重力壩是用混凝土砌石英語Stonemasonry建成的水壩,用材料本身的重量來抵抗水要往下流的水平壓力。重力壩的設計是使壩身的每一部份不需其他壩身的支撐,本身即可穩定[1][2]

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美國俄勒岡州柳谷坊壩英語Willow Creek Dam (Oregon)

原理

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大古力水壩屬於重力壩

重力壩是用壩體本身的重量去抵抗水因為重力要下游流動的力[3]。水壩中的水會產生往下游的橫向壓力,產生一讓水壩沿着其壩堤底(水壩往下游處最底部的一點)旋轉的力矩。水壩結構的重量要和此力矩對抗,也就是產生往另一方向旋轉的力矩。水壩設計者需確保水壩重量夠重,其產生力矩可以比水的橫向壓力產生的力矩要大。在工程中,只要重力作用在壩體上的力及水壓作用在壩體上的力,其合力作用在在壩堤底上游即可。

而且,設計者需要考慮壩體的造形,使得若壩體往上游那一面,不會受到往上的張力,此原因是因為在實務上,最好是讓壩體的材料堆積起來即可,不僅要考慮讓壩體材料緊實,還需要考慮垂直的張力。

上述消除壩體上游面張力的外形,也避免了需平衡壩體下游面壓縮力的需求,因此也較經濟。

不過這類的重力壩,就需要有不滲透,且有高強度的壩基。

當設置在適當的地點,重力壩會比其他種類水壩要適合,若在一個仔細研究過的壩基上修築,重力壩可能是水壩最好的範例。在許多地區對洪水的恐懼是很有力的訴求,可能有些地區其他種類水壩會比較適合且較具經濟效益,但卻因為對洪水的恐懼而修築了重力壩。

分類

重力壩最常見的分類可依其用的材料來分類:

重力壩也可以依其形式來分類:

  • 大部份重力壩是直的,如大古力水壩
  • 有些混凝土或砌石的重力壩會是弧形的(例如沙斯塔壩Cheesman壩英語Cheesman Dam),用拱形增加重力壩的穩定性[4]

重力壩可以依其結構高度分類:

  • 低,最高到30公尺。
  • 中等高度,30到100公尺。
  • 高,超過100公尺。

參考資料

書目

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