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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    挑戰直通渤海海峽

                    2018-05-10 22:26:00

                      “C”變“D”的關鍵一“筆”

                      渤海灣是我國最大的內海,然而美麗的海灣卻成了阻礙交通,甚至阻礙經濟進一步發展的“罪魁”——從東北到華東、華南必須繞行。比如從大連到煙臺、青島乘火車要多繞行1500千米,走高速公路要多繞行1600千米。而山海關位于東北和華北交界處,形成一邊是山、一邊是海的格局,如咽喉般狹窄的交通廊道制約了南北交通。因此,不論是從地理位置、物流人流、經濟發展,還是從能源、軍事資源任何一方面來看,這條能將渤海海灣有缺口的“C”型交通變成四通八達的“D”型交通的通道都堪稱“關鍵一筆”!

                      修建渤海灣跨海通道是一項技術復雜、工程艱巨、投資巨大但效益顯著的宏偉工程,更是一個涉及到多學科、多領域、多層次的超級工程。初估全長約110~130千米,將從山東蓬萊經長島跨越渤海直達遼寧旅順,其規模為世界跨海通道之最。它將是鐵路與公路相結合的直達快捷通道,一旦建成,將形成一個從黑龍江到海南縱貫南北,全長5700千米的中國東部鐵路交通大動脈。正可謂“一隧穿越渤海,天塹變通途”!

                      渤海灣的現實條件

                      工程建設,不但要利用當地有利的自然地理條件,也需避開不良地質地貌對工程建設造成的影響,不然輕則小影響、重則大事故。因此,在所有工程建設的前期,都要對當地的自然地理條件進行考察和研究,摸清工程的建設條件。

                      渤海灣這片海域中散落著星星點點的島嶼,其中,廟島群島是最負盛名的島嶼之一。群島共有大小島嶼32個、暗礁16個、長灘2處,較大的有北隍城島、大欽島、北長山島、南長山島等。這些島嶼沿東北-西南走向依次展開,坐落于膠、遼半島之間、黃渤海交匯處,可謂渤海咽喉、京津門戶、海防要塞。

                      水道是指溝通兩片水域,且位于陸地之間的狹窄水域,海峽就是水道的一種。有些水道實為航道,因此在建設跨海橋梁、選址以及設計橋梁跨度的時候都要考慮到水道的因素。渤海海峽北部水道寬而深,南部水道窄而淺,自北而南依次有老鐵山水道、長山水道、登州水道等,而商船常走老鐵山、長山、廟島3條水道。其中,廟島群島為漁場;老鐵山水道是海峽中最深最寬的水道,也是黃海海水進入渤海的主要通道;長山水道則是南黃海通往天津新港的捷徑;登洲水道又稱廟島海峽,是渤海海水外流的主要通道,也是山東半島通往廟島群島最近的水道。

                      隧道開挖對當地地質地貌的要求很高,因為地質地貌會直接影響隧道的施工及后期運營、養護。隧道開挖前都要有嚴格的地質勘測,以便于設計人員對隧道施工地點的地質條件進行了解和研究,之后才能開展隧道選址工作。

                      長島島陸以剝蝕山丘和海岸地貌為主要特征,丘陵和山脈多與地層走向一致。島陸起伏較大,最高島海拔202.8米,最低島僅17米。這些島的山勢大多為平頂山或半劈山;海岸多為基巖海岸,而且由于基巖性和產狀不同,形成了獨特的海蝕地貌。這里還分布著許多千姿百態的奇礁異石、沙嘴和連島沙壩,甚至有沙堤堆積形成的現代瀉湖。

                      而渤海灣的海底地貌蔚為壯觀:老鐵山岬和蓬萊角斷壁直下海底,廟島群島橫亙其間。海峽的地勢自南向北呈階梯狀下降,寬而深的老鐵山水道成“V”形溝谷,其沖刷槽則位于最北端的老鐵山岬之下。

                      長島諸島北鄰遼東,南連膠東。出露巖性多為石英巖和泥質巖層的千枚巖、板巖和石英巖,表層風化比較嚴重,斷層比較少,巖漿活動比較微弱。研究地質不僅要通過考查巖性來確定隧道開挖位置,還要通過考查當地的地震安全性來設計抗震設防標準。長島地區小震活動頻繁,集群分布特征明顯,震源深度在7~56千米范圍內均有分布,但主要分布在8~24千米范圍內。要保證該工程的順利實施,首先要解決好地震活動對工程的影響。

