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黄先生所说的“不出10年重庆港就会淤死”显然已经证明是梦话: 热度 3 jiangming800403 2016-6-17 17:58; 2013-12-2010:48 长江三峡截流也早超过10年了，黄先生所说的“不出10年重庆港就会淤死”显然已经证明是梦话。 ------------------------------------------------- 得蓄水175米回水到重庆？博主回复(2013-12-2011:52) ： 175米蓄水也好多年了，当然含沙量较高的汛期，不可能长时期175米蓄水，因为那样就没有防洪库容了黄万里先生在三门峡工程上是正确的(但在三门峡工程上温善章先生的建设性贡献最大)，但是不能因此说黄先生永远正确。如果有堆石滩的话，葛洲坝截流已经 40 年了，早就会在葛洲坝库区出现了，可惜没有？葛洲坝建成后库尾水位和库尾河床高程一直保持稳定。长江三峡截流也早超过 10 年了，黄先生所说的“不出 10 年重庆港就会淤死”显然已经证明是梦话。当然长江上游千沟万壑，有很多粗砂甚至是石头，但是长江上游泥沙输移比只有不到 1/5 ，绝大多数粗颗粒都留在了当地而不会进入川江。而且如果每年真有一亿吨卵石，通过三峡的话这些卵石只会停留、淤积在江汉平原，那样的话就不会有今天的江汉平原了。江汉平原不是没有粗卵石沉积层，但是那是在新生代以下的地层，当然那时长江还没有形成，粗卵石沉积物也主要是来源于周边山地。江汉平原新生代沉积层主要是细沙和粘土，这也说明黄先生的没有必要如此忧心如焚。也不能说黄先生胡说，但是他只是水文专家而不是泥沙或者水土保持专家，而且很长一段时间内脱离水利实践，在资料掌握方面自然赶不上长委的工程技术人员。此外，三峡工程还有以下作用。第一发电，三峡工程是全球最大的单体电站，相当于 4000-5000 万吨的煤炭基地。第二水资源调节和调水，可以使长江下游枯水期最低流量由每秒 2000 立方米，提高到 5000 立方米，避免长江口咸潮入侵，而且也能改善枯水期长江中下游航道。同时是南水北调中线的后备水源。长江流域梅雨季节正是北方最缺水的时候，因此南水北调可南北两利。南水北调东线水源有保证，但供水范围较小，需要提水，能耗大，水质差；西线工程艰巨，尚处于超前期工作；中线工程供水范围可以覆盖整个华北平原，工程量也是目前可以接受的，是南水北调工程的重点。目前南水北调中线仅从来丹江口调水，由于汉江径流量，工程规模受到限制的，未来可建立三峡到丹江口的配套工程，实现江水北调。最后航运，形成从上海到重庆的深水航道。长江流域水资源综合利用，还要依靠上游，特别是金沙江水电群的建设，形成 1000 亿立方米以上的蓄水库容。本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-595119-625450.html 此文来自科学网赵建民博客，转载请注明出处。上一篇：幸福是无法测度的下一篇：檀成龙老师关于“南水北调可增加西北降水”给我的留言; 个人分类: 水利工程与水域生态|4824 次阅读|6 个评论

借都江堰说些没有公式的力学: 热度 36 youmingqing 2014-10-16 08:38; 都江堰是一个伟大的工程，一个经历了时间考验的工程。相关解说已经很多；不过一些颂扬文章似乎稍欠准确，而许多学术著作或许略嫌高深—— 李冰想来也不能看懂啊。因而斗胆介绍些力学概念，做几句浅显的解说；欠妥、错误之处，还请大家批评。左侧为内江，水从底部宝瓶口流出，飞沙堰完全出露；外江现已建闸控制，并新凿引水渠道。分水堤似鱼,前端称为鱼嘴.背景都江堰市曾受汶川地震重创,而都江堰及相关旧时建筑(参见李轻舟老师的博文照片 )没有损坏. 1 力是物体间相互作用，可分为体积力和面力体积力指一定体积或质量的物体所受到的力，如重力即地球对物体的引力。又，火车启动时悬挂物体向后偏斜：绳子拉力与物体重力的合力使其向前加速；不过，车上看来物体静止，可认为火车向前加速产生向后的“惯性力”，其大小与质量成正比：惯性力与绳子拉力、物体重力平衡。