世界上最大的人造连通器

2017-05-01

天下第一门

永久船闸共有24扇人字闸门。三分之二的人字门高38.5米，宽20米，厚3米，重达850吨，面积接近两个篮球场，其外形与重量均为世界之最，号称“天下第一门”。

基础开挖最深

三峡船闸的开挖边坡最大高度达170米,是世界船闸开挖边坡高度之最。

世界船闸衬砌式结构高度之最

三峡船闸为与岩体共同工作的薄衬砌结构，结构最大高度达70米，是世界船闸衬砌式结构高度之最。这样一个庞然大物，完全是中国人自己制造的，而且制造水平相当高，不仅开关自如，还滴水不漏。

世界级技术难题

三峡五级船闸是世界上规模最大，水头和技术难度最高，它要解决的问题都远远超过了一般的船闸。三峡船闸的建成，表明我国在这方面的技术已达到世界领先水平。三峡船闸水头很高，要采用多级船闸解决水力学问题和更好的适应三峡地形的条件。五级船闸的总设计水头为 113米，分成了五级以后，上下级之间最大水头还有45.2米，这个数字仍大大超过世界上最大一级船闸34.5米的水头，所以为解决船闸的水力学问题需要在输水系统布置方面以及廊道的高程和体形方面、阀门的形式等各个方面采取特殊的不同一般船闸的做法。另外，船闸在岩石山体里面开挖兴建三峡的船闸基础条件很好，为了充分利用岩石的优良条件，节省工程量，结构采用了薄衬砌的闸室、闸首和输水隧洞。在两线船闸中间保留了岩体隔墩，要求混凝土结构与岩石共同承受荷载，所以在设计和施工方面就要相应地采取一系列技术措施，以保证结构和山体安全正常地工作的条件。由于船闸上下游水位落差达113米，修建船闸要在花岗岩山体中切出一道最大开挖深度为176米的高边坡。如何保持高边坡岩体内的稳定和控制边坡的变形，经过多年潜心攻关，长江委提出船闸高边坡设计方案，较好地解决了高边坡的稳定和变形控制问题。船闸的闸门最大高度达到38.5米，闸门结构既要满足受力的刚度要求，又要能够适应岩体少量变形时可靠止水。闸门的重量超过800吨，所以闸门的底枢的润滑要采取目前世界上比较新的自润滑技术。除此之外，三峡船闸运行工况复杂，如何保证对船闸实施实施有效监控，以及船闸的安全监测、消防等问题均属技术难题，设计人员均一一破解。

船闸级数之最

葛洲坝船闸是一级船闸，三峡船闸是五级船闸，为目前全球级数最多的船闸。水头：葛洲坝船闸的最大水头为27米，而三峡船闸的总水头为113米，单级最大工作水头45.2米，无论总水头还是单级水头都比葛洲坝船闸大，为目前世界船闸中“水头之最”。

人字门大小和重量之最

葛洲坝闸人字门最大高度为34.5米，重为600吨，而三峡船闸人字门最大高度38.5米，人字门最大单扇门重850吨，居当今“世界之最”。

船闸介绍

基础开挖深度：

葛洲坝船闸的开挖深度很小,三峡船闸的开挖边坡最大高度达170米。

船闸的结构形式：

葛洲坝船闸为重力式结构,三峡船闸为与岩体共同工作的薄衬砌结构，结构最大高度达70 米。两者的相同点也不少。比如，两个船闸的设计建设者一样，都是由长江委设计的，施工的也是我们中国人;都建在长江主干道上，两者相距仅约40公里;都是承担客货船的通航，两个船闸通过的最大船队都是1.2万吨级，两个船闸每年单向通过能力都是5000万吨，两线船闸的闸室有效尺寸与葛洲坝工程的1号和2号船闸相同;在建的三峡一级垂直升船机承船厢有效尺寸与葛洲坝工程3号闸相同;两个船闸运行的基本原理一样。川江水运步入黄金时代 6月16日，三峡船闸试通航后，川江航运迎来了前所未有的黄金时刻，航运效益将大大超过天然航道时期，原来滩险水急的川江航道就此步入百舸争流的时代，呈现出一派繁荣的景象。三峡工程完全建成后，长江的航运能力得到大大的提高。水库回水至重庆丰都，从宜昌至重庆660公里长江航道中139处急流、险滩、浅滩淹没水中，可以使目前只能行驶3000吨级船队提高到万吨级，从上海长江口直达重庆，而长江的单向年通航能力也可从原来约1000万吨提高到5000万吨，其运输成本则比以前减少35%—37%。三峡天堑变成坦途后，船舶的运行周期大大缩短，宜昌至重庆的深水航道，可就是水上“高速公路”了，航行时间比天然河道可节省6至8个小时。同时，蓄水通航后，库区港口水域宽阔，码头条件优越，船舶航行条件极大改善，将使运输船队有条件扩大规模、加大载量，有利于船型、船队向标准化、大型化方向发展，给长江水上运输的结构性优化调整提供了契机。三峡船闸试通航将成为长江航运发展史上的一个重要里程碑。

