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我国是一个水旱灾害频繁发生的国家,在过去的2000 年里,全国范围内共发生过1092 次水灾,1056 次旱灾,平均每年至少发生一次水灾或旱灾,且灾害严重。1920 年的华北大旱,饿死50 多万人;1931 年长江大水,死亡14.5 万人。洪灾、旱灾一直是心腹大患,但由于我国近代在技术和经济上非常落后,1949 年以前水库大坝极其有限,缺乏储水设施,长期对自然灾害无能为力。
世界历史没有明确记载第一座水库大坝何时何地产生,但公认中国、印度、伊朗、埃及是世界上最早建设水库大坝的国家。我国的堤坝产生于防洪工程,公元前2000 年以前,即夏朝之前即已开始。人们受“天然堤”的启示,逐步产生了土能挡水,水来土挡的概念,如传说中共工治水“壅防百川”。战国(公元前47—前221 年)时期成书的《国语˙周语上》记载:“防民之口,甚于防川,川壅而溃,伤人必多”,一方面说明了堤坝发展历史很长,另一方面也说明了治水的复杂性和溃决导致灾害的严重性。
历史资料表明,水库大坝的失事概率,尤其是早期的水库大坝,是很惊人的。早期各国虽然建设了不少水库大坝,但存续下来的大坝极其有限,下表是根据有限的资料整理的各国古代建设的坝高超过15m 的大坝,表中的大坝多数都因建设和管理缺陷而溃决,今天仍然发挥作用的少数几座,也是后期不断维修加固的结果。
黄河上从春秋战国时期(公元前770 年至前221 年)即开始修建堤防,并认识到应在枯水季节施工。堵口工程促进了截流技术的进步,立堵法、平堵法都已产生,发明了“茨防”来堵塞决口,代表性的如瓠子堵口、东郡堵口。
我国堰坝的发展来源于农田灌溉工程,主要有两种形式,一种为截断上游来水,坝上建水门,人工调水;另一种为在河流上建滚水堰坝,抬高堰前水位。前一种坝,长度长,形状不规则,宽度、高度尺寸都很小,形成淹没很大的平原水库,如约公元前598 年修建的芍陂(今称安丰塘),西汉时期建成的鸿隙陂,公元前34 年修建的六门堨,公元140 年修建的鉴湖等。后一种堰坝在河床上抛填筑坝,旱季施工,以石护坡,如约公元前600 年修建的期思雩娄灌区渠首堰坝,公元前453 年修建的智伯渠坝,公元前422 年修建的漳水十二渠渠首堰坝,公元前255 年修建的都江堰,公元前246 年修建的郑国渠渠首堰坝,公元前219 年修建的灵渠大小天平等。
公元514 年南北朝时期开始修建浮山堰,第一次截流失败未建成,第二次建成,坝体为土坝,坝旁开有两条溢洪道,有的文献记载坝高约48m,也有考证指出坝高只有30m 至32m,总库容约100 多亿m3,但建成四个月即溃于洪水,造成极大灾难。
唐代修建它山堰(堰高低于5m)时首次以大坟石叠砌而成,至今尚存;北宋修建木兰陂时布32 根嵌入溪底的石柱,溶生铁灌注固基,再以千斤重的块石砌筑石柱周围,陂上的大石条以铁锭相接,该陂至今尚存。
北宋始建高家堰,堰高5m以上,明清时系统维修,采用浆砌石护坡,至今尚存,形成的水库即是今天的洪泽湖,库容极大。根据相关资料和下表,可以归纳出以下几点结论:
(1)我国水库大坝发展历史悠久,但符合国际大坝委员会定义的大坝数量有限(坝高15m 或者坝高5m 至15m 但库容300 万m3 以上)。我国古代修建的符合大坝标准的有安丰塘(坝高6.5m,库容9700万m3)、浮山堰(坝高48m)、高家堰(坝高5m 以上,库容大);文献记述的公元前240 年建的陕西GUKOW 河坝,坝高30m,但未查到相应的国内纪录;也许有其它符合的大坝,限于资料的不足,不能详述。
(2)坝高是代表发展水平的重要标志。公元1000 年以前,虽然建了很多的大坝,但坝高超过30m 的只有三例,一个是也门的Marib,坝高37m,建于公元前1000 年左右;一个是印度的Sudarsana坝,坝高30m,建于公元前322 年,一个是我国的浮山堰,坝高48m,建于公元516 年。
(3)1900 年以前建的最高坝只有60m,是法国1866 年修建的砌石拱坝。
(4)科学技术的发展不仅促进了高坝的建设,同时也为保障大坝安全奠定了基础。古代修建的众多大坝,坝不高且大多已溃决,究其原因,主要是科学技术发展水平有限。
(中国大坝学会/供稿)
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