中国高坝大库统计分析

刘六宴　温丽萍

(1.水利部大坝安全管理中心， 江苏 南京　210029；2.国家知识产权局专利复审委员会， 北京　100080 )



中国高坝大库统计分析

刘六宴1温丽萍2

(1.水利部大坝安全管理中心， 江苏 南京210029；2.国家知识产权局专利复审委员会， 北京100080 )

本文分类统计了中国现有已建和在建坝高100m以上水库和库容10亿m3以上水库，系统分析高坝大库的建设年代、地域分布、主要任务、库容与装机、坝型等特征，从定量指标上反映高坝大库在经济社会发展中的重要地位，以及中国水库建设从低坝小库向高坝大库、从单一筑坝材料向多种材料复合应用的发展变化趋势。

水库； 高坝； 大库； 统计； 分析

1　中国高坝大库概况

新中国成立初，全国仅有22座水库。经过60多年的大规模水库建设，现有已建和在建水库98000多座,混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝、混凝土面板堆石坝、心(斜)墙土石坝、均质土坝、砌石坝等坝型得到广泛应用。坝高超过100m的已建和在建水库达191座，其中，坝高150m以上53座，坝高200m以上20座，坝高300m以上2座。库容超过10亿m3的已建和在建水库达137座，其中，库容30亿m3以上51座，库容50亿m3以上29座，库容100亿m3以上16座。装机超过100万kW的水库62座，其中，装机5000MW以上7座，装机10000MW以上4座。同时，73座水库不但坝高超过100m，而且库容超过10亿m3，属于名副其实的高坝(坝高100m以上)大库(库容10亿m3以上)。高坝不一定是大库，大库不一定是高坝，水库溃坝对下游的冲击能量取决于坝高和库容大小。

世界已建和在建水库坝高前100名，中国占27座；水库库容前100名，中国占10座。中国的筑坝水平已处于世界领先。其中，三峡水利枢纽装机容量22500MW，是发电装机容量最大的水库；双江口水电站坝高314m，为世界在建及已建第二高坝；龙滩碾压混凝土重力坝高216.5m，是世界已建最高碾压混凝土坝；水布垭电站面板堆石坝高233m，是世界已建最高混凝土面板坝；锦屏一级水电站混凝土双曲拱坝高305m，是世界已建最高混凝土拱坝，也是世界第三高坝；小湾水电站混凝土双曲拱坝高292m，是世界已建第二高混凝土拱坝。

2　中国高坝水库特征分析

2.1建成年代分析

中国在建、已建坝高100m以上水库191座，其中已建水库172座，在建水库19座；在建、已建库容10亿m3以上大库137座，其中已建126座，在建11座。

从高坝建成年代看，20世纪30—80年代共兴建31座，20世纪90年代兴建24座，21世纪前16年兴建136座，见表1。从大库建成年代看，20世纪30—40年代兴建3座，20世纪50年代兴建46座，20世纪60—80年代兴建23座，20世纪90年代兴建14座，21世纪前16年兴建51座，见表2。20世纪90年代后期至21世纪是高坝建设的高峰，尤其是坝高200m以上水库基本兴建于21世纪，而大库建设的高峰分别在20世纪50年代和21世纪，这与中国水库建设的几个高峰时期相吻合。

表2　中国大库建设年代分布

2.2区域分布分析

191座高坝分布于中国20个省份。其中，西南地区100座，占52.1%；西北地区32座，东北地区4座，东部沿海地区19座，两湖地区23座。20座200m以上的高坝，有17座建在西南地区。137座大库分布于中国的26个省份。其中，西南地区35座，西北地区12座，东北地区15座，东部沿海地区18座，两湖地区20座。从高坝大库的分布情况分析，中国高坝分布相对集中于西南等大山深丘地区，而大库分布则相对分散，这也印证了西南地区高山峡谷多、河流坡降大、水能资源丰富的特点，适宜建设高坝大库；而东南、东北、两湖等浅丘或平原地区水资源丰富、地势相对平缓、河流坡降较小，可以建设库容大但坝高相对较低的大库。