战争袭击生化防备：

三峡工程的防护历来为三峡工程方案研究所重视，六十年代初我国第一个原子弹试验时，大坝模型就参加了核试验，所以核战争对大坝的破坏是无疑的，前期也曾研究过地下方案，但投资过于巨大，无法实施，长江委曾做过溃坝试验研究，对三峡大坝因战争溃坝的损失有正确估计，由于西陵峡下段对溃坝后流量的制约，战争原因的溃坝将不致影响江汉平原，损失是局部的，现在的防护由总参专家参加论证，认为现在战争是有预兆的，可以采取预泄的办法，在战争发生前将三峡水位下泄到安全水位。在反恐方面，有关部门正在研究。三峡这么大的工程，一旦被袭击，虽然对大坝威胁不大，但也会造成一定的损失。三峡库区奉节县在1942年抗日战争期间曾经发生过炭疽病，在搬迁过程中，中央派出专家在现场制定治理方案，有关物品都用火焚烧了。搬迁2个月以后又化验周围的环境，没有查到任何炭疽病，因此是很安全的。

三峡船闸为什么要分五级三峡船闸为五级船闸，这样船只通过最快也要大约2小时35分钟，为什么要这样设计呢? 上下游水位落差在几米、十几米左右的一般修筑单级船闸就可以了。落差在20米以上的，以至于像三峡大坝 113米的落差，就要考虑多级船闸。三峡船闸所选定的方案，是根据技术和施工难易、投资多少、运行与管理是否方便等诸多因素，作多种方案的比较后，确定将总设计水头分为五级。

轮船怎样过闸：

“大船爬楼梯，小船坐电梯”——可以这样形象地描绘船舶过大坝的两种方式。“楼梯”是即将试通航的双线五级船闸，“电梯”则是尚未完建的升船机。船舶如何穿越这座举世无双的“楼梯”?如，船从下游驶来，需过大坝上行，先将五闸室水位降到与下游水位一致，打开下闸门，船舶进入闸室;关闭下闸门，输水系统充水抬高闸室水位，船舶随闸室水位上升而上升，当水位与四闸室水位齐平时，打开五闸首人字闸门，船舶就好像爬过一级阶梯，轻松驶入上一级闸室。如此上升，直至驶出一闸室，进入高峡平湖。如船舶是从上游往下游走，过程正好相反。永久船闸的设计很科学，有两条道，一边上行，一边下行，互不干扰，节省时间。过闸大约要两个半小时。枢纽施工17年断航仅67天在三峡工程长达17年的建设时间里，除了断航了67天客货运输需要翻坝之外，其余的时间长江畅通无阻。这在世界上也是绝无仅有的，其他国家在内河上修建大规模水利枢纽时，一般都停止航运。修建葛洲坝工程时也断航了 8个月。那么，五级船闸通航前，三峡工程是如何做到既不影响工程施工，又保证长江通航的呢? 按照工程设计，根据三峡坝址地形和水文特性，制定了通航方案：一期工程建设期间，利用长江主河道通航;二期工程建设期间，利用导流明渠及临时船闸共同配合通航;三期工程建设期间，利用永久船闸通航。在三峡工程二期建设的六年里，临时船闸与导流明渠配合，一左一右分布在长江两岸，成为三峡二期施工期间航运安全畅通的重要通道，共同携手完成了三峡二期工程建设期间的通航任务。 2002年11月6日，三峡导流明渠胜利实现截流。之后，临时船闸成为“孤独的天使”，独立承担其后五个多月的长江通航任务。从2003年4月10日开始，临时船闸封闭停航，并将改建为三峡工程的冲砂闸。 6月16日，长江三峡坝区封航67天的历史终结。

连通器原理

几个底部互相连通的容器，注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。连通器的原理可用液体压强来解释。若在U形玻璃管中装有同一种液体，在连通器的底部正中设想有一个小液片AB。假如液体是静止不流动的。左管中之液体对液片AB向右侧的压强，一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强。因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同，根据液体压强的公式P=ρgh可知，只有当两边液柱的高度相等时，两边液柱对液片AB的压强才能相等。所以，在液体不流动的情况下，连通器各容器中的液面应保持相平。

连通器的特点是只有容器内装有同一种液体时各个容器中的液面才是相平的。如果容器倾斜，则各容器中的液体即将开始流动，由液柱高的一端向液柱低的一端流动，直到各容器中的液面相平时，即停止流动而静止。如用橡皮管将两根玻璃管连通起来，容器内装同一种液体，将其中一根管固定，使另一根管升高、降低或倾斜，可看到两根管里的液面在静止时总保持相平。其原理在生产实践中有着广泛的应用，例如，水渠的过路涵洞、牲畜的自动饮水器、水位计，以及日常生活中所用的茶壶、洒水壶等都是连通器。