圖/yapei
文/郭詠澧
水庫大壩的興建有兩種方式,分別是土石壩與拱壩。
下面特別介紹在水庫建造當時,被列為規模相當宏偉的兩個水庫大壩,也是這兩種水壩建築的代表。
石門水庫 建土石壩
台灣桃園的石門水庫,一直是北台灣重要的蓄水寶庫,這項水利建設是爭取美援投注啓動的,當初經過勘察,本來已決定採用拱壩型,卻遇上法國拱壩型水庫潰堤造成數百人傷亡的事件,導致石門水庫工程立即全面暫停,重新考量設計,最後水庫建設委員會再次勘查,決定改為土石壩興建,這是當時亞洲規模最大的水庫工程建設。
石門水庫的土石壩是用土、砂與石頭材料建築而成的寬型壩體,壩體斷面呈梯形,底部承受的水壓比頂部大,所以壩體底部較頂部增加了寬度來建造。
所有使用土石材料的開採,全部來自附近關西台地與大漢溪河床裡的土石,壩體中心層則填入透水性小的黏土,來防止庫水的滲流,壩體高133.1公尺,壩頂高度有252公尺,滿水位是254公尺,石門水庫建造的水壩沒有使用鋼筋混凝土,全部是自然材料,到如今仍然是最佳綠色環保材料建壩的典範。
1963年,泰國國王蒲美蓬偕同王后率團訪台,特別參觀了石門水庫土石大壩與溢洪道的施工情形,對水庫的農業灌溉、防治洪患、水力發電及觀光休閒等功能非常讚揚。石門水庫竣工於1964年6月14日,至今已滿60年。
胡佛水壩 重力拱壩
美國胡佛水壩則是拱壩的代表,是當今美國最大的水壩,是一座由混凝土結構建築的重力式拱壩,建於1931~1936年。壩高221公尺,壩底厚度200公尺,壩頂寬14公尺,壩堤全長379公尺。大壩興建時因水流湍急,需於兩側山體先建造鋼筋混凝土結構的導流隧道,隧道完成後,再由山體兩側延伸修建,向河流上游內側呈圓弧拱形的壩體,壩體建好後即關閉了導流隧道。壩體建造先用模塊向上堆積,再澆灌混凝土穩固壩體,澆灌時會產生巨大熱量,因此在模塊相接內部埋設了冷卻水管,並於水庫下游建造一座水冷工廠,讓冷水流入壩體內的冷卻水管來為壩體降溫。
水壩正面沒有溢洪孔,大壩兩側山體下方利用原來的導流隧道工程,埋設直徑15公尺的鋼管,改建為洩洪隧道,鋼管閘門開口設於河流下游處,水庫水位超過警戒線,水庫存水立即由洩洪管道排放。
為防止壩體底部水流滲透影響穩固性,工程師在壩體內部也建有數條隧道,並通過管道連接到大壩底部收集滲水,一方面也可以減輕壩體的壓力,這些隧道同時也是日常大壩維修保養的重要管道。
整個壩體興建採用了340萬立方公尺的混凝土,足以用來鋪設橫貫美國東西的高速公路,又為了運送鋼筋及水泥,特別修築鐵道來方便運輸工作。水壩建成後方即形成了一個廣袤的人工湖米德湖,今為美洲最大的人工湖,成為美西重要的觀光勝地。
胡佛水壩於1936年9月正式啟用發電,於1999年被選為20世紀全球十大工程之一。