2.3库容分析

中国坝高100m以上水库不足全国水库总数的0.2%，但库容达5059亿m3，约占全国水库总库容的55%。其中，9座坝高250m以上水库库容1023亿m3，约占全国水库总库容的11%；20座坝高200m以上水库库容1564亿m3，约占全国水库总库容的17%；53座坝高150m以上水库库容3316亿m3，约占全国水库总库容的36%。中国坝高超过200m特高坝水库见表3。

中国库容10亿m3以上水库不足全国水库总数的0.15%，但库容达6177亿m3，约占全国水库总库容的67%。其中，16座库容超过100亿m3的特大水库库容3079亿m3，约占全国水库总库容的33%；29座库容超过50亿m3水库库容3960亿m3，约占全国水库总库容的43%；51座库容超过30亿m3水库库容4796亿m3，约占全国水库总库容的52%。中国库容超过200亿m3特大水库见表4。

表3　中国已建在建250m以高坝水库

表4　中国已建在建库容200亿m3水库

从库容分析可以看出，占中国水库总数比例极低的高坝大库库容超过了全国水库总库容的1/2，特别是137座10亿m3以上的大库库容超过了全国水库总库容的2/3，51座30亿m3以上的大库库容超过了全国水库总库容的1/2，说明中国水库数量众多，但水资源和水能资源主要集中在高坝大库，这些高坝大库在经济建设的地位可想而知。

2.4主要任务分析

高坝大库大多具有发电、防洪、灌溉、供水、航运、养殖、旅游等综合利用功能，但大多数水库以发电为主要任务，体现经济效益。按第一任务进行分析，191座高坝中，发电151座、防洪16座、灌溉17座、供水7座，发电占79.5%。其中，53座坝高150m以上水库中，发电46座、防洪4座、灌溉3座，发电占86.8%；20座坝高200m以上水库中，19座水库以发电作为第一任务。137座大库中，发电76座、防洪42座、灌溉17座、供水2座，发电占55.5%。其中，51座库容超过30亿m3水库中，发电37座、防洪12座、灌溉2座，发电占72.5%；29座库容超过50亿m3水库中，发电22座、防洪7座，发电占76%；16座库容超过100亿m3水库中，发电11座、防洪5座，发电占69%。分析发现，仅20%的高坝、45%的大库以防洪、灌溉或供水作为主要任务，而且库容越大、大坝越高，防洪、灌溉、供水作为主要任务的水库比例越低，甚至200m以上特高坝几乎都以发电作为主要任务，说明水能资源开发是高坝大库建设的主要目标。

2.5装机规模分析

191座高坝水库中，98座装机超过300MW，占51.2%。191座水库总装机达205967MW，相当于中国现有水电总装机的64%。其中，坝高200m以上水库装机89840MW，相当于全国现有水电总装机的28%；坝高150m以上水库装机154832MW，相当于全国现有水电总装机的48.4%。137座大库中，73座水库装机超过300MW，占53.3%。137座水库总装机达到181056MW，相当于全国现有水电总装机的57%。其中，库容100亿m3以上水库装机83819MW，相当于全国现有水电总装机的26.2%；库容50亿m3以上水库装机120184MW，相当于全国现有水电总装机的37.6%；库容30亿m3以上水库装机136541MW，相当于全国现有水电总装机的42.7%。分析表明，超过一半的大型水电站都集结在高坝大库中，也反映出高坝大库在中国水能资源开发利用中具有举足轻重的地位。

2.6坝型分析

高坝大库地基应力、结构应力比较复杂，安全风险高，不但对坝址区地形、地貌和地质条件有很高要求，而且对筑坝材料和坝体型式也有特殊要求，尤其随着大坝高度的增加，坝型特点更加凸显。

