“三峽大壩變形”謠言為何站不住腳? “彈性變形”又是什麼?


“三峽大壩變形決堤”論的傳播者試圖誘導輿論認為,正是“變形、潰壩”造成了景區“封壩”。

但不難發現,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電工程學會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,同時解釋了何為“壩體變形處於彈性狀態”。

在壓力作用下絕對不產生任何變形的工程結構,幾乎不存在。材料在外力作用下產生變形,當外力取消後,材料變形即可消失並能完全恢復原來狀態的性質稱為彈性。超高層建築在大風中的“搖擺”就是基於同樣的道理。根據應力應變三階段,未裂階段為彈性變形、裂縫階段混凝土呈塑性變形分佈、破壞階段塑性變形極限。若果真出現如傳聞般嚴重的變形,壩體馬上就會出現嚴重漏水。這顯然與事實並不相符。

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2019年7月5日的三峽大壩 三峽集團微信公號“三峽小微” 圖

以下為張博庭《關於三峽大壩產生變形的探討和說明》全文:

最近,一條三峽大壩“發生變形並可能潰壩”的消息,在一些微信群裡被傳播,同時附帶疑似谷歌衛星圖的三峽大壩圖片壩體出現扭曲。於是,網絡上有關“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“三峽大壩是走動的,這種設計決定了三峽大壩的脆弱性”。他稱“三峽大壩的塊體與基礎並非一體,大壩的混凝土壩塊是擺在岩石上的,所以受到水壓力和溫度的影響,他會發生不同的變形和位移,也就是說大壩在走。”

一時間讓人感覺到,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人士,確實感到很無奈。你說咱們相信這個傳言吧,它確實也太離譜了。你說你不信吧,可它還真是“有圖,有真相”。

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網傳的三峽大壩扭曲變形衛星影像

記得幾年前,某些國外的反華勢力曾經威脅說“一旦爆發與中國的戰爭,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塗炭。”後來曾有水利水電專家站出來解釋說,在三峽大壩的設計論證過程中,曾經考慮過核武器的威脅,並且做過多種模擬試驗。最後三峽選定的“混凝土重力壩”是能夠抵禦住常規核武器攻擊的。即使壩體在命中幾百萬噸當量的核武攻擊後,大壩也就是炸開一個幾十米的大口子,其作用相當於打開了幾個關不上口的閘門,不會造成潰壩,也不會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。

據了解,其實從谷歌地圖上看到的衛星圖片,是通過拍攝的多張圖片,結合地理坐標等信息,經過拼接修正後再生成的。已經有遙感專家猜測“可能是國外公司不掌握中國的重要地理坐標數據,因此修正後的圖片就會不准確,視覺效果上可能發生變形。”當然,我們也不能完全排除,是不是有人故意在照片拼接時做些了手腳。

其實,中國的三峽只是世界上最大的水電站(水電裝機容量世界第一),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後。

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

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。為什麼“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。

謠言經不起推敲。為什麼世界上建有的幾十萬座水庫大壩,從來沒有一個出現過“嚴重變形”,而偏偏中國的三峽出了這種問題?原因恐怕只有一個,有人(有意或者無意地)在照片上做了手腳。因為,根據常識,大壩的建築材料都是脆性的。一旦在水壓力下,出現(謠言中)如此嚴重的變形,馬上就會出現嚴重的漏水、甚至垮塌。也就是說,只變形、不漏水的“大壩”在現實中不可能存在。

其實,早在21世紀初期三峽水庫175米蓄水年前,這位旅居德國自稱“水利專家”的王維洛,就曾在網絡上大肆散佈說“中國的三峽大壩,出現了嚴重的設計錯誤。三峽水庫的水利坡度不應該是2米,而是42米。因此,最終的三峽大壩不可能實現蓄水到175米的目標。除非把三峽的移民增加到250萬。”

對於這個謠言,當時我們很多水利專家(包括我國最水利界著名的潘家錚院士)都進行過解釋和說明,但始終都沒有辦法澄清(當時的貓眼論壇每天都有關於三峽蓄水的爭論)。直到2010年三峽水庫成功蓄水到175米,實測的水利坡度只有1米多,上述謠言才被事實揭穿。王維洛此後銷聲匿跡了一段時間,也不再敢自稱“水利專家”了。想不到十幾年之後,這個當年的騙子,又打著“水利專家”的旗號出來騙人了。

關於三峽大壩的彈性變形情況,三峽集團微信號(“三峽小微”)發布的《三峽樞紐工程質量檢查專家組談三峽大壩安全監測系統和壩體變形現狀》文章已經介紹得很清楚了。

文章說“三峽大壩2006年全線擋水、2010年至2018年連續9年蓄水至175m水位運行,運行以來的監測資料表明:各建築物工作性態正常,工程運行安全可靠。大壩變形方面,截至2019年4月,壩基累計垂直位移在1.45mm~26.69mm之間,壩體沉降趨於穩定,蓄水前後沒有明顯增加;壩基上下游方向水平位移在-0.24mm~4.63mm之間,蓄水前後壩基位移變化多在1.0mm以內;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週期性變化,一般每年冬季向下游位移,夏季向上遊位移;垂直位移和水平位移分佈與壩高相關,表現為河床中間大,兩岸逐漸減小,符合重力壩變形規律,壩體變形處於彈性狀態,各項指標均在設計允許範圍內。”

這些觀測數據比較專業,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,任何建築結構都必然發生一定的彈性變形。例如,我們常見的高樓大廈,因為它只有下面的基礎是相對固定的,所以,在風力作用下,常常會發生一定的結構變形(位移晃動)。水壩的結構與高樓大廈有所不同,它下面的基礎和左右兩岸壩肩三面都是相對固定的。所以,儘管水庫的水壓力要比自然界中的風壓力大得多,大壩的結構變形要比高樓大廈小得多(通常要小幾個數量級)。在壓力作用下絕對不產生任何變形的工程結構,幾乎是不存在的。

觀測數據中的“壩頂上下游方向水平位移在-1.82mm~28.70mm之間”就相當於高樓大廈在風壓力的作用下產生的結構變形。一般來說,一座185米高的大樓,在風壓力的作用下產生幾十厘米的彈性位移,是非常正常的現象。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,三峽大壩結構穩定性非常高。即使在巨大的水壓力作用下,大壩的結構變形也非常小。

此外,與近似鋼架結構的高樓大廈不同,水壩的大體積混凝土塊體在巨大壓力下,除了要產生結構變形之外,還會產生一定的材料變形。所觀測的數據“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,這說明澆築大壩混凝土的質量,還是非常好的。

數據中的“截至2019年4月,壩基累計垂直位移在1.45mm~26.69mm之間,壩體沉降趨於穩定,蓄水前後沒有明顯增加”主要反映的是大壩的垂直沉降。這裡的數值大小,主要取決於大壩基礎的具體情況。在沉降方面,最重要的表述是“壩體沉降趨於穩定,蓄水前後沒有明顯增加”。

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洩洪中的三峽大壩

總之,三峽集團微信所公佈這些數據,對於專業人士來說,很快都會發現三峽大壩的建設質量之高。但對於一些沒有什麼工程概念、不知道任何建築結構在壓力荷載作用下都會產生一定位移和變形的人士來說,也難免會產生“鬧了半天,三峽大壩還真產生了變形”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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