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一、我国水能资源开发利用现状
自然界中，水能资源是一种廉价的、不污染环境且具有再生性的能源，世界上许多国家都在开发利用它。现今工业发达国家水能资源的开发利用程度一般均在40%以上，其中英国、法国、瑞士、意大利等国已超过90%。
我国地域辽阔，江河纵横，流域面积超出100km2的大江河有1500多条，水能资源十分丰富，理论蕴藏着6.76亿千瓦，居世界首位。据统计，全国已建成的水库有近十万座，总库容数亿立方米，其中1亿立方米以上的大型水库数百座。15m以上的水坝有18000多座，其中100m以上的高坝13座。大、中型水电站96座，其中装机容量在25万千瓦以上的大型水电站21座。葛洲坝、刘家峡、丹江口、新安江、龚咀、乌江渡、白山、新丰江等一批骨干工程，已为工农业建设发挥了重要作用。
二、水坝的主要类型
水坝起拦挡水流、抬高上游水位的作用，是水工建筑物中的主要建筑。水坝类型较多，不同类型的水坝其工作特点和对工程地质条件的要求不同。按筑坝的材料不同，主要可分为散体堆填坝和混凝土（或浆砌石）坝两类。前者是适应于较大变形的柔性结构，又可分为土坝、堆石坝、干砌石坝等;而后者则是变形敏感的相对刚性结构，按结构又可分为重力坝，拱坝和支墩坝等。
1、土坝
土坝是利用当地土料堆筑而成的历史最悠久、采用最广泛的坝型。它有很多优点：①可以就地取材、造价相对较低;②结构简单，施工容易，既可以大规模机械化施工，又可以半机械化施工;③属柔性结构物，抗震性能好;④对地质条件要求低，几乎在所有条件下均可修建;⑤寿命较长，维修简单，后期加高、加宽均较容易，因此，在各国坝工建设中所占比例最大。我国15m以上的水坝中，土坝占95%;美国土坝比例占45%，日本占86%。有些国家采用这种坝型堆筑高坝，如前苏联、加拿大和美国。
2、堆石坝（干砌石坝）
坝体用石料堆筑（干砌）而成，它也是一种就地取材的古老坝型。现今由于机械化施工和定向爆破技术的不断发展，堆石坝已成为经济坝型的一种。
3、重力坝
重力坝也是一种常见坝型，有混凝土重力坝和浆砌石重力坝。由于它结构简单，工作可靠、安全，对地形适应性好，施工导流方便，易于机械化施工，速度快，使用年限长，养护费用低，安全性好，所以重力坝在近代发展很快，在各种坝型中的比例仅次于土坝。目前，世界上最高的重力坝是瑞士的大荻克逊（Grand Dixence）坝，高为285m。
重力坝的特点是重量大，依靠其自重与地基间产生的摩擦力来抵抗坝前库水等的水平推力，保持大坝稳定。同时，还利用其自重在上游面产生的压应力，足以抵消库水等在坝体内和坝基接触面上产生的拉应力，使之不致发生拉张破坏。重力坝在满足抗滑稳定及无拉应力两个主要条件的同时，坝体内的压应力通常是不高的。如一座高达70m的重力坝，其坝体最大压应力一般不超过2MPa，所以材料强度未能被充分利用，不经济。同时，由于基础面较宽，地基面上的压应力也是不高的。
浇筑混凝土坝体时，由于温度效应会使其产生裂缝。为了克服上述缺点和节省材料，近数十年来国内外创造发展了宽缝式、空腹式、空腹填碴式及预应力式等新型重力坝。
4、拱坝
