全国科普日｜《水气携手保安全——白鹤滩泄洪洞的奥秘》

就在上月金沙江畔再次传来喜讯白鹤滩水电站投产发电机组达到1,000万千瓦再次将我们的目光带回这座大国重器
作为当今世界在建规模最大技术难度最高的水电工程白鹤滩水电站共创造了6项世界之最

今天带大家走进这其中之一世界最大的泄洪洞它有什么奥秘呢？

白鹤滩泄洪洞之大 有一个直观的体现每秒泄水1.2万方也就是说 仅需18分钟它排泄的洪水就可以填满一个西湖如此高效的泄水意味着洞内水流流速非常高我们实测最大超过47m/s也就是时速170公里高速水流 就成为泄洪洞安全最大的挑战其实 世界上所有百米以上的高坝都被高速水流问题所困扰为什么会这样呢？这就涉及到水流中一种神秘而又可怕的现象

大家或许了解对于水和空气这样的流体而言流动的速度越快压强就越低在泄洪洞中 甚至可以接近真空压强在这种情况下水中就会出现大量的真空泡然而 这种真空泡很不稳定非常容易就破灭爆炸结构在这种现象的作用之下就会发生破坏在工程中它曾在高强度的混凝土上凿出超过11米深的破坏坑那么面对这样一种自然现象我们人类是不是就束手无策了呢？

在几十年的工程实践中工程师惊奇的发现当水中混掺有一定量的空气时这种破坏就会缓解甚至消失也就是说水气携手就可以保护结构的安全据此工程师提出给泄洪洞设置掺气结构最常见的就是在底部设置一个台阶并进行通气这种技术方案在全世界的水电工程中得到了广泛的应用取得了很好的效果但问题是不是一劳永逸的得到了解决呢？很遗憾并没有即使到近年来有掺气结构的泄洪洞破坏仍然时有发生这又是为什么呢？

针对这个问题中国水科院专家团队开展了大量的工程调研和试验研究发现从底部掺入水中的空气并不能立马对侧面边墙提供保护作用这就是传统掺气结构的局限所在对此水科院专家团队创新性的提出了三维全断面掺气的思路即从底部和两个侧面同时对水流进行掺气经过我们的反复论证和针对性研究这项技术方案应用于白鹤滩泄洪洞

去年9月白鹤滩泄洪洞迎来了建成之后的首次试验性泄洪闸门开启之后混合着空气的高速水流从洞口喷涌而出壮观异常泄洪后的检查表明整个泄洪洞完好无损证明我们的技术方案真正确保了白鹤滩泄洪洞的安全泄洪也让我们更有信心将我们的成果推广到其他工程中去未来水科团队也会继续努力为祖国水电事业的发展做出新的更大贡献！