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引 三峡工程始终是舆论焦点 抓住“3D打印”  

2014-01-03 12:05:53|  分类: 历史解迷 |  标签: |举报 |字号 订阅

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三峡工程始终是舆论焦点。

西南大旱、汶川地震和三峡工程是否有关系?长江稀有物种和鄱阳、洞庭两湖是否受三峡工程影响?12月14日,是三峡工程开工纪念日。兴建20年、枢纽成功运行10周年之际,记者探访国务院三峡办、水利部、长江水利委员会等单位,并走访三峡坝区及下游,试图梳理解读笼罩在“三峡工程”上的焦点问题。

1 地质灾害因水起?

危岩崩塌险情难预测

三峡地区历史上就是地质灾害多发区,记载的大型崩塌滑坡就有10余处。三峡蓄水以后,库区地质灾害情况如何?

据三峡集团副总经理张诚介绍,自2003年开始初期蓄水以来,近坝段干、支流的天然库岸和已防护好的人工堆积库岸均未发现较大规模的滑塌等变形现象,岸坡整体稳定性较好;局部出现了小范围变形与调整等正常的库岸再造现象。总体情况符合初步设计结论。

统计显示,2008年9月175米试验性蓄水以来至2012年8月31日,三峡库区共发生新生地质灾害险情401起,其中湖北库区112起,重庆库区289起。

这401起地质灾害险情中,绝大部分发生在试验性蓄水第一年(2008年),占总数的83%。随着库岸趋于稳定,地质灾害发生率锐减。

中国水利水电科学研究院教授级高工陈厚群称,鉴于地质灾害的隐蔽性和突发性,水库蓄水后两岸高陡岸坡危岩崩塌险情难以预测,仍需重视防治地质灾害。

2 蓄水诱发大地震?

专家:蓄水不会诱发地震

近年来,一旦我国西部地区发生强震,就有人把矛头指向三峡工程。此说法是否符合客观事实?

监测数据表明,三峡工程蓄水期间水库地震活动以微震和极微震为主,主要由岩溶、矿洞浸水引发。蓄水后记录到的地震以2008年11月的M4.1级(相当于ML4.6级)为最大,远小于初步设计论证报告中“可按M5.5级考虑”的预测值。

对于汶川、芦山地震等西南强震是否由三峡水库诱发,专家给出了否定的答案。

2008年汶川地震发生在青藏高原北部边缘的龙门山地震带,属地下深层次板块碰撞的结果。而三峡大坝所在的黄陵背斜,属于扬子准地台中部的上扬子台褶带,两者所处的区域构造条件截然不同,完全没有区域构造上的联系。中国长江三峡集团公司董事长曹广晶说:“三峡水库蓄水不可能触发汶川地震。”

3 极端天气因“坝”起?

水库影响附近局地气候

三峡水库蓄水以来,正好是库区及其周边地区极端天气气候事件频繁发生期,如2006年川渝大旱、2009至2010年西南地区干旱及2011年长江中下游冬春严重干旱等。“三峡大坝阻断大气环流影响周边气候”的说法广为流传。此观点认为,三峡原本是四川盆地的缺口,大坝的修建阻断了原本自然形成的水汽循环,导致各类极端天气事件发生。

“大气环流的垂直高度为3000米,三峡大坝高度仅180多米,三峡大坝根本不可能阻挡或阻断大气环流。”中国三峡集团总经理陈飞说。

中国工程院的评估报告认为,三峡水库对附近局地气候有一定影响,特别是对水面上方的气温有较为明显降低作用,但对库周的气温影响不大,影响范围不超过20千米。

中国气象局专家表示,近年来三峡库区及周边地区的极端天气气候,与东亚大气环流、海表温度变化及青藏高原热力异常等因素关系密切,但与水库蓄水未发现直接联系。

4 两湖喊渴伏危机?

蓄水期下游干流水位降

近年来,洞庭湖、鄱阳湖等长江中下游地区出现数次严重旱情,有观点认为这与三峡蓄水有很大关系。三峡蓄水到底对两湖造成怎样的影响?

