世界已建高坝大库统计分析

庞 琼，王士军，倪小荣，张大伟

(1.河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098;2.南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所，江苏 南京 210029;3.水利部大坝安全管理中心，江苏 南京 210029;4.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210005)

拦河大坝是人类开发河水资源、征服大自然的杰作，从公元前3000年人类开始筑坝至今，世界主要河流已建设10万多座大坝，它们在蓄水、灌溉、发电、供水、防洪和航运等方面对人类社会发展起到了重要保障作用。随着水资源需求的增大、筑坝技术的进步和大坝安全重要性的提高，高坝大库成为社会关注的热点。为了解和掌握世界范围内的高坝大库情况，将全球已建成的高坝大库工程进行统计(截至2010年12月31日)，分别按照坝高、库容确定世界高坝大库前100名，其中有21个工程同时排入库容前100名和坝高前100名。本文以这179个工程资料为基础，对高坝大库的有关特征进行统计分析。

1 世界大坝概况

根据世界大坝委员会ICOLD(International Commission on Large Dams)2011年数据库显示，世界范围内已有37 626座大坝。这些大坝形成的水库总库容大约为149 130亿m3，对水资源高效利用和管理以及克服水资源时空分布不均作出了重要贡献。

世界注册大坝中有26 996座大坝为单一功能的水利工程，其中，具有灌溉、发电、防洪、供水、娱乐、养殖、航运及其他功能的大坝分别有 13 510座、4915座、2 571 座、3 214 座、1 341 座、38 座、112座、1295座;有9300座大坝为多功能综合性水利工程，具有以灌溉、发电、防洪、供水、娱乐、养殖、航运及其他功能为主的多功能大坝分别有5 567座、3 775座、4574座、3928座、2798座、1342座、541座、942座(其中部分大坝主要功能重叠)［1］。

大坝主要类型为土坝、堆石坝、重力坝、支墩坝、闸坝、拱坝、连拱坝，分别有23640座、2883座、6378座、418座、251座、1 828座、158座，其他坝型有 2070 座［1］。

2 世界大坝特征分析

依据世界大坝委员发布的最新数据，参考中国水利水电出版社出版的《世界江河与大坝》［2］、水利部大坝安全管理中心建立的全国水库大坝基础数据库、国际大坝会议发布的资料以及全球最大网络百科全书维基百科等相关资料，分别按照坝高、库容确定了世界高坝大库前100名。截至2010年12月31日，全球已建成的特大型水库大坝中，坝高前100名的大坝坝高范围为166～300 m，库容前100名的大坝库容范围为115.2亿～2048亿m3。

2.1 库容最大和坝高最高的大坝

世界已建大坝形成的库容最大的水库是乌干达欧文瀑布水库，水库总库容为2048亿m3，若包括维多利亚湖在内则为27000亿m3，该工程大坝为纳鲁贝尔坝，是一座高31 m、长831 m的混凝土重力坝。

世界已建最高坝为塔吉克斯坦的努列克水泥心墙堆石坝，坝高300 m。不同坝型已建最高坝工程概况见表1。

表1 不同坝型已建最高坝工程概况

2.2 地区和国家分布

世界高坝大库前100名的地区分布见表2。坝高前100名和库容前100名的世界大坝国家分布分别见表3和表4。由表2和表3可知，高坝工程分布在36个国家，主要分布在亚洲(36%)、欧洲(27%)和北美洲(20%)，其中中国14座，美国12座，土耳其9座，伊朗7座，加拿大6座，瑞士5座。由表2和表4可知，大库容的工程分布在29个国家，主要分布在北美洲(24%)、欧洲(24%)和亚洲(23%)，其中俄罗斯 20座，加拿大 17座，巴西 14座，中国10座，美国6座，阿根廷4座。由此可知，不论在高坝分布还是大库分布方面，亚洲、欧洲和北美洲都在世界范围内占主导地位。相对而言，非洲高坝大库工程建设较少，表明其水电开发程度、水资源调控能力都较低，而大洋洲虽然目前有不少灌溉建坝、小水电开发及电站更新改造项目，但规模都不大［3］，所以无论是高坝还是大库都仅有1座进入世界前100名。

表2 世界高坝大库前100名地区分布比例 %

表3 坝高前100名的世界大坝国家分布

表4 库容前100名的世界大坝

此外，结合联合国粮食和农业组织(FAO)发布的世界水资源分布概况和国际货币基金组织(IMF)2010年公布的世界各国人口数据及人均GDP数据［4］，以FAO发布的各国内部可再生水资源世界地图［5］为背景，绘制了图1。图中标出了2010年人口超过1亿的国家及世界排名，2010年人均GDP超过1万美元的国家及世界排名，以及各国高坝大库数目。