拱坝在平面上呈圆弧形，凸向上游，拱脚支撑于两岸。作用于坝体上的库水压力等，借助于拱的推力作用传递给拱端两岸的山体，并依靠它的支承力来维持稳定。
拱坝是一个整体的空间壳体结构。从水平切面上看，它是由许多上下等厚或变厚的拱圈叠成，大部分荷载即由拱的作用传递到两岸山体上。在铅直断面上，则是由许多弯曲的悬臂梁组成，少部分荷载依靠梁的作用传递给坝基。由于拱是推力结构，只要充分利用它的作用，即可充分发挥材料强度。典型的薄拱坝，比起相同高度的重力坝可节省混凝土量在80%，如法国的托拉（Tora）拱坝高为85cm，其最大厚度仅2.4m。因而，拱坝是一种经济合理的坝型，但它的施工技术要求很高。
拱坝具有较强的抗震性能和超载能力。位于阿尔卑斯山区的瓦伊昂（Vaiont）双曲拱坝，高库261.6m，当1963年10月9日水库左岸的高速巨大滑坡体进入库内时，激起250m高的涌浪，高150m的洪波溢过坝顶泄向下游，而坝体却安全无恙。
5、支墩坝
支墩坝是由相隔一定距离的支墩和向上游倾斜的挡水盖板组成。库水压力等由盖板经支墩传递给地基。为了增加支墩的整体性和侧向稳定性，支墩还常设有加劲梁。根据盖板的形状不同，支墩坝可分为平板坝、大头坝和连拱坝。
支墩坝是一种轻型坝，它的特点是能比较充分地利用材料强度，能利用上游面的水重帮助坝体稳定，扬压力对它的作用很小，因此，可节省大量材料。
三.各类水坝对工程地質条件的要求
1、土坝
土坝对工程地质条件的要求如下。
①坝基有一定强度。由于土坝允许产生较大的变形，故可以在土基（软基）上修建。但它是以自身的重力抵挡库水的推力而维持稳定的结构物，体积很大，荷载被分布在较大面积上，所以要求坝基材料具有一定承载能力和抗剪强度。选择坝址时，应避免淤泥软土层，膨胀、崩解性较强的土层，湿陷性较强的黄土层以及易溶盐含量较高的岩层作为坝基。考虑到高坝地基产生的沉陷量较大，坝体应采取超高建筑的形式设计，使超高等于所计算的最终沉降量。
②坝基透水性要小。坝基若是深厚的砂卵石层或岩溶化强烈的碳酸盐岩类，则不仅会产生严重的渗漏，影响水库蓄水效益，而且可能会出现渗透稳定问题。在河谷地段地下水位较低、岩石透水性较强的碳酸盐岩地区建坝，常会出现“干库”。因此，在查明以上条件后，要进行防渗设计。
③附近应有数量足够、质量合乎要求的土料，包括一般的堆填料和防渗土料，它直接影响坝的经济条件和坝体质量。 ④要有修建洪道的合适地形、地质条件。需要修建泄洪道是土坝的特点，在选坝时必须考虑有无修建泄洪道的有利地形、地质条件;否则会增加工程布置的复杂性和造价。
2、堆石坝
堆石坝对工程地质条件要求与土坝大致相同，但地基要求要高些。一般岩基均能满足此种坝的要求;而松软的淤泥土、易被冲刷的粉细砂、地下水位较低的强烈岩溶化地层，则不适于修建此种坝型。此外，采用刚性斜墙防渗结构的堆石坝，应修建在岩基上，修建堆石坝的另一重要条件是坝址区要有足够的石料，其质量的要求是有足够的强度和刚度及有较高的抗风化和抗水能力。
3、重力坝
重力坝对工程地质条件的要求如下：
①坝基岩石的强度要高。要求坝基岩石坚硬完整，有较高的抗压强度，以支持坝体的重量。同时，也应具有较大的抗剪强度，以利于抗滑稳定性。因此，一般要求重力坝修建在坚硬的岩石地基上，软基是不适宜的。当坝基中有缓倾角的软弱夹层、泥化夹层和断层破碎带等软弱结构面时，对重力坝的抗滑极为不利，尤其是那些倾向与工程作用力方向一致的缓倾角结构面。坝基中若有河流覆盖层和强风化基岩时，需清除或加固。
