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如何利用土壤的力量：土石壩與岩石壩的驚人區別是什麼？
隨著全球對水資源管理的需求日益增加，土石壩和岩石壩的設計與建設變得尤為重要。這些壩的類型各有其特點和優缺點，因此對於選擇適合的壩型至關重要。本文將探討這兩種壩的構造、功能和適用場合，助您了解如何以最有效的方式利用土壤的力量。
土石壩是一種大型人工壩，其通常由多種土壤或岩石組成的半塑性沉積物構成。其核心設有密實不透水材料，能有效防止水分滲透。
土石壩的類型
土石壩主要分為兩種類型：土壩和岩壩。土壩是由壓實的土壤構成的，而岩壩則主要用爆破技術將岩石碎片集結成壩。這兩種壩的截面通常呈現出銀行或丘陵的形狀，大多數壩的中央部分由不透水材料組成，以阻止水的滲透。這使得在廣闊的山谷地區尤其適合建設這類壩。
土壩的核心可以是黏土、混凝土或瀝青混凝土等不透水材料，這使得它成為廣泛應用的選擇。
土壩的特點
土壩，又稱為彈性壩，可由當地材料構建，因此在某些地區具成本效益。這類壩的建造能有效地利用豊富的土壤，使得建設更加經濟。例如，位於巴基斯坦的塔爾貝拉壩是世界上最大的土壩，擁有95平方英里（25萬平方公里）的水庫，攀高至485英尺（148米）的高度，使用了約2億立方碼的填充物。
現代分區土壩裝有過濾和排水區域以收集和去除滲水，保護下游的完整性。
岩石壩的特點
岩石壩是由緊密填充的顆粒狀土壤構成，並帶有不透水區域。通常，岩石的填充物包含大量顆粒，它的設計能有效抗震，這對於地震頻繁的地區來說尤為重要。此外，若土壩的核心使用粘土，則被稱為複合壩。儘管岩石壩的許多優勢，在建設時仍需遵守質量控制，避免沙子及其他劣質材料導致壩體液化。
例如，加利福尼亞的新梅洛尼斯壩和阿爾巴尼亞的費爾扎壩均屬於岩石壩。
混凝土面岩石壩
混凝土面岩石壩（CFRD）是一種在其上游面上鋪設混凝土板的岩石壩。這樣的設計使其具備了防止滲漏的特性，並且不會受到浮力壓力的影響。其建設速度快且成本低於土壩，因而在近年來根據需求變得愈加流行。中國的水口壩是目前世界上最高的CFRD，完工於2008年，高度達233米（764英尺）。
安全性考量
在修建壩體及填滿水庫後，將為穀地及壩身施加新重量，水的壓力隨水深增長而提升。這也使得壩體行為變得半塑性，且在振動及其他外力下需更加靈活。若水流超過溢洪道的能力，將造成壩體垮塌的風險，甚至小量的持續溢流也能在數小時內移除大量壩體物質。這使得溢洪道的設計標準非常高，通常要求能容納至少一百年一遇的洪水。
因此，滲透監測成為必須考慮的安全因素，以防止匯流失效。
在考量土石壩與岩石壩的特點後，選擇合適的壩體設計至關重要。這不僅影響到在特定地理環境中的施工與維護，也關乎水資源的有效管理與當地社會的安全。您認為，在面臨日益嚴峻的水資源挑戰時，哪種壩體設計會更具前瞻性和可持續性呢?
