滚水坝(一种高度较低的的拦水建筑物)

滚水坝（overflow dam），亦称“溢流坝”，是一种高度较低的拦水建筑物，且是溢流堰的一种。滚水坝的主要作用为抬高上游水位，拦蓄泥沙，并保持上游河道有一定蓄水量；主要原理则是将水位抬高到一定位置，当涨水时，多余的水可以自由溢流向下游。滚水坝最早出现在秦朝的记载中。

滚水坝在构造上一般都具有足够的孔口尺寸，这样在泄水时，才能具有较高的流量系数，并有闸门、启闭机等灵活控制水流下泄的设备。滚水坝种类多样，可根据坝型被分为溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝。其中溢流重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝。溢流拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。溢流支墩坝是由一系列支墩及其支撑的上游挡水盖板所组成的挡水建筑物。溢流土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝。

历史沿革

“滚水坝”名称的首次出现是在秦代的记载中，并于秦朝起把它系统地运用到运河工程中。作为航运的安全工程，这在世界上也是最早的。

早在西汉年间，人们就开始修建溢流堰闸来解決泄洪难题。据文献记载，运河上设置溢流堰闸是在唐朝。《新唐书•宰相表》记载，李吉甫在任淮南节度使时，率领民众修筑平津堰。平津堰就是一座溢流堰闸，修建的出发点是让运河水位能被合理调节，“防不足，泄有余”也成为运河流域水利工程一以贯之的建设思路。

工作原理

滚水坝是一种设在河上、高度较低的简易拦水堰，其主要作用为抬高上游水位、拦蓄泥砂，主要原理是将水位抬高到一定位置，当涨水时，多余的水可以自由溢流向下游。而且，当水流冲下去时，会和下一段河中的水形成反作用力，导致水流产生巨大的扰动，并产生像滚筒洗衣机一样的翻滚效果。这种上下翻滚的水流不像平面漩涡那样明显，而是在水体之下暗流涌动，人若陷入其中就会被激流裹挟，失去自控能力；即便是水性很好的人，也容易呛水甚至溺水。滚水坝所在河段的水流量越大，所形成的滚动漩涡就越大，危险性就越强。

构造与设计

滚水坝的设计要求有：

(1) 有足够的孔口尺寸、良好的孔口体形和泄水时具有较高的流量系数。

(2)使水流平顺地流过坝体，不产生不利的负压和振动，避免发生空蚀现象。

(3)保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷。

(4)溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。

(5)有灵活控制水流下泄的设备，如闸门、启闭机等。

作用

改善水质

滚水坝的活水效果很好，能促进水体流动，改善“小微流域”水生态，从而提升整体水质。

蓄水

滚水坝能起到蓄水、保水的作用，为生产生活用水提供保障。

泄洪

当水位抬高到一定位置，而造成涨水过多时，多余的水便可以自由溢流向下游，从而使河水始终保持一定的高度，便于漕船通行。

主要类别

滚水坝可根据坝型被分为溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝。

溢流重力坝

溢流重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝。

重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。重力坝基本剖面呈三角形。在平面上，坝轴线通常呈直线，有时为了适应地形、地质条件，或为了枢纽布置上的要求，也可布置成折线或曲率不大的拱向上游的拱形。

优点有：结构作用明确，设计方法简单，安全可靠。据统计，在各种坝型中，重力坝的失事率是较低的；对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝；枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝身不同高度设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑；便于施工导流。在施工期间可以利用坝体导流，一般不需要另设导流隧洞；施工方便。

缺点有：坝体剖面尺寸大，材料用量多；坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利；坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力，因此在浇筑混凝土时，需要有较严格的温度控制措施。

溢流拱坝

溢流拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。

拱坝坝体结构既有拱作用又有梁作用，其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。

特点有：拱坝坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，不像重力坝那样依靠自重来维持稳定。因此拱坝对坝址的地形、地质条件要求较高，对地基处理的要求也较严格；拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部分发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分配。拱坝是整体空间结构，坝体轻韧，弹性较好，工程实践表明，其抗震能力也很强。另外，由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构，拱内弯矩较小，应力分布较为均匀，有利于发挥材料的强度。从经济意义上讲，拱坝是一种很优越的坝型；拱坝坝身不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响较为显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度作用列为一项主要荷载。由于拱坝剖面较薄，坝体几何形状复杂，因此，对于施工质量、筑坝材料强度和防渗要求等都较重力坝严格。

溢流支墩坝

溢流支墩坝是由一系列支墩及其支撑的上游挡水盖板所组成的挡水建筑物。

优点有：节省三材，造价低；地基开挖方便，可以节省大量的开挖工作量，施工期短；支墩间有空隙渗水易排，减小了扬压力，抗滑稳定性好；支墩坝虽不阻水，但止水效果好；管理方便，运行费用低。

