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鸳鸯池大坝历史回眸
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鸳鸯池大坝历史回眸
朱诗鳌
(一)
在甘肃省金塔县有一座风景秀丽的鸳鸯池水库, 形成这座水库的大坝, 是我国坝工历史上第一座现代土石坝——鸳鸯池大坝。
现代土石坝的主要标志是, 坝体是用严格的科学理论进行设计的。
水坝工程有几千年的历史, 但在很长的时间里, 水坝都是凭经验建造的, 无论是重力坝还是土石坝都是如此。重力坝用严格的科学理论进行坝工设计是近100多年的事——19世纪中期,由于材料力学的进步, 人们开始用悬臂梁理论进行重力坝设计, 使重力坝设计突破了几千年凭经验建造的古代坝阶段, 跃进到近代坝和现代坝阶段, 全世界的重力坝建造得以飞跃发展。而土石坝进入用严格的科学理论进行设计的时间更晚,还不到100年——迟至上世纪20年代,太沙基(Terzaghi,K.)的土力学理论问世之后,土石坝设计才有了理论依据。
鸳鸯池大坝就是我国第一座用严格的土力学理论进行设计的土石坝, 并用现代筑坝技术进行施工, 在我国建坝历史上是一座耀眼的里程碑。
(二)
鸳鸯池大坝建成于1947年,迄今已有60多年的历史。了解和回顾这一重要水坝工程在建造过程中的方方面面, 无疑是一件非常有意义的事。作者有幸与当时参加过建坝工作的两位坝工专家、坝工老前辈取得了联系, 并请他们赐予有关工程建造的史料。他们欣然同意了。这两位坝工专家, 一位是顾老顾淦臣, 他后来曾任水利电力部第五工程局总工程师, 后又任河海大学教授, 现年91岁; 一位是刘老刘德豫, 他后来曾任交通部科技司副总工程师, 现年89岁。他们二位现在虽年事已高, 但精力充沛, 思维敏捷。承他们热情, 通过邮件或电话等方式向作者详细介绍了工程情况, 提供了许多翔实的史料和珍藏了几十年且从未公开过的照片, 作者不胜感激。
(三)
鸳鸯池大坝位于河西走廊酒泉市金塔县城上游约10km的佳山峡。大坝拦蓄讨赖河水。 讨赖河源头是祁连山雪水。每年夏季融雪时, 河道流量可达200m3/s, 水库蓄满, 到秋季用于灌溉, 水库放空; 每年冬季, 因上游农田不用水, 不用的水又可将水库蓄满, 到春季和初夏用于灌溉, 水库放空。一年蓄放两次, 取得双倍效益。金塔县20多万亩夏麦秋粟年年丰收, 成为沙漠中富饶的绿洲。
工程于1943年6月动工兴建,1946年截流,1947年5月竣工, 坝高30.26m。1947年7月1日举行了盛大的竣工典礼, 上海《大公报》作了显著报道。
鸳鸯池大坝为粘土心墙土石坝,溢洪道设在右岸台地, 与坝体相连。导流输水隧洞亦设在右岸。图1是工程的施工场景。
图2是坝址清基时现场。
图3为导水墙浆砌片石横断面。图4为导水墙临坝体一侧墙面, 墙面上的浆砌片石突出体起加强与坝体紧密连接的作用。图5为导水墙堤头绞车平台步梯。图6为导水墙临溢洪道一侧的墙面, 下端露出处为溢流面的一角。
图7为溢洪道水力学模型试验放水时的情景。
图1 鸳鸯池大坝工程的施工场景
①--先填筑的左半坝施工断面; ②--浆砌块石导水墙的上游面; ③--浆砌块石导水墙的下游面
图2 坝址清基时现场
图3 导水墙横断面 图4 导水墙临坝体一侧的墙面
