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天眼”遇到暴雨会装满吗?怎么排水?

2020年,我国“天眼”正式通过国家验收投入到正式运营当中,“天眼”自从2016年建成以来就备受世界的关注。中国“天眼”作为世界上最大的球面射电望远镜,口径达到了500米,远远看起来就是一个大锅,而“天眼”的所在地贵州偏偏是一个多雨的省份,那这个大锅遇到暴雨会装满吗?

天眼”遇到暴雨会装满吗?怎么排水?

中国天眼

其实早在天眼设计之初,设计师们早已将这个问题考虑进去了,毕竟我国建立“天眼”是花了很多心血的,仅仅是对选址就进行13年的研究,投入建设资金就高达12亿元。所以中国投入了这么多就是为了保障“天眼”的正常运作,接下来我们来说说中国“天眼”不会被暴雨装满的3个理由。

特殊的地理位置

“天眼”的选址工作开始于1994年,专家们首先通过卫星遥感影像,建立了1:1000高清模型,利用现实虚拟技术,对300多个洼地进行筛选,同时考虑了水文、电磁干扰、地质等因素,最后选出30多个比较合适的选址,然后通过实地考察,最后选中了贵州平塘县大窝凼洼地。

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卫星遥感

不要小看这洼地,它可是“天眼”工程的三项自主创新之一。这个天然洼地不仅形状圆,还非常符合“天眼”的尺寸,极大地减少了泥土的开采量和填补量。那把“天眼”装在这个洼地里不怕被水淹没吗?其实这个大窝凼地势相对周围较高,海拔有1082米,当遇到大暴雨的时候,水流就会顺着地势往下流,很难发生水流积聚的情况。

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喀斯特地貌

但不是仅仅地势高就可以了,还有一个非常重要的原因,那就是“天眼”所在的大窝凼洼地具有特殊的喀斯特质地条件,所谓喀斯特地貌,就是岩层中碳酸钙与二氧化碳结合生成碳酸氢钙,碳酸氢钙又不断地被水溶解,形成了大量的地下溶洞,当遇到大暴雨的时候,水流就会通过溶洞流入地下河中,或者汇入地表河,具有强大的排水能力,不会发生地表积水的情况。这样的天然排水管道,能极大地减少积水的发生。

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地下溶洞

不过同时这样特殊的地貌给施工带来巨大的麻烦,由于所处的地势非常倾斜,倾斜度高达70度以上,铺设路线的时候施工机器无法上去,只能靠人力开挖。同时,科学家们考虑不仅仅只有排水问题,还有电磁干扰的问题,“天眼”需要的电磁环境非常高,需要5公里内无任何电磁辐射,100公里内需要限制强干扰源,而这个大窝凼洼地都满足这个要求,所以说它是个得天独厚的地理位置。

索网结构

当我们从高空中远看“天眼”的时候,“天眼”看起来就是一个巨大的锅,似乎一下暴雨就会被装满,其实当我们近距离观看的时候就会发现内有玄机,因为“天眼”采用的是索网结构。

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索网结构

我国的“天眼”的索网体系是世界上精度最高、跨度最大的索网结构,所谓的索网结构就是短程网格划分的方式。简单来说,“天眼”的表面不是一块完整的材料,它采用了4450块反射面单元,每块反射面单元之间都有一点空隙,并且反射面是可以运动的,也就是说可以调节它们之间的间隙。

同时,每块反射面由100块铝制冲孔小面板拼接而成,意味着每一块面板都有无数的小孔,无论是降雨还是天空中飘落的灰尘,都会通过这个小孔落入地表,而难以在“大锅”里积聚。退一万步讲,即使地面发生了积水,也不会“天眼”造成影响,因为“天眼”并不是依着地面建立的,而是浮空的,离地面高达3米,一个成年人在下面行走也绰绰有余。

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反射面

不仅如此,还有专业人员定期对“天眼”反射面进行维护和检测,确保反射面的间隙以及上面的小孔没有堵塞,防止水分和灰尘在上面聚积。并且在中心区域设置了收集装置,将收集到灰尘和水份通过管道排送到外部。就连反射面板上也设计了紧急排水系统,当检测系统检测到反射面板压力达到极限时,会自动脱落,这并不影响整体的使用,这样进一步加强了排水能力。因为这些孔和间隙极小,我们平时看图片和视频都无法发现,只有近距离观看才能发现其中的玄机。

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孔洞

同时,采用间隙分布和反射面多孔设计能减轻“天眼”的重量,减轻天眼底座的受力,减少运输材料的负担,还可以使阳光透过,确保地面的植物能正常生长。“天眼”下的植被可是有大用处的,如果任由雨水冲刷地表,造成土质疏松和水土流失,长久下去同样会对“天眼”造成影响,所以保护“天眼”附近的生态环境至关重要。

大型人工排水系统

“天眼”作为我国重器,用于探寻宇宙的奥妙,设计者肯定考虑到百年一遇暴雨等极端情况,给“天眼”设计一套完善的排水系统。对于排水隧道,我国科研人员采用的是无压隧道设计的方案,排水隧道总长1121米。隧道又分为暗挖段和明挖段,其中暗挖段1062.499米,明挖段58.588米。

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排水隧道

除了排水隧道之外,“天眼”排水系统还包括道路边沟、径向水沟、底部排水沟、环向水沟等,可以说该有的排水设施都有了,确保“天眼”不会因为暴雨而导致工作故障。

结语

“天眼”经过上述3方面的保障,并不可能被暴雨装满,面对极端天气也游刃有余。截止2021年5月,中国“天眼”这500米口径的“大锅”发现的脉冲星数量高达370颗,取得了前所未有的成就,推动了我国天文事业发展,同时使平塘县从一个边远山区成一个世界著名国际天文学术中心。

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天眼观测

这仅仅是“天眼”投入使用几年带来的成果,相信未来“天眼”会给我们带来更多成就,让我们拭目以待吧。

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