漫谈大坝加高（一）

                          朱诗鳌

 

 

“大坝加高”是一个古老的坝工课题, 然而迄至今天仍备受人们关注, 甚至对坝工建设今后的发展都具有重要意义。

1．提 要

水坝通常都是一次性施工建成，然后蓄水发挥其效益, 如发电与防洪等。但有些水坝运行一段时间后, 由于某些原因, 还要在原坝的坝体上增加坝的高度, 我们称之为“坝的加高”或“大坝加高”。

大坝加高主要有两种情况, 一是开始建坝时就已计划好还要在以后加高, “分期施工、分期蓄水”的水坝即属于这种情况，与一次建成相比，具有能在投资较少的条件下提前发挥水库效益的优点; 另一种情况是后来由于某种需要（如需增加库容或增加发电量等）才决定要将坝体加高的。

大坝加高一般是加高一次, 有的两次甚至多次。

大坝加高适用于各种类型的水坝。

大坝加高的方法是多种多样的, 耐人寻味。

大坝加高有着悠久的历史, 可以追溯到二千多年以前。

 

2．大坝加高的典型实例

●  古也门的马里卜(Marib)坝    赛伯人(古也门人)在公元前750年前后为了发展首都马里卜(Marib)地区的农业, 在阿拉伯半岛南部达纳干河(Wadi Dhana)上建造了古也门最大的水坝－－马里卜坝。该坝坝高4m, 坝长约610m。根据许多碑文的记载, 约在公元前500年, 马里卜坝进行过一次加高, 在坝的残存部分还可见到加高的痕迹。加高后的坝高为7m, 坝长仍为610m。该坝的坝型是一种以砌石为主、中间填以土料的混合坝型, 坝身也可能允许过流。

 

  (a) (引自www.genistra.com)

                 (b) (引自panoramio.com)

    

           图1  马里卜坝遗址

 

公元前115年赛伯人在阿拉伯南部的统治结束之后, 希姆雅里特(Himyarte)人便开始统治这一地区, 并将首都从马里卜迁至扎法尔(Zafar)。希姆雅里特人很重视发展农业, 并对马里卜坝进行了第二次加高, 坝高增至14m。马里卜坝在公元570年(或575年)废毁, 历时达1300年之久。见图1。

 

●  意大利的高桥(Ponte Alto)坝    高桥坝是意大利的第一座拱坝, 位于阿迪基(Adige)河的支流费尔西纳(Fersina)河上。在该坝坝址处, 于1537年曾建造过一座小型木坝, 1542年被一次洪水冲毁。坝址河谷很窄, 宜建拱坝。在1611～1613年间便在这里建了这座干砌条石拱坝, 高4.9m, 厚2m, 拱弧半径14m。此后曾陆续加高过7次。其加高次数之多在坝的加高历史上是创纪录的。加高情况如图2和表1所示。         

                 

图2  高桥坝

                                          表1  高桥坝历次加高情况

加高顺次	1	2	3	4	5	6	7
加高年代	1744	1752	1824	1825	1847	1850	1887
加高后坝高(m)	7.30	17.05	21.03	25.14	27.68	36.00	39.50

 

 

高桥坝何以要多次加高呢？其原因在于泥沙的淤积, 导致水库不能蓄水。为了维持库容, 只好加高坝体, 可是加高后又淤积, 因而多次加高。

值得注意的是, 1924年的那次加高是在带拱形(沿铅直方向)的“基础”上进行的(见图2), 这样, 可使得其上加高的坝体重量能借拱的作用分散到两岸岩体中去, 以减轻其下部坝体所受的荷载。