人在公交车上最好以丁字步站立，且侧身面向前方以应对惯性力。绳子拴系沙包旋转，需要向内拉力使速度方向改变；或称沙包旋转产生惯性力即离心力，与人手拉力平衡。若绳子拉断，沙包不是沿着绳子方向离心而去，却是沿着速度方向即切向而去—— 没有力，速度就不发生改变。面力是作用在面积上的力，可分解为正压力和剪切力。前者与作用面垂直，后者沿着作用面。流体不能抵抗剪切力——浮在水面的木片，只要有水平拉力，就可以使下方的水体与其一起运动。静止流体内只有正压力，且数值不随方向变化——船底有洞水就上喷。 2 流体中压力随深度线性增加在流体中取一个柱体，做力平衡分析，上下面受力差异就是柱体水的重量。面积都是相同的，因而压力差与就与高度差成比例；当然，同一高度流体的压力相等。面力的变化是体积力的累积。一个大气压约 1.0 kg/cm^2 ，即 1 cm^2 的水平面堆积到无穷高的空气重 1 kg ，相当于 10 m 水柱。地表附近空气密度约是水的 1/800 ；因而 800 m 深矿井压力增加 1 m 水柱。又，空气密度随压力即高度而变化，气压随高度上升并非线性减小，但测量气压可算出高度。火车加速时，水箱里的水将受到水平方向的惯性力；水面倾斜，与悬绳垂直。火车上的“视重力”就是沿着悬绳方向。压力沿深度的增加与重力加速度成比例，而沿水平方向增加与火车加速度成比例（见上图）。圆桶内水旋转而产生离心力，单位质量的离心力与半径成正比，水表面将成为抛物面。沿半径方向压力因离心力累积而增加，沿深度方向压力因重力累积而增加。 3 流动的阻力流体具有黏性，因而 (1) 流体与固体接触处速度总是相同而没有分离和滑移：管道内水流速度中间最高而管壁处为零，河岸及河底水速为零； (2) 流体若在垂直于运动方向有速度变化，则相互之间就会有粘性摩擦。粘性摩擦使得流体的流动产生能量损失。势能（高度）、动能（速度）和压力都是能量，其总和随流动而减小，即流动需要克服阻力。流动速度的大小或方向的改变引起局部阻力损失，随着流动距离增加产生沿程阻力损失；两者均与流速相关。深夜用水较少，家中自来水压力就高。又，若减少水管出口面积，则出口阻力增大，水流量将减小，因而水达到出口过程的能量损失就小，即出口处压力增高，喷出速度可能增加。此外，水暖总是用较粗的管道将热水先送至顶楼而后再向下分送：管道较粗，阻力损失较小，所需能量或压力主要是克服重力势能；而向下分送，正好利用重力势能克服流动阻力。河底可能高低变化，但水面高度总是降低：水体损失势能而克服流动阻力。河流断面缩小则局部阻力增大即能量损失增大，引起上游水位提高、水面坡度变缓即壅水，其范围随流量而增加；水深加大、河面增宽而流速减小，沿程阻力降低即能量损失降低，且引起水中沙石沉积。水库是最显著的壅水，其尾端淤积会抬高水位且逐渐向上游扩展。 4 河道的弯道河流弯道的水面也因水流离心力而在凹岸偏高、凸岸偏低。不过，河底宽度减小、水体速度较小，因而离心力较小；水体压力的不平衡而产生环流。显然河流会对凹岸进行冲刷，而环流会把水体中的泥砂输送到凸岸而聚集，凹岸成槽而凸岸成滩。土质堤岸的平原河流因之不断变化而蜿蜒曲折。蜿蜒河流的总长可达直线距离的 3 倍呢。这也为用水提供了便利。凹岸冲刷成槽而凸岸淤积成滩会持续发展，因而得在河流凹岸引水、建港，而在凸岸种地、建房。当然，大洪水出槽之后也会对一些河曲裁弯取直。平原地区持续抬升，河流将下切，一旦嵌入岩层则形状不再显著变化。河流蜿蜒于山间，接纳雨水，也使得水面坡降变缓。 5 都江堰的布置都江堰不是一天建成的。李冰在公元前 250 年从岷江引水，当然要寻找合适的地点开渠——玉垒山位置较高且山体较薄。据说以火烧水激的方式开出长 80 m 、宽 20 m 的导流渠即宝瓶口（图中右下角）。这是一个艰巨的工程——开挖深度达到 40 m 呢。开渠之后遇到的问题想来是，非洪水季节水量较小；而增加导流渠的宽度是困难的，渠道过宽也难以应对沙石俱下的洪水。通常的方法是筑坝拦河以提高水位；不过，只要看到洪水夹石带砂而下，李冰一定不会筑坝——不被冲毁也会被淤废。