三峡大坝排水时,为什么一定要把水喷向天空?是怎么实现的?

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三峡大坝排水时水射向天空,一是因为坝底压力巨大,二是为了保护坝体的特意设计。水分散落下对下游的冲击较小,能够更好地保证三峡大坝的长期使用。



为了能够使大坝更好地发挥防洪抗洪、抗旱发电等作用,大坝排水口都在坝体下部,这样对水的调节范围更大。三峡大坝坝高185米,正常蓄水水位175米,这样的深度之下,坝底承受很大的压力,蓄水水位不同压力也不同,水速也有一些差别。放水时与我们日常所见水龙头一样,水流速越快压力越大,水喷射的越远。

三峡大坝蓄水量大也面临另一个问题,放水时水对混凝土的冲刷也会逐渐破坏坝体结构,为了避免这种情况,专门为大坝设计有导槽,能使水在空中分散并且能够喷射到100多公尺的下游,避免对坝体的剧烈冲刷。另外,三峡大坝有多种用途,防洪之外还有发电、船只通行等,那些在排水时可不一定会使水喷向天空。

大坝泄洪时让水射向天空,一是因为压力大自然而然的结果,另一方面是为了保证大坝能更长期的正常运转。


来看世界呀

我们都看过一些水库大坝向外排水时的图片或视频,也有很多朋友亲临现场感受过,那场面是相当的壮观,水柱从涵洞洞中涌出,力道极大,汹涌澎湃的气势相当震撼。但是有心的朋友都能发现,巨大的水柱快速喷出的时候并不是向下流动,也不是往正前方流动,而往往是向上扬起的,比如三峡大坝,其方向基本是前方地平线向上15度的角度,那么为什么要选择这样的水流出库方式呢?


其实之所以这么设计水的流向,目的主要有一个,那就是保护大坝的坝体了。众所周知,建设水库的主要目的是为了蓄水,有了水和能存水才能发电、防洪、航运、养鱼、灌溉以及工农业和生活用水,建设大坝的目的,也无非是要多蓄水,要多蓄水就要抬高水位,所以很多水库的大坝都是很高的。比如三峡大坝坝高就达到了185米,正常蓄水水位175米,这样巨大的落差,那么当水从水库中通过大坝的发电机孔洞或者导流槽流向水库外面的时候,上下之间有的一百多米的落差,当然就有巨大的压力,水流冲击的力量就很大。





这个时候如果水流直接向下冲的话,那么就会冲出很深的大坑,时间长了就会形成深渊一样的深潭,这样对坝体的安全肯定是很不利的,即便是水平向外流出的话,也容易在前方冲出大坑来,时间长了也会造成安全隐患,所以不如直接让水流向上扬起一定的角度,这样可以让水流向外喷射的更远。比如三峡大坝的导流孔,向外喷射的水柱,就可以远达几十米。

当喷出的水落下的时候。由于下落面积很大,力量也已经很分散,而且有很多都是在空气中减速后变成了水珠,最终以水珠的形式落下来的,那么这样一来的话,对下面地表的冲击就很小了,而且水流基本都是落到了水面上,不会对下面的地表造成大的影响,因此也就不会对大坝带来安全隐患了,所以水库大坝下方的导流槽向上喷水是工程师们一种特意的设计,也是很有科学性的。


科普大世界

这实际上按照我们专业来讲的话叫做挑流坝,实际上,这类似于跟u型导槽,只不过一端比较长一点儿,另一个端比较短。

较长的那个端口接在了大坝的出水口,另外一端较短的,它的末端向上微微翘起,在这里,水经过重力加速度,并加上水压对他的冲压力度,它的动能会促使它向上跃起,所以才会形成标题图片上这种情况。我们仔细观察这张图片的话,我们发现靠近大坝那一段的水流会向上跃起,这实际上这种导水槽可以说起到了重要作用。

为什么要做这种设计呢?事实上这跟一次灾难有关。在19世纪美国的一个小镇,那一天雨水达到了历史最高值和水库里面的水蓄满了,溢过大坝,然后从大坝另外一端流了下来,但是随着水流越来越多,水对于大坝下方他的河床的冲击越来越大,(今日头条漩涡鸣人yy首发于悟空问答)大坝最终被洪水冲垮了,事故原因当然大家都知道,就是因为水对于他大坝下游河床的冲击变大以后,使得下方的河床不能够承受大坝和有上方巨大水体的压力,最终导致大坝在本身没有出现裂缝的情况下,崩塌。

所以在这之后,大家就重视了,这种情况,并且为了防止此类事故的发生,做出了几个措施,首先第一个就是在大坝的下方增加很多巨大的碎石,这些石头能够减缓冲击力度,第二就是在底下做一个很大很深的池子,学术上叫做消力池,第三就是我们上文所提到的三峡大坝做这个措施。

实际上,综合来看,第三种措施是最有效而且效果最好的,因为水流跃起以后,增加了水流在空气之中停滞的时间,由于空气阻力的原因,巨大的水流会分割成很小的部分,在现实的生活中,我们可以自己做一个实验,就是摇一瓢水,然后朝空中泼出去的话,你会发现这瓢水在空中会分解成很多的小雨点落在地上。

另外,由于是多股水流,同时并行排出,水流受空气阻力会慢慢扩大,最终相互影响相互抵消,如果没有挑流,就不可能做到。

综上所述,挑流坝是一种实用的设计。



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