中国

是世界上河流最多的国家之一

4.5万余条江河

纵横交错

遍布960万平方千米的大地

（上述河流数量仅包括流域面积50平方千米及以上的河流，下图为中国主要河流分布，制图@郑艺/星球研究所）

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中国

还是世界上水旱灾害最多的国家之一

有文献记载以来

1092次水灾、1056次旱灾

让数千年的中华文明发展史

成为一部人与水旱灾害的抗争史

（上述数据仅统计至1949年，下图为洪流中的钱塘江，摄影师@肖奕叁）

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一边江河奔流、哺育众生

一边灾害频发、民不聊生

两种截然相反的特征

也促使中国发展成为

全球大型水利设施最发达的国家

没有之一

其中最为突出的

便是遍布中国大地

拦蓄近9000亿立方米库容的

近10万座水坝

（国际大坝委员会规定，坝高超过15米，或者库容超过300万立方米、坝高在5米以上的坝为大坝，下图为中国高度100m以上大坝分布，制图@郑艺/星球研究所）

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它们可以挡水

拦截滔滔洪流

（请横屏观看，2020年7月，新安江水库九孔泄洪，摄影师@吕杰琛）

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可以蓄水

保障供水、灌溉

（请横屏观看，新丰江水库是香港、深圳等诸多城市的重要饮用水源之一，摄影师@剑胆琴心）

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也可以抬高水位

发展水电、改善航道

（灯火通明的白鹤滩水电站，建成之后将成为仅次于三峡水电站的世界第二大水电站，摄影师@柴峻峰）

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中国也因此成为了

世界上拥有水库大坝最多的国家

（根据《碾压式土石坝设计规范（2002）》，坝体按照高度可以分为：＜30m为低坝，30-70m为中坝，＞70m为高坝；下图为世界主要国家坝高30m以上的大坝数量分布，制图@郑艺/星球研究所）

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我们究竟是如何建造出

数量如此众多的大坝的？

 01 

水来土掩

人们就近取土、层层夯实

筑起上窄下宽的高墙

拦住上游来水

最古老的

土坝

便诞生了

（土坝的建造型式众多，下图为均质土坝示意，制图@罗梓涵/星球研究所）

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经过压实的土料颗粒

依靠彼此间紧密咬合

大大增强了坝体的稳定

颗粒间明显减小的孔隙

又能阻碍水的流动

令其具备较强的防渗功能

从而实现

“兵来将挡，水来土掩”

（土料压实前后防渗对比，制图@罗梓涵/星球研究所）

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甚至在条件足够理想时

无需机械夯实

凭借土料自身的重量

就能层层压实、筑起大坝

（上述筑坝方式称为水中填土法，黄土高原上的汾河水库大坝，是全球首个使用水中填土施工的大坝，位于山西太原，摄影师@王蒙）

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当然

除了土料

卵石、砂石以及人工开采的块石等

均可用来堆筑大坝

人称

堆石坝

但与细密的土料不同

石料颗粒粗、硬度大

极易发生渗水

即便机械压实

也收效甚微

（堆石坝渗水示意，制图@罗梓涵/星球研究所）

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于是工程师们

利用石料、土料“双管齐下”

或在堆石坝中央

增设一道直立的土质防渗墙

成为

心墙堆石坝

（心墙堆石坝结构示意，制图@罗梓涵/星球研究所）

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 （碧口水库大坝便是一座心墙堆石坝，位于甘肃文县，画面前方是经电站流出的水体，图片来源@视觉中国）

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或是将防渗墙倾斜布置

则为

斜墙堆石坝

（斜墙堆石坝结构示意，制图@罗梓涵/星球研究所）

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家喻户晓的小浪底大坝

高达160米

是中国最高的斜墙堆石坝

 （请横屏观看，气势如虹的小浪底大坝，坝顶长1667米、宽15米，位于黄河中游，摄影师@林治坤）

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正是这样一座大坝

让小浪底水库的蓄水量

达到126.5亿立方米

超过2个太湖

也正因如此

黄河下游的防洪标准

得以提升至1000年一遇

让近1亿人口免于水患

（太湖的蓄水量约为56亿立方米，下图为小浪底大坝泄洪场景，摄影师@张子玉）

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然而

能够防渗的并非只有土料

混凝土甚至拥有

更小的孔隙、更强的防渗

只不过

相对于颗粒松散

且在水体挤压下

易发生轻微变形的堆石坝

混凝土还是太过“坚硬”

二者截然不同的变形程度

令它们无法“齐心协力”

共同抵抗奔腾的江河

直到20世纪80年代

我国开始引入一种新型设备

振动碾

它如同一台超强力“压路机”

经其碾压后的石料

颗粒密实、硬度增大

抗变形能力大幅加强

足以与混凝土旗鼓相当

（堆石坝的建造场景，图片来源@视觉中国）

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自此以后

堆石坝终于能获得混凝土的加持

只要在坝体的上游一侧

铺设一层混凝土面板

便能完成防渗

这便是

面板堆石坝

（面板堆石坝结构示意，制图@罗梓涵/星球研究所）

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由于这种坝型施工快、造价低

一经问世便迅速风靡全国

其中位于湖北恩施的

水布垭大坝

高度达到233米

一举成为当时世界最高的面板堆石坝

（清江上的水布垭大坝，坝体上可见Z字型马道，用于排水、检修、交通等，摄影师@李云飞）

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以上种种

由土料和石料堆筑的大坝

统称为

土石坝

由于它的

材料易得、结构简洁、施工简便

因此应用极为广泛

据相关数据统计

在我国近10万座水坝中

各种土石坝的数量

占到95%以上

几乎是大江南北、遍地开花

（东圳水库大坝，一座设有心墙的土石坝，位于福建莆田，摄影师@DJY俊逸）

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可即便数量如此庞大

但是泥土、碎石等筑坝材料

本身属于松散颗粒

这便注定了土石坝

并非十全十美

一方面

无论如何压实

颗粒间的孔隙依然存在

经年累月下

发生渗流在所难免

另一方面

松散的土石料表面