筑堤分水显然是很好的选择。李冰筑堤的施工程序不能知道；想来从宝瓶口逐步向上筑堤，而不会预留今天所见到的 240 m 长飞沙堰。宝瓶口断面较小而壅水，壅水范围未达到鱼嘴，则不影响两江分流，而内江分水全部从导流渠流走。导流渠的流量完全取决于宝瓶口前水面高度，其最大值就是鱼嘴水面高度——内江类似于水库。鱼嘴处水位高度与分水堤长度相关。宝瓶口入口处的壅水；水位较深而流速较小，可使泥沙、沙石淤积；右侧为飞沙堰。山区河流一年中来水变化很大，经过观测可以确定宝瓶口水位与流量的关系，知道岷江水位的变化特征，进而确定筑堤长度——保证农业需水量。但是，洪水季节河流水量较大、水位较高，宝瓶口壅水使其水位与鱼嘴处相差无几。内江分水只是导流渠可流出水量，从而外江流量超过天然状态的数值。外江流量增大，意味着阻力增加、能量损失增加，因而流经分水堤所产生的水位降增加。靠近宝瓶口处分水堤水位内高外低，差异较大；加之分水堤的渗漏不易阻断，很容易被破坏。我想，李冰一定会注意到，洪水期宝瓶口前壅水，极大地抬高水位而减缓流速，进入内江的沙石淤积、抬高河床；而分水堤破坏泄洪之后，水位降低，内江流量增加，沙石则不易淤积。此外，弯道泄洪，底部水流趋向中心，正好将沙石输向外江。导流渠仍是凹岸取水。当然，宝瓶口前仍会有淤积，但数量有限可以人工清淤(深淘滩)，同时修筑被冲毁的分水堤。该段分水堤即飞沙堰的高度只要满足枯水阶段的引水需要(低作堰)，而其前方部分即金刚堤则需要超过洪水位——每年修筑分水堤是不经济的。金刚堤隔开内外江不仅是枯水期引水的需要，也是洪水期间减淤的需要。 6 结语因自然环境优越及岁修制度完善，都江堰取得了非同寻常的成功。分河堤前端即金刚堤鱼嘴在弯曲段上，凹岸侧是内江，窄而深，在枯水时分水较多；洪水时水位上涨，外江因较宽而分水较多。洪水期间河流沙石较多，鱼嘴和飞沙堰处的环流可使多数砂石排入外江。李冰修建都江堰时想来边勘测、边设计、边施工，以总结、探究、预测的思考贯穿其间。文章本天成，妙手偶得之啊。右侧内江从河流凹岸正面取水,窄而深。水体流经前面弯道时产生环流而将底部沙石输向凸岸。凡事只要做，只要用心用力地去做，不因困难和失败而放弃，总是能够成功的。图片来自网络，不做商业运用，致谢拍摄者。; 个人分类: 力学科普|30691 次阅读|84 个评论

也谈三门峡：苏联人的设计并没有错: 热度 7 jiangming800403 2012-10-22 22:33; 苏联人的三门峡水库设计并没有错误。错就错在低估了移民工作的困难。三门峡水库最终是修成了一个半拉子工程。360米高程蓄水，650亿立方米库容，淹没半个陕西关中平原350万亩良田，动迁90万人口的最初方案最终迫不得已的半途而废了，小3门峡水库只有90亿立方米的肚子，还要有几十亿来用来滞洪，自然没办法吃下每年16亿t的泥沙，加上60年代前期黄河中游连续出现几个多沙年，三门峡的运用只能由拦变成泄。当然如果当年真修成了650亿立方米的大三门峡，也就没有这些问题了。从1962年开始，三门峡按照温善章当年的思路进行了两期改建，调度方式由拦洪拦沙改变为蓄清排混，基本达到了预期效果，实现了泥沙淤积动态平衡，渭河潼关高程保持在328m左右，并在有利的水沙组合下三次下降。因此，三门峡水库实际上不能说是失败了，只不过是走了弯路，大才小用，事倍功半，350米坝顶高程的大坝，常年只蓄半库水，最高蓄水位也只有320m左右。而且低水位蓄水使泥沙淤积的尾闾常年停留在渭河下游这一沉积环境中从而难以避免“翘尾巴”淤积的问题。现在看来三门峡当时最大的问题是操之过急了，90万的移民当时解决不了，特别是三门峡建成后就赶上了60时年代初的特殊时期，国民经济濒于崩溃，更难以组织移民了。如果先上上游和北干流的工程，恢复与扩大宁夏与渭北灌区，60-70年代再搞三门峡的话，虽然当时移民数量要增加到150万左右，但是向灌区移民的难度也不会太大了，而至直到现在延安地区南部的黄土塬区人口密度一直不大，或许650亿立方米的大三门峡水库就搞起来了，也就可以做到“黄河洪水一峡收”了。