四象限直流變換電路

[拼音]:ba

[英文]:dam

攔截江河渠道水流以抬高水位或調節流量的擋水建築物。調整河勢、保護岸床的河道整治建築物也稱壩,如丁壩、順壩和潛壩等。

沿革

各種壩型中土壩和堆石壩歷史最為悠久,遠在公元前2900年埃及已開始修建。中國在公元前 256年在都江堰開始用卵石修建砌石壩。及至水泥問世以後,19世紀後期世界上開始大量修建以水泥為膠凝材料的漿砌石壩和混凝土壩,用砌石、混凝土或鋼筋混凝土建成的重力壩、拱壩及支墩壩相繼出現。20世紀50年代以前高壩中以混凝土壩居多,但60年代以後土壩和堆石壩在數量上又逐漸佔據上風。其原因之一是在發達國家中比較好的壩址已不多,不得不在較差的地基上建壩。其次是修建土壩和堆石壩的大型施工機具如挖、運、填築及碾壓機械相繼出現。它們的容量大、效率高,使土石壩施工工期縮短,單價降低。中國由於江河流量大,施工導流及洩洪建築物規模大,大型土石壩樞紐佈置較困難,故尚少修建。中國在建及已建工程中以土石壩佔絕對多數。截至1985年不完全統計:中國已建83000餘座壩,壩高30m以上共2668座,其中土石壩2174座,混凝土壩113座,砌石壩381座。而在壩高超過100m的高壩中土石壩僅2座,混凝土壩有13座,砌石壩1座。

中國20世紀50年代以來修建的混凝土壩中以重力壩最多。若以高於100m的高壩計,重力壩有7座,為總數13座的54%;若以高於30m的壩計,有58座,為總數113座的51%,均佔一半以上。世界各國築壩則以拱壩最多,據統計,拱壩佔100m及200m以上混凝土壩總數的比例相應為33%及45%。美國修建重力拱壩較多。義大利、法國、瑞士等國50年代以後拱壩建設發展較快。日本以往因地震問題,建土石壩較多,目前已建成高拱壩超過 100座。各國拱壩發展快,其原因為:

(1)工程量較小,投資較省,並具有超載潛力大等優點;

(2)打破了或放鬆了過去對建拱壩的傳統規定,如過去要求河谷寬高比不大於3.0~3.5,現提高到5~6,甚至個別有至10~12;

(3)適當放寬了對地基的要求並提高了地基處理技術。

隨著世界築壩技術的提高,壩的高度逐漸提高,壩的規模亦隨之加大。目前世界最高的壩是蘇聯335m高的羅貢土石壩,最高的混凝土壩是瑞士的大迪克桑斯壩,壩高為285m。體積最大的壩,在土石壩中,是巴基斯坦塔貝拉水電站的土石壩,達1.2億m3;混凝土壩中是850萬m3的蘇聯薩揚舒申斯克重力拱壩;若計入尾礦壩則為美國新科尼利亞尾礦壩,其體積為2.1億m3。

型別

壩的型別很多,一般主要按築壩材料、結構性質、施工方法、防滲體形式進行劃分,但也有按工作狀況和使用目的劃分的(見圖)。

圖示壩的種類繁多。此外,還可以由兩種或多種壩構成混合壩型。常見的主要壩型有混凝土壩和土石壩兩大類。土石壩又稱當地材料壩。前一類主要有重力壩、拱壩及支墩壩。後一類有土壩及堆石壩。前一類中由漿砌石取代混凝土築成的壩為漿砌石壩。按使用目的分為:為灌溉、發電、航運等蓄水、取水、攔沙及利用水庫淤造地、儲存尾礦或粉煤灰而修建的壩。

適用條件

壩型宜從壩址地質地形、築壩材料、樞紐佈置以及施工導流等因素經綜合比較選定。混凝土壩對地基要求較高,一般較高的壩均需建在岩石地基上。而在混凝土壩樞紐中設定洩水、引水和廠房建築物較為方便,在壩體中可佈置臨時導流孔洞,且有時可允許未完成的壩體臨時漫溢以供施工導流。土石壩的主要優點是對壩基條件要求較低,可允許在軟基(即土或砂礫地基)上修建,可利用當地材料建壩。一般在適宜修建土石壩的地方,壩本身造價往往較混凝土壩為低。當選擇土石壩時在樞紐中要特別注意洩水、溢洪及電站廠房建築物的佈置。其他材料建成的壩如橡膠壩、鋼壩、木壩及草土壩(堰)等不常採用,一般只適用於低水頭。橡膠壩壩高一般在7m以下,最大達15m,建於河道及渠道上便於調節水位。鋼壩有鋼板樁構成的格體壩,最大壩高約30m,常用於海港碼頭以及施工期的縱向圍堰中。木壩及草土壩系古老的傳統水工建築物,近代常用於臨時建築物中。

壩工設計

壩是主要的擋水建築物之一。它的主要荷載有壩面水壓力、壩體自重、壩基揚壓力、泥沙壓力、冰壓力、溫度荷載以及地震荷載等。在選定壩型後參照類似工程初選壩的剖面,在優化的基礎上進行壩體及壩基的穩定及應力計算分析。對一些重要的壩還要輔以結構力學、水力學及地質力學等模型試驗。隨著電子計算機技術及有限元法的廣泛應用,各種壩的穩定、應力、變形、沉陷、滲透、抗震及壩體優化等都逐漸編制了計算機程式。由於試驗及計算技術的發展,其速度及精度都大幅度提高,使人們通過數學及物理模型的分析對壩體的體形、應力穩定等狀況有了進一步的認識。通過大量的壩工實踐和在混凝土效能、 溫度應力、 結構力學、斷裂力學及岩土力學方面取得的進展,各種壩的剖面向經濟合理方向發展。如拱壩趨向曲線型和薄輕型;支墩壩為適應溫度變幅及簡化施工,省略壩內鋼筋而向加大支墩及加大壩面厚度發展。混凝土壩有簡化大壩構造,減少孔洞,簡化縱橫接縫等細部結構以及在提高混凝土溫度控制的基礎上加大壩體收縮縫間距等趨勢。土石壩則有逐漸擴大料源的趨勢,如含風化石土料、含泥砂礫石及礫質土等均可上壩;放寬了傳統的薄層反濾要求,而代以較厚的過渡區以發揮大容量碾壓裝置的優勢。這種土石壩由於壓實手段的提高大大增加了壩的密實度,減少了壩的沉陷,改進了壩的質量。高度在150m以上的面板堆石壩及300m以上的土石壩的建成,標誌著土石壩在技術上前進了一大步。為適應混凝土壩的大型機械化,從20世紀中葉開始採用低坍落度混凝土,用推土機平倉輔以高頻振搗器施工;70年代開始採用無坍落度混凝土,採用施工方法類似土石壩的新興壩型──碾壓混凝土壩。總之各種混凝土壩及土石壩,都隨著施工大型高效機械的發展及工藝的提高,而朝著優化壩的體形、有利於加快施工速度和提高經濟效益的方向發展。

參考文章

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