓力下,出現(xiàn)(謠言中)如此嚴(yán)重的變形,馬上就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏水、甚至垮塌。也就是說,只變形、不漏水的“大壩”在現(xiàn)實(shí)中不可能存在。

其實(shí),早在21世紀(jì)初期三峽水庫175米蓄水年前,這位旅居德國自稱“水利專家”的王維洛,就曾在網(wǎng)絡(luò)上大肆散布說“中國的三峽大壩,出現(xiàn)了嚴(yán)重的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。三峽水庫的水利坡度不應(yīng)該是2米,而是42米。因此,最終的三峽大壩不可能實(shí)現(xiàn)蓄水到175米的目標(biāo)。除非把三峽的移民增加到250萬?!?/p>

對于這個(gè)謠言,當(dāng)時(shí)我們很多水利專家(包括我國最水利界著名的潘家錚院士)都進(jìn)行過解釋和說明,但始終都沒有辦法澄清(當(dāng)時(shí)的貓眼論壇每天都有關(guān)于三峽蓄水的爭論)。直到2010年三峽水庫成功蓄水到175米,實(shí)測的水利坡度只有1米多,上述謠言才被事實(shí)揭穿。王維洛此后銷聲匿跡了一段時(shí)間,也不再敢自稱“水利專家”了。想不到十幾年之后,這個(gè)當(dāng)年的騙子,又打著“水利專家”的旗號(hào)出來騙人了。

關(guān)于三峽大壩的彈性變形情況,三峽集團(tuán)微信號(hào)(“三峽小微”)發(fā)布的《三峽樞紐工程質(zhì)量檢查專家組談三峽大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)和壩體變形現(xiàn)狀》文章已經(jīng)介紹得很清楚了。

文章說“三峽大壩2006年全線擋水、2010年至2018年連續(xù)9年蓄水至175m水位運(yùn)行,運(yùn)行以來的監(jiān)測資料表明:各建筑物工作性態(tài)正常,工程運(yùn)行安全可靠。大壩變形方面,截至2019年4月,壩基累計(jì)垂直位移在1.45mm~26.69mm之間,壩體沉降趨于穩(wěn)定,蓄水前后沒有明顯增加;壩基上下游方向水平位移在-0.24mm~4.63mm之間,蓄水前后壩基位移變化多在1.0mm以內(nèi);壩頂上下游方向水平位移在-1.82mm~28.70mm之間,主要受水位和溫度影響呈周期性變化,一般每年冬季向下游位移,夏季向上游位移;垂直位移和水平位移分布與壩高相關(guān),表現(xiàn)為河床中間大,兩岸逐漸減小,符合重力壩變形規(guī)律,壩體變形處于彈性狀態(tài),各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)?!?/p>

這些觀測數(shù)據(jù)比較專業(yè),可能需要簡單解釋一下。

首先需要說明的是,在壓力荷載作用下,任何建筑結(jié)構(gòu)都必然發(fā)生一定的彈性變形。例如,我們常見的高樓大廈,因?yàn)樗挥邢旅娴幕A(chǔ)是相對固定的,所以,在風(fēng)力作用下,常常會(huì)發(fā)生一定的結(jié)構(gòu)變形(位移晃動(dòng))。水壩的結(jié)構(gòu)與高樓大廈有所不同,它下面的基礎(chǔ)和左右兩岸壩肩三面都是相對固定的。所以,盡管水庫的水壓力要比自然界中的風(fēng)壓力大得多,大壩的結(jié)構(gòu)變形要比高樓大廈小得多(通常要小幾個(gè)數(shù)量級(jí))。在壓力作用下絕對不產(chǎn)生任何變形的工程結(jié)構(gòu),幾乎是不存在的。

觀測數(shù)據(jù)中的“壩頂上下游方向水平位移在-1.82mm~28.70mm之間”就相當(dāng)于高樓大廈在風(fēng)壓力的作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形。一般來說,一座185米高的大樓,在風(fēng)壓力的作用下產(chǎn)生幾十厘米的彈性位移,是非常正常的現(xiàn)象。而一座185米高,2000多米長的大壩,在巨大的水壓力作用下,所產(chǎn)生的最大彈性位移,最多也沒超過28.7毫米。這說明,三峽大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常高。即使在巨大的水壓力作用下,大壩的結(jié)構(gòu)變形也非常小。

此外,與近似鋼架結(jié)構(gòu)的高樓大廈不同,水壩的大體積混凝土塊體在巨大壓力下,除了要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形之外,還會(huì)產(chǎn)生一定的材料變形。所觀測的數(shù)據(jù)“壩基上下游方向水平位移在-0.24mm~4.63mm之間”主要是來自大壩的混凝土材料變形。超過百米的大體積混凝土,在巨大的水壓力下,最大的材料變形地方都沒有超過5毫米,這說明澆筑大壩混凝土的質(zhì)量,還是非常好的。

數(shù)據(jù)中的“截至2019年4月,壩基累計(jì)垂直位移在1.45mm~26.69mm之間,壩體沉降趨于穩(wěn)定,蓄水前后沒有明顯增加”主要反映的是大壩的垂直沉降。這里的數(shù)值大小,主要取決于大壩基礎(chǔ)的具體情況。在沉降方面,最重要的表述是“壩體沉降趨于穩(wěn)定,蓄水前后沒有明顯增加”。

泄洪中的三峽大壩

總之,三峽集團(tuán)微信所公布這些數(shù)據(jù),對于專業(yè)人士來說,很快都會(huì)發(fā)現(xiàn)三峽大壩的建設(shè)質(zhì)量之高。但對于一些沒有什么工程概念、不知道任何建筑結(jié)構(gòu)在壓力荷載作用下都會(huì)產(chǎn)生一定位移和變形的人士來說,也難免會(huì)產(chǎn)生“鬧了半天,三峽大壩還真產(chǎn)生了變形”的誤解。所以,非常有必要再作出以上解釋。

澎湃新聞特約撰稿 張博庭

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