只用两枚巡航导弹就想炸毁三峡大坝?别开玩笑了!

作者: 张志会

来源: SELF 格致论道讲坛

发布日期: 2018-05-14 17:10:54

张志会研究员通过讲述中国水利水坝工程的历史和技术,展示了古代和现代水坝的智慧和成就,强调了水坝工程师的贡献和牺牲。

古有大禹治水,三过家门而不入;后有李冰治水,积劳成疾。如今,还有很多大坝工程师在为祖国的水利建设事业默默奉献、扎根深山,这些人值得被我们铭记。中国科学院自然科学史研究所副研究员张志会主要研究的就是中国的水利水坝工程的历史、伦理和哲学问题,她从技术史的角度,带领我们领略了跨越千年的水坝智慧。

我叫张志会,来自中科院自然科学史研究所。我主要研究的是中国的水利水坝工程的历史、伦理和哲学问题,今天我就将从技术史的角度,带领大家领略一下跨越千年的水坝智慧。

这是从空中拍摄的水坝的遥感图,它位于加拿大安波塔省的湿地公园,它的宽度就有830米。这个水坝主要是用木棍和泥土建设的、结构相对简单的水坝,那么水坝主要是用来蓄水,形成水库,壅高上游水位,这个坝其实已经具备了水坝的基本功能。

这种小动物的名字叫河狸,被我们称为自然界最杰出的土木工程师。小河狸天生就具有筑坝的本事,科学家们曾经做过一个非常有趣的试验,就是故意给他们放“哗哗”的水声,结果小河狸们就开始情不自禁地、不停地建坝。

小河狸建坝固然是为了生存,那么我们人类呢?早在一万年前,我们的祖先就已经开始进入了农业社会。我们经常说中国幅员辽阔、地大物博,我们有滚滚长江、万里黄河,但是老祖宗为我们挑选的这个地方,自古以来就不消停,水害灾害频发,我们的老祖宗很早就开始建坝了。可是他们又不像小河狸一样天生就会建坝,他们怎么办呢?我们有理由相信,我们的祖先可能从河狸老师身上受到了一些启发,开始建坝了。

2016年的时候,中国有一些非常顶尖的考古学家、水利专家,他们齐聚在中国杭州,他们一起干了一件事。科学家们有非常高超的科技手段,比方说像遥感、GIS地理信息系统,他们发现我们的祖先在距今4700年到5100年前,就已经开始在良渚古城建造一些水利系统了。我们通常来讲,用现代的考古发掘来做一些现场的考察。这个图片是2015年老虎岭水坝的发掘现场。这是老虎岭水坝的一个黄土剖面。凭什么说这就是水坝呢?

大家来慢慢看一下,在这个泥土堆里有一些白线,这是烂掉的草。我们请大家脑补另外一个场景,我们老祖宗们在沼泽地的边上,上面长满了草,下面有瘀泥。他们先把上面的草给割掉,然后用铲子把瘀泥铺在草上,顺势一卷,用芦苇一捆扎,OK,就形成了一个土包。我们现在叫它“草裹泥”,他们把一个一个的土包堆砌在一起就形成了水坝。“草裹泥”有一个特点,就是体量小,而且非常柔软,可塑性很强。

一旦连接到一起,就可以使一个水坝完全不露水、密不透风,所以这个水坝的质量就会非常好。

如果我们讲到中国水历史的时候,我们首先想到的就是非常有名气的“大禹治水”,不过大禹治水终究只是一个传说,没有真凭实据。可是我们的良渚古城的这些考古发现是实打实的证据确凿,它有一个特别特殊的意义,就是它把整个中国治水的历史整整向前推进了一千年,所以我们的老祖宗在很早的时候,就已经get到“天人合一、人水和谐”的观念。

战国时期当时有非常出名的水利工程,一直到现在这个工程历经两千年还在泽被着成都平原,就是图上显示的都江堰水利工程。首先给大家一个idea,所有的水坝工程非常重要的一个事情就是选址。李冰为什么被朝廷任命来建设这个水利工程呢?当时在秦国的蜀郡,也是非旱即涝,老百姓称这个地区是“泽国”。朝廷就选拔了非常擅长治水的李冰,而取代当地政治家张若担任蜀郡的太守。李冰的高潮,就体现在他给都江堰选的这个地方非常好。

