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探秘日本“地下神殿”,分洪豎井能容下自由女神像或航天飛機(jī)!
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作為全世界唯一開(kāi)放參觀的下水道,這幾年在互聯(lián)網(wǎng)上被大家所熟知的東京“地下神殿”在這個(gè)梅雨季再次進(jìn)入我們眼中,讓我們一同探索其宏偉面貌的背后,擁有哪些先進(jìn)技術(shù)。
  在日本下水道是一門科學(xué)
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  日本下水道科學(xué)館
  1884年,日本第一個(gè)近代化排水設(shè)施在東京建成。130多年過(guò)去了,日本全國(guó)下水道連在一起可達(dá)45.5萬(wàn)公里,足以繞地球11圈半。
  脆弱的城市
  在東京埼玉縣春日部市,有一片為河流和田地所環(huán)繞、形似“盤子”、地勢(shì)低洼容易積水的中川及綾瀨川流域,過(guò)去曾多次發(fā)生洪水。2005年的一場(chǎng)瞬間特大暴雨襲擊東京,短短2個(gè)小時(shí)就累積超過(guò)200毫米的驚人雨量,造成大約6000棟房屋受災(zāi),東京一片汪洋。
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  自信源于萬(wàn)無(wú)一失的保護(hù)
  為此,日本在1993年3月決定大興土木,建設(shè)巨型分洪工程——“首都圈外郭放水路”。歷經(jīng)13年完工的該工程全長(zhǎng)6.3公里,位于地下約50米深處,由內(nèi)徑10米左右的下水道將5座深約70米、內(nèi)徑約30米的大型豎井連接起來(lái),前4座豎井里分流的洪水通過(guò)下水道流入最后一個(gè)豎井并集中到調(diào)壓水槽,最后通過(guò)4臺(tái)大功率的抽水泵,排入江戶川,最終匯入東京灣。全程由計(jì)算機(jī)在中央控制室進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,被稱為世界上最先進(jìn)的排水系統(tǒng)。
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  現(xiàn)在,就請(qǐng)跟隨我一同走進(jìn)“地下神殿”吧~
  揭秘?洪水分流
  能夠塞進(jìn)自由女神像的5座豎井
  5座深約70米、直徑約30米的巨大豎井,連通附近的江戶川、倉(cāng)松川、中川、古利根川等河流,作為分洪入口。每個(gè)豎井的深度都可以放下一座美國(guó)的自由女神像,或是一艘航天飛機(jī)。
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  三號(hào)和五號(hào)豎井,采用了“渦流式排水構(gòu)造”。也就是說(shuō),從倉(cāng)松川、中川等區(qū)域流入的洪水,先沿著豎井的壁面流下去,通過(guò)處理使流水改變線形來(lái)減速,起到緩沖的作用。
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  值得一提的是,5座豎井連接的河流在修建堤壩時(shí)都建有“溢流堤”。溢流堤一般修建的與周圍最低地點(diǎn)一樣高,即河流水位上升到一定程度后,便從堤上專門的入口流入豎井中。
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  揭秘?連接隧道
  鋼管插入式接頭管片
  豎井中的雨水儲(chǔ)存到一定量后便會(huì)經(jīng)過(guò)連接隧道,流入調(diào)壓水槽中。這條內(nèi)徑10.6米的大深度隧道,采用了泥水式盾構(gòu)機(jī)施工。第一豎井至第三豎井區(qū)間段于2002年完成掘進(jìn),第三豎井至第四豎井區(qū)間段于2004年完工,第五豎井區(qū)間段則是在2005年完工。
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  工程中一大亮點(diǎn)便是于2001年特地研發(fā)的鋼管插入式接頭管片。鋼管插入式接頭包括插入桿和接收管,接收管的內(nèi)面包裹了一層聚乙烯,插入時(shí)用來(lái)吸收膨脹以避免外面管片混凝土破裂,其拼裝自動(dòng)化程度高,減少了螺栓孔,避免二次襯砌。此外連接隧道具有能夠應(yīng)對(duì)內(nèi)水壓、管片內(nèi)面平滑無(wú)凹凸的特點(diǎn)。
  隧道施工中開(kāi)挖出來(lái)的棄土最終用作江戶川堤壩的修建了。
  揭秘?排水設(shè)備
  每秒可排一座游泳池的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)
  我們?cè)谥疤岬?,四個(gè)豎井分洪后會(huì)流向最后一個(gè)豎井并集中到調(diào)壓水槽,也就是蓄水池中。在這里有4臺(tái)日本國(guó)內(nèi)最大排水量的水泵, 每秒可以排水200噸。1秒最多可排出的水量相當(dāng)于一座25米標(biāo)準(zhǔn)泳池。而用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些水泵的是四臺(tái)飛機(jī)用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
  為了防范災(zāi)害,蓄水池除了儲(chǔ)備重油燃料外,還設(shè)置了自主發(fā)電機(jī)。即使發(fā)生停電,四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)也可以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)三天。同時(shí)考慮到環(huán)境污染問(wèn)題,還設(shè)有“除灰機(jī)”。當(dāng)洪水流入立坑之前,一些漂流的碎木頭,飲料蓋子,碎雜物,會(huì)被像吸塵器一樣被吸取殘留下來(lái),然后通過(guò)傳感器傳到總部,經(jīng)過(guò)確認(rèn)之后,自動(dòng)流入垃圾箱。
  揭秘?調(diào)壓水槽
  59根高18米、重500噸的柱子撐起長(zhǎng)177米、寬78米的“地下神殿”
  調(diào)壓水槽就是在網(wǎng)絡(luò)上人氣非常高的“地下神殿”啦,這里是對(duì)外開(kāi)放的,有興趣的朋友們可以去官網(wǎng)報(bào)名哦。其中一個(gè)主要設(shè)備便是中央控制室。在這里會(huì)收集衛(wèi)星搜集到的氣象情報(bào)和地底內(nèi)部的水流狀態(tài)等信息,總控制室時(shí)刻跟蹤整理,通過(guò)電腦網(wǎng)絡(luò)的分析,調(diào)整放水路流入的閘門的開(kāi)啟、水量調(diào)節(jié)、速度緩急、水泵啟動(dòng)或停止。
  當(dāng)調(diào)壓水槽內(nèi)儲(chǔ)存了一定水量之后,排水泵打開(kāi),雨水迅速排向江戶川。排水量達(dá)到200立方米每秒。也就是說(shuō),東京的這套地下排水設(shè)施,堪比一個(gè)中型的水電站!
  排水量:
  第18號(hào)水路 4.7m3/s
  中川 25m3/s
  倉(cāng)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
  總儲(chǔ)水量:670000m3
  此外,六個(gè)5.4m×4.2m的排水門還擔(dān)負(fù)著防止江戶川逆流的重要作用。
  戰(zhàn)績(jī)顯赫
  無(wú)論是雨水還是生活污水都必須經(jīng)過(guò)處理才能排入河中。60年代的東京,就曾因?yàn)殡S便排放而發(fā)生遍地臭水橫流的情景。而更重要的是,東京地下還有四通八達(dá)的地鐵系統(tǒng),如果排水和污水問(wèn)題處理不好,那整個(gè)城市就會(huì)陷入癱瘓。
  這座設(shè)施每年運(yùn)行約5~10次,迄今為止,已經(jīng)累計(jì)戰(zhàn)勝了75次暴雨。首都圈外郭放水路,臺(tái)風(fēng)暴雨季節(jié)可以排洪,而平時(shí)可用來(lái)承擔(dān)各種污水的凈化處理。