1705358247
1705358248
以上种种由土料和石料堆筑的大坝，统称为“土石坝”。土石坝材料易得，结构简单，施工简便，因而应用广泛。
1705358249
1705358250
相关数据统计显示，在我国近10万座水库大坝中，土石坝的数量占95%以上，可谓水库大坝中的绝对“大佬”。
1705358251
1705358252
尽管土石坝的实际应用十分广泛，但泥土、碎石等筑坝材料本身属于松散颗粒，这便注定了土石坝并非十全十美。一方面，这些松散材料无论如何压实，颗粒间的孔隙依然会存在，经年累月之下，坝体发生渗流在所难免。另一方面，对于松散颗粒堆积成的坝体，其表面难以抵抗洪水期猛烈的水流冲刷，因此土石坝不允许洪水漫顶，必须在远离坝体的位置增设专门的泄洪通道。
1705358253
1705358254
那么，我们如何才能建起更加坚固的大坝呢？
1705358255
1705358256
1705358257
1705358258
1705358259
从下游向上游方向俯瞰水布垭大坝/摄影 李顺武
1705358260
1705358261
水布垭大坝位于湖北巴东水布垭镇。图中左侧即为水布垭大坝，坝高233米，是世界上最高的面板堆石坝。坝体上游便是库区。坝体上可见Z字形折线，是用于排水、检修、交通的马道。右侧为溢洪道，因土石料的表面难以抵抗洪水的冲刷，必须在远离大坝的位置增设泄洪通道，以保障坝体的安全。
1705358262
1705358263
1705358264
1705358265
1705358266
从上游向下游方向俯瞰水布垭大坝/摄影 李云飞
1705358267
1705358268
图中左侧为溢洪道，水流可以下泄。右侧为坝体，其上游一侧的混凝土面板清晰可辨。
1705358269
1705358270
贰 一夫当关
1705358271
1705358272
不妨想象，在江河之中有一块重量足够的巨石，凭借其自身重量与地基产生的强大摩擦阻力，巨石便可岿然不动地立于河道之上，阻挡住上游来水。人们试图打造一块这样的“巨石”，让它以一己之力抵挡住奔腾的江河之水。这块“巨石”便是“一夫当关，万夫莫开”的重力坝。
1705358273
1705358274
为打造一座重力坝，人们再次将视线聚焦到坚硬且致密的混凝土上，混凝土重力坝就此诞生[1]。它不仅能够拦水截流，而且由于其坝体本身足够坚固，坝身可以设置泄水孔，甚至建造可直接溢流的坝段[2]。在大江大河之上，每逢汛期水位暴涨，混凝土重力坝便如“定水神针”，成为防洪的中坚力量。
1705358275
1705358276
在诸多混凝土重力坝中，三峡大坝无疑是其中的“巨无霸”。它是一座高181米、全长2309米的庞然大物，用超过1600万立方米的混凝土建造而成，能拦蓄221.5亿立方米的洪水，这与约4个太湖的蓄水量相当。自大坝竣工以来，在2010年、2012年和2020年三次长江大洪水中，削减洪峰40%左右，极大地缓解了长江中下游地区的防洪压力。
1705358277
1705358278
1705358279
1705358280
1705358281
2020年夏季三峡大坝泄洪场景/摄影 李心宽
1705358282
1705358283
三峡大坝位置特殊，它地处长江上游与中游分界附近，控制流域超过100万平方千米，占到长江流域面积的56%，加之长江上游的众多水流仅在三峡这一处通道下泄，因此通过三峡大坝可以有效控制长江上游的洪水，缓解中下游地区的防洪压力。
1705358284
1705358285
1705358286
1705358287
1705358288
2020年7月新安江水电站大坝九孔泄洪场景/摄影 方君尧
1705358289
1705358290
1957年开工、1960年首台机组发电的新安江水电站，是我国第一座自己设计、自制设备、自己施工的大型水力发电站。该电站大坝也是我国的第一座宽缝重力坝，为20世纪60～80年代我国多座宽缝重力坝的建成奠定了基础。
1705358291
1705358292
稳立于洪涛之中的重力坝并非无懈可击。它必须战胜一个“看不见的敌人”——扬压力。这种特殊的作用力由两部分组成，其一是地基渗水和坝体渗水所产生的渗透压力，其二是淹没于水下的坝体所承受的上浮力。在扬压力的作用下，坝体向上被“托举”，极不利于坝体的稳定。
1705358293
1705358294
为避免产生过大的扬压力，工程师使尽千方百计，试图在保证重力坝坝体稳定性的同时，尽可能减小坝体与地基的接触面。比如，将每一段坝体的中部向内收缩，再拼成具有一节节空腔的完整大坝，成为“宽缝重力坝”；直接将坝体的下部掏空，形成一座空腹的“空腹重力坝”。我国的第一座空腹重力坝是位于江西赣州的上犹江水库大坝。
1705358295
1705358296
到这里，重力坝就完美无缺了吗？答案是否定的。无论是宽缝重力坝，还是空腹重力坝，它们的体形都非常庞大，对混凝土浇筑的温度条件要求较高，施工步骤也更为复杂。工程师并没有知难而退，而是继续对重力坝进行改进。