环 形 坝
朱诗鳌
环形坝(ring dam)是在平地上就地开挖土料建成的封闭圆形坝, 料场在坝周以内, 多用于农业灌溉。坝的“水土比”(库容与建坝用土方量之比)为2∶1~6∶1, 如图1所示。[1]
图1 环形坝
美国洛杉矶市郊的鲍德温山(Baldwin Hill)坝就是一座环形坝。该坝于1951年建成蓄水, 最大坝高71m,位于鲍德温山的一座砂质土料的小山上, 从欧文河和科罗拉多渠引水。1963年这座环形土坝因裂缝而溃决。
图2 鲍德温山坝溃决时情景
(引自pro.corbis.com)
1963年12月14日上午11:15, 水库出现异常声音, 警方旋即发出警报并帮助市民撤离。到下午3:38, 水坝溃决, 库水像小瀑布似的泄向市区。虽然经过4个多小时的撤离, 仍有5人丧生, 因为有些人撤离动作太慢, 有些人还不了解溃决的危险性。近100座房屋被冲毀或受到破坏, 如图2所示。
鲍德温山坝的溃决是世界坝工史上水坝重要失事之一。[2] 该坝溃决的原因最终归咎于英格伍德(Inglewod)油田过度开采所造成的地基沉降。因而有人还说,这就是“油水不相溶”。该坝失事后, 洛杉矶水电局就决定不再建造这类小型的地方水库了。鲍德温山坝溃决后也未进行修复, 库区被改建成了现在的肯尼思汉国家公园(Kenneth Hahn State Park), 如图3所示。
图3 肯尼思汉国家公园(引自jdba-arch.com)
顺便谈谈环形坝的受力条件。我们知道, 一般坝体的坝轴线多是直线形的, 也有曲线形的, 如拱坝。然而拱坝的坝轴线是凸向上游(水库)的, 这对坝体的受力条件是有利的, 可使坝体沿轴线方向产生一种压应力, 如图4(a)。而环形坝则与此相反, 其
(a)拱坝 (b)环形坝
图4 拱坝与环形坝受力条件的比较
拱(环)形形状是凸向“下游”的, 这对坝体的受力条件是不利的, 会使坝体沿轴线方向产生一种拉应力, 从而增加坝体产生裂缝的可能性, 如图4(b)。
参考文献
1 Nelson, A., Nelson, K.D. Dictionary of Water and Water Engineering. London Butterworths, 1973
2 R.B.Jansen Dams and Public Sefety, Denver, 1980
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