我国约45%的陆地面积和约95%的人口位于东部季风区，该地区降水的季节变化较大，容易造成洪水等自然灾害

圈红的即为东亚季风区的位置，中国东部包含在内

水库大坝的重要作用就是防范洪水的发生，其储水功能还可以在更好的配置水资源的同时，兼具有灌溉、发电、航运、供水等综合效益

混凝土坝的基本形状有四种，混凝土重力坝以重量为强度，这种坝的横截面看起来像一个三角形，宽大的基座约为坝高的四分之三，大坝上游水库中的水水平推压大坝，重力坝的重量向下推以抵消水压

混凝土支墩坝也是利用自身重量来抵抗水压，但是，它更窄，在下游侧的坝基或坝趾处有支墩，这些支墩可能是从大坝表面延伸出来的窄墙，很像支撑大教堂墙壁的“飞扶壁”（ "flying buttresses" ），也可能是沿着坝趾的宽度建造的类似于短坝的单一支墩

拱坝是最优雅的土木工程结构之一，在横截面上，大坝的宽度很窄，但是，从上面看，它是弯曲的，因此拱门面向水，曲线的碗状物朝下游，这种设计主要依靠坝体自重来维持稳定

拱坝

拱坝结构

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力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求

混凝土坝比填土坝更常用于生产水力发电，因为闸门（也称为水闸）或其他类型的出水口结构可嵌入混凝土中，以允许水以受控方式从水库中释放出来，当下游需要电力、饮用水或灌溉用水时，可以打开闸门，在规定的时间内释放所需的水量，这样河水可以在下游继续流动，鱼类和其他野生动物就可以生存

混凝土坝和填土坝都必须有紧急溢洪道，以便在洪水流过坝顶并有可能侵蚀坝体之前，将洪水安全地释放到下游，溢洪道将水引向下游，并使其低于坝基或坝趾，从而使大坝及其基础不受侵蚀

大坝左边的紧急溢洪道

20世纪建造的大多数水坝和今天设计的水坝都有几个用途，而一般超过15米的大坝则会被归类为大型水坝，其中超过一半的大坝是从1960年开始修建的，其中16%在美国，52%在中国；83%是主要用于蓄水的填土坝，其余17%是具有多种用途的混凝土或砖石坝，此外水力发电的水坝产生了世界上20%的电力

三峡大坝

工业革命与水坝建设

堆石坝可能是一种比混凝土或砌石坝更古老的施工技术，现存最古老的大坝是埃及开罗以南32公里的萨德埃尔·卡法拉(Sadd El Kafara)，这座大坝实际上是一个由两个砖墙组成的组合体，其间用砾石填充，它建于公元前2950年至2750年之间

最古老的重力坝

古罗马人开发了高超的砖石建筑技术，但奇怪的是，他们并不经常将他们的砖石技术用于水坝建设，但西班牙梅里达的普罗塞皮纳大坝（Proserpina Dam）是个例外，它至今仍屹立不倒

普罗塞皮纳大坝

罗马人的发展并没有被其他人所忽视，公元550年左右，罗马帝国东部边缘的拜占庭人利用罗马砖石拱门的形状，建造了历史上认为是世界上第一座拱形重力坝

同时，水坝建设也随着征服者来到美洲的，在墨西哥，他们看到干涸的土地需要灌溉，于是模仿罗马人、穆斯林和西班牙基督徒在家乡修建的水坝，天主教会出资修建，许多传教士都是熟练的工程师

在工业革命之前，欧洲很少修建水坝，且北方气候产生的降雨量较多，供水充足，但在18世纪，工业的兴起就需要以更大的力量提供持续、可靠的水力供应，砖石和混凝土水坝的建造在欧洲开始流行也就理所当然了

工业革命也推动了科学和工程的发展，土木工程专业在19世纪50年代出现，其中包括设计和建造结构以提高生活质量，早期的土木工程师多研究艾萨克·牛顿的物理学和其他科学理论，并将其应用到包括大坝在内的实际结构中

关于大坝的设计

混凝土坝的设计取决于大坝的用途和建造大坝的场地配置，水坝一般有两种类型，溢流坝阻断水流，利用水来发电或改善航运和提供灌溉用水，溢流坝的组成部分被设计成可以通过一系列闸门、溢洪道或出水口隧道来释放水和调节水库中的水位

非溢流坝储存的水用于饮用水供应、灌溉或电力；它们也有溢流口，但仅限于在紧急情况下使用，以便在洪水期间迅速降低水位

左边为溢流坝，右边为非溢流坝

与溢流坝相比，释放蓄水的方法要有限得多，而且大坝本身可能不包含任何出水口结构，取而代之的是，例如，可以从水库的一部分抽出水进行灌溉

而有些地方则适合建造特定类型的水坝，拱坝最适合建造在高而窄的峡谷中，因为拱形的结构形状可以提供强度，但拱坝也可以建在较宽的峡谷中，坝基上的摩擦力等其他作用增加了强度和运动阻力

