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平陸運河為何要選用石頭輔河底?

2024-04-23科學

在探討中國南方的平陸運河這一水利工程時,我們不得不提到其獨特的地理與結構特點。這條運河總長135公裏,由於地勢起伏,其首尾之間存在高達65米的落差,這種自然的高差帶來了一系列工程上的挑戰與解決方案。

首先,為了應對這一高差所引起的潛在水力沖擊,工程師們決定在運河底部鋪設厚重的石塊。這些石塊的主要功能是抵抗強烈的水流侵蝕,保證運河的長期穩定使用。相較於泥沙,這些較大的石塊能更有效地固定在水底,即便在洪水季節,它們也能堅守原位,防止被水流沖走。

此外,運河沿線特別設定了數個攔水大壩和船閘,這不僅是為了調節水流和控制水位,更多的是為了實作多方面的水利利用,如發電和改善航運條件。這些攔水設施能有效地將水位分段擡高,從而使得上遊的水位得到人為的控制,同時降低了水流速度,減少了對河床的直接沖刷。

在緩慢的水流中,泥沙容易在水底沈積,這在第一道船閘前尤為明顯。然而,即便有了泥沙的沈積,依然需要堅固的石塊底層來保證河床的穩定。這是因為,在雨季或洪水期間,上遊帶來的大量泥沙可能會被攪動,如果沒有石塊的堅固底層,這些泥沙很快會被水流帶走,影響運河的正常運作。

這樣的設計不僅保證了運河的功能性,同時也對環境產生了積極的影響。透過調節水流,石塊與泥沙的相互作用在一定程度上凈化了水質。當水流經過連續的船閘時,其攜帶的泥沙量大大減少,從而使得運河出口的水質得以保持清澈,避免了與海水混合後可能產生的三角洲沈積問題。

在全球範圍內,許多內陸河流的出海口因淡水與海水混合而形成廣泛的三角洲區域。然而,平陸運河透過其精心設計的水工結構,有效地控制了泥沙的運動和沈積,保持了出海口水域的清潔,這對於當地的生態環境和水質安全具有重要意義。

透過這樣的工程實踐,平陸運河展示了人類對自然環境的深刻理解和尊重。其使用石塊防止河床沖刷、透過攔水大壩調節水流的做法,不僅解決了工程上的挑戰,也為區域水環境的持續穩定提供了保障。