水坝

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File:Gordon Dam.jpg
澳大利亚塔斯马尼亚州的戈登坝，属于拱坝

水坝（英语：Dam）是建筑在溪流、河流和河口的屏障，用来防止洪水泛滥、生产水力发电、储水作饮食或灌溉、工商业之用。在河流中上游建造的短距离人工高耸河堤的主要作用或功能并非防止水患，而是为了集结河水，把水汇集在堤前，将河谷淹没后形成水库，现代的水坝主要有两大类：土石坝和混凝土坝。

简言而之，堤坝之兴建与水库作用与原因相似，都是为了集结水源，而用意一般如下：

  1. 灌溉、供水：为附近的地区提供自来水及灌溉用水。
  2. 发电：利用水坝上的水力发电机来产生电力。
  3. 防洪：运河的一部分。

堤坝一般都建于狭窄的谷地，因为两岸的山坡可以作为水库的天然围墙，而水坝的长度也可大大缩短。兴建之前，将被水淹没的地带的民居和古迹需要被移到其他地方。

最早水坝[编辑]

世界已知最早的大坝是在公元前三千年兴建，位在约旦的Template:Le，在首都安曼东北方约100公里。此重力坝原高9米，由50米宽的土城墙支持。[1][2]

中国历史上有文字记载最早的大坝是建于公元前598～前591年间的安徽省寿县的安丰塘坝，坝高6.5米，库容约9070万立方米，至今运行了2,600多年，和都江堰、漳河渠、郑国渠合称为中国古代四大水利工程。[3]

分类[编辑]

按受力情况[编辑]

按坝的受力情况分为：

  1. 重力坝：利用坝体自身重量来抵抗上游水压力并保持自身稳定。
  2. 拱坝：在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传到河谷两岸的基岩上。
  3. 支墩坝：坝体传导压力至支墩、基座乃至地面，借以抵抗水压。

按筑坝材料[编辑]

按筑坝材料分为：土石坝（土坝、堆石坝、砌石坝）、混凝土坝、钢筋混凝土坝、橡胶坝、钢闸门坝等。

File:Huilongwan Scenic Area 54.jpg
湖北省远安县一个橡胶坝

土石坝[编辑]

土石坝是用土或石头建造的宽坝，断面一般为梯形。因为底部承受的水压比顶部的大的多，所以底部较顶部宽。土石坝多是横越大河建成的，用的都是既普通又便宜但具有较好不透水性的材料。由于物料较松散，能承受地基的动摇。但水会慢慢渗入堤坝，降低堤坝的坚固程度。因此，工程师会在堤坝表面加上一层防水的黏土；或在坝体内修筑透水性更小的防渗层（防渗层有心墙和斜墙两种类型）；或设计一些通道，让一部分的水流走。

混凝土坝[编辑]

混凝土坝多用混凝土建成，通常建筑在深而窄的山谷，因为只有混凝土才能承受堤坝底部的高水压，是最广泛应用的坝型，如建在岩基上，高度可达200米以上。混凝土坝可以细分为混凝土重力坝，混凝土拱坝，混凝土支墩坝等。混凝土坝的主要特点是利用自身的重量来支撑水体压力。混凝土重力坝为减少坝内应力及便于坝体散热，坝内一般会建结构缝，结构缝很宽的坝被称为宽缝重力坝。坝体筑成空腔的称为空腹坝，腔内一般做水电厂房。

按过水方式[编辑]

按过水方式溢流坝、非溢流坝。

按大小[编辑]

坝高超过15米，或者库容超过300万立方米、坝高在5米以上的坝为大坝（large dam），不足者为小坝。坝高超过150米为主力坝（major dam）。

按施工方式[编辑]

按施工方式不同，分为冲填坝、抛石坝、浇注的混凝土坝、碾压混凝土坝。

按用途[编辑]

  • 副坝（saddle dam或auxiliary dam），在水库主坝以外的周边山地的鞍部，如果高程低于水库蓄水位或保证水位，需要建副坝在此挡水。
  • 滚大坝或溢流堰（weir），用于控制水流走向或流量分配。
  • Template:Le（check dam），用于控制水流速度不能过高、抑制土壤流失，或者增加水流迂曲以沉淀水沙等目的而修建的小坝。
  • Template:Le（wing dam），与节制坝相反，丁字坝走向是深入河道，用来使水流集中在河道中心以增加流速、刷深河床、抑制泥沙沉积、也有利于增加航道水深；同时靠近河岸的流速迂缓，避免水流冲刷河岸。美国密西西比河建有数千座丁字坝以保持通航所需水深。丁字坝在中国也是十分普遍的河工建筑。
  • Template:Le（dry dam）横跨水流，但是没有闸门。平时水流穿过坝体的泄水洞流向下游，不产生积水，因此称之为“干”坝。在洪水时，由于能通过坝体下泄的流量有限，起到了限制洪水通过的作用
  • Template:Le（diversion dam），把水流引向人工水道，用于灌溉或引水发电等目的。
  • 尾矿坝（tailing dam），用于保存选矿后的矿渣的尾矿库的坝体。[4]
  • 围堰（cofferdam）用于工程施工时修筑水下基础时，用挡水材料围住施工区，抽空其中的水。

坝溃[编辑]

File:Teton Dam failure.jpg
特顿坝的坝溃
File:International special sign for works and installations containing dangerous forces.svg
说明工程及设备有危险性力量的国际专用标志