洞庭湖是长江重要的调蓄湖泊。长期以来,长江水携带大量泥沙入湖,导致洞庭湖泥沙不断淤积,湖面不断缩小。“三峡蓄水后拦蓄了部分泥沙,这对缓解洞庭湖的泥沙淤积情况十分有利。”三峡工程试验性蓄水阶段性评估项目组组长沈国舫说。

鄱阳湖的情况略有不同。沈国舫介绍,洞庭湖和长江是互相换水的关系,而鄱阳湖更多是湖水外泄。三峡每年蓄水期间,水库下泄流量较天然流量减少,大坝下游干流水位降低,使得鄱阳湖湖口出流量增加。

中国工程院的评估报告对此详细分析:“三峡水库调度对两湖水资源利用的影响,主要是汛后蓄水期间,长江干流水位下降,经荆南三口进入洞庭湖的水量减少,两湖出湖水量增加,枯水期提前,枯水位降低,对灌溉、供水及生态环境用水产生一定影响。”

5 珍稀物种今安在?

上游特有鱼类种类减少

三峡工程对生物多样性的影响一直是社会热点话题。工程批准建设前,科研人员曾考察并严格论证工程对动植物可能存在的影响。

陆生生态系统,三峡库区陆生脊椎动物可以主动迁离库区,且在库区外有广泛分布,没有灭绝危险。珍稀陆生植物,有关部门采取种质资源保存、植物园保存、野外迁地保存、就地保护等措施。

三峡影响区内共有6种珍稀濒危水生生物:白鳍豚、白鲟、中华鲟、达氏鲟、江豚和胭脂鱼。我国还设立河口中华鲟和白鲟幼鱼保护区、葛洲坝坝下中华鲟保护区、长江上游珍稀特有鱼类保护区等。

中国工程院评估报告显示,长江上游干流江段的特有鱼类发生了较大变化,表现为种类减少、种群空间分布改变、种群数量变动。鱼类对环境变化的适应性也有差异,如中华鲟在葛洲坝截流后迅速适应环境,在坝下形成新的产卵场。中华鲟研究所于2009年突破了全人工繁殖技术难关,具备了人工条件下物种长期保存能力。

6 黄金水道拦腰断?

川江全线全年昼夜通航

近年来,三峡大坝常有大批过坝船舶待闸的现象,不少人怀疑工程对长江黄金水道的影响。

三峡工程建设前,川江航道等级低、通航条件差,制约了长江航运的发展。重庆至宜昌660公里的川江航道内,有激流滩、浅滩、险滩139处,绞滩站24处,单行控制航段46处。三峡工程蓄水后,消除了坝址至重庆之间所有滩险、单行控制河段,川江全线实现全年昼夜通航。

统计数据显示,1949年长江干线货运量仅191万吨;葛洲坝枢纽通航后,2002年该区段货运量达到最高值1800万吨;三峡船闸通航,长江航道单向年通过力由一千万吨提高到五千万吨以上。近年来,过闸货运量稳步增长,2011年通过船闸货运总量达10033万吨。

三峡集团公司近年来拓展船闸通过能力,提高过闸效率。2008年至2012年试验性蓄水期间年均通航率为96.25%,高于84.13%的设计指标,相当于每年多运行1000余小时。

7 泥沙淤积埋大坝?

上游建水库拦截泥沙

泥沙淤积是三峡工程最主要的技术问题之一。

三峡水库采用“蓄清排浑”法,即汛期加大排水量使浑水出库,在枯水季大量蓄积清水,以减少泥沙淤积。

近年来,三峡水库泥沙入库量呈现减少趋势。据中国工程院2013年《三峡工程试验性蓄水阶段评估综合报告》,自水库蓄水以来(2003年至2012年),入库年均水量变化不大,但入库年均沙量为2.03亿吨,为1990年前均值的42%。

三峡工程试验性蓄水阶段性评估项目组组长、原中国工程院副院长沈国舫认为,入库泥沙量减少,一方面是上游实施水土保护工程,水土流失局面得到改善;另一方面,三峡上游新建了一系列水库,对泥沙有一定拦截作用。

目前三峡水库已蓄水运用10年。2009年以来三峡水库采取提前蓄水、中小洪水调度、汛限水位上浮等优化调度措施后,年均淤积沙量仅为预测值的45%,防洪库容的淤积好于初步设计阶段预测水平。

8 坝下河势会“巨变”?

