【科技暢想】三峽大壩見證科技與自然共生

●升船機塔柱建築高度達146米,它的最大提升高度為113米,約四十層樓高。  作者供圖
●升船機塔柱建築高度達146米,它的最大提升高度為113米,約四十層樓高。 作者供圖

  從宜昌登船逆流而上,第一站便是三峽大壩。遊輪緩緩駛入那個巨大的水箱,閘門在身後無聲關閉。當我們的遊輪開始上升時,整座機器用呼吸般的節奏運作,我站在轎廂內,抬頭望向那些粗壯的鋼纜與齒輪,心中沒有恐懼,只有對設計者縝密思維的敬佩。遊輪從進入承船廂到升至上游水位,其間沒有顛簸,沒有刺耳的噪音,約四十分鐘後,前方的閘門緩緩打開,陽光灑入轎廂。我們的船平穩駛入上游平湖,甲板上的旅客不約而同地鼓起掌來。

  過去,船隻通過五級船閘需耗時三小時至四小時,但如今有了升船機——這座被稱作「電梯」的機械奇跡,讓三千噸級以下的船舶可在四十分鐘內翻越四十層樓高的落差。

  升船機全線總長約7,300米,塔柱建築高度達146米。核心部件是一隻巨大的轎廂,外形尺寸長132米、寬23米、高10米,正常水深3.5米。它可以輕鬆容納一艘三千噸級的船舶。而當承船廂加滿水後,總重量約15,500噸,這相當於一百節高鐵車廂。它的最大提升高度為113米,約四十層樓高。

  驅動系統全球首創

  升船機的靈魂在於它的驅動系統,工程師採用了四套全球領先的齒輪齒條爬升系統,並由256根高強度鋼纜輔助牽引。這是全球首創的技術方案:巨型齒輪與固定在混凝土塔柱上的齒條精密嚙合,確保兩側水平偏差不超過兩厘米。據現場解說員介紹,試運行時工程師曾將一枚硬幣立在甲板上,然後啟動升船機完成近百米的升降,那枚硬幣從頭到尾紋絲不動。

  更令人安心的是,升船機擁有一套獨立的「長螺母柱-短螺桿」安全機構。即使在斷電、機械故障或極端天氣情況下,這套系統也能立即鎖死,確保轎廂絕不墜落,從根本上消除了傳統升降設備最令人擔憂的風險。

  升船機帶來的效率提升是革命性的。過去,船舶通過五級船閘平均需要3.5小時,而現在全程僅需36分鐘至50鐘,節省了近80%的時間。截至目前,它已安全運行近五萬廂次,累計通過船舶三萬艘次,客運量突破156萬人次,貨運量超過1,860萬噸(截至2024年12月)。

  更難能可貴的是,平均過廂時間從通航初期的75分鐘縮短至50分鐘左右,設備停機故障率從通航初期的11% 降至目前的不足1%(截至2024年12月)。客運量從一百萬到二百萬人次僅用了一年七個月,創下了全球同類工程的最快紀錄。

  這些數字背後,是中國工程師持續優化的成果。每一次故障率的下降,每一次過壩時間的縮短,都來自對技術細節的極致追求。站在大壩上俯瞰上下游航道,我看到的是一條井然有序的水上高速公路,而升船機就是其中最關鍵的節點。

  離開升船機繼續西行,三峽大壩的水力發電威力同樣震撼。三十二台七十萬千瓦機組,總裝機容量兩千二百五十萬千瓦,年均發電量約一千億度。這些電力沿着高壓線網傳輸千里,足以點亮半個中國的夜晚。曾經咆哮的洪水被馴服為清潔能源,江水穿過水輪機後依舊奔湧向田園與城鎮。

  科技與自然在此共生——大壩調蓄洪水,發電照亮萬家,船閘與升船機暢通航運,而兩岸的青山綠水並未被犧牲,反而因水位抬升形成了三峽水庫這一新的生態景觀。

  這一切的背後,是國家的強大。從齒輪齒條的冶金工藝到萬噸級平衡重的精密鑄造,從百萬移民的妥善安置到跨省電網的協同調度,沒有完整的工業體系與統一的意志,升船機與大壩只能是紙上談兵。站在船頭仰望兩岸青山,我感受到一種踏實:當一個民族有能力運用頂尖科技重塑山河,她的未來便如長江之水,勢不可擋。

  ●洪文正 香港新興科技教育協會培育科普人才,提高各界對科技創意應用的認識,為香港青年提供更多機會參與國際性及大中華地區的科技創意活動,詳情可瀏覽www.hknetea.org