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探秘日本分洪竖井能容下自由女神像或航天飞机!

发布时间:2020-03-25

探秘日本分洪竖井能容下自由女神像或航天飞机!





秘:

作为全世界唯一开放参观的下水道,这几年在互联网上被大家所熟知的东京“地下神殿”在这个梅雨季再次进入我们眼中,让我们一同探索其宏伟面貌的背后,拥有哪些先进技术。





在日本下水道是一门科学
日本下水道科学馆

1884年,日本第一个近代化排水设施在东京建成。130多年过去了,日本全国下水道连在一起可达45.5万公里,足以绕地球11圈半。


脆弱的城市

在东京埼玉县春日部市,有一片为河流和田地所环绕、形似“盘子”、地势低洼容易积水的中川及绫濑川流域,过去曾多次发生洪水。2005年的一场瞬间特大暴雨袭击东京,短短2个小时就累积超过200毫米的惊人雨量,造成大约6000栋房屋受灾,东京一片汪洋。




自信源于万无一失的保护

为此,日本在1993年3月决定大兴土木,建设巨型分洪工程——“首都圈外郭放水路”。历经13年完工的该工程全长6.3公里,位于地下约50米深处,由内径10米左右的下水道将5座深约70米、内径约30米的大型竖井连接起来,前4座竖井里分流的洪水通过下水道流入最后一个竖井并集中到调压水槽,最后通过4台大功率的抽水泵,排入江户川,最终汇入东京湾。全程由计算机在中央控制室进行远程操控,被称为世界上最先进的排水系统。



现在,就请跟随我一同走进“地下神殿”吧~


揭秘•洪水分流

能够塞进自由女神像的5座竖井


5座深约70米、直径约30米的巨大竖井,连通附近的江户川、仓松川、中川、古利根川等河流,作为分洪入口。每个竖井的深度都可以放下一座美国的自由女神像,或是一艘航天飞机。


三号和五号竖井,采用了“涡流式排水构造”。也就是说,从仓松川、中川等区域流入的洪水,先沿着竖井的壁面流下去,通过处理使流水改变线形来减速,起到缓冲的作用。  


值得一提的是,5座竖井连接的河流在修建堤坝时都建有“溢流堤”。溢流堤一般修建的与周围最低地点一样高,即河流水位上升到一定程度后,便从堤上专门的入口流入竖井中。

揭秘•连接隧道

钢管插入式接头管片


竖井中的雨水储存到一定量后便会经过连接隧道,流入调压水槽中。这条内径10.6米的大深度隧道,采用了泥水式盾构机施工。第一竖井至第三竖井区间段于2002年完成掘进,第三竖井至第四竖井区间段于2004年完工,第五竖井区间段则是在2005年完工。


工程中一大亮点便是于2001年特地研发的钢管插入式接头管片。钢管插入式接头包括插入杆和接收管,接收管的内面包裹了一层聚乙烯,插入时用来吸收膨胀以避免外面管片混凝土破裂,其拼装自动化程度高,减少了螺栓孔,避免二次衬砌。此外连接隧道具有能够应对内水压、管片内面平滑无凹凸的特点。隧道施工中开挖出来的弃土最终用作江户川堤坝的修建了。


揭秘•排水设备

每秒可排一座游泳池的飞机发动机


我们在之前提到,四个竖井分洪后会流向最后一个竖井并集中到调压水槽,也就是蓄水池中。在这里有4台日本国内最大排水量的水泵, 每秒可以排水200吨。1秒最多可排出的水量相当于一座25米标准泳池。而用来驱动这些水泵的是四台飞机用燃气涡轮发动机。



为了防范灾害,蓄水池除了储备重油燃料外,还设置了自主发电机。即使发生停电,四台发动机也可以满负荷运转三天。同时考虑到环境污染问题,还设有“除灰机”。当洪水流入立坑之前,一些漂流的碎木头,饮料盖子,碎杂物,会被像吸尘器一样被吸取残留下来,然后通过传感器传到总部,经过确认之后,自动流入垃圾箱。


揭秘•调压水槽

59根高18米、重500吨的柱子撑起长177米、宽78米的“地下神殿”


调压水槽就是在网络上人气非常高的“地下神殿”啦,这里是对外开放的,有兴趣的朋友们可以去官网报名哦。其中一个主要设备便是中央控制室。在这里会收集卫星搜集到的气象情报和地底内部的水流状态等信息,总控制室时刻跟踪整理,通过电脑网络的分析,调整放水路流入的闸门的开启、水量调节、速度缓急、水泵启动或停止。


当调压水槽内储存了一定水量之后,排水泵打开,雨水迅速排向江户川。排水量达到200立方米每秒。也就是说,东京的这套地下排水设施,堪比一个中型的水电站!

排水量:

第18号水路 4.7m³/s

中川 25m³/s

仓松川 100m³/s

幸松川 6.2m³/s

大落古利根川 85m³/s

~江戸川排水量 200m³/s

总储水量:670000m³

此外,六个5.4m×4.2m的排水门还担负着防止江户川逆流的重要作用。




战绩显赫

无论是雨水还是生活污水都必须经过处理才能排入河中。60年代的东京,就曾因为随便排放而发生遍地臭水横流的情景。而更重要的是,东京地下还有四通八达的地铁系统,如果排水和污水问题处理不好,那整个城市就会陷入瘫痪。


这座设施每年运行约5~10次,迄今为止,已经累计战胜了75次暴雨。首都圈外郭放水路,台风暴雨季节可以排洪,而平时可用来承担各种污水的净化处理。



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