三峡大坝是终极豆腐渣,命在顷刻?(图片来源:STR/AFP/GettyImages)
【新西兰鹰视野中文网】(编者注:2019年,三峡大坝严重扭曲变形引发广泛关注。而今年六月以来,南方多地出现大暴雨,再次引起外界担忧。)近日推特上热传一条消息,疑是拥有国家一级注册结构工程师、中国建筑科学研究院博士生导师、建研科技股份有限公司总工程师等多个头衔的黄小坤,在微信朋友圈发文示警:“宜昌以下跑,最后说一次”。
Jennifer Zeng 曾錚@jenniferatntdA Chinese engineer is warning people to run away from the Three Gorges Dam, which is in grave danger.#三峡大坝 工学硕士学位,国家一级注册结构工程师,现任中国建筑科学研究院研究员、博士生导师,建研科技股份有限公司总工程师、研发中心主任黄小坤在朋友圈说:宜昌以下跑,最后说一次!
Quella.@Quella0306520#三峡大坝 #China #新华社 #Beijing #chinaxinhuanews
我现在最害怕的三峡大坝决堤。真的害怕… 三峡大坝决堤后,四分之一的中国将被夷为平地。既然三峡大坝已经变形,为什么还不炸掉它?难道这些不是国内媒体最应该关注的吗?难道国家要让国内长江中下游生灵涂炭?
(图片来源:网络)
现将旅居德国的水利专家王维洛于2019年所写万字长文《三峡大坝存在的严重安全技术问题和产生问题的根本原因》,在此刊出。
一、摘要
三峡大坝从左至的布置为:三峡船闸,垂直升船机,左岸非溢流坝段和电源电站、左岸电站,泄洪坝段,右岸非溢流坝段和右岸电站,右岸地下电站,一共由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理。每一个坝块可能有弹性变形,但是三峡大坝不存在弹性变形,因为大坝不是一个整体结构,坝块与坝块之间是靠接缝连接的,坝块高低又大不相同,大坝变形不可能是连续的。
根据已经掌握的资料,三峡大坝存在的严重安全技术问题主要在以下几个部位(自左到右):
- 三峡船闸;
- 三峡升船机;
- 三峡大坝左厂房1号到5号坝块;
- 三峡大坝泄洪坝段。
三峡大坝存在的严重安全风险的根本原因在于
- 过高估计三峡大坝地基的所谓的“天赐”条件;
- 大量使用炸药破坏了坝基和山体的稳定,仅开挖三峡船闸河道所使用的炸药量就多达2.2万吨;
- 钢筋使用量过低,降低了钢筋混凝土的强度;
- 为创造世界纪录,追赶速度,忽略混凝土浇筑过程中的温度处理;
- 为了节省建造成本而降低混凝土的质量;
- 大坝坝块高低之间相差很大,而大坝的稳定只是从最高的、坝基最宽的坝块出发,忽略了最低的、坝基最窄坝块的稳定;
- 三峡工程的早期投资被挪用投入股票市场;
- 三峡大坝工程层层转包,最终由非专业的农民工完成;
- 负责三峡大坝工程质量检查的院士们的失职,说假话;
- 负责三峡大坝工程建造公司领导层的腐败。
二、道歉与致谢
笔者首先必须向读者道歉,虽然一直以来笔者对三峡工程持批判态度,对三峡工程质量也持怀疑与批判的态度,但是总以为,林一山利用建设葛洲坝大坝工程的机会,在宜昌聚集了二十万中国水电专业建设队伍,准备建设三峡大坝。以这支专业建设队伍,三峡大坝质量就是差,也不会太差。中国人的人定胜天(编注:其实是中共的洗脑灌输所致)的思维多么根深蒂固,也不至于会到丧失理智的地步,会用2.2万吨的炸药(投在广岛的原子弹的爆炸威力相当于1.5万吨炸药)去炸开三峡船闸通道。看来笔者真是错了,三峡大坝存在的严重安全技术问题,其严重程度远远超出笔者原来的估计。