②坝基岩石的渗透性要弱。坝基岩石中的缝隙，会产生渗漏及扬压力，对水库蓄水效益和坝基抗滑稳定均不利。特别是强烈岩溶化地层及顺河向的大断裂破碎带，在坝址勘察时应十分注意，对它们的处理常常是复杂和困难的。
③就近应有足够的、合乎质量要求的砂砾石和碎石等混凝土骨料，它往往是确定重力坝型的依据之一。
4、拱坝
拱坝的上述结构特点，决定了它对工程地质条件的特殊要求如下。
①坝址应为左右对称的峡谷地形。河谷高宽比（L/H）应小于2，愈狭窄的”V”字形峡谷，愈有利于发挥拱坝的推力结构作用。若地形不对称，就需开挖或采取结构措施使之对称。
②坝基及拱端应坐落在坚硬、完整、新鲜、均匀的基岩上，上、下游岸坡和拱端岩体稳定，且无与推力方向一致的软弱结构面存在。
③拱坝要求变形量小，特别应注意地基的不均匀沉降和潜蚀等现象。
5、支墩坝
支墩坝对工程地质条件要求较低，可修建在各种地基上，在地基较差的河段中修建支墩坝时，通常设有基础板，把荷载分布在地基上，以免除由不均匀深陷而产生扭应力。支墩坝可修建在较宽阔的河谷中，但要求两岸坡度不易过陡;否则，必须做一段重力墩来过渡。
由于支墩坝的轴方向整体性差和对坝肩岩体变形抵抗能力低，在强震区和坝肩存在蠕滑体时，不宜选用此种坝型。
作者简介：
李 萍（1979-），女，安阳市计划节约用水办公室，助理工程师。
梁政通（1985-），男，安阳市河道管理处 ， 助理工程师。
王晓明（1978-），男，安阳市计划节约用水办公室 经 濟 师。
自然界中，水能资源是一种廉价的、不污染环境且具有再生性的能源，世界上许多国家都在开发利用它。现今工业发达国家水能资源的开发利用程度一般均在40%以上，其中英国、法国、瑞士、意大利等国已超过90%。
我国地域辽阔，江河纵横，流域面积超出100km2的大江河有1500多条，水能资源十分丰富，理论蕴藏着6.76亿千瓦，居世界首位。据统计，全国已建成的水库有近十万座，总库容数亿立方米，其中1亿立方米以上的大型水库数百座。15m以上的水坝有18000多座，其中100m以上的高坝13座。大、中型水电站96座，其中装机容量在25万千瓦以上的大型水电站21座。葛洲坝、刘家峡、丹江口、新安江、龚咀、乌江渡、白山、新丰江等一批骨干工程，已为工农业建设发挥了重要作用。
二、水坝的主要类型
水坝起拦挡水流、抬高上游水位的作用，是水工建筑物中的主要建筑。水坝类型较多，不同类型的水坝其工作特点和对工程地质条件的要求不同。按筑坝的材料不同，主要可分为散体堆填坝和混凝土（或浆砌石）坝两类。前者是适应于较大变形的柔性结构，又可分为土坝、堆石坝、干砌石坝等;而后者则是变形敏感的相对刚性结构，按结构又可分为重力坝，拱坝和支墩坝等。
1、土坝
土坝是利用当地土料堆筑而成的历史最悠久、采用最广泛的坝型。它有很多优点：①可以就地取材、造价相对较低;②结构简单，施工容易，既可以大规模机械化施工，又可以半机械化施工;③属柔性结构物，抗震性能好;④对地质条件要求低，几乎在所有条件下均可修建;⑤寿命较长，维修简单，后期加高、加宽均较容易，因此，在各国坝工建设中所占比例最大。我国15m以上的水坝中，土坝占95%;美国土坝比例占45%，日本占86%。有些国家采用这种坝型堆筑高坝，如前苏联、加拿大和美国。
