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三峡大坝建成历程:4分钟看懂水电站发展史

闻名于世的三峡大坝工程究竟是如何一步步建起来的?本期视频,舰长带你揭秘真相。这是一百多年前法国建造的大坝,工程师先在掩体中炸出两条隧道,然后把装有巨石的钢笼扔到河里作为临时围堰,最后用混凝土进行加固。此时,上游的水位开始上涨,并通过两条隧道向下游流去。为了防止河水回流,工程师又建造了第二个尾焰。当两个围堰之间的水完全干涸后主大坝的建造便浩浩荡荡开始了。一层层的巨型混凝土结构不断从河道中拔地而起,最终达到了30层楼的高度。随后,工程师关闭隧道闸门,操作人员打开了涡轮发电机。至此,世界上第一座大坝便可以直接进行水力发电了,其能产生128兆瓦的电力,可供给当时整个巴黎式的用电。

早期大坝建设探索

随着第二次工业革命的发展,人类逐渐进入了电气时代,对电力的需求也越来越大,因此工程师决定建造一个能够达到1000兆瓦的水电站,这便是举世闻名的胡佛水坝。但在使用混凝土浇筑坝体时,工程师却遇到了个棘手的问题,如果将混凝土一次性浇筑,当外部混凝土冷却硬化后,内部混凝土却依然会保持高温,很可能发生膨胀、开裂等情况。为此,工程师将混凝土一块块的分开进行浇灌,并提前把多根钢制水管嵌入到了所有混凝土块中。巨大的水冷工厂将完全冷却后通过管道输送到大坝内部,为600万吨混凝土持续降温。当所有混凝土块完全冷却后,体积将逐渐收缩,但不会破裂。每块混凝土间都出现了缝隙,工程师又在缝隙处填上了水泥。这种巧妙的设计让水坝坚固无比,其储水量也达到了350亿立方米,为美国西部城市的电力供给做出了不可磨灭 的贡献。

水电站建设示意图

三峡大坝的宏伟建造

然而,随着水坝越建越大,它的安全隐患也不断变高,一旦遇到极端连续降雨天气,快速上升的水位将迅速淹没大坝,压力达到极限后便可能发生溃坝,导致下游出现严重的洪涝灾害。为此,工程师直接在大坝中间加了一个巨型闸门用来泄洪。但由于水流冲击力太过可怕,长期以往河床会被不断侵蚀,最终导致坝体发生倾斜倒塌。于是,工程师又在大坝底部修建了一个混凝土坡道,当上方水流冲来时,便会形成翻滚的漩涡,能量彼此抵消,最终失去破坏力。

随着工业技术的不断发展,我国的基建狂魔工程师们决定建造一个世界上最大的水坝。他们先是在宽达几公里的长江中建了一圈石头围堰,阻挡部分河流,等到中间的河流干涸后,便开始建造主坝的前两部分。接着将数吨泥土倒入长江中,并在顶部继续建造混凝土围堰。当河流被彻底拦截后,他们便开始修建大坝的最后一段。在施工完成后撤掉尾焰时,整个水面比河床高出近200米。水流沿着巨大的混凝土管道源源不断地流向多个涡轮机,并依次传递到发电机转子上。在发电机上还装有一圈磁铁,转动时经过铜线圈产生电能。这里的一台发电机就相当于一座小型核电站。而整个三峡大坝一共有32台70万千瓦的水轮发电机,能为6000万人提供足够的电力。

但当七月雨季水位过高时,三峡大坝也不得不开闸泄洪。可由于水位太高,接近200米,如果直接落到坡底的话,很可能会破坏大坝的地基。为此,工程师在泄洪道上安装了特制的混凝土坡道,它能将水在空中分解成小水滴,并失去大部分破坏性能量,不会对下游造成任何伤害。可作为水路运输核心的长江大坝整体近60层楼的高度,使通船成为了一个棘手问题。为此,工程师直接建了个升降机,通过多根电缆牢牢固定在钢槽上,由16个1000吨的混凝土块作为配重工具。当轮船停靠到钢槽内启动后,混凝土块便能利用重力拉动钢槽,使轮船迅速爬升到大坝顶部。利用这一独特的方法,每艘船只通过大坝的时间直接缩短到了30分钟左右。在中国工程师的不断努力下,世界上最大的三峡水电站终于在2009年建造完成了。

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