缺点有：坚固性较差，易老化；因为支墩坝是一块单薄的受压板，当作用力超过临界值时，即使计算得到的应力未超过材料的破坏强度，但是它会因为丧失纵向弯曲稳定而破坏；支墩因为本身单薄又相互分立。侧向刚度比纵向刚度低，在地震时顺坝轴线方向的抗震能力明显低于重力坝。

溢流土石坝

溢流土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝。

特点有：可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量。几乎任何土石料均可筑坝；能适应各种不同的地形、地质和气候条件。特别是在气候恶劣、工程地质条件复杂和高烈度地震区的情况下，土石坝实际上是唯一可取的坝型。

过流形式

滚水坝（溢流坝）的过流形式有:一、坝顶溢流(跌流)；二、坝面溢流；三、大孔口坝面溢流。前两者属表面溢流，能顺利排放冰凌等漂浮物。堰顶可设或不设闸门。无闸门的溢流坝，蓄水位只能与堰顶齐平，泄洪时要靠塞高库水位形成水头，逐渐增加泄量，适用于较小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝。设有闸门的溢流坝，能够调节水库蓄水位和下泄流量；其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能、泄水要求经水库调洪计算确定。堰顶设有闸墩，用以支撑闸门，墩上架桥以装设闸门启闭设备或设置通道。坝顶溢流的闸门检修容易、操作方更可靠，是最常见的滚水坝（溢流坝）形式。

清代的滚水坝

滚水坝亦称“溢流坝”。清代河工工程之一。即上游水涨至一定高程时使水可在坝顶滚流而过的坝。清代的滚水坝主要是土石坝，当水势盛涨时开放，让水从坝脊滚出；当水涸时，在脊上用柴土叠镶，关拦堵御。

典型的滚水坝

邵伯古镇滚水坝

位于邵伯古历史街区西南侧、明清运河中段，滚水坝与北侧的节制闸是江都引江水利枢纽的组成部分，建于1952年10月。因节制闸上游大运河水位比下游里下河水位高近8米，为防止大流量水流对运河故道的冲刷，也为了保护节制闸，因此在节制闸下方100多米处，建设了浆砌块石滚水坝一座，主要作用是蓄水减压。古代也是一种蓄水、过船的水工设施。

大运河滚水坝

大运河滚水坝遗址处1969年曾修筑其他设施，因此需进一步区分滚水坝本体位置以便精准保护。最终文物管理部门与属地政府确认了约800平方米“工字型”位置为大运河滚水坝遗址本体。2023年8月，大运河滚水坝遗址保护管理工作全面完成。

戴村坝滚水坝

戴村坝是中国古代水利工程的一大杰作，始建于明朝永乐九年，距今有600年的历史。戴村坝从南向北依次为：主石坝、太皇堤和三合土坝，全长1595.5米，修建时距河槽高4米，气势磅礴，宛若巨龙横卧。其中的主石坝自南往北又分为“滚水坝”“乱石坝”“玲珑坝”三段。

渔梁坝

渔梁坝位于安徽歙县，是中国古代的水利工程之一，迄今已有一千多年的历史，是现存古代滚水坝。渔梁坝的兴建是歙县古代最大的水利工程，北近枫树山，南抵紫阳山，横卧在新安江支流练江之中。渔梁坝始建于隋末唐初。隋唐之际越国公汪华任新安郡治于歙城，当时上游扬之、布射、富资、丰乐四水汇注练江，至此陡泻而下，为缓流蓄水而在此筑坝截流。宋绍定元年，歙州推官赵希愬主持伐石重修。明弘治十二年，知府张拨官帑之。他的“顺流栉比”的条石砌筑原则与“纳锭于凿”的处理方法，前者使条石不易被水冲翻，后者加强了坝面的整体性。但他的中心充灰沙的方法却失败了，结果不到两年即被冲毁。两年后，知府彭泽命通判陈理督工修建。此次吸取张桢教训，但当时坝面采用的红石不耐冲刷，因此，明万历、崇祯年间又两次大修。清康熙二十六年，知府朱廷梅主持重修，这次吸取前人教训，历时6年完成。后乾隆、光绪时曾两次维修。新中国成立后，党和政府高度重视渔梁坝这一古老的水利工程，不断修缮渔梁坝。1989年，渔梁坝被公布为省级重点文物保护单位。2001年，渔梁坝作为唐至清时期古建筑，被国务院批准列入第五批全国重点文物保护单位名单。

澄城县龙首坝

龙首坝始建于1935年，因建于西汉时修建的龙首渠的渠首而得名，龙首渠是西汉时修的一项引洛灌溉工程，也是中国历史上第一条地下井渠引水工程。龙首坝由中国近代水利大师李仪祉设计，原陕西省政府主席杨虎城将军主政修建，中央国民政府主席林森亲笔题写了“龙首坝”坝名，是一座石拱滚水坝。1985年4月被澄城县人民政府确立公布为县级重点文物保护单位；2002年10月被陕西省人民政府批准公布为省级重点文物保护单位；2013年被命名为国家AAA级景区。