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重力坝示意
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叁 借力打力
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在广东省北部，一座体态轻盈、造型优美的大坝坐镇于峡谷之中。它的坝体向水库上游方向突出拱起，坝体厚度和高度之比仅为0.11[3]。这就是我国最薄的拱坝——坐落在广东韶关乳源瑶族自治县南水河支流汤盆水的泉水大坝。
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泉水大坝结构精巧，坝体向水库上游方向突出而呈拱形，因而这类大坝被称为“拱坝”。与重力坝相比，拱坝利用拱形结构，将大部分的水体推力传向两侧坚实的山体，山体由此产生了作用于坝体的反作用力。在作用力与反作用力的加持下，坝体得以维持稳定，可谓“借力打力”。
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得益于两侧山体分担受力，拱坝的体积一般仅为同等高度重力坝的30%到60%。因而拱坝的用料更省，可谓既美观又经济。更为精妙的是，在正常状态之下，拱坝凭借自身重力、水体推力、基岩支撑、温度变化等多重条件的综合作用，便可维持坝体平衡。如果遭遇突发情况，其中某个条件发生改变，坝体仍可在其余条件的共同作用下维持稳定，这便是超静定结构。
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正因如此，拱坝才具备了出类拔萃的自身调整能力和超载能力，从而获得了更高的安全性能。从实验数据来看，其超载能力甚至可以达到设计性能的10倍以上。以位于四川汶川县境内岷江一级支流草坡河上的沙牌拱坝为例，它距离“5·12”汶川地震震中映秀镇仅36千米，即便当时的水库满载运行，在经历地动山摇之后，坝体也未受到明显损害。
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不过，集美观、经济和安全性能于一身的拱坝，对地形和地质条件的要求极为苛刻。理想的拱坝坝址，要求两岸基岩坚硬、完整；河谷左右对称，上游到下游由宽变窄。只有这样的地质、地形条件，才能将拱坝稳稳地“卡”在河谷之中。
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随着工程、材料及计算机模拟技术的进步，拱坝的应用范围越来越广，人们甚至在地质条件复杂的喀斯特地区建成了乌江渡、构皮滩等一众知名的大型拱坝。拱坝的形态也越发多样，其平面可以是厦门上李水库拱坝的规则圆弧状，也可以是乌江东风拱坝的双曲线形。而其剖面可以是保持竖直的单曲拱坝，亦可以是与平面同样向上游弯曲的双曲拱坝。
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乌东德水电站大坝/供图 中国能建葛洲坝集团
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位于云南禄劝与四川会东之间的乌东德大坝，是金沙江乌东德水电站的组成部分。它的最大坝高为270米，而底部宽仅51米。为保证大坝结构的稳定，大坝两端必须稳稳地“卡”在两岸山体之间。
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小湾拱坝/摄影 陈畅
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位于云南南涧与凤庆之间的小湾拱坝，是一座混凝土双曲拱坝，它的最大坝高达294.5米，是国内第二高拱坝，仅次于坝高305米的锦屏一级水电站大坝。虽然有如此高度，小湾拱坝坝顶最窄处却仅有12米宽，轻盈地嵌在澜沧江之上。
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令人震撼的是，拱坝的高度不断刷新纪录。2000年，240米高的二滩拱坝建成，这是中国首座突破200米级的大坝。2010年，拉西瓦拱坝封顶，最大坝高突破250米。2014年，溪洛渡大坝竣工，其坝高达285.5米。
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放眼世界，在全球76座高度在200米以上的高坝中，拱坝占据38座，毫无疑问地成了200米级高坝的主力。不过，200米级不是拱坝的极限。澜沧江上的小湾双曲拱坝的高度达到294.5米，直逼300米级。雅砻江上的锦屏一级水电站拱坝，高度达305米，成功晋级已建成的世界最高坝，建立世界坝工技术新的里程碑。
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就这样，在我国西部的高山峡谷中，越来越多的高拱坝凭借有利地形，以四两拨千斤之势拦洪蓄水、抬高水位，让奔腾的江河带来源源不断的电能，输送到全国各地，点亮万家灯火。
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从大坝下游看白鹤滩水电站大坝及水垫塘/摄影 黄正平
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水垫塘是大坝工程的重要泄洪消能设施，它像一张垫子铺在大坝下游，目的是减轻下泄水流对坝基的冲击。白鹤滩水电站水垫塘体长360米，宽130米，混凝土总方量约为50万立方米。充水后将形成深度达48米的水垫，承担高水头、高流速、巨泄量的泄洪消能任务，为世界最大规模的反拱形水垫塘。
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从大坝上游俯瞰建设中的白鹤滩水电站大坝/摄影 黄正平