水電站大壩之拱壩是什么？

0124水利工程2021-07-15 10:50:57

水電站大壩有多種，根據抵抗水頭壓力的機制不同，可分為重力壩、拱壩與支墩壩。本期介紹拱壩。

拱壩（Arch Dam）

拱壩多建在峽谷地帶，利用兩岸堅固的巖石來承擔拱壩傳來的壓力。

拱壩的壩面向上游方向凸起，可把上游壩面的水壓力、風浪壓力等通過拱的作用傳給兩岸巖體與壩底巖基，利用筑壩材料強度來承擔上游水壓。

與重力壩（gravity dam）相比，拱壩在水壓力作用下壩體的穩定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強度。因此，拱壩是一種經濟性和安全性都很好的壩型。

圖1-- 拱壩視圖

圖1是拱壩的三方向視圖。左圖是拱壩的側視圖，拱壩的垂直剖面也是弧形，凸起面朝向上游，壩體比起重力壩薄多了。

中間圖是從下游方看拱壩，拱壩建在山谷中，兩邊頂住山體巖石，與拱壩接觸的兩邊巖石稱為壩肩（ dam abutment），也稱拱壩的整個巖石基礎為拱座。

右邊圖是從上方看拱壩，拱壩凸起面朝向上游，上游水壓作用到壩面（藍色箭頭線），拱壩兩邊對壩肩的作用（紅色箭頭線）。

2-拱壩垂直剖面

如果拱壩是桶形，上游面與地面垂直，見圖2左圖，只有水平剖面呈弧形，稱為單曲拱壩（ single-curvature arch dam）；拱壩垂直剖面也是弧形的稱為雙曲拱壩（double-curvature arch dam），壩體較薄的稱為雙曲薄拱壩（double-curvature thin arch dam），見圖2中圖，在地質堅硬，峽谷較窄的地段可建雙曲薄拱壩；壩體較厚的稱為雙曲厚拱壩，見圖2右圖。單曲拱壩與雙曲厚拱壩兼有重力壩的特征，也有稱之為重力拱壩（ gravity arch dam）。水電站大壩之拱壩是什么？_4

圖3--拱壩引水與泄水

拱壩的發電廠房建在壩后的，采用管道引水，見圖3左圖；拱壩的發電廠房建在山體內的，則從上游邊坡開挖隧道引水到地下廠房，再由尾水隧道排水到下游，采取哪種方式依地質地勢而定。

拱壩的泄水方式同樣采用壩頂溢流與壩下深孔泄洪，見圖3右圖。泥沙大的河流還要在壩下方開沖沙孔。

拱壩是一種推力結構，能充分發揮壩體材料的抗壓強度，壩體厚度薄，對于可建拱壩或重力壩的同一壩址，相同壩高的拱壩要比重力壩節省1/3至1/2的材料；拱壩超載能力強、抗震性好，安全度高。但拱壩對地址條件要求高，兩邊巖基要堅固可靠，而且拱壩的施工復雜。

下面介紹3個拱壩水電站（內容來自網絡，僅供參考?。?/p>

圖4 建設中的溪洛渡大壩

四川的金沙江溪洛渡水電站是我國第二大水電站，壩址為峽谷地形，采用混凝土雙曲拱壩結構。最大壩高285.5米，壩頂長714米，壩底厚70米，壩體采用表孔、中孔、底孔泄洪。廠房布置在上游側左右兩岸地下，各安裝9臺單機容量70萬千瓦的水輪發電機組，總裝機1386萬千瓦。圖4 是溪洛渡大壩建設照片。

圖5—建設中的錦屏一級水電站大壩

四川省雅礱江（金沙江支流）錦屏一級水電站是世界第一高拱壩，壩址為峽谷地形，為混凝土雙曲拱壩，最大壩高305米，壩頂中心線弧長552米，拱壩底厚63米。壩頂有4個表孔溢洪道，壩中部有5個泄洪深孔，壩體下方有5個導流底孔，2個放空底孔地下廠房建在壩后右側山體下，6條引水管道從上游取水送往6臺60萬千瓦水輪發電機，總裝機360萬千瓦。圖5是在建中的錦屏一級水電站，照片中5個導流底孔正在泄水。