葡萄牙湖面上的“地球破洞”并没有想象中那样玄乎,这个奇特的水流构造叫做竖井式溢洪道,由进水喇叭口、过渡段、竖井段和出水隧洞四个部分组成,该类水利工程主要在不具备天然溢流条件和拦截式水坝修建难度较大的地区出现。
葡萄牙“地球破洞”的真相
三个人所发现这一人造景观的景区属于葡萄牙埃什特雷拉山脉,特雷拉山是葡萄牙境内最高峰,主要为花岗岩地质构造,位于蒙德古河的发源地,该河全段位于葡萄牙境内,长达234公里。整个山脉地势险要,山间峭壁耸立,溪流潺潺,植被茂密,特别适合户外冒险,山峰的完美落差为户外极限运动提供了绝佳的运动场所,每到冬季又成为葡萄牙人民的滑雪圣地。
他们此前就听说在这片区域有许多奇特景观,只不过地势险峻,鲜有人涉足,这次,三人决心前往一试,果然,当他们放飞航拍器材的时候,在高山湖中发现了一个巨大的水洞,湖水汇聚于此,倾泻而下,十分壮观。视频一经传播,网友们纷纷放飞脑洞,有的说是地球破了个洞,有的说是地球JH,多种有趣言论不一而足。
工程行业的专业人士一看,猛拍大腿:这不就是个花岗岩和混凝土构筑的水坝吗?只不过与寻常拦截式水坝有所不同。该水坝建于1955年,由于当地地势险要,当时的工程技术水平难以在此修筑拦截式水坝,加上湖泊水位高且不具备天然溢流条件,工程人员只有借助空间力量,通过人工,在合适的位置挖掘出一条顶部巨大,排水路径呈L型的隧道,一旦水位高于设计水位,便经过这个漏斗形的下水管道引导到下游河流中。
说白了原理跟洗脸面盆中的溢流孔功能差不多,不让水漫出水坝。
井式溢洪道的进水喇叭口是一个环形溢流堰,根据设计流量和堰顶水头确定喇叭口半径,由堰流公式计算,进水口曲线轮廓与水流自由落体流动曲线吻合,当我们对该溢洪道进行俯视时,会发现四周流淌的水流会出现交流汇聚,这个汇集点也就是喇叭口的末端。
基建狂魔的改进版竖井式溢洪道
竖井式溢洪道在我国西部高山峡谷地区水利资源开发中发挥着越来越重要的作用,遇到河道狭窄或者难以布置其他泄洪建筑物的地理情况,则重点考虑使用该工程形式,采用临时建筑物和永久工程相结合的方式,为水库修建溢洪管道,实现经济效益最大化。
随着泄水建筑物水头的增加,泄洪洞内的流速迅速提升,高速水流给水利工程带来了一系列安全隐患,如空蚀、脉动等流体现象。为了对修建水坝时开挖的导流隧洞进行有效利用,工程师们不得不想办法来消散高落差水流携带的恐怖能量,来降低水流流速。
在我国四川省甘孜藏族自治州的金平水电站就成功利用了竖井底部消能井与导流洞衔接的方式进行消能。
消能井的工作原理是利用掺气水流从堰口落下,并在井中反弹翻滚,获得一个向上的力与后面下落的水流进行能量对冲,以达到降低水流速度,减少对下游河床冲刷和破坏的目的。
在这一设计中,消能井里面有几个可能降低下落流水速度的因素,第一,落在井底反弹的流水;第二,水流与溢洪竖井墙壁的摩擦;第三,水流与空气的摩擦;第四,水流掺气的阻力。经过试验分析,反弹水流是主要耗能部分。
在很多同类设施中,为了防止汽蚀现象发生,会在喇叭状堰口抛物线末端增加环形掺气挑坎,而坎下还会设置直通地面的通气孔。
另一种令人恐惧的深洞——海洋蓝洞
除此之外,海洋中也曾出现过类似的深洞,只不过,那是来自大自然的鬼斧神工。
在我国三沙市西沙群岛永乐环礁附近有个称为“永乐龙洞”的海洋蓝洞。该深洞呈黑暗的深蓝色调,只要看一眼,就让人立刻产生一种不可名状的恐惧感。
可能人类天性如此,越是恐怖的东西,越想尝试。尽管地球另一端的伯利兹大蓝洞已经留下数百人与它同眠,还是没能阻挡千千万万个极限运动探险者一闯深海的步伐,时至今日,它依然是探险者的乐园。
同样的,永乐龙洞的探索一直牵动着我国科学家的心,从2012年开始,我国考察组就多次潜入永乐龙洞,但苦于装备水平有限,未能对龙洞进行全面勘查。随着技术发展,三沙市的专家终于在2016年7月24日宣布了永乐龙洞的探明深度——300.89m,让其瞬间跃居世界已知最深蓝洞榜首。
其实普通人更加关心的是,这个深邃的蓝洞是如何形成的?
对此,世界上有两种主流看法,第一种观点认为大陆架附近的石灰岩遭受到地下水侵蚀,形成了类似卡斯特地貌的溶洞,在其内部有大量的石笋以及钟乳石和大小不一的通路,随着海平面上升,这部分结构被淹没在海面以下,当人类从高空俯瞰,就会发现茫茫大海中的一抹深蓝,似乎有海水源源不断地流入其中。
第二种观点认为,珊瑚礁在某个范围内生长组合成圆柱形,珊瑚围墙把柱内空间和柱外海洋隔绝开来,两边形成了截然不同的生态系统,随着时间推移,珊瑚礁越长越多,便形成了蓝洞。
随着研究深入,科考人员发现,西沙蓝洞更像是以上两种成因的结合体。它由珊瑚礁与溶洞相组合而成,在成千上万年的海平面变化之中,西沙蓝洞先是形成了溶洞,随后被海水淹没,在溶洞上方形成珊瑚礁。又因为地质原因。在珊瑚礁上方再次形成喀斯特地貌,随着海平面上升,又在被水淹没的喀斯特地貌上方形成珊瑚礁。长年累月,达到了现在的深度。而在该蓝洞中地质变化时所残留的物质也成为地质学家们地球地质变迁研究的珍贵素材。