双曲拱坝

双向弯曲的拱坝

双曲拱坝是指双向（水平向及竖向）弯曲的拱坝。它是拱坝中最具有代表性的坝型。双曲拱坝的水平向弯曲可以发挥拱的作用，竖直向弯曲可实现变中心、变半径以调整拱坝上下部的曲率和半径。

双曲拱坝的优越性

双曲拱坝的优越性可从这两个方向的弯曲中体现出来。一般情况，上部半径大些，可使拱座推力更指向岸里；下部半径小些，可适当加大下部中心角以提高拱的作用。因此，双曲拱坝一般均采用变中心、变半径布置，具体又有等中心角及变中心角之分和拱冠梁有近乎直立和俯向下游之分。为适应特定的地形、地质和溢洪、泄水及厂房布置要求，使拱坝体型、应力及拱座稳定等更趋合理，可调整双曲拱坝的各种参数，并可在坝基增设垫座以周边缝与坝身份开，或在坝身设置切入缝和分离缝等。设置周边缝和垫座一般可改善地基（特别是不均匀或不规整地基）对拱坝坝身应力的影响，及改善或降低坝基（即垫座底部）应力以适应地基的要求。设置切入缝或分离缝可改变拱梁系统荷载分配以改善坝身及坝基应力以适应特定的要求。

周边缝、切入缝及分离缝自20世纪50年代以后才逐渐出现。它们改进了拱坝应力并扩大了拱坝的应用范围，优点较多。但也有人认为这些缝破坏了拱坝的整体性，削弱了坝体强度，其结构作用不明确。虽然对它们的作用还存在肯定和怀疑两种不同的观点，但从世界修建拱坝的实践看，这些结构缝屡见不鲜，且有逐渐增多的趋势。

发展历程

20世纪50年代前后，意大利、瑞士、法国建成了较高的有代表性的双曲拱坝。当时最高的意大利瓦依昂拱坝，高262m，最大底厚22.1m，厚高比仅0.084；瑞士莫瓦桑拱坝高237m，最大底厚53.6m，厚高比为0.227。这些双曲拱坝的建成，标志着拱坝的设计施工达到了一个新的水平。意大利著名工程师C.塞门扎等称：双曲拱坝体形的决定在很大程度上依靠模型试验。50～60年代许多著名的双曲拱坝的体型设计都是出自世界上著名的意大利模型和结构试验研究所。当前电子计算技术的发展，拱坝体型优化已能通过计算解决。过去有人认为双曲拱坝对溢洪及泄水不利，但通过许多工程的实践，这个问题已逐渐趋于解决。如利用双曲拱坝稍向下游俯悬，可以使坝顶溢流及坝身泄水孔射流抛离坝脚。中国正在施工的二滩拱坝高240m，设计使坝顶溢流水舌与坝身中泄水孔水舌在空中相撞并在坝趾下游修建消能塘，总溢流及泄流量高达13000立方米/秒，消能效果较好。

史上之最

世界上最高的拱坝——锦屏一级水电站（世界上已建、在建和设计中最高的双曲薄拱坝）

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库，距河口358km，距西昌市直线距离约75km。

锦屏一级水电站大坝设计坝高305米，为世界上已建、在建和设计中最高的双曲薄拱坝，其施工难度为世界施工界罕见。由四川雅砻江水电开发有限公司负责开发，中国水电工程顾问集团成都勘测设计研究院设计，主要任务是发电。水库正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下库容77.65亿立方米，调节库容49.1亿立方米，属年调节水库。电站装机6台，单机容量600MW。

主要由混凝土双曲拱坝（包括水垫塘和二道坝）、右岸泄洪洞、右岸引水发电系统及开关站等组成，左岸现有建筑物为导流洞及其施工支洞。工程等级为Ⅰ等工程，主要水工建筑物为1级。

雅砻江卡拉至江口河段长412 km，天然落差930m，干流可开发水电装机容量约12000MW，占雅砻江干流可开发容量的50%，水能资源富集，开发条件良好，是四川省水电重点开发河段。锦屏一级水电站是该河段的龙头梯级。

锦屏一级水电站以发电为主，兼有防洪、拦沙等作用。工程总投资约246亿元。工程于2005年11月12日正式开工。

坝址控制流域面积102560平方公里，占雅砻江全流域面积的75.3%，多年平均流量1200立方米/秒。水库正常蓄水位1880m，总库容77.6亿立方米，调节库容49.1亿立方米，为年调节水库。水库淹没耕地7628亩，淹没搬迁人口3641人。电站装机容量360万kW，装机年利用小时数4836h，年发电量174.10亿kW·h。锦屏一级水电站坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高305m。

锦屏一级水电站规模巨大，开发河段内河谷深切、滩多流急、不通航，沿江人烟稀少、耕地分散，无重要城镇和工矿企业，工程的开发任务主要是发电，结合汛期蓄水兼有减轻长江中下游防洪负担的作用。

锦屏一级电站除发电外尚有重大的综合效益，其水库可拦截坝址处82.6%的悬移质和100%的推移质，从而减少下游三峡水库的泥沙淤积。由于水库的调节作用，还可减少下游的洪灾损失。锦屏一级水电站对长江上游生态屏障建设将起到积极的作用。

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