图5 导水墙上游端头,两边为缆索和滚轮 图6 导水墙临溢洪道一侧的墙面
(穿老羊皮大衣的是顾淦臣助理工程师)
图7 溢洪道水力学模型试验放水时情景
(四)
鸳鸯池大坝除了是我国坝工历史上第一座现代土石坝外, 还有如下几大亮点:
● 鸳鸯池大坝坝高30.26m, 是我国当时坝高创纪录的土石坝。此前我国最高的土石坝是秦代陕西泾水上的郑国渠大坝, 坝高30m, 后被冲毁, 现遗址尚存。
● 鸳鸯池大坝采用粘土心墙坝型, 直到今天在国内外都是公认的合理土石坝坝型。
● 鸳鸯池大坝粘土心墙采用的人工加砾粘土, 这在当时是一项原创性的世界领先技术, 之后10年, 在国外才有工程采用这种人工加砾粘土做防渗材料。人工加砾粘土由于含有粗粒料, 压缩性小, 与坝壳变形比较协调, 心墙产生水平裂缝的可能性也小。在人工加砾粘土中砾料掺入量以多少为好, 现代的科学研究结果是粗粒含量不要超过50%。令人称奇的是, 鸳鸯池大坝掺合土的级配中最大粒径30mm的砾料含量就刚好未超过50%。
● 用艰苦创业的精神, 制造了碾压粘土心墙所需的当时世界上先进的羊足碾。世界上第一台羊足碾大约于1905年诞生于美国, 用于土坝碾压, 用马拉作业。在我国, 大约于1943年才开始在大连试制。在这种情况下, 鸳鸯池大坝的建设者决定自己动手造。借用美国羊足碾设计尺寸, 用收集到的民间铜器在酒泉作坊铸成, 其磙筒直径1.2m, 长1.5m, 羊足128个, 羊足长17.5cm。用8匹马拉动作业。如果要收集坝工文物, 鸳鸯池大坝所用的这台铜质羊足碾恐怕是世界坝工史上绝无仅有的瑰宝。
● 在土坝与溢洪道之间设导水墙作为坝头挡土墙与溢洪道相连, 这是一种很好的布置方案, 既节省了土坝填筑量, 又节省了溢洪道开挖量。
● 是我国坝工历史上加高次数较多的坝(曾先后加高3次)。
(五)
甘肃水利林牧公司是受甘肃省政府委托承办鸳鸯池水库工程建设的单位。1941年6月公司总经理沈怡聘请中央大学水利工程系主任原素欣教授(1900～1979)为甘肃水利林牧公司副总工程师。原教授早年留学美国, 又到德国留学数年。1931年“九一八” 事变后, 愤然回国, 投笔从戎, 参加抗日同盟军, 打击日本侵略者。1934年应聘为中央大学教授。原教授到酒泉任职以后, 陆续聘请刘方烨、顾淦臣、雒鸣岳、朱益、任宝森、刘德豫、吴德亨、
图8 原素欣教授1953年于 图9 原素欣教授1965年于北京
河南省南湾水库工地
章正铣、龚玺、章昌五、陈业清、王用善、黄静安、王觉民、赵允中、江浩、郭道文等担任勘测、试验、设计与施工工作。这些人中大部分都是刚毕业的年轻人。原教授不畏塞上风沙, 带领这批青年学子,修建水库, 开发河西走廊, 精神可歌可敬。在他主持下, 用现代土石坝设计理论与方法, 完成了鸳鸯池大坝的设计。图8和图9是工程竣工后原教授在南湾水库工地和在北京时的留影。
鸳鸯池大坝施工时正值抗日战争期间, 工程是在极为艰苦的条件下进行的。