坝下游河道冲刷超预计

三峡工程运用后因清水下泄,水流挟沙能力增大,长江中下游河势是否稳定,“崩岸”问题是否可控,广受社会关注。


专家指出,此问题在工程论证阶段已作出预测,认为三峡工程修建后,坝下游将发生长时间、长距离的冲刷,同流量水位下降,并指出“三峡工程兴建后,将根据下游河势调整的总趋势及现有情况,完善护岸工程,对已建工程做必要加固”。

实测资料表明,三峡水库自2003年蓄水以来,坝下游河道冲刷主要发生在宜昌至城陵矶河段,全程冲刷已发展到湖口以下,冲刷速度和范围大于论证阶段的预计,但河势总体上尚未发生巨大变化。总体说,论证阶段的结论基本上是正确的。

由于近岸河床冲深,护岸工程下部岸坡变陡,故“崩岸”现象较蓄水前增多,但大部分仍发生在蓄水前的原崩岸段和险工段。由于护岸工程在1998年大洪水以后不断兴建、加固,加之在崩岸时及时抢护,故三峡工程蓄水以来长江中下游堤防未现重大险情。

本文来源:新京报 责任编辑:NN125

 

抓住“3D打印”

“钛合金3D打印技术已用于新机研制”,这一条消息立刻成为媒体瞩目的焦点。《京华时报》引述孙聪的话说,钛合金和M100钢的3D打印技术已广泛用于新机设计试制过程。报道称,于去年10月至11月首飞成功的机型,广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分,包括整个前起落架。“2002年,3D打印技术刚萌芽时,我们就进行相关技术研发,通过与北航的合作,目前已具备一定产业能力。”

  同时担任“鹘鹰”飞机(歼-31)总设计师的孙聪透露另一个好消息,希望“鹘鹰”飞机未来和歼-20进行高低任务搭配,保持持续打击能力,同时也希望“鹘鹰”的改进版能成为中国下一代舰载机。相信在3D打印技术的支持下,这一天也会很快到来。

  美国空军敏锐抓住“3D打印”

  用3D打印技术制造战机,中国并不是第一家。1984年,美国开发出从数字数据打印出3D物体的技术,并在2年后开发出第一台商业3D打印机。之所以叫“打印机”,是因为它借鉴了打印机的喷墨技术,只不过,普通的打印机是在纸上喷一层墨粉,形成二维(2D)文字或图形,而3D打印则能“打”出三维的立体实物来。

  以一个手电筒为例,3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描,创建三维设计图,之后对这个立体原型进行“切片”,分成一层一层的,之后,打印机就将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去,直到最终造出一个手电筒来,只不过3D打印机喷出的不是墨粉,而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。

  传统数控制造主要是“去除型”,即在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品,而3D打印则颠覆了这一观念,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过一层层增加材料的方法直接造出任何形状的物体,这不仅缩短产品研制周期、简化产品的制造程序,提高效率,而且大打降低了成本,因此被称为“增材制造”。

  美国空军一下子就被这种新技术吸引,他们认为,如果将这种技术用在武器制造上,产生的威力将是惊人的。在航空工业上广泛被使用的一种金属是钛,它的密度只有钢铁的一半,强度却远胜于绝大多数合金,如果通过激光将钛熔化并一层层喷出飞机来,无疑将大大提高美国战机的制造速度。为此,1985年,在五角大楼主导下,美国秘密开始了钛合金激光成形技术研究,1992年这项技术才公之于众,在2002年,美国已将激光成形钛合金零件装上了战机。

  不过,由于在制造过程中钛合金变形、断裂的技术难题无法解决,美国始终无法生产高强度、大尺寸的激光成形钛合金构件。2005年,美国从事钛合金激光成型制造业务的商业公司Aeromet由于始终无法生产出性能满足主承力要求的大尺寸复杂钛合金构件,没能实现有价值的市场应用而倒闭。美国的其他国家实验室也无法攻克这一难题,只能进行小尺寸钛合金部件的打印或进行钛合金零件表面修复。

中国领跑神奇的“3D打印”

  中国的钛合金激光成形技术起步较晚,直到1995年美国解密其研发计划3年后才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习阶段,不过却后来居上,其中,中航激光技术团队取得的成就最为显著。“观察者网”文章表示,早在2000年前后,中航激光技术团队就已开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发,解决了多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4米量级、性能满足主承力结构要求的产品。

  目前,中国已具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。在解决了材料变形和缺陷控制的难题后,中国生产的钛合金结构部件迅速成为中国航空力量的一项独特优势,目前,中国先进战机上的钛合金构件所占比例已超过20%。

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  资料图:中国歼-20隐形战机

  如果与传统制造技术做一个对比,就会对中国近年新飞机接连亮相的原因有个大概了解。传统钛合金零件制造,主要依靠铸造和锻造,其中铸造零件用于大尺寸制造,美国F-22战机的主要承力部件便是大型铸造钛合金框,但铸造的零件重量较大且无法加工成精细的形状;锻造切削精度较好,但零件制造浪费严重,原料的95%都会被作为废料切掉。让飞机制造商头疼的是,由于受到机器的限制,锻造钛合金的尺寸也不能过大。3万吨大型水压机只能锻造不超过0.8平方米的零件,即使世界最大的8万吨水压机,锻造的零件尺寸也不能超过4.5平方米。而且这两种技术都无法制造复杂的钛合金构件,而焊接则会遇到可怕的钛合金腐蚀现象。