笔者在这里对本次三峡大坝安全问题讨论的所有参与者表示感谢,是你们的参与,使得这个关系到中华民族子孙后代命运的问题,能够在我们这一代人的手中更加清晰一些。笔者特别要感谢那些参与三峡大坝建设的工程师与管理者,用亲身经历指出三峡大坝的质量问题,指出三峡大坝工程层层转包的问题;笔者特别要感谢指出三峡工程领导层挪用建设三峡大坝资金用于投资股票市场的朋友;特别是要感谢原川大水利系的朋友,他们指出在三峡大坝工作的校友对拆坝与不拆坝问题的迷茫;特别要感谢原华东水利学院或者原河海大学的朋友,他们指出教授们、老师们发自内心的对三峡工程的反对。笔者特别要感谢马可安先生对三峡大坝安全问题的独到的分析;笔者要特别感谢最早揭露三峡大坝存在两千多条裂缝的记者、现在闲赋在家的年轻力壮的赵世龙先生,祝他有朝一日能够在神州大地上重操旧业,自由发声。
三、三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理
根据《百度百科》,三峡大坝为混凝土重力坝,坝顶高程海拔185m,最大坝高181m,轴线全长2309.47米。
从长江左岸至右岸三峡枢纽建筑物的布置是:三峡船闸,垂直升船机,左岸非溢流坝段和电源电站、左岸电站,泄洪坝段,右岸非溢流坝段和右岸电站,右岸地下电站。
三峡大坝为混凝土重力坝,最大坝高181米(坝顶高程185米,坝基高程4米);坝轴线全长2309.47米。大坝由非溢流坝段、厂房坝段和泄洪坝段组成,非溢流坝段用来挡水,厂房坝段用来发电,泄洪坝段用来泄洪。
三峡大坝的功能坝段从左到右布置如下:
- 通航建筑物坝段、左岸厂房坝段、泄洪坝段、右岸厂房坝段(后再增加右岸地下电站)。
- 通航建筑物坝段包含船闸与左岸1至18号非溢流坝块(含升船机和临时船闸);
- 左岸厂房坝段包含左岸1至14号厂房坝块及对应电站厂房(共14个坝块,对应14台发电机组);
- 泄洪坝段由23块泄洪坝块组成;在左岸厂房坝段与泄洪坝段之间是左导墙坝块及左导墙;
- 右岸厂房坝段包含右岸15至26号共12个坝块,对应12台发电机组与右岸非溢流坝段1至7号坝块。泄洪坝段与右岸厂房坝段之间是右纵坝段。
三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块临水面的宽度并不是一致的,比如泄洪坝段的23块坝块的宽度为21米,厂房坝段的宽度为25米。坝块与坝块间进行接缝处理。每个坝块单独受力,利用重力保持稳定。
正因为三峡大坝由113个独立的坝块组成,坝块与坝块间进行接缝处理。所以,每一个坝块可能有弹性变形,比如受温度影响、水压力影响的变形;但是三峡大坝不存在弹性变形,因为大坝不是一个整体结构,坝块与坝块之间是靠接缝连接的,坝块高低又大不相同,大坝变形不是连续的。
三峡大坝坝块之间接缝示意图(图片来源:网络 下同)
中国长江三峡集团有限公司微信公众号“三峡小微”说(三峡大坝)坝体变形处于弹性状态。而中国工程院院士陈厚群将其修改为“它基本上是处在弹性范围以内”。
“三峡小微”的“坝体变形处于弹性状态”,与陈厚群的“它基本上是处在弹性范围以内”,意思是不同的。希望读者自己体会一下。
早在2003年5月21日,陈厚群的前任潘家铮在国务院三峡枢纽工程验收组会议上指出三峡大坝中的若干个坝块水平位移问题,潘家铮所提及的几个坝块是指左非8和临船3。如果是因为气温变化和蓄水高度变化所造成的“弹性”形变,为什么只有这几个坝块发生了水平位移?