2.6.1高坝坝型分析

191座高坝水库中，混凝土坝99座，堆石坝90座，砌石坝2座，无均质土坝。其中，53座150m以上高坝中，混凝土坝28座，堆石坝25座；20座200m以上高坝中，混凝土坝12座，堆石坝8座；9座250m以上高坝中，混凝土坝6座，堆石坝3座。说明混凝土和堆石料是高坝水库主要筑坝材料，但随着大坝的增高，混凝土坝型所占比例也相应提高，甚至达到2/3，也说明在特高坝水库中，混凝土坝在安全可靠度方面具有一定优势，设计理论、施工工艺也比较成熟。

99座混凝土高坝中，重力坝57座、拱坝42座，但20世纪80年代以后建设的混凝土坝，拱坝明显多于重力坝，尤其是250m以上的6座高混凝土坝全部为拱坝， 200m以上的12座高混凝土坝有8座拱坝。说明早期建成的混凝土高坝多选用重力坝，拱坝作为新坝型在近30年广泛采用，如43座混凝土拱坝有39座兴建于20世纪80年代以后，表明拱坝在减小坝体体积、节约建筑材料、应对复杂应力条件方面具有明显优越性，是当前流行的坝体型式。

99座混凝土坝中，常态混凝土坝52座、碾压混凝土坝47座，说明常态混凝土坝作为一种成熟的筑坝型式，实践经验丰富，仍然被广为接受；不过，碾压混凝土作为一种新型筑坝材料，在节约建设成本、提高施工效率、改善混凝土浇筑温度等方面有明显优越性，在近20多年得到广泛应用，47座碾压混凝土坝全部是近30年兴建，其中40座兴建于21世纪。但是，碾压混凝土坝内温度控制和层间结合等问题一直是科研攻克的难题，相比常态混凝土坝来说存在明显软肋。例如，28座150m以上高混凝土坝中，碾压混凝土坝仅7座；12座200m以上高混凝土坝仅3座采用碾压混凝土，9座 250m以上高坝尚未采用碾压混凝土，应当是基于温控与层间结合难度大的原因。

90座土石坝中，混凝土面板堆石坝68座，心(斜)墙堆石坝22座，混凝土面板堆石坝占75.6%。而且，68座混凝土面板堆石坝中，12座兴建于20世纪90年代，其余56座兴建于21世纪，说明高混凝土面板堆石坝兴起于20世纪90年代，大规模发展于21世纪，并成为当前堆石坝的主流坝型，反映出面板堆石坝具有充分利用当地材料、施工速度快、混凝土抗渗能力强的优点。但是，高混凝土面板的温度裂缝、不均匀沉降变形裂缝等问题控制难度大，250m以上堆石坝尚未实践面板堆石坝坝型，心(斜)墙堆石坝作为一种成熟的筑坝方式，被优先采用，如双江口(坝高314m)、两河口(坝高295m)、糯扎渡(261.5m)均为心墙堆石坝。中国高坝水库主要坝型情况见表5。

表5　中国高坝水库主要坝型情况

2.6.2大库坝型分析

137座大库中，混凝土坝74座，占54%;堆石坝45座，占32.8%；均质土坝18座，占13.2%，但无砌石坝，见表6。51座库容30亿m3以上水库中，混凝土坝33座，堆石坝15座，均质土坝3座；29座50亿m3以上水库中，混凝土坝22座，堆石坝7座，均质土坝1座；16座100亿m3以上水库中，混凝土坝12座，堆石坝4座。分析表明，大库中的混凝土坝型仍然多于其他坝型，而且随着库容增大，混凝土坝型比例也相应提高，尤其100亿m3以上特大水库中的混凝土坝型比例达75%。

74座混凝土坝水库中，重力坝54座、拱坝20座，常态混凝土坝57座、碾压混凝土坝17座。从建设年代可以看出，50%的大库兴建于20世纪80年代以前，而碾压混凝土筑坝技术仅于20世纪80年代中后期才引进中国，所以常态混凝土重力坝这种传统筑坝型式相应比较多。