激光钛合金成形技术则完全解决了这一系列难题,它节约了90%的昂贵的原材料,还不需要制造专用模具,原本相当于材料成本1-2倍的加工费现在只需原来的10%。加工1吨重的钛合金复杂结构件,传统工艺成本大约2500万元,而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右,仅是传统工艺的5%。

  更重要的是,许多复杂结构的钛合金构件可以通过3D打印的方式一体成型,不仅节省了工时,还大大提高了材料强度。“观察者网”文章表示,美国F-22战机的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造,在强度相当的情况下,重量最多可减少40%。文章表示,在航空领域,在中航成飞和沈飞的下一代战斗机设计研发中,激光钛合金成形技术已得到广泛运用。通过这一技术,正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构,成功降低了飞机的结构重量,提高了战机的推重比;沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并试飞,很大程度上得益于钛合金3D打印的低成本和快速、便捷。

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  资料图:中国歼-20隐形战机

  此外,中国民用航空制造业也开始应用这一技术。在西北工业大学凝固技术国家重点实验室下设的激光制造工程中心,通过激光立体成型技术为将于2014年投产、2016年投入运营的国产客机C-919制造了钛合金翼梁,长度超过5米。除制造外,这些部件即使出现问题,也可以使用同样的技术进行修复,而无需重新制造,这将可以节省大量用于更换受损部件的费用。凭借激光钛合金成形技术,中国在航空材料科学领域第一次走在了世界先进水平的前列,正因为如此,今年1月18日,国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。

  “3D大战”真的来了

  中国在钛合金3D打印技术上的突飞猛进,使该领域的先行者美国甚为着急。今年1月14日,美国Sciaky公司宣布,他们已成功掌握了突破性的直接制造技术,使用电子束进行钛合金3D打印,制造的零件尺寸可以达到5.8米×1.2米×1.2米。

neteaseSciaky表示,自己找到了一种比激光更厉害的能量源:电子束。利用功率高达42千瓦的电子束枪,Sciaky的3D打印机可达到超高速,每小时能打印15-40磅金属钛,而大多数竞争者仅能达到每小时5磅。从数据上看,这一打印速度和零件尺寸已超过中国。不久前,中国西北工业大学刚用钛合金激光3D打印技术生产了长度为5米的飞机主承力梁,而中航3D激光打印技术则可打印4米×3米×2米的零件,虽在长度上不如美国,但在面积上仍领先美国。

  美国空军和军工巨头洛克希德·马丁公司立即宣布,与Sciaky加强合作,用该公司生产的襟副翼翼梁装备正在生产的F-35战斗机。据估计,如果3000多架战机都使用这种技术制造零部件,不仅大大提高“难产”的F-35战机的部署速度,而且还能节省数十亿美元成本。目前,使用3D打印钛合金零件的F-35已经进行了试飞。

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  资料图:中国歼-20隐形战机试飞

  “3D大战”的“战火”已蔓延至太空。2012年7月,美国太空网透露,美国宇航局(NASA)正在测试新一代3D打印机,可以在绕地球飞行时制造设备零部件,并希望把这种打印机送到火星上。早在2002年,NASA就研制出3D打印机,能按要求在短短几小时内为建筑物组件或工具制造金属零件。不过,由于打印机有些笨重,NASA一直在进行改进。一旦成功,这对美国的太空霸权无异于如虎添翼。宇宙飞船里可谓真正的寸土寸金,一旦飞船上面的某个零部件坏了,想换一个新的非常困难,而携带备用零件的话会增加飞船体积和重量。飞船升空时带上一台3D打印机,宇航员们就只需携带所需的金属丝物料,不用携带零部件成品,节省空间的同时减轻了负载,更重要的是,他们几乎可以按需打印任何物品,上太空时,也无需担心发射时遗漏物资和设备。

  这一消息让另一航天大鳄——欧洲有些坐不住。今年2月初,欧洲航天局宣布,将利用3D打印技术在月球上建立首个人类基地,据英国《每日邮报》报道,欧洲航天局计划让机器人携带3D打印机“空降”到月球上,它们将就地取材,利用3D打印技术将月球上的原始土壤转变成建筑材料。欧洲航天局表示,月球基地建筑材料的90%都可能实现就地取材。欧洲太空专家表示,一切进展顺利的话,该月球基地有望在未来40年内投入使用