四、不同的三峡大坝剖面图后面隐藏的问题
在解释三峡大坝可以抵抗核武器攻击时,三峡大坝的“主上”派给老百姓看这么一张的三峡大坝剖面图:
三峡大坝的剖面网络图片
文章写道:“重力坝这三个字就意味着很多人对于三峡大坝的印象是错的。很多人觉得,水坝就是一堵墙,上面下面一样厚。但是实际上,重力坝是一座山,下面厚、上面稍细,而三峡大坝是一座大山,根据数据:长江三峡坝体高185米(笔者注:最大坝高为181米),坝顶部宽15.18米,坝底宽130米(一说120米),正常蓄水水位高175米,长度达2335米。即便是最薄的地方,也有15米厚,所以根本就不是那么容易坏掉的。”
为了说明三峡大坝不怕炸,说三峡大坝不是一堵墙,而是一座大山,下面厚、上面稍细。
但是对比美国胡佛大坝,大坝最大坝高为221.4米,坝顶部宽13.6米,坝底最大宽度202米,显然胡佛大坝这座山要比三峡大坝稳定许多。
在解释三峡大坝的弹性变形时,三峡大坝“主上”派给老百姓看另外一张的三峡大坝剖面图:
三峡大坝的剖面(图片来源:长江水利:《长江微科普》大坝变形监测知识知多少)
这张图里的三峡大坝不象一座山,而更象一堵墙,墙顶变形最大、腰部次之、底部最小。而说三峡大坝象一堵墙,正是《三峡大坝能抗住多大的打击和溃坝后带来的伤害?》一文认为是错误的。
一会儿说三峡大坝不是一堵墙,是一座大山;一会儿又说三峡大坝象一堵墙。在前一张图中,三峡大坝是基岩上浇筑的,三峡大坝与基岩的接触面是一个平面。正如科学普及出版社2012年10月1日出版的《三峡百问》一书第23问中所指出;“混凝土重力坝是依靠自身重量及其与地面的摩擦力抵抗水库上游水的压力荷载,以维持自身稳定的大坝。经过计算,三峡大坝正常蓄水175米时,整个大坝将承受约2000万吨的水压力。”而在后一张图中,三峡大坝就长出了两条短腿,三峡大坝与基岩的接触面也增加了齿槽,变成高低不平,似乎混凝土重力坝不能够依靠自身重量及其与地面的摩擦力来抵抗水库上游水的压力荷载,而要依靠增加的打入基岩的两根基桩和齿槽来保持大坝的稳定,阻止大坝坝址的位移。
这种只从一个方面入手,给出最满意的答复,而完全忽略其他方面的要求,这种做法在三峡工程论证中多次使用。比如,防洪组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力低,只能防十年一遇的洪水,所以要建三峡大坝提高长江中下游堤防的防洪能力;泥沙组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力大,所以三峡水库可以采取排浑蓄清的运行方式(即利用洪水把泥沙冲下去)。问题是,若把防洪组与泥沙组的说法做个交换,结论完全相反。防洪组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力大,没有建设三峡工程的必要;泥沙组说,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力低,不可能实行排浑蓄清的运行方式,泥沙淤积问题无法解决。事实上,大坝下游的长江中下游的堤防防洪能力是一个客观事实,不可能因为泥沙组的需要而大又因为防洪组的需要而小。
同理,将上面两张三峡大坝剖面图做个交换,结论也完全相反。三峡大坝剖面不可能同时是一座大山又是一堵墙,或者一会儿是一座大山,一会儿又是一堵墙。
五、为什么不谈坝基渗漏?