高坝工程中国最多(14座)，其原因如下:首先，与水资源时空分布和需求密切相关，中国国土面积世界第三，人口总数世界第一，水资源总量丰富但人均占有量低，年内年际分配不均，旱涝灾害频繁，水资源供需矛盾突出;地区分布不均，水土资源不相匹配［6］。为满足生活用水、农业用水、防洪、发电和清洁能源的需要，修建大型水电工程显得尤为重要。其次，与地理特征有关，中国西南地区多为高山峡谷地貌，两岸岸坡陡峻但岩体的变形稳定性及强度稳定性较高，地区地壳稳定，无倾角断层或仅有小的断层和破碎带，而基岩也多为坚硬类岩，岩石完整，强度高，地形地质条件适宜建设高坝工程。再次，与高坝建设技术有关，中国高坝筑坝工艺近几十年来有了突飞猛进的发展，总体上处于世界先进水平［7-9］。

大库工程俄罗斯最多(20座)，原因如下:首先，与水资源时空分布有关，俄罗斯国土面积世界第一，河流纵横，湖泊众多，水资源总量仅次于巴西，居世界第二，但分布却极不平衡，面临洪水威胁的土地面积超过40万km2，而大型水库在减少洪涝灾害损失方面发挥着极其重要的作用，因此俄罗斯修建大型水库进行径流调节。其次，与需求有关，俄罗斯人口总数世界排名第九，在灌溉、供水、发电、养殖等方面需求量大，为了保证生产经营和居民用水需要，俄罗斯修建了一批大型水库［10］。再次，与地理特征有关，20座大型水库中有7座位于伏尔加河流域，6座位于叶尼塞河流域，2座位于黑龙江流域，其余5座分别分布于斯维里河流域、图洛马河流域、勒拿河流域、顿河流域和汉泰河流域，这些河流大多水面开阔，再加之有像贝加尔湖、奥涅加湖和拉多加湖等天然湖泊的存在，拦河坝兴建形成特大型水库。

结合表2～4和图1，高坝大库工程分布在以下地区:

a.水资源丰富地区及有调水需求的地区。全球淡水资源不仅短缺，而且地区分布极不平衡，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和秘鲁9个国家的淡水资源占世界淡水资源的60%，而阿根廷、阿塞拜疆、孟加拉、玻利维亚、柬埔寨、埃及等33个国家的50%的可再生水资源依赖于其他国家［11］。这些国家通过修建大型水电工程合理调配水资源，满足自身灌溉、发电、供水要求。

b.国土面积广阔地区。这些国家经纬跨度大，具有适合建造高坝大库工程的地形地貌及水文气候条件:高山峡谷地区河谷深切，呈“V”形或“U”形，地形地质条件适宜建设高坝工程;降水充沛地区河谷深，流量大，一旦建坝蓄水就容易形成大型水库。国土面积大也容易导致水资源分布不均衡，洪涝灾害严重，需修建高坝大库进行水资源调配和防洪。

c.人口众多地区。中国、印度、美国水资源需求量大，为满足生活用水、农业用水、防洪、发电和清洁能源的需要，修建大型水电工程势在必行。

图1 各国水资源、人口、人均GDP及高坝大库分布示意图

d.经济发达地区。一方面，高坝大库工程耗资巨大，只有经济实力雄厚的国家和地区才有能力修建;另一方面，大坝基础设施建设对推动国家的经济发展有积极作用。基础设施的总量越大，尤其是水库库容越大，对经济增长和发展的贡献就越大。以美国密西西比河水系为例，经过近一个世纪的开发和治理，这一北美洲最大水系已经发展成为集航运、防洪、发电、供水、灌溉、娱乐、环保于一体的综合利用水系，产生了巨大的社会经济效益［12］。发达国家已拥有大量的基础设施(大坝)，而在发展中国家，建设新坝仍非常重要。

e.大型水电工程建设技术尤其是高坝筑坝技术领先地区。大型工程的建设条件复杂，大坝失事的危害难以承受，在坝型和枢纽布置选择、建筑物边坡和基础处理等筑坝技术方面仍然面临着许多困难和挑战［8］，技术先进才能建设出更高更安全的大坝。

