三峡大坝的水库是我国知名度最高的水力发电项目,庞大的工程令人震撼,作为长江上最大的大坝,三峡水库里面储存了多少立方的水呢?很多好奇的小伙伴都充满了疑问。
1、三峡总库容393亿立方米,防洪库容221.5亿立方米的水
2、正常蓄水位初期156米,后期175米;
3、水库:大坝总长3035米,坝顶高程185米;
这个393亿立方米,大家可能没有概念,我们拿一个立方体来解释下三峡大坝到底有多大,393我们就算是400亿立方米吧。
400亿立方米就是一个长1万米 宽一万米 高400米的巨大立方体所能装的水,
同理 防汛221亿立方米就是一个长一万米宽一万米高221米的巨大立方体所能装的水。
1立方米的水的重量就是我们平常所说的一吨,400亿立方米那就是400亿吨重,
目前世界上最大的动物蓝鲸的体重为200吨,换算下来这三峡水库所有的水相当于
2亿头成年蓝鲸的重量,就算地球上的人全都是100公斤的大胖子,这400亿吨水都比地球上所有人的重量还要重。
和库容相关的主要数据是坝顶高程185米,蓄水位按照175米考虑。计算库容393亿立方米,其中防洪库容221.5亿立方米。三峡的坝顶总长有3035米。
库容这个问题涉及两个方面的工作,首先得精确的测量、建模。再就是如何计算。
水库库容的计算方法比较复杂。我们可以用简单的打比方来说明它的基本原理。计算方法大致有两种。
1)等高线法。(我们可以戏称为大饼法)
看到图中一圈圈闭合的线了吗?这就是等高线。三峡蓄水位175米,我们假设水库底是0米,那么就有175圈等高线。那么最上面的第一个外圈到里面第二圈的高差就是1米。我们可以假象整个水体是174层大饼叠加在一起,每1层大饼的高度都是1米。当然一般情况下,是第一层大饼最大,下面逐渐缩小,就像是一个上大下小的大饼堆。
我们可以约略的计算最高层水的体积=第2圈的面积*1米。以此类推,再计算第二层大饼的体积,最后累计下来就是整个三峡的库容了。当然这样计算的水量会略微少点,我们也可以 把每层大饼当作一个梯形来看待计算体积。
2)等四棱柱法(我们戏称为筷子法)
找不到水库这样的三维图,只能拿一座山的倒过来看了。
大致思路是:我们在175米水位(水面是平的)上把第一层大饼分成1米见方的格子。假设这一层大饼的面积是1个亿。那么有1个亿的格子。每个格子对应的水深是1米~175米之间,(假设最低处水深是0米),我们看到岸边的水深如果是1米,那么这个格子水的体积=1平方米*1米。中间某些格子的水深是175米,那么体积=1平方米*175米。我们把1个亿的立方体的体积累计下来,就是三峡的库容了。
我们可以假象就是1亿支1米见方的筷子插在水库里,他们的顶部就是175米水位,都是平齐的,但向下的长度各有不同,只要触底就可以了。
现在大家发现了,哇,计算方法真的挺简单。大家都能够理解吗?
计算方法很简单。其实,现在计算起来更简单。因为我们不需要自己计算了,只要测量精确,建立一个类似上图的精确的三维模型,软件都会帮你计算好的。
所以,精确的测量是十分重要的。很久以前,测量是一项十分艰苦的工作。大家必须扛着各种仪器,跋山涉水去完成测量工作,这里就不再详述了。现在有了无人机、卫星可以做到很精确的测量和地形扫描,从而大大提高了精确度,也减少了很多工作量。也有相应的软件工具,可以借助计算机很快的生成三维模型。
说到这里,估计大家也看累了。那么这样的库容计算有必要吗?我们拦一座坝,把水收起来就可以了,为什么要这么麻烦去做测量算库容呢?
水库的库容有很多用处。譬如我们知道水库上游要下雨了,气象学家根据汇水面积和暴雨强度大概算出要下20亿的雨下来。
那么大坝管理人员就可以提前放水,空出相应的库容(每年的暴雨来之前,三峡都会提前泄洪),如果我们现在是175水位,通过计算得知降到165就可以了。
又比如,我想把165的水位降低到155,可以计算出水量是15亿,我们就可以根据水量算出会造成下游水位或水速变成多少,从而控制泄洪速度并通知下游做好准备。
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