1943年6月成立鸳鸯池水库肃丰渠工程处, 工程处办公地点设在佳山峡右岸山顶的青山寺, 见图10。青山寺周围10km渺无人烟。寺内当时已无神像, 墙壁屋顶尚完好。内部加以修缮后,工程人员办公和住宿都在寺内。寺与山下工地高差约300m。大家早餐后就从青山寺由山道走下去到坝址, 中午爬山到青山寺吃午饭, 饭后立刻下山, 到傍晚再上山吃晚饭, 晚上作计算或修改图纸, 有时夜晚还要下山工作。大家在这种艰苦的条件下辛勤工作都不觉累, 主要是想到, 修好了水库, 可以提高农业产量, 改善人民生活, 增强国家实力, 以便打败日本侵略者, 早日回到久别的被日军侵占的家园。他们虽居古寺中, 听惯了朔风呼号铁马叮当, 但没感到孤单忧伤。他们对生活的要求很低, 每月的工资只能买60斤面粉, 也不能买什么衣物, 只求能吃饱饭、能有劲工作就行, 夏季能吃到金塔产的香甜脆的克克齐就是莫大享受。我们坝工建设的老前辈, 就是在如此艰苦的条件下, 以顽强而乐观的精神, 为国家早期的坝工建设默默无声地奉献自己的青春与智慧。
图10 青山寺
参加工程施工的民工约500人, 他们是来自周边10多公里甚至30公里的农民, 真正的西北人。他们勤劳勇敢,生活简朴。他们是轮流被派到工地参加建坝工作的。他们主要住在青山寺山脚下的地带, 住的是简陋的板房, 每天都是吃的馍馍加点辣椒, 很少吃菜, 吃也是吃野菜。可是, 我国这第一座现代土石坝就是在他们不畏艰苦、无私奉献的劳动中创建出来的！ 当时, 工地碾压心墙土料的羊足碾是用8匹马拖拉的, 在有些时候, 因工作需要, 民工们就不辞劳苦地自己拖拉, 见图11。 图12是他们在用大轮牛车运输工地物资。他们勤劳的身影, 将永远铭刻在我们的心中。在这里,我们不禁要向他们致以崇高的敬意！
图11 人力拖拉羊足碾施工现场
图12 用大轮牛车运输工地物资
(六)
鸳鸯池大坝在1947年竣工后, 曾3次加高, 最后一次是在1974年。1974年加高时的枢纽平面布置图如图13所示, 为金塔县水电局设计。工程初建时, 溢洪道未设闸门, 扩建加高工程中增设了闸门。现在溢洪道共设11孔堰上闸门, 总宽100m, 净宽76m。3次加高后坝高为37.8m, 增加了7.54m。库容1.1亿m3。
图13 鸳鸯池水利枢纽平面布置图(1974年)
现在鸳鸯池水库仍在发挥灌溉、防洪、发电(水电站是后来扩建的)等综合效益, 而且是风景秀丽的旅游区。1986年顾淦臣教授和夫人曾去鸳鸯池水库景区怀旧旅游并题字,感慨万千, 见图1
图14 顾老与夫人原玉琴教授1986年怀旧旅游,
照片背景是鸳鸯池大坝与溢洪道
图15 《鸳鸯池水库铭》(引自www.0937.net)
现在去鸳鸯池水库旅游, 可以见到一座由金塔县人民政府于2000年9月立的《鸳鸯池水库铭》石碑, 如图15所示。碑文记载了水库所在地的地理环境、建库渊源, 赞扬了水库建设者的艰苦创业精神, 描绘了现今水库的效益与景观。碑文会给你许多美丽的遥想, 会使你对鸳鸯池水库和鸳鸯池大坝产生深深的敬意, 如果你是当时水库的建设者, 还会使你产生许多美好的回忆。
参考文献
1. 顾淦臣, 束一鸣, 沈长松. 《土石坝工程经验与创新》. 中国电力出版社,2004年12月
2. 顾淦臣. 《鸳鸯池水库工程初建史》. 载《金塔文史》(三), 中国人民政治协商会议甘肃省金塔县委员会编,1997年6月; 《甘肃文史资料选辑》, 第57辑转载,2002年12月
3. 顾淦臣. 《著名水利学家原素欣教授》. 载《中央大学名师传略》. 南京大学出版社,2004年
https://blog.sciencenet.cn/blog-264137-279990.html
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