2、堆石坝（干砌石坝）
坝体用石料堆筑（干砌）而成，它也是一种就地取材的古老坝型。现今由于机械化施工和定向爆破技术的不断发展，堆石坝已成为经济坝型的一种。
3、重力坝
重力坝也是一种常见坝型，有混凝土重力坝和浆砌石重力坝。由于它结构简单，工作可靠、安全，对地形适应性好，施工导流方便，易于机械化施工，速度快，使用年限长，养护费用低，安全性好，所以重力坝在近代发展很快，在各种坝型中的比例仅次于土坝。目前，世界上最高的重力坝是瑞士的大荻克逊（Grand Dixence）坝，高为285m。
重力坝的特点是重量大，依靠其自重与地基间产生的摩擦力来抵抗坝前库水等的水平推力，保持大坝稳定。同时，还利用其自重在上游面产生的压应力，足以抵消库水等在坝体内和坝基接触面上产生的拉应力，使之不致发生拉张破坏。重力坝在满足抗滑稳定及无拉应力两个主要条件的同时，坝体内的压应力通常是不高的。如一座高达70m的重力坝，其坝体最大压应力一般不超过2MPa，所以材料强度未能被充分利用，不经济。同时，由于基础面较宽，地基面上的压应力也是不高的。
浇筑混凝土坝体时，由于温度效应会使其产生裂缝。为了克服上述缺点和节省材料，近数十年来国内外创造发展了宽缝式、空腹式、空腹填碴式及预应力式等新型重力坝。
4、拱坝
拱坝在平面上呈圆弧形，凸向上游，拱脚支撑于两岸。作用于坝体上的库水压力等，借助于拱的推力作用传递给拱端两岸的山体，并依靠它的支承力来维持稳定。
拱坝是一个整体的空间壳体结构。从水平切面上看，它是由许多上下等厚或变厚的拱圈叠成，大部分荷载即由拱的作用传递到两岸山体上。在铅直断面上，则是由许多弯曲的悬臂梁组成，少部分荷载依靠梁的作用传递给坝基。由于拱是推力结构，只要充分利用它的作用，即可充分发挥材料强度。典型的薄拱坝，比起相同高度的重力坝可节省混凝土量在80%，如法国的托拉（Tora）拱坝高为85cm，其最大厚度仅2.4m。因而，拱坝是一种经济合理的坝型，但它的施工技术要求很高。
拱坝具有较强的抗震性能和超载能力。位于阿尔卑斯山区的瓦伊昂（Vaiont）双曲拱坝，高库261.6m，当1963年10月9日水库左岸的高速巨大滑坡体进入库内时，激起250m高的涌浪，高150m的洪波溢过坝顶泄向下游，而坝体却安全无恙。
5、支墩坝
支墩坝是由相隔一定距离的支墩和向上游倾斜的挡水盖板组成。库水压力等由盖板经支墩传递给地基。为了增加支墩的整体性和侧向稳定性，支墩还常设有加劲梁。根据盖板的形状不同，支墩坝可分为平板坝、大头坝和连拱坝。
支墩坝是一种轻型坝，它的特点是能比较充分地利用材料强度，能利用上游面的水重帮助坝体稳定，扬压力对它的作用很小，因此，可节省大量材料。
三.各类水坝对工程地質条件的要求
1、土坝
土坝对工程地质条件的要求如下。
①坝基有一定强度。由于土坝允许产生较大的变形，故可以在土基（软基）上修建。但它是以自身的重力抵挡库水的推力而维持稳定的结构物，体积很大，荷载被分布在较大面积上，所以要求坝基材料具有一定承载能力和抗剪强度。选择坝址时，应避免淤泥软土层，膨胀、崩解性较强的土层，湿陷性较强的黄土层以及易溶盐含量较高的岩层作为坝基。考虑到高坝地基产生的沉陷量较大，坝体应采取超高建筑的形式设计，使超高等于所计算的最终沉降量。