同样，对于浅而宽的峡谷，重力坝是典型的选择，但如果建造时有一定的弯曲度，在较窄较高的峡谷中，拱形作用也会加强重力坝的强度

重力坝，图源：wiki

在河床特别宽阔的地方，大坝可以设计成几跨，每跨的工程性能根据地基材料的变化而不同，分离的跨度通常在下游(空)侧由托梁或多拱的延伸曲线支撑，有时，多跨大坝的跨度是由混凝土板或钢板支撑在桥墩上

与堆石坝一样，混凝土坝也要经过大量的初步设计和可行性研究，以选择和勘探坝址，评估水的保留量及其价值（作为动力源或供应源）与项目在预期运行年限内的成本，考虑广泛的其他影响，如环境的变化，并选择最佳的坝体大小和配置

与填土坝的设计相比，混凝土坝的设计过程通常涉及到更多学科的专业人员

在混凝土大坝设计过程中，专业技术人员可能包括地质学家、地震学家、环境科学家、岩土工程师、土木工程师、结构工程师、计算机分析员（检查大坝强度和安全性的软件应用专家）、水文学家和水力工程师、机械工程师，如果大坝用于发电，还包括电气工程师，还有更多的专家可能会研究混凝土和钢结构的腐蚀等方面

大坝如何拔地而起

在任何大坝开始施工之前，河床中的水必须被分流或阻止其流经工地，与堆石坝一样，必须修建围堰（用于蓄水的临时结构）或将水从坝址引至下游的另一个河道或区域，对于大型工程来说，这种建设可能会在大坝开始建设之前完成

修建围堰

在一些地方，可能需要进行大量的工作，如果由于大坝及其水库的荷载、地震活动或岩石的特性，基础或桥墩中的岩石容易发生断裂，那么可能需要安装大量的岩石螺栓或锚栓系统，通过潜在的断裂区灌入岩石中

安装岩石螺栓

在大坝上方的桥墩上，可能需要安装岩石螺栓和网状系统，以防止大块岩石碎片掉落到大坝上，而从地基准备的早期阶段开始，到大坝完工，都要安装监测地下水位、变形缝、潜在渗漏、斜坡移动和地震活动的仪器

施工现场

可以在岩石深处挖掘防渗墙，或者在基础上钻洞，用于安装钢筋，这种钢筋向上延伸到大坝内，并将与大坝第一次升降机内的钢筋捆绑在一起

沿着大坝的每个部分的边缘建造木制或钢制模板，钢筋放置在模板内，并与先前安装的相邻钢筋相连接，然后浇注或泵入混凝土，每层混凝土的高度通常只有1.5-3米，每个坝段作为一个整体浇筑的长度和宽度只有大约15米，这样随着大坝逐段、逐次提升，施工也在继续

大坝逐段、逐次提升

除了大坝的内部空间小得多之外，这个过程很像建造一座建筑，大型混凝土大坝在各个层面都有观察廊道，因此可以观察大坝内部的渗流和运动情况

一旦大坝的重要部分建成，水库的蓄水过程就可以开始了，这是以一种高度受控的方式进行的，以评估大坝上的应力并观察其早期性能

如果筑坝需要一个以上的施工季节，则需要建造一个临时紧急溢洪道，漫长的建设通常分阶段进行，但每个阶段本身都是完全完成的，是一个可运行的大坝

溢洪道的施工

上游的围堰可以作为临时预防措施留用，但它的设计通常不超过最小的河道流量和降雨量，并将尽快拆除，根据设计，一些大坝在施工基本完成之前是不会填满的

随着大坝的上升，一旦达到其位置的标高，其他使大坝投入使用的结构就会被添加，最后的组成部分是大坝上游（水）侧的水土流失防护设施（有时在下游的出水口结构的基础上），沿坝顶（顶部）的仪器，以及道路、人行道、路灯和挡土墙

大坝施工

除了大坝本身，发电站、仪器楼，甚至大坝操作人员的住宅也已经完工，此时，大坝的所有设施都进行了初步测试，随着大坝的投入使用，最后的施工细节也被收尾，至此，建设完成

最后

关于水坝，支持者认为筑坝可以提高改善河流的航行、防洪、农业和城镇居民用水和水力发电能力，但反对者同样有自己的理由，拦截大大小小的河流，造成了许多意想不到的问题：除了改变了自然景观之外，还可能诱发地震，淤积泥沙，改变水质，阻塞鱼道，影响生态等

凡事皆有利弊，因噎废食显然不恰当