水库大坝安全监测的主要坝体类型介绍

水电站和水库大坝安全的分类中有重力坝、土石坝等不同的大坝形式。就在这里详细水库大坝安全监测按照建造形式，基本上可以分为三类：重力坝、土石坝和拱坝。

（1）重力坝

重力坝，顾名思义就是利用自身重力来维持坝体稳定的水坝类型。一般来说重力坝都是混凝土结构的。混凝土在建筑工程上一般写作砼，看“砼”这个字是由“人、工、石”三个字构成的，所以混凝土其实就是一种人造石头。石头有个特点就是一般来说都是整块的（这里指的是构成地壳的岩石，在很大的尺度上都是整块的石头，而不是指的风化之后的碎石及人工粉碎之后的碎石）。整块的石头一般来说隔水性能是非常好的，水很难渗透石头；而且整块的石头基本上是不怕水冲的，不会被水冲毁，冲了几万年还是一块石头。重力坝就是利用了石头的这个特性，在河床的基岩上开始浇筑混凝土，使混凝土和基岩胶结成为一体，然后层层浇筑，慢慢地形成一座整体结构的人造巨石（大坝），将河水阻挡住，形成水库，满足国民经济各业的用水要求。

重力坝因为是整体结构，相当于一整块与基岩长在一起的石头，所以它有一个最大的优势——抗毁伤能力强。第一，很难被洪水冲毁；第二发生了超过校核洪水标准（各种洪水标准的意义见有关水的一些事（10）的洪水而导致洪水漫过了堤坝流向下游，也不会造成水坝溃坝从而给下游带来灾难性的损失；第三。抗军事打击能力强，常规武器基本不能给重力坝造成实质性的毁伤（用炸弹炸巨型岩石，想想也知道结果）。

重力坝最大的缺点是建造费用贵，一是本身需要大量水泥，原材料价格较高；二是在建造重力坝时，必须在河床基岩上浇筑混凝土，而一般河流河床的基岩都不是裸露在外的，由于千百万年的风化和水流搬运作用，河床一般都有覆盖层（就是基岩上覆盖的各种泥土、碎石及其他沉积物），有些河床的覆盖层厚达二三十米甚至七八十米，在浇筑混凝土之前需要将深厚的覆盖层全部挖除，这也是工程量巨大和投资巨大的工作。国内著名的重力坝比如三峡大坝、丹江口大坝等。

（2）土石坝

土石坝是建造的最为广泛的一种坝型。土石坝细分的类别也比较多。像土坝、堆石坝、面板坝（混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝）、心墙坝（黏土心墙坝、沥青混凝土心墙坝）、斜墙坝、水坠坝等等等等，别看名目繁多，但是这些统统都是土石坝。

土石坝不像重力坝是整体结构，而是散粒体结构。简单地说就是在河床上堆上一堆土，或者堆上一堆碎石头形成坝体。但是这堆土或者这堆碎石头透水，那么再在这堆土或者这堆碎石头中加上防水的东西，比如在倾向上游的方向（迎水的方向）做一块面板（就是我们前述的混凝土面板或者沥青混凝土面板）放在坝前，靠面板防水，坝体主要是为了支撑面板；或者在这堆土中间筑一道防水墙（就是我们前述的黏土或者沥青混凝土心墙），或者在这堆土迎水面筑一道防水墙（斜墙），坝体主要是为了保护这道墙；当然也可以用黏土填筑整个坝体，形成均质坝。这样就建造好了土石坝。由上可知，土石坝那些繁多的种类其实只是对不同的防水结构的称呼而已，其挡水的本质都一样。

土石坝相对重力坝最大的优势是价格便宜，堆土或者堆石头的价格显然要比浇筑混凝土便宜得多，只是防水结构稍贵一些而已；其次，土石坝建造的材料容易获取，土石坝又叫当地材料坝，也就是说建造大坝的材料都可以在当地找到，这尤其适合边远艰苦，交通条件差的落后地区建设；第三，相对于重力坝，土石坝建造技术简单。

土石坝最大的缺点是抗毁伤能力弱。因为是散粒体结构，只要有一个地方被毁坏一个缺口而没有及时封堵，水流能从缺口过去，坝体就会不断被水流冲走（因为是散粒体结构，就相当于水把泥沙冲走一样），从而导致水坝溃坝（顺便说一句，我国很多地方河道的堤防都是土堤，就类似于土石坝，这也就是为什么每次抗洪，堤坝决开一个小口，没有及时封堵，很快就会变成巨大的决口的原因）；发生了超过校核洪水标准的洪水而导致洪水漫过了堤坝流向下游，会造成严重的溃坝事故从而给下游带来灾难性的损失（原因同样是因为散粒体结构），所以土石坝不像重力坝，土石坝坝顶是严禁过水的，抗军事打击能力弱。所有的原因都是因为土石坝的散粒体结构。

（3）拱坝

拱坝也是一种应用很广的坝型。拱坝对地形地质条件要求很高，最好是“V”型河谷，两岸基岩完整且稳定。在这样的河谷中修建倾向上游的拱形水坝，类似一个弓臂朝向上游，弓弦朝向下游的弓放在河谷中。弓弦和弓臂的结合部固定在两岸的基岩上，这就是拱坝的基本结构。

拱坝虽然也是混凝土结构，但是拱坝并不是靠自身的重力来维持稳定的。那么拱坝是如何维持稳定的呢？奥妙就在两岸的基岩上。两岸的基岩一定要足够结实，拱坝就利用自身的拱形结构，将水施加的压力通过那张弓的弓臂传递到两岸的基岩上，靠基岩来维持稳定。因为拱坝不需要靠自身的重力来维持稳定，所以拱坝可以做得非常薄，充分利用结构优势，节省建筑材料。拱坝建设过程中需要注意的最重要的问题就是两岸基岩的情况，基岩有问题，很容易导致拱坝失稳而造成严重事故。

除了上述三种最常见的坝型之外，水利工程中还有大头坝、支墩坝、连拱坝、浆砌石坝等坝型。基本上它们都是重力坝的变种，在上世纪有所建设，现在工程中实际应用的很少，无论是混凝土重力坝还是拱坝，坝体都是大体积的素混凝土，就是没有钢筋的混凝土，只在大坝表面局部有配筋。而并非我们通常认为的，整个大坝都是钢筋混凝土结构的。 大坝安全监测是对水库大坝在施工和运行过程中进行的现场巡视检查和采用仪器设备所做的观测工作，通常包括数据采集和数据分析两个阶段性内容。早期一般称大坝原型观测或大坝观测，验证及改进坝工技术的目的很明显，现代多称为大坝安全监测，其目的是更强调保障大坝安全、高效运行，意义更加广泛，包括的内容更丰富、手段也更先进保障安全。