                      長島地區的氣候為季風區大陸性氣候。春季風大回暖晚,夏季雨多氣候涼,秋季干燥降溫慢,冬季風頻寒潮多。

                      長島海域的潮汐性質屬于半日潮,俗稱“四架潮”。這種潮汐的規律是一晝夜兩漲兩退。長島海域的潮流以東西流為主,浪型則主要為“風浪”——秋季和冬季偏北風浪,夏季偏南風浪,歷年大浪平均高度為8.6米,極端最大浪高達10米。

                      通道線路的初步方案

                      渤海海峽跨海通道的線路方案是專家考察和討論的重點。任何隧道的建設都涉及到多學科、多領域、多層次和多方面的專業知識,對于渤海海峽跨海通道而言更甚——渤海灣具有水深、風大、浪高、流急,地質構造復雜,地震烈度較高,通航要求高等特點,建設條件相當復雜;與此同時,線路勘測、方案確定及施工需要跨越深海、遠海作業,由此而來的技術難點和關鍵技術均需要進行科研攻關。根據國內外跨海工程的經驗,跨海通道的投資與所采用的跨越方案關系密切。因此,在工程建設之前,有必要對跨海通道的方案作出全面、詳細的調查研究和對比,以求減少投資、降低風險。

                      經過多次的調研和方案比選,渤海海峽跨海通道初步方案為全隧道、鐵路隧道,線位方案初步選擇了連島方案,登陸點則選擇在了旅順和蓬萊。隧道的抗震性能好,又深埋于地下,不但能保證通道不受惡劣氣候或洋流等影響而全天候運營,還能做到在運營期間毫不干擾水上航運,對海洋環境和周邊島嶼的影響也可降到最低。同時,全隧方案又可以有效避免全橋方案或南橋北隧方案帶來的建設、抗風、抗震及橋梁使用問題。公路隧道相比鐵路隧道,施工風險和施工難度都遠遠高出一個等級,而且過長的路程會使駕駛員產生緊張和疲勞感,導致事故率遠遠高于鐵路隧道。若汽車通過“搭乘”火車通過隧道更為安全,這種專用火車被稱為“穿梭列車”,而這種過隧道的方式則稱為“穿梭列車背負式過隧道”。

                      搭著“順風列車”的汽車不但可以讓駕乘人員在車上休息,還大大加快了過隧道的速度。與此同時,隧道可以兼顧鐵路的客貨運輸,可謂一箭雙雕!

                      隧道線位最初有4種方案,經過專家對地層、地質和海況的綜合調研分析,初步選定了經過島嶼數量最多的“老鐵山-北隍城島-大欽島-砣磯島-北長山島-南長山島-蓬萊東港”連島方案,該方案中的豎井則設置在北隍城島和北長山島。

                      在線位選擇中我們注意到,隧道的登陸點選擇在了旅順老鐵山角和蓬萊東港。在旅順設置登陸點,可以通過旅順西站實現與哈大鐵路連接,進而連接東北鐵路網;或通過土羊高速實現與沈海高速、丹大高速的連接;或通過旅順軍港實現物資人員轉運,可以說此線路構建了鐵路、公路、海運的綜合運輸體系。而在蓬萊東港的登陸點,則可以直接實現與京滬線、藍煙線以及青榮城際鐵路的連接,直接接入榮烏高速、沈海高速所在的高速路網,形成了網狀的交通,同樣有利于綜合運輸體系的建立,成為帶動經濟高速發展的“高速列車”。

                      這是一條集我國以及世界上建設跨海通道的成功經驗和多方考察而形成的最優方案,它將連接起咽喉要地并貫通中國東部鐵路的交通廓道。這個宏偉的超級工程建設起來并不簡單,但它所帶來的效益更不簡單。61年前,毛澤東主席為武漢長江大橋寫下“一橋飛架南北,天塹變通途”的詩句,相信不久的將來,這個將渤海灣的“C”變成“D”的跨越性的工程,也能化天塹為通途!

                    本文來自《科學24小時》

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