欧洲闸坝参观随感(五)

                                                                      ——毕格坝的独特设计

                                                                                 朱诗鳌

1．耐人寻味的枢纽布置：一坝拦两河

毕格（Bigge）坝是德国鲁尔河流域的一座堆石坝，坝高52m，坝长636.17m，水库库容1.72亿m3, 是德国第5大水库（图1）。建于1957～1965年。枢纽的主要任务是保证鲁尔地区500万人的用水，此外，还具有防洪和发电等效益。水电站装机容量为0.5万kW。

拦河筑坝，不言而喻，是在一条河流上建坝蓄水形成水库。而毕格坝却同时拦截了两条河流：艾讷（Ihne）河与毕格（Bigge）河（图2）。如果我们从另一视角去看，还可把毕格坝看成是两坝合一坝，即把在艾讷河上建的坝与在毕格河上建的坝连在一起——真是太有趣了。图3是毕格坝1965年竣工后蓄水前上游鸟瞰图。

                                              图1  毕格坝枢纽全景（引自www.panoramio.com）

                                          图2  毕格坝枢纽平面布置图（引自www.talsperren.info）

                                         1—水库； 2—艾讷河； 3—毕格河； 4—上游面沥青防渗墙；

                                     5—下游坝体试坑； 6—电站引水进口； 7—井式溢洪道； 8—检查廊道

                                            图3  毕格坝蓄水前上游鸟瞰图（引自www.talsperren.info）

2．别具一格的坝型：一坝有两墙

土石坝的填筑材料一般都是易透水的砂石料，如果不采取措施，水库蓄水后库水就会从土石坝坝体中漏走，甚至导致坝体破坏。因此，土石坝都要在坝体中采取防止渗漏的措施，一般是设置“防渗墙”。防渗墙又有斜墙和心墙两种。防渗斜墙设在坝的上游面，如图4所示；而防渗心墙则设在坝的中部，如图5所示。防渗墙的材料，可以是黏土、混凝土、沥青混凝土或土工薄膜等。对于一座土石坝来说，要么采用防渗斜墙，要么采用防渗心墙，二者择其一。使人感到诧异的是，毕格坝竟然两者俱全，既设有沥青混凝土防渗斜墙，又设有沥青混凝土防渗心墙。而且沥青混凝土心墙的上部又设混凝土墙，这种层层设防的措施别具一格，如图6所示。

                                                 图4  设有防渗斜墙的土石坝横断面图

                                                  图5  设有防渗心墙的土石坝横断面图

                                            图6  毕格坝坝体横断面图（引自www.talsperren.info）

                                       1—检查廊道； 2—沥青混凝土防渗斜墙； 3—沥青混凝土防渗心墙；

                                                4—排水管； 5—下游坝体试坑； 6—混凝土墙

是不是德国人不知道只设一道防渗墙就足矣？

不是。

作者在参观时经介绍得知，采用这种双保险措施，完全是为了防空。

在二战后期，英国皇家空军对纳粹德国最重要的工业区——鲁尔区进行了猛烈的轰炸。其中引人注目的是在1943年5月16日夜，轰炸了鲁尔区的3座水坝。这3座水坝是默讷（Möhne）坝、埃德尔（Eder）坝和索佩（Sorpe）坝。在这次空袭中，因坝被炸垮所产生的洪流冲毁了25座桥梁，125个军工厂瘫痪，纳粹德国损失惨重。默讷坝和埃德尔坝这两座重力坝都被炸垮了，索佩坝（设有混凝土防渗心墙的土坝）虽未被炸垮，但被重型炸弹轰炸多次，防浪墙和混凝土防渗心墙都受到不同程度的破坏，在坝体中留下许多巨大的弹坑，有的弹坑达12m深。而毕格坝的设计正值这三座坝战后修复之时。特别是索佩坝的修复至1962年才结束，而此时毕格坝正处于施工期。加之索佩坝与毕格坝同在鲁尔河流域，相距仅30km。因而可以想见，在当时当地，可谓二战时期空袭的硝烟犹在，在毕格坝的设计中将“防空”放在重中之重的地位，并采取层层设防的措施，是情理之中的事。

从毕格坝的设计可以看出，如果坝体遭遇空袭，即使斜墙被炸坏，还有心墙保护；即使炸心墙，因其上部是混凝土墙，也不易炸裂。

3．婆娑多姿的检查廊道

在毕格坝防渗斜墙底部地基中还设置了检查廊道，如图2中之⑧与图6中之①所示。图7是廊道的进口段。

该检查廊道的主要作用有二：一是收集防渗斜墙可能的渗水并将渗水排走，二是在廊道内进行地基帷幕灌浆。

关于第一个作用：毕格坝防渗措施的独特性不仅表现在上述的“一坝有两墙”，还表现在防渗斜墙的构造上。一般土石坝的斜墙都只设一层单一的墙体，而毕格坝的防渗斜墙却有两层，两层间还夹有一层透水层，透水层与检查廊道相连。在水坝运用时期，如果靠透水层上游侧的那一层斜墙裂缝渗水，渗水就可顺着透水层向下流到检查廊道并排走，渗水就不会穿过靠透水层下游侧的那一层斜墙了，从而大大地提高了坝体防渗的安全性。

关于第二个作用：毕格坝的地基为岩基，但有风化，为了减少水库漏水以及减少斜墙底部地基中的渗透流速，毕格坝在斜墙底部设有水泥灌浆帷幕。灌浆就是在检查廊道中进行的。

                                        图7  毕格坝检查廊道右岸进口及地基渗透压力自动观测装置

在防渗斜墙底部地基中设置检查廊道，在坝工历史上就很少见。不仅如此，毕格坝防渗廊道的布置线路也是很复杂的。廊道是从坝的一岸坝头沿坝与岸坡交接的倾斜方向一直向下延至一条河的河床，然后沿水平方向穿过该河床，再越过两河的分水岭到另一条河的河床，最后至另一岸坡坡底，再沿倾斜方向向上至另一岸坝头，如图2中之⑧所示。于是，无论从上面俯视，还是从前面正视，检查廊道都呈现着婆娑多姿的“W”形状。

        致   谢

    作者这次参观毕格坝得到了德国鲁尔水利协会（Ruhrverband）克拉恩(Stefan Klahn)先生的大力支持，是他热忱而详细的介绍并亲自带领参观，才得以使作者有机会了解和学习了毕格坝许多可贵的设计特点和管理经验。记得在参观检查廊道时，当我们一起进入检查廊道右岸进口处后（图7所示），作者曾提出是否可一直往下走到最深的河床部位。克拉恩先生非常有风趣地谢绝说：“我们就不下去了，但不是因为下面有机密。”接着他解释说，因为下面太深（50多米），参观者如果出现身体不适，很难急救，所以一般只允许工作人员下去。这又从另一个侧面反应了德国人在水坝工程中的安全意识。

克拉恩先生的热忱，作者至今还记忆犹新。

谢谢他了！

                                     图8  克拉恩先生(右)在接待室用模型介绍毕格坝枢纽(左2为作者)