黄河防洪最大的问题是洪峰急、流量大，超量洪水的问题并不突出，黄河百年一遇洪水洪量充其量只有100亿立方米（1933年8月11日黄河洪峰流量达20400立方米/秒，12天洪量为101亿立方米）千年一遇洪水估计也不过150亿立方米（如1843年黄河历史纪录最高洪峰为33000立方米/秒，12天洪量估计为136亿立方米），而且650亿立方米的库容比黄河年径流都多，那么黄河下游可实现水资源多年调节。而且即使用100亿的库容来滞洪，剩下的500多亿的库容可以用来蓄水、堆沙，每年10亿立方米的泥沙淤积就不是什么大问题了，况且80年代以来，黄河来沙量已经大为减少，每年只有6亿t左右以下，三门峡库容的使用时间将延长到百年左右，就是运行50年的今天，仍然会有200、300亿立方米的兴利调节库容，还可以做到多年调节，黄河下游的水资源也不会如此捉襟见肘了，70年代后期和90年代黄河两个少水时段也不会断流。而且泥沙从河口向湖泊（水库）内部推进，会形成河口三角洲，也就不会有翘尾巴淤积的危害了，在泥沙重新填满三门峡水库的过程中，每年洪水退却后都会有新的土地消落出来，一百年后三门峡库区又是一个新的关中平原。在泥沙重新填满三门峡水库的过程中，每年洪水退却后都会有新的土地消落出来，这何尝不是黄万里先生大放淤的理想呢？只是由黄河下游提前到了中游。当然三门峡水库淹没损失太大，其实并不划算。而且在北干流山陕峡谷有更好的坝址。不过限于当时的认识与技术水平，1954年规划里大北干流只规划了一些梯级矮坝，因此，上面的评论也是欺人之谈，关公战秦琼罢了对三门峡工程贡献最大的当属温善章先生。从1962年开始，三门峡按照温善章当年的思路进行了两期改建，调度方式由拦洪拦沙改变为蓄清排混，基本达到了预期效果，实现了泥沙淤积动态平衡，渭河潼关高程保持在328m左右，并在有利的水沙组合下三次下降。因此，三门峡水库实际上不能说是失败了，只不过是走了弯路，大才小用，事倍功半，340米高大坝，常年只蓄半库水，最高蓄水位也只有320m左右。而且低水位蓄水使泥沙淤积的尾闾常年停留在渭河下游这一沉积环境中从而难以避免“翘尾巴”淤积的问题。但温老总被媒体“善意”的忽视。他并不是简单的反坝，而是主张每个水利工程都要根据实际情况决定建与不建，如何建。就如同他反对三门峡高坝一样，他主张在北干流上大碛口与大龙门水库。但是经历了三门峡水库的波折后，黄委会讳言在多沙河流上筑坝，只知道在黄河上游清水河段修水电站。龙门、碛口、大柳树，黄河上只剩下这三个大型枢纽没建了，但是2030年以前能建成吗？估计悬？大柳树与龙门两个枢纽非常重要，大柳树与大龙门灌区是我国最大的两个后备灌区了。大柳树规划灌区在贺兰山两麓，以及陕甘宁交界处1300-1500m地带，并且可以深入内蒙古鄂尔多斯西部，这一带土地辽阔、人烟稀少、气候干旱、非常荒凉，但有水就有绿洲，也可以为我国陕甘蒙宁特大型能源基地建设提供生产生活用水。龙门水库位于黄河中游峡谷的出口，规划中的龙门灌区灌溉渭北旱塬东部和晋西黄土残塬，可以使当地的农业生产由一年一熟变成一年两熟，还可以为已有灌区补水，把高扬程抽水变成低扬程抽水。还有就是泾河出山口里面的东庄水库，除了发电外，还可以控制泾河水沙，并灌溉泾东、泾西海拔600-800m的大片旱塬地带，泾河中上游和洛河中游也有大片的旱塬，塬面海拔在1000米以上，可以从泾河、北洛河里提水灌溉。六盘山、子午岭、黄龙山是被黄土塬包围的“绿岛”也是“湿岛”，泾河、北洛河的支流就从六盘山、子午岭、黄龙山上下来，都是清水河流，每条河的出山口子里都可以修成水库，并引水灌溉。还有黄河上游的大柳树灌区也可以向东延伸到泾河和北洛河流域，当然过分水岭要打长隧洞或者提水。渭北旱塬目前只能一年一熟，以种小麦为主，一料小麦的耗水量也就300mm，夏季休耕，无效蒸发在200mm以上，如果补充100~200mm的灌溉水，就可以由一熟变两熟，粮食产量不只翻一番，而且还可以减少200mm以上的无效损失。; 个人分类: 水利工程与水域生态|6018 次阅读|27 个评论

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