②坝基透水性要小。坝基若是深厚的砂卵石层或岩溶化强烈的碳酸盐岩类，则不仅会产生严重的渗漏，影响水库蓄水效益，而且可能会出现渗透稳定问题。在河谷地段地下水位较低、岩石透水性较强的碳酸盐岩地区建坝，常会出现“干库”。因此，在查明以上条件后，要进行防渗设计。
③附近应有数量足够、质量合乎要求的土料，包括一般的堆填料和防渗土料，它直接影响坝的经济条件和坝体质量。 ④要有修建洪道的合适地形、地质条件。需要修建泄洪道是土坝的特点，在选坝时必须考虑有无修建泄洪道的有利地形、地质条件;否则会增加工程布置的复杂性和造价。
2、堆石坝
堆石坝对工程地质条件要求与土坝大致相同，但地基要求要高些。一般岩基均能满足此种坝的要求;而松软的淤泥土、易被冲刷的粉细砂、地下水位较低的强烈岩溶化地层，则不适于修建此种坝型。此外，采用刚性斜墙防渗结构的堆石坝，应修建在岩基上，修建堆石坝的另一重要条件是坝址区要有足够的石料，其质量的要求是有足够的强度和刚度及有较高的抗风化和抗水能力。
3、重力坝
重力坝对工程地质条件的要求如下：
①坝基岩石的强度要高。要求坝基岩石坚硬完整，有较高的抗压强度，以支持坝体的重量。同时，也应具有较大的抗剪强度，以利于抗滑稳定性。因此，一般要求重力坝修建在坚硬的岩石地基上，软基是不适宜的。当坝基中有缓倾角的软弱夹层、泥化夹层和断层破碎带等软弱结构面时，对重力坝的抗滑极为不利，尤其是那些倾向与工程作用力方向一致的缓倾角结构面。坝基中若有河流覆盖层和强风化基岩时，需清除或加固。
②坝基岩石的渗透性要弱。坝基岩石中的缝隙，会产生渗漏及扬压力，对水库蓄水效益和坝基抗滑稳定均不利。特别是强烈岩溶化地层及顺河向的大断裂破碎带，在坝址勘察时应十分注意，对它们的处理常常是复杂和困难的。
③就近应有足够的、合乎质量要求的砂砾石和碎石等混凝土骨料，它往往是确定重力坝型的依据之一。
4、拱坝
拱坝的上述结构特点，决定了它对工程地质条件的特殊要求如下。
①坝址应为左右对称的峡谷地形。河谷高宽比（L/H）应小于2，愈狭窄的”V”字形峡谷，愈有利于发挥拱坝的推力结构作用。若地形不对称，就需开挖或采取结构措施使之对称。
②坝基及拱端应坐落在坚硬、完整、新鲜、均匀的基岩上，上、下游岸坡和拱端岩体稳定，且无与推力方向一致的软弱结构面存在。
③拱坝要求变形量小，特别应注意地基的不均匀沉降和潜蚀等现象。
5、支墩坝
支墩坝对工程地质条件要求较低，可修建在各种地基上，在地基较差的河段中修建支墩坝时，通常设有基础板，把荷载分布在地基上，以免除由不均匀深陷而产生扭应力。支墩坝可修建在较宽阔的河谷中，但要求两岸坡度不易过陡;否则，必须做一段重力墩来过渡。
由于支墩坝的轴方向整体性差和对坝肩岩体变形抵抗能力低，在强震区和坝肩存在蠕滑体时，不宜选用此种坝型。
作者简介：
李 萍（1979-），女，安阳市计划节约用水办公室，助理工程师。
梁政通（1985-），男，安阳市河道管理处 ， 助理工程师。
王晓明（1978-），男，安阳市计划节约用水办公室 经 濟 师。