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自由開講》三峽大壩顯現的問題

2020-07-09 11:22

劉俊秀

最近因長江水患,部分人士對三峽大壩是否安全提出質疑。三峽水庫是全世界最大的水庫,其最大有效存水容量約400億噸,比第二大的伊泰甫(Itaipu)水庫300億噸大了約三分之一。但從建水庫主要之經濟目標來看,三峽水庫並沒有發揮初始建造之目標。

水庫建造之經濟利益主要有二,分別為防洪(豐水期存水在枯水期使用)及水力發電。但三峽水庫看起來並沒有完全發揮其功能。

首先從蓄水高度來看,三峽大壩的設計蓄水高度為175米,但其在超過145米約2~3米就開始洩洪,再加上下游宜昌下大雨,而造成宜昌市淹大水,這相當不可思議。其實從145米到175米,30米高的蓄水量約220億噸,超過總設計容量一半以上。因此,三峽大壩的防洪的成效就大打折扣。一般水庫洩洪,除非水位高度高於設計高度而有潰壩的危險,不然就應該等下游沒下雨的情況再洩洪。

三峽大壩日前放水應對洪患。(法新社)

另外,從水力發電量來比較,伊泰甫水壩水力發電的總裝置容量為140億瓦小時,而三峽大壩之總裝置容量為225億瓦小時,比伊泰甫多50%以上。但從近5年的發電量來看,二者的年發電量卻相當。這顯示三峽大壩的蓄水高度並沒有達成當初設計的高度。

這就使人聯想到,當初施工是否有品質不佳的問題。三峽大壩是重力式混凝土壩,施工時,巨積混凝土的灌注必須非常注意施工程序。混凝土在凝固的過程中,水泥與水作用會造成很大的水化熱量。在巨積混凝土的凝固過程中,表面散熱很快,內部混凝土卻不容易散熱。這會造成熱漲冷縮而產生過多的裂縫。

在工程上,處理這問題,必須三管齊下,第一要在混凝土配比中多加一些飛灰,以延遲混凝土水化過程所產生的熱量;第二利用冰水拌混凝土,以降低混凝土澆置時的溫度;第三要在巨積混凝土內埋冷卻管,用冷凝劑循環將混凝土內部的水化熱帶出來,而這冷凝劑的循環必須持續數年之久。這樣才能大量減少裂縫。

基本上,巨積混凝土如能確實依上述的施工程序。混凝土大壩的裂縫應可控制在許可的範圍內,此即不讓裂縫穿透混凝土的厚度,而造成潰壩的危機。

當然更危險的裂縫是大壩與地盤的接觸面。因為在此接觸面上,若讓水流通,將會致使壩體與地盤間的摩擦力減小,而造成壩體滑動。

一般大型水壩完成後一定有很好的監測系統(如位移監測)。當監測系統發出警告時,最直接防止災變的方式,是降低蓄水高度以提高大壩安全係數。觀察三峽大壩目前的情形,例如發電量不如預期,及蓄水高度降低來判斷,大壩的功能似乎並無法達成當初設計的期望值。

(交通大學土木系退休教授)

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