都江堰工程位于岷江的弯道上,顺着这个弯道动力学,水很容易聚拢到这个渠首的位置,就是图上看到这个鱼嘴,顾名思义,长得像鱼的嘴巴,很形象。当水流到了鱼嘴这个位置,江面骤然变宽,速度也慢下来了,鱼嘴就可以利用这种条件,结合当时的地形和地势来实现水的分流,一部分流向内江——图的下方位置,最终经过狭窄的渠道流向成都平原,上面就是外江。

公元前221年,具有雄才大略的秦始皇统一了六国,但是他没有就此罢休,他的目光盯向了岭南,他想南下征服百越,最终统一全国。可是在南下的过程中,他遇到了预想不到的困难,当时有重重山林的阻隔,使得运输粮草和兵马都变得非常困难,这样怎么能打胜仗呢?所以他就命令部将史禄负责开凿灵渠。

请大家注意下我脚下的地面,它是由参差不齐的条石来构成的,看起来就像鱼鳞一样,所以老百姓亲切的称它为“鱼鳞坝”。真正的奥秘在哪里呢?它其实并不是我们现在看到的好像平铺在上面的,而是由很多长达一两米的条石竖直的插立而成的。每当水漫过坝面的时候,就像很多小鱼在上面弹跳不已,非常有意境。

1979年的时候,灵渠当地水利专家组织来重新修葺大小天平坝,发现了这样一个惊人的事实。他们发现早在2000多年前,我们的祖先就发明了这样一种方法——用松木来巩固坝基。在沙石上首先用竖直的松木来打桩,像盖房子一样平着铺、纵着铺,再修建石坝,这样的话水坝就可以历经千年而不倒,是不是真的非常神奇?

1936年的时候,人类历史上出现了第一座现代意义的大坝,就是图上的胡佛大坝。这个水坝有一个什么样的特点呢?它是一个主坝高220米的混凝土重力拱坝,我们经常把这个拱坝称为“坝中美女”。这个水坝建成之后,以前非常凶猛的科罗拉多河就被彻底制服了,非常温顺地滋润着美国干旱的西部,创造美国西部经济发展的奇迹。

我们国家在1949年成立了中华人民共和国,从那个时候开始,中国开了史无前例的大坝工程的建设。我们在文化大革命,还有此前的大跃进时期,出现了两次筑坝高潮。现在我们中国已经当之无愧的成为了世界建坝的中心,一共有9.8万座水坝。

提到中国当代的水坝,无论如何都绕不开三峡工程,三峡工程也是我自己非常有感情的一座大坝,虽然我走过世界上许许多多的水坝,三峡工程跟我们前面提到的水利工程一样,非常重要的一个问题就是选址。三峡大坝的选址是非常漫长而复杂的过程,从1955年开始一共历时24年,到1979年我们国家才选定三斗坪作为三峡大坝的坝址。

前两天有台湾人说,如果大坝遭遇原子弹的袭击会怎么样?首先,这个人说话是非常不负责任的,现在很少有国家把民用设施,特别是这种大坝作为攻击的对象。从技术来讲,也是大家不用担心的,因为三峡大坝本身是混凝土重力坝,即使被击中倒下了,依然是一个巍峨大坝,不会造成短时间之内溃坝而造成严重的影响。除了三峡大坝自身强大的安防能力,我们国家对三峡大坝的防护可谓“密不透风”,几十年来建立了多层级的异常严密的防御系统。

我之所以研究三峡工程、研究水坝,跟我的导师有非常密切的联系,我的导师是中国工程院的陆佑楣院士,他曾经长期主持三峡大坝的建设,并且一直坚持为三峡大坝奔走和呼号,我见证了他很多努力和辛劳。我身边有很多像他这样的水坝工程师,我的导师现在已经85岁高龄了,他前两天还坐飞机专门到宜昌参加了一个黄金水道的论证会。

很多水坝的建设周期要十几年的时间,我们很多水坝工程师在深山峡谷中,经常是一年只有一两次的机会才能跟亲人团聚。我的一个工程师朋友曾经告诉我这样的一件事情,他们会给大龄男青年提供一种优待,每年给他们两个月的时间下山结婚、生孩子。还有很多大坝工程师在为我们祖国的水利建设事业默默奉献、扎根深山,我希望大家能够记住这些故事,记住这些人。

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