中国是世界上河流最多的国家之一,4.5万余条江河纵横交错,遍布960万平方千米的大地。中国还是世界上水旱灾害最多的国家之一,有文献记载以来1092次水灾、1056次旱灾让数千年的中华文明发展史成为一部人与水旱灾害的抗争史。
一边江河奔流、哺育众生,一边灾害频发、民不聊生,两种截然相反的特征也促使中国发展成为全球大型水利设施最发达的国家,其中最为突出的便是遍布中国大地拦蓄近9000亿立方米库容的近10万座水坝。
这些大坝可以挡水拦截滔滔洪流,可以蓄水保障供水、灌溉,也可以抬高水位发展水电、改善航道。中国也因此成为了世界上拥有水库大坝最多的国家。我们究竟是如何建造出数量如此众多的大坝的?
01 水来土掩,人们就近取土、层层夯实,筑起上窄下宽的高墙,拦住上游来水,最古老的土坝便诞生了。经过压实的土料颗粒依靠彼此间紧密咬合,大大增强了坝体的稳定,颗粒间明显减小的孔隙又能阻碍水的流动,令其具备较强的防渗功能,从而实现“兵来将挡,水来土掩”。
02 一夫当关,不妨想象将一块巨石置于水中,只要其重量足够就能与地基间产生足够强大的摩擦力,令其在汹涌的水流中岿然不动。类似地,如果能够人工打造一块这样的巨石,便能以其“一己之力”抵挡奔腾而来的江河之水,这便是重力坝。为此,坚硬、致密的混凝土再次进入人们的视线,以其浇筑的混凝土重力坝不仅能够拦水截流,而且其本身足够坚固,因此可以在坝身上设置泄水孔,甚至建造可直接溢流的坝段。
03 借力打力,在广东省北部,一座体态轻盈、造型优美的大坝巍然屹立于峡谷之中,其坝体向上游方向拱起,厚度与高度之比仅有0.11,这就是坐落在广东韶关的泉水大坝,这是中国最薄的拱坝。这种结构精巧的坝型除了依靠坝体自重,更关键的则是利用拱形结构将绝大部分水体推力传向两岸坚实的山体,以山体产生的反作用力令坝体维持稳定,堪称名副其实的“借力打力”。