中国长江三峡集团有限公司微信公众号“三峡小微”在公布三峡大坝变形的数据,遗落了坝基渗漏。
长江水利的《大坝变形监测知识知多少》一文在解释“什么是大坝变形”时对大坝变形做如下定义:“大坝好比是长在地上的一棵树,在风吹作用下,树稍会向顺风向一侧倾斜。大坝在水、温度等荷载作用下产生的微小倾斜就是大坝变形。”“像树倾斜一般,大坝变形主要特点是:坝顶变形最大、腰部次之、底部最小。库水位上升、温度降低产生向下游的位移,库水位降低、温度升高产生向上游的位移。”
《大坝变形监测知识知多少》一文也没有公布三峡大坝坝基渗漏的数据。
为什么不公布三峡大坝坝基渗漏的数据?这是因为三峡大坝采用的实体重力坝存在一个不可克服的缺点,这种坝型的一个主要特点是建筑材料用量大,工程量大,而且坝中部许多材料仅起填充、加重作用,对坝体强度贡献很小。坝体与坝基接触面积大,坝底的扬压力也大,不利于坝体的稳定。坝底的扬压力(Uplift Pressure)是上游蓄水渗透到坝体与坝基之间的缝隙产生的压力,其向上的作用力会抵消部分坝体重量,影响坝体稳定。特别是在发生地震时,坝基渗漏量增加,坝底的扬压力增大,对三峡大坝稳定十分不利。
可见三峡大坝坝基渗漏对于坝底扬压力的产生和增大起决定性作用,直接影响三峡大坝的稳定,所以不愿意公布坝基渗漏的数据。
下面是笔者掌握的三峡大坝坝基渗漏的部分数据:
二期大坝和电站厂房
渗流检测
蓄水135米高程后,基础最大渗流量为1219.19L/min(含1号、2号排水洞渗流量)。2008年9月20日,172.8米蓄水前为379.231L/min,172.8米蓄水后,2008年11月9日,大坝基础渗流量为426.15L/min,蓄水前后渗流量增量为82.92 L/min。2008年12月30日,渗流量为393.01L/min。
右岸三期大坝
172.8米蓄水前渗流量为379.231L/min,172.8米蓄水后,2008年11月9日,大坝基础渗流量为426.15L/min,蓄水前后渗流量增量为82.92 L/min(笔者注:这些数据与二期大坝和电站厂房的渗流量一模一样,应该有错)。2008年12月30日,右岸大坝渗流量为441.92L/min(包含排水洞渗流量131.67L/min和右厂房渗流量55.97L/min)。
以上资料来自《中国三峡建设年鉴2009年》。
2008年12月30日,三峡大坝二期大坝和电站厂房与右岸三期大坝的总渗流量为834.93L/min。
三峡集团与陈厚群院士必须公布三峡大坝基础渗流量与设计允许范围。
六、三峡大坝存在的严重安全技术问题
根据现有资料分析,三峡大坝存在的主要安全技术问题主要在以下几个部位(自左到右):
- 三峡船闸;
- 三峡升船机;
- 三峡大坝左厂房1号到5号坝块;
- 三峡大坝泄洪坝段。
6.1 三峡船闸
在黄金河道长江上建造最大坝高181米的三峡大坝,极大地限制了长江航道潜力的发挥。为了保证三峡大坝工程不中断长江航运,三峡大坝工程建有两线五级三峡船闸和升船机。
三峡船闸是是世界上最大的两线五级船闸,也是三峡工程创造的另外一个世界纪录。三峡工程于1994年12月14日正式开工,而三峡工程双线五级船闸于1994年1月已经破土动工。三峡工程船闸由中国武警水电部队承建。为了建造船闸,必须连续开凿十八座山头,打通一条通航的河道出来,必须在花岗岩山体内开凿300米宽、175米深、长6442米的河道。开挖过程中使用了2.2万吨炸药(天津大爆炸相当于使用了21吨炸药;投在广岛的原子弹的爆炸威力相当于1.5万吨炸药)!
