水电科普：我国水电大坝发展历程-北极星水力发电网

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人们常说的大坝一般指河床上的挡水建筑物，主要用来拦截江河，形成水库或壅高水位，为发电、防洪、灌溉、供水、航运等提供条件。挡水建筑物是水电工程枢纽建筑物的重中之重，对上下游沿岸人民生命财产安全至关重要。

早期人们多以土石材料筑坝，19世纪后期随着水泥生产工艺的成熟和质量的提高，混凝土越来越多地用来筑坝。19世纪中叶以前人们多凭经验建坝，随着科学技术的发展，国际筑坝技术的日新月异，大坝家族也日益枝繁叶茂。

大坝类型繁多，分类没有统一模式，可按不同的方式进行分类：按工作性态，可分为刚性坝、柔性坝和半刚半柔坝三大类；按筑坝材料，可分为混凝土坝、浆砌石坝、土坝、堆石坝等；按受力方式，可分为重力坝、拱型重力坝、重力拱坝、拱坝、支墩坝、均质坝、面板坝、心墙坝、重力墙堆石坝等；按防渗形式，可分为混凝土防渗、沥青混凝土防渗、土防渗、土工膜防渗、橡胶防渗、钢板防渗等；按结构形式，可分为整体式、宽缝式、空腹式等重力坝，单曲、双曲等拱坝，连拱、大头、平板等支墩坝，均质、分区等土坝，土质、混凝土、沥青混凝土、土工膜、钢板等心墙堆石坝，混凝土、沥青混凝土、土工膜、喷混凝土等面板堆石坝，还有橡胶坝等；按坝身是否过水，可分为溢流坝、非溢流坝；按施工工艺，可分为浇筑混凝土坝、碾压混凝土坝、砌石坝、水力冲填式土石坝、抛填式土石坝、定向爆破土石坝、碾压式土石坝等。此外，还有土——混凝土组成的混合坝，以及近年新兴的溶合混凝土坝、胶凝砂砾石坝和堆石混凝土坝等。

我国的大坝建设起步较晚，筑坝技术发展可大致分为四个阶段，即艰难起步阶段（新中国建立之前）、自主创业阶段（新中国建立—改革开放前）、借鉴学习阶段（改革开放后—新世纪初）、突破发展阶段（新世纪以来）。据统计，截至2011年，中国约有87000座大坝，约占世界的一半，其中200米以上的超级高坝多在2000年后建成。经过数十年发展，我国在大坝数量、类型、坝高和筑坝技术上均有了突飞猛进的发展，重力坝、拱坝和土石坝等多种坝型都有了很大发展，新材料、新结构也在坝工建设中得到了发展和应用。在不断研究和实践中，人们总结出控制大坝安全的主要因素，如抗滑稳定、抗渗稳定、应力稳定、变形稳定和耐久稳定等，坝型不同，稳定控制的重点也不同，目前已形成了相应规范体系，为大坝安全保驾护航。

混凝土重力坝依靠结构自身重量维持稳定，对地形地质条件的适应性较好，便于布置泄水和引水设施，结构受力明确，安全可靠度高，在我国水利水电工程中得到了广泛应用，举世闻名的长江三峡大坝即采用此坝型。20世纪末，我国重力坝坝高由150米级跨入200米级；碾压混凝土重力坝技术也得到大力发展，先后建成了世界上最高的龙滩和光照碾压混凝土重力坝。重力坝由于材料强度不能充分发挥，坝体断面尺寸较大，相应水泥用量多，外来材料运输量大，且温度控制难度大，工程投资较高，制约了超高重力坝的大规模发展。

混凝土拱坝以结构合理、体型优美和超载能力强而著称，坝身还可泄水，常修建在地质条件较好的狭窄河谷中。相对于重力坝，拱坝的经济优势较为明显，相同条件下拱坝体积约为重力坝的1/1.5—1/5。我国2009年建成的小湾拱坝高295米，在建的锦屏一级拱坝高305米，均为同类坝世界最高。随着技术的发展，拱坝不仅在体型设计上日新月异，在筑坝材料上也不断创新，碾压混凝土拱坝即是一种竞争力较强的坝型。我国已建最高的碾压混凝土拱坝是大化水坝，坝高135米；在建最高的是万家口子坝，高167.5米。拱坝对地质条件要求高，勘察工作量较大、周期较长，复杂地质条件下的拱座和边坡处理工程量大，高拱坝温控与防裂要求高，施工期坝体应力控制复杂，这些问题一定程度限制了高拱坝的选型。

土心墙堆石坝以土心墙作为防渗体，对地形地质条件适应性非常强，尤其是对于河床覆盖层深厚、设计地震烈度高等不利自然条件，是一种安全和经济的选择。我国土心墙堆石坝建设起步相对较晚，但发展非常迅速，目前已建成坝高261.5米的糯扎渡大坝，拟建的双江口坝高314米，建成后将成为世界最高土心墙堆石坝。但土心墙堆石坝的体积较大，心墙料开采占用土地较多，土料施工受气候影响较大。

混凝土面板堆石坝以其上游面的钢筋混凝土面板作为防渗体，该坝型以适应性好、工程量省和施工快而深受坝工界青睐。1985年，我国开始建设首座混凝土面板堆石坝，随后该坝型得到快速发展，建成了一批200米级高坝，包括世界最高的面板堆石坝——高233米的水布垭坝。受试验手段的限制，堆石填筑料的力学性能很难通过室内试验准确把握，坝体变形预测仍是超高堆石坝的技术难题，尚待深入研究。

随着社会和经济的不断发展，人们对安全、环保和效率等都提出了更高的要求，有些坝型被逐渐淘汰，譬如宽缝式和空腹式重力坝，支墩坝，重力墙堆石坝，水力冲填式、抛填式和定向爆破土石坝，钢板防渗坝等。而一些新坝型如碾压混凝土坝、碾压式堆石坝、胶凝砂砾石坝和堆石混凝土坝等，则展露出蓬勃生机，不断壮大和繁荣着大坝家族。

经过数十年的发展，我国大坝建设取得了丰硕成果，在充分保障安全性的前提下，筑坝技术已达到或正在向300米级高拱坝、300米级高土心墙堆石坝，300米级高面板堆石坝、250米级高碾压混凝土重力坝、深厚覆盖层上250米级高土石坝、150米级高碾压混凝土拱坝等方向发展。（水电顾问集团王富强/供稿）

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