2.3 坝型分析

根据统计资料，世界坝高、库容前100名大坝的坝型分布分别见表5、表6。由表5可知，高坝的坝型通常是混凝土拱坝、堆石坝和混凝土重力坝。统计表明:全世界2010年已建成的坝高大于166 m的100座大坝中，有46%为混凝土拱坝，31%为堆石坝，14%为混凝土重力坝，这与不同坝型的自身特点和优势密切相关［8］。库容前100名的大型水库中有52座是由100 m级以上的高坝兴建而成，这类坝多为混凝土重力坝、堆石坝和混凝土拱坝，高坝拦蓄的水库平均水深大，加之河流面积广就会产生特大型水库;其余48座工程主要由土坝及主坝为混凝土重力坝的混合坝兴建形成，这类坝坝高较小，尤其是土坝经常出现低水头大库容的现象，这是由于水库并不是由一座坝而是由一系列的坝围成，有的水库还包含天然湖泊，从而产生特大型水库。例如，库容排名第33名的加拿大丘吉尔瀑布水电站共建主副土坝88座，总长64 km，主坝最大坝高32 m，形成斯莫尔伍德水库，水库总库容为323.2亿m3。

表5 世界坝高前100名的大坝坝型分布

表6 世界库容前100名的大坝坝型分布

2.4 建成年代分析

高坝大库不同时期的建设情况见表7。第二次世界大战(1945年)以前，高坝建设主要位于美国，大库容工程主要位于美国、加拿大、中国、朝鲜、俄罗斯，表明这些国家尤其是美国开展大规模水资源开发利用较早，以20世纪30年代在科罗拉多河上修建坝高221.4 m的胡佛大坝为标志，世界高坝建设进入了一个快速发展的时期［8］。

表7 高坝大库不同时期的建设数量

高坝大库工程基本上建成于1945年之后。那时，世界格局趋于稳定，第三次工业革命刚刚开始，各国都将精力重点投入到发展自身经济与推动科技进步上来，为大力发展大型水电事业提供了保障。20世纪60年代至今，几乎每10年内都有约20～45座高坝大库工程建成，使水资源得到有效利用，对这些国家经济实力的全面提升作出了贡献。

高坝建设的鼎盛时期是21世纪，建设中心主要位于亚洲，尤其是中国在总结国外筑坝技术的基础上大力开展自主创新研究，短短10年内建成11座坝高150 m以上的大坝，高坝筑坝工艺已达世界领先水平。

大库工程于20世纪50年代发展迅速，20世纪70年代进入鼎盛时期，当时的建设中心位于欧洲和亚洲，以俄罗斯为主要建设国家，此后以每 10年10多座的速度增加。21世纪以后，中国成为大库工程的主要建设国家。

3 结论

a.截至2010年12月31日，在全球已建成的特大型高坝大库中，前100名高坝的坝高范围为166～300 m，前100名大库的库容范围为115.2亿～2048亿 m3。

b.高坝工程分布在36个国家，中国最多(14座)，大库工程分布在9个国家，俄罗斯最多(20座)。世界高坝大库工程主要位于亚洲、欧洲、北美洲国家，而非洲、大洋洲国家高坝大库工程建设较少。高坝大库工程主要分布在水资源丰富、国土面积广、人口众多、经济与科技发达的地区。

c.高坝的坝型通常是混凝土拱坝、堆石坝和混凝土重力坝。有52座大库工程是由100 m级以上高坝兴建而成，这些高坝多为混凝土重力坝、堆石坝和混凝土拱坝;其余48座则是由一系列的土坝围成，或是主坝为混凝土重力坝的混合坝兴建形成。

d.高坝大库工程基本上建成于1945年之后。美国最早建设高坝大库工程，目前世界高坝大库的建设中心已转移至中国，已建最高的混凝土拱坝、最高的混凝土面板堆石坝、最高的碾压混凝土重力坝都位于中国。

:

［1］International commission on large dams.World register of dams［EB/OL］.［2011-11-17］. http://www.icold-cigb.net/GB/World_register/general_synthesis.asp.

［2］赵纯厚，朱振宏，周端庄.世界江河与大坝［M］.北京:中国水利水电出版社，2000.

［3］贾金生，袁玉兰，李铁洁.2003年中国及世界大坝情况［J］.中国水利，2004(13):25-33.

［4］List of countries by population in 2010［DB/OL］.［2011-12-16］. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_population_in_2010.

［5］FAO.Review of world water resources by country［R］.Rome:FAO，2003.

［6］张利平，夏军，胡志芳.中国水资源状况与水资源安全问题分析［J］.长江流域资源与环境，2009，18(2):116-120.

［7］贾金生，袁玉兰，马忠丽.2005年中国与世界大坝建设情况［C］//水电2006国际研讨会论文集.昆明:中国水利水电科学研究院，2006.

［8］周建平，杨泽艳，陈观福.我国高坝建设的现状和面临的挑战［J］.水利学报，2006，37(12):1433-1438.

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［10］阿萨林 A E.俄罗斯的水资源及其利用［J］.赵秋云，译.水利水电快报，2008，29(5):1-4.

［11］FAO.Review of world water resources by country［R］.Rome:FAO，2003:19-22.

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