45座堆石坝中，混凝土面板堆石坝19座，心(斜)墙堆石坝26座。心(斜)墙堆石坝作为一种传统坝型，在早期兴建的水库或特高坝水库得到优先采用。但是库容30亿～50亿m3的11座土石坝中，混凝土面板堆石坝就有7座，而且19座混凝土堆石坝作为一种新兴坝型，全部兴建于20世纪90年代以后。

137座大库中，18座水库为均质土坝，这些水库除1座为21世纪兴建外，其余全都是20世纪70年代以前兴建，主要兴建于20世纪50年代，而且这些大坝坝高相对较低，除松涛水库坝高80.1m、柘林水库坝高79.2m外，其他水库坝高均低于50m，表明均质土坝是20世纪50年代中国筑坝的主要型式，大量中低坝水库采用这种坝型，这是当时经济技术条件所决定的。但均质土坝沉降变形大、遇水变形滑塌问题突出，安全风险相对较大，高坝一般不宜采用此坝型。

表6　中国大库主要坝型情况

3　结　论

a.中国现有坝高超过100m的水库191座，库容大于10亿m3的水库137座，这是中国筑坝技术和建坝水平居世界领先地位的重要标志。

b.中国高坝主要兴建于改革开放后，特别是200m级高坝主要兴建于21世纪；大库则主要兴建于20世纪50年代和21世纪。

c.中国高坝分布在20个省份，但主要分布在西南地区；而大库分布在26个省份，虽然西南地区相对较多，但全国分布并不十分集中。

d.高坝大库的库容占据中国水库总库容较大比例。191座高坝库容约占中国水库总库容的55%，137座大库库容则占中国水库总库容的67%。

e.无论是高坝还是大库，大多具有发电、防洪、灌溉、航运等综合利用功能，但主要任务集中在发电、防洪和灌溉。其中，以发电作为主要任务的高坝约占80%，以发电作为主要任务的大库约占55.5%。

f.大型水电站主要出自于高坝大库，高坝水库装机容量相当于中国现有水电装机的64%，大库装机容量则相当于中国现有水电装机的57%。

g.高坝水库坝型以混凝土和堆石坝型为主，无均质土坝；大库坝型虽以混凝土和堆石坝型为主，但也有不少均质土坝。早期建设的高坝大库主要以传统的常态混凝土重力坝和心(斜)墙堆石坝为主，近30年建设的高坝大库以混凝土拱坝、混凝土面板堆石坝、碾压混凝土坝居多。但是，对于200m以上的特高坝和库容100亿m3的特大库，传统的筑坝材料和成熟的坝型仍然是优先选择。

[1]水利部建设与管理司，水利部大坝安全管理中心.中国高坝大库(TOP100)[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[2]水利部建设与管理司，水利部大坝安全管理中心.世界高坝大库(TOP100)[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[3]杨泽艳,周建平.我国特高面板堆石坝的建设与技术展望[J].水力发电,2007(1).

[4]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(12).

[5]庞琼,王士军,倪小荣,等.世界已建高坝大库统计分析[J].水利水电科技进展,2012(12).

Analysis on high dam large reservoir statistics in China

LIU Liuyan1, WEN Liping2

(1.DamSafetyManagementCenteroftheMinistryofWaterResources,Nanjing210029,China;2.PatentReexaminationBoardofSIPO,Beijing100080,China)

In the paper, reservoirs which have been constructed and under construction with the dam height of more than 100 meters in China and reservoirs with the capacity of more than 1 billion cubic meters are classified and counted. Construction year, regional distribution, main tasks, reservoir capacity and installed capacity, dam type and other characteristics are systematically analyzed. The important position of high dam large reservoirs in economic and social development is reflected from quantitative indicator. The development and change trend of Chinese reservoir construction from low dam small reservoir to high dam large reservoir as well as from single dam construction materials to multi-materials complex application is discussed.

reservoir; high dam; large reservoir; statistics; analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.09.004

TV632

A

1005-4774(2016)09- 0012- 05