张永兴、哈秋舲在《三峡工程永久船闸高边坡岩体力学特征研究》一文中指出:“1)三峡工程永久船闸高边坡是从自然岩体中经深切而形成的长、陡、高边坡。由于当地地质自然条件十分复杂,地应力水平高(达10MPa),故开挖后初始应力释放范围很大,形成的二次应力场由新的岩石边坡来承担,这是一个平面受力条件,与岩石圈的受力条件相比,结构条件要差许多,岩体的变形量值也相对较高。2)在大面积开挖条件下形成的陡高边坡,由于没有侧限条件,岩石的稳定及变形问题十分突出。在该边坡下,常有大型船队通过及人工工程活动,因此不允许有任何大的定位块体和小的随机块体的失稳发生。根据船闸金属结构专家组提出的要求,闸门安装后的闸室岩体的时效形变应不超过5mm,对岩体的变形要求很高。”三峡船闸高边坡变形的风险在于对通过船闸的大型船舶安全的威胁,专家对高边坡变形的要求是不能超过5mm。张永兴、哈秋舲在文章结束时再次指出:“边坡岩体质量是随着边坡开挖不断劣化,其显现即为边坡周边产生拉裂缝、周边位移不断加大、岩体失稳等形式,其实质为岩体质量指标的不断减小、岩体变形模量的降低、岩体强度的丧失等。”他们还提到利用炸药来形成船闸的高边坡,也增加了高边坡的不稳定。
2010年12月,船闸南北高边坡最大累计位移分别为71.57毫米和53.90毫米。
当年陆佑楣曾经说过:“(三峡船闸)最终监测到的岩体变形的最大只有25毫米,那是在原来预计的范围之内,所以下面的船闸闸室结构都是安全的。”张永兴、哈秋舲在文章中提到,专家对高边坡变形的要求是不能超过5mm。三峡船闸高边坡变形的风险在于对通过船闸的大型船舶安全以及船舶上的生命安全构成巨大威胁。如今船闸南北高边坡最大累计位移分别达到71.57毫米和53.90毫米,是否还在原来预计的范围之内?
175米蓄水后船闸南北线渗水量最大值曾分别为每分钟3288.76升和每分钟2905.24升!船闸南北线渗水量一共为每分钟6194升!每天的渗水量约为892万升!这否还在原来预计的范围之内?
三峡集团于2012年和2013年分别对南北线船闸进行大修。经过大修后南北线渗流量为每分钟756.72升和每分钟692.13升。以上资料来自《中国三峡建设年鉴》。虽然三峡船闸的渗水问题经过大修得到缓解,但是三峡船闸高边坡位移与渗水问题无法得到根本解决。
美国斯克拉–露尔丝工程咨询事务所主任列昂那德.斯克拉(Leonard Sklar)与艾米.露尔丝(Amy Luers)在1997年10月考察了长江三峡大坝工程现场后撰写的考察报告中早就指出船闸石壁不稳固的问题:“目前,值得注意的首要问题是开凿船闸航道处两侧石壁的稳固性。三峡工程部门根据岩心取样的分析结果,显然高估了构成壁墙的闪石、斜长石花岗岩地层的受力性能。由于挖掘过程会造成突然的不均匀的岩体负载变动,使壁墙的岩体变形,目前垂直高度达170米的壁墙已经出现了浅表破损。三峡工程部门为此请来一个挪威的地质工程专家组,该专家组建议采取补救措施,现在开凿船闸的工程已不得不暂时停了下来。由于以下几个原因,要解决这个问题可能有困难。首先,在岩体上开凿船闸后,与岩壁平衡性相关的新的岩体应力重组需要很多年、甚至几十年时间。如果按照目前的设计建成船闸,在此岩体应力重组期间,如果壁墙只出现不太经常的破损,那么船闸本身可能还是基本稳固的,但是船闸石壁的破损早晚会造成通航船只的损伤,也破坏船闸石壁本身的稳固性。其次,目前船闸的选址是在与大坝平行的山脊上、位于两侧最高点之间的鞍部,这样就很难使陡坡变成缓坡,从而加大了船闸分级时的坡度。第三,由于石床的稳固性比预期的差,这意味着花岗岩石床的裂损密度将比预计的要高得多,因此大大增加了大坝底部和周边渗水的可能性,这会造成大坝的底基不稳,而更大的潜在危险则是由此而引起的上游西陵峡石壁的大规模滑坡。”(《长江三峡大坝工程现场考察报告》刊登在《当代中国研究》1998年第二期)
三峡船闸是三峡大坝存在的最严重和最迫切解决的安全技术问题。
此文章来源于“看中国”