若水坝的结构破坏或是显著受损，坝溃一般会演变成灾难。对于排水道及较大水库的常规性变形监测及渗漏监测有助于提早发现问题，在结构失效前进行补救措施。大部分水坝管理机制会让此时水坝的水位降低，甚至会将水排出。另一种作法则是在较脆弱的石上用硅酸盐水泥进行Template:Le。

在战争时，若水坝受破坏后，会对人口及环境造成大幅冲击，因此水坝视为“具有危险力量的设施”。因此在国际人道法中规定，若攻击水坝会造成大量平民伤亡时，禁止将水坝当作攻击目标。为了便于识别，会依照国际人道法的规定，在水坝上放上有三个橘色圆圈的保护标志。

坝溃的主要原因有泄洪能力的不足、溢洪道设计错误（Template:Le）、因为考查不足及水位变化造成的地质不稳定（瓦伊昂大坝、马尔帕塞拱坝、Template:Le坝）、维护不当，特别是出水口（Template:Le、Template:Le）、大量的降雨（Template:Le）、地震造成、人为、电脑或设计的失误（Template:Le、Template:Le、Template:Le）

在国际人道法实施之前，第二次世界大战时曾有军队攻击水坝的行为，英国皇家空军的第617中队曾攻击德国的水坝，任务代号“Operation Chastise”（惩戒行动），当时选定了德国的三个水坝攻击，目的是在破坏德国在鲁尔河及埃德河沿岸的基础建设、制造业以及电力供应。这次攻击也成为许多电影的主题。

世界十大已建、在建高坝[编辑]

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世界十大已建高坝[编辑]

名称 高度 类型 建成时间 国家 河流
锦屏一级大坝 [5] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土拱坝 2013 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 雅砻江
努列克坝 脚本错误：没有“convert”这个模块。 土石坝 1980 File:Flag of Tajikistan.svg 塔吉克斯坦 瓦赫什河
两河口大坝 [6] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 心墙堆石坝 2023 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 雅砻江
小湾大坝 [7] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土拱坝 2010 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 澜沧江
白鹤滩大坝 [8] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土双曲拱坝 2021 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 金沙江
溪洛渡大坝 [9] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 [10] 混凝土拱坝 2013 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 金沙江
大迪克桑斯坝 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土重力坝 1964 File:Flag of Switzerland.svg 瑞士 迪克桑斯河
英古里坝 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土拱坝 1987 File:Flag of Georgia.svg 格鲁吉亚 英古里河
Template:Le 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土拱坝 2021 File:Flag of Turkey.svg 土耳其 乔鲁赫河
乌东德大坝 [11] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土双曲拱坝 2021 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 金沙江

世界十大在建及规划中高坝[编辑]

名称 高度 类型 国家 河流
罗贡坝 脚本错误：没有“convert”这个模块。[注 1] 土石坝 File:Flag of Tajikistan.svg 塔吉克斯坦 瓦赫什河
脚本错误：没有“ilh”这个模块。 [12] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土拱坝 File:Flag of Iran.svg 伊朗 脚本错误：没有“ilh”这个模块。
脚本错误：没有“ilh”这个模块。 [13] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 心墙堆石坝 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 大渡河
松塔大坝 [14] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土双曲拱坝 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 怒江
Template:Le [15] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 压实煤矸石坝 File:Flag of the United States.svg 美国 脚本错误：没有“ilh”这个模块。
龙盘大坝 [16] 脚本错误：没有“convert”这个模块。 混凝土双曲拱坝 File:Flag of the People's Republic of China.svg 中国 金沙江
脚本错误：没有“ilh”这个模块。 脚本错误：没有“convert”这个模块。[注 2] 土石坝 File:Flag of Kyrgyzstan.svg 吉尔吉斯斯坦 纳伦河
脚本错误：没有“ilh”这个模块。 脚本错误：没有“convert”这个模块。 碾压混凝土重力坝 File:Flag of Pakistan.svg 巴基斯坦 印度河
达苏水坝 脚本错误：没有“convert”这个模块。 碾压混凝土重力坝 File:Flag of Pakistan.svg 巴基斯坦 印度河
Template:Le 脚本错误：没有“convert”这个模块。[17] 混凝土面板堆石坝 File:Flag of Peru.svg 秘鲁 Ayash River

参看[编辑]

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备注[编辑]

  1. ↑ 共有两个设计方案正在考虑：一个方案高度为脚本错误：没有“convert”这个模块。，另一个方案高度为280－脚本错误：没有“convert”这个模块。。
  2. ↑ 前苏联时代的未完成项目。

参考[编辑]

  1. ↑ Günther Garbrecht: "Wasserspeicher (Talsperren) in der Antike", Antike Welt, 2nd special edition: Antiker Wasserbau (1986), pp.51–64 (52)
  2. ↑ S.W. Helms: "Jawa Excavations 1975. Third Preliminary Report", Levant 1977
  3. ↑ Template:Cite web脚本错误：没有“Unsubst”这个模块。
  4. ↑ Template:Cite web
  5. ↑ Template:Cite web
  6. ↑ Template:Cite web
  7. ↑ Template:Cite web
  8. ↑ Template:Cite web
  9. ↑ Template:Cite web
  10. ↑ Template:Cite web
  11. ↑ Template:Cite web
  12. ↑ Template:Cite web
  13. ↑ Template:Cite web
  14. ↑ Template:Cite web
  15. ↑ Template:Cite web
  16. ↑ Template:Cite web
  17. ↑ Template:Cite web

外部链接[编辑]

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