对于各个大国来说,在这场“3D大战”中的输赢可能决定未来的命运。与航空航天业相比,3D技术早已在其他工业制造、生物医疗、建筑工程、个人化定制等领域广泛应用。由于只需要一张三维图就可以“制造任何东西”,如果3D打印机进入家庭,每个人都可以是一家工厂。英国《经济学人》杂志认为3D打印技术将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,整个世界的制造业与物流格局都会因此被彻底颠覆。

  美国已将3D打印视为再次夺回制造业大国地位的重要技术。据《经济日报》报道,2011年,中国在工业规模上压倒美国,成为世界第一工业国。此前只有英国和美国两个世界霸主曾占据这一位置。虽然美国依然有发达的金融业和强大的军队,但还是有不少美国人担心美国会因此衰落,而与中国廉价劳动力竞争的一个途径就是通过改进制造技术,提高生产率,通过一台台3D打印机,将那些制造业从中国工人的手上夺回去,打破中国“制造大国”的地位。

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  《湖北日报》表示,在即将到来的第三次工业革命这一历史时刻,中国如果赶不上、抓不住机会,良好发展态势可能会受到影响,就像当年英国人用纺织机“打败”中国、印度的手工织品一样。面对欧美咄咄逼人的攻势,中国必须增强忧患意识。令人欣喜的是,在这场“3D大战”中,发达国家目前虽有优势,但我们的差距并不大,如果中国及时重点布局,完全可能“弯道超车”。 延伸阅读:

  解放军暗藏的神器曝光瞬间让美军报销上万亿

  媒体称中国已开始研发第六代战机2020年或将出现,有专家称,中国未来十年内就可以造出六代机,将配备概念武器、激光武器等,技术获一系列重大突破达到世界领先水平。在大力推进具体技术创新的同时,并不拘泥于传统的雷达技术发展思维,而是延伸到更广阔的领域。根据这一报道,加上前面刚刚曝光的J-20、J-31等战机,可见中国战机的研发速度如此强悍。此外,据可靠消息中国已经开发出了反隐身雷达,由此可见,中国已经在打造隐身战机的同时,把目光已经投向反隐身作战。

  美国一直赖以自豪的隐形飞机,对于中国来说越来越难构成威胁。据报告中国隐身垂直起降机也已经开发出来,当今中国已经成为世界上屈指可数的能够开发五代机的国家。

  本篇主要介绍中国反制美军隐身战机方面所取得的成就:

  目前我国双基地雷达研究已经步入世界先进国家行列;20世纪末90年代中期,在成功试验的基础上,吴曼青率先提出“数字阵列雷达”概念,并带领团队成功研制出中国第一个数字T/R组件及首个数字阵列雷达试验系统;2003年,吴曼青团队研发出一种新的三坐标雷达体制,研制成功的机动式三坐标雷达被誉为中国地面情报雷达赶超世界先进水平的里程碑式产品。

  目前中国拥有地面先进的探测技术,加上太空神眼北斗探测技术,中国真正实现高低搭配。恐怕也是美国最不愿意看到的结果。

  中国反隐身技术取得进步的同时,也在利用北斗系统来提升空战能力。未来中国打造空天一体化的战略,已经近在咫尺。

  2012年已经建成北斗区域卫星导航系统,提供亚太地区服务能力,北斗卫星导航系统具有其他卫星导航系统兼容互用的全球卫星导航系统。目前北斗的区域组网成功,已经让美日开始感到担忧。因为中国军力最近几年的发展犹如井喷式发展,日本有限的作战能力,已经处于下风。

  下面介绍中国反隐身能力的提高,对美日的战略影响:

  中国在反隐身方面取得成就,让美国开始感到担忧,F-35虽然具备隐身作战能力,并且已经让日本部署,但就其作战性能,美国也没有十足的把握取胜。

  隐身一旦不具备隐身性能,那么其作战能力,甚至不如三代半的F-16c/d的水平。毕竟美国研发这款武器时,为了强调其隐身性已经牺牲了部分作战攻击能力。

  美国在亚太的战略也会受到巨大影响:

  首先表现在美国的铤而走险,日本一旦在钓鱼岛与中国发生冲突时。这将越来越让美国担心,日本未必能够取得优势,日本不能取胜时,自己又不能介入,将导致美军损失惨重。何况中国还拥有数量庞大的潜艇。中国反隐身能力的提升将迫使美国不得不让日本在钓鱼岛谨慎行事。

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