1882年因费尔西纳河上游另一座水坝失事, 高桥坝遭受了一次严重的洪流的冲击, 但经受住了考验, 可见拱坝的超载能力很强。但为了保证高桥坝坝体的安全, 于1883年在坝址下游约67km处建了一座二道坝——马德鲁萨(Madruzza)坝, 也是一座建在很窄狭谷上的拱坝, 坝高41.1m, 两坝之间的水深达25m, 从而大大抵消了高桥坝所受上游库水的压力。马德鲁萨坝建坝4年后, 高桥坝还进行了最后一次加高, 坝高达39.5m, 是初期坝坝高的8倍。后来, 这两座水坝之间的水体也被泥沙淤满。

高桥坝所形成的水库, 早已淤满, 淤沙向上游延伸近2km。加上两岸浓密的森林, 坝址所在的狭谷便显得分外阴森寂静, 这座意大利的重要古坝也就失去了它曾有的光辉而逐渐被人们遗忘了。

 

●  伊朗的克巴(Kebar)坝和库里特(Kurit)坝    蒙古人在13世纪中期入侵伊朗后,曾在伊朗建造过两座重要的拱坝,克巴坝和库里特坝。这两座坝都加高过一次。

克巴坝大约始建于1300年, 始建时坝高资料不详。 大约到1600年, 克巴坝进行了一次加高, 坝高达26m, 坝长55m。

库里特坝始建于1350年, 坝高60m; 1850年加高到65m, 见图3。克巴坝的坝高在当时是创世界纪录的, 而且这一纪录保持了长达500多年之久。

库里特坝的坝址河谷很狭窄，坝顶长仅27m, 为坝高的44%, 见图4。遗憾的是, 由于

     

图3  库里特坝的上游侧视图                  图4  库里特坝的下游立视图

(引自simscience.org)                      (引自en.structurae.de) 

坝顶长太短, 库里特坝的坝高世界纪录后来并未被权威机构认可。类似的情况还有美国

1887年建的庞特虎克(Ponthook)坝, 坝高84m, 也是创世界纪录的, 因坝顶长仅4m, 也未被认可。

克巴坝和库里特坝的水库后来都被泥沙淤满。

 

●  埃及的阿斯旺(Aswan)坝     阿斯旺坝位于埃及尼罗河上,始建于1898年，由英国设计，埃及军队和希腊与意大利工人用最原始的工具施工，1903年建成，是一座浆砌石重力坝，用于灌溉与发电。该坝断面为典型的三角形断面，上游坝坡1:0.06,下游坝坡1:0.7,

坝顶宽7.0m, 最大坝高约29m, 库容10亿m³。 

在1912年及1934～1935年间, 坝体经过两次加高,最终坝高达53m, 坝长2152m, 库容增至50亿m³。初期坝体断面与两次加高后的坝体断面如图5所示。 全坝由非溢流坝段、溢流坝段和左岸船闸组成。溢流坝段共设180个底孔, 孔净宽均为2m, 其中140个底孔的孔高为7m, 另40个为3.5m。

 

 

图5  阿斯旺坝初期坝(上左)、第一次加高后(下左)与第二次加高后(上右)坝体断面

                             (引自S.Leliavsky)

   

 

                          图6  阿斯旺坝(引自viewmages.com)

 

图6是阿斯旺坝现状, 气势恢宏。

阿斯旺坝是19世纪末20世纪初著称于世的重力坝, 在坝的加高历史中也占有重要地位。1971年在坝的上游建造了坝高111m的黏土心墙堆石坝——阿斯旺高(Aswan High)坝。

 

●  中国的鸳鸯池大坝    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。

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,坝长261m。

竣工后, 大坝曾3次加高:

第一次在1958～1960年工程扩建时, 坝高从30.26m加高到35.5m;

第二次在1964年, 加高1m;

第三次在1974年, 从36.5m加高到37.8m。

3次加高后坝高增加了7.54m。库容从1200万m³ 增加到1.1亿m³，增加了9倍。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。见图7。

    图7  加高后的鸳鸯池大坝 ( 溢洪道 )

     ( 摄于2000年, 引自王发云 )

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。

 

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