黑部大壩地處海拔1 300 m的高原地帶，位于日本湍急的黑部川河流上游附近，為雙曲拱壩。該壩建于1956年，是當(dāng)時(shí)世界第一高壩，也是當(dāng)今日本第一高壩。

戰(zhàn)后日本全力恢復(fù)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展民生，電力需求增長較快，然而當(dāng)時(shí)的電力系統(tǒng)卻無法滿足這一點(diǎn)。一段時(shí)間以來，關(guān)西地區(qū)實(shí)行大面積限電政策，到20世紀(jì)50年代，電力供應(yīng)不足問題已備受社會關(guān)注。人們普遍認(rèn)為火電已不能解決燃眉之急，急需利用水電站對電力需求波動進(jìn)行調(diào)節(jié)。在此背景下，制定出在黑部川上游興建梯級水電站的方案。盡管當(dāng)初認(rèn)為黑部壩址是進(jìn)行水電開發(fā)的最佳地點(diǎn)，但曾因地形險(xiǎn)峻、氣候惡劣而放棄。黑部水庫建成后，黑部川流速變得更為平穩(wěn)，全年水量充足，為下游梯級水電站開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。目前黑部川河上的10座水電站全部歸關(guān)西電力公司所有并管理，總裝機(jī)容量為892.7 MW。

1 大壩特點(diǎn)

黑部大壩所在的黑部川水系屬A類水系，該河全長約85 km，流域面積為682 km2，流域平均坡降為1/40，水流向北流入日本海。地處黑部川上游的黑部峽谷大部分位于自然風(fēng)光迷人的中部山岳國立公園內(nèi)。黑部拱壩工程主要特點(diǎn)如下:

(1)水庫。流域面積184.5 km2，1963年完建?？値烊?.993億 m3，有效庫容1.488億 m3，水庫面積3.49 km2。

(2)大壩。壩高186 m，壩頂長492 m，為雙曲拱壩。

(3)溢洪道。溢流閥為豪厄爾－本格(Howell－Bunger)閥，壩頂溢洪道寬11.5 m，有10個閘門。設(shè)計(jì)洪水1 260 m3/s。

(4)發(fā)電設(shè)施。引水式發(fā)電，最大出力335 MW，最大發(fā)電流量為72 m3/s，最大有效水頭545.5 m。引水系統(tǒng)長10 909 m，主引水道為壓力管道，直徑4.8 m。壓力管道內(nèi)徑3 030～3 070 mm，厚28～51 mm，長771.05 m，采用沖擊式水輪機(jī)。由2臺單機(jī)95.8 MW和2臺單機(jī)95 MW的水輪機(jī)構(gòu)成。

黑部川上游地區(qū)雨雪天氣極為頻繁，為日本降水量最為豐富的地區(qū)之一，年均降水量在4 000 mm以上，冬季降雪充沛。豐富的降雨及融雪使黑部川水源充足，蘊(yùn)藏著巨大的水能資源。

黑部大壩建于陡峭的山區(qū)峽谷之間，兩岸某些山頂海拔高達(dá)3 000 m。盡管日本歷史悠久，但在開發(fā)大壩前，該地區(qū)尚屬人跡罕至、有待探索之地。

在地質(zhì)構(gòu)造方面，大壩基巖主要為花崗巖，同時(shí)伴有火成巖，其分布范圍較小或呈脈巖分布，如石英斑巖、混雜巖、斑狀花崗閃長巖及煌斑巖等?；鶐r形成不同大小的節(jié)理及碎裂帶。在大壩設(shè)計(jì)之初，進(jìn)行了大量地質(zhì)調(diào)查、鉆探研究以及其他地質(zhì)評價(jià)，以確定壩址的地質(zhì)狀況。

2 設(shè)計(jì)

鑒于大壩的地形、地質(zhì)條件，結(jié)合安全及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終將壩型確定為混凝土雙曲拱壩。結(jié)合大壩施工初期調(diào)查的巖石條件及試驗(yàn)結(jié)果，對原設(shè)計(jì)方案作過數(shù)次修改。

黑部大壩主要建筑物共分為三部分，基于斜拱結(jié)構(gòu)理念將中心主壩設(shè)計(jì)成混凝土雙曲拱壩。主壩采用斜拱設(shè)計(jì)的原因是由于兩岸壩肩上部巖石強(qiáng)度較低且應(yīng)變較大。

除大壩上部基巖存在地質(zhì)問題外，緊鄰大壩下游的兩岸區(qū)域沖溝發(fā)育。為解決左右壩肩基巖的滲漏問題并提高其穩(wěn)定性，在兩岸高程1 390 m處均修建了翼壩，其軸線幾乎與拱壩垂直，使水庫蓄水線更靠向上游。同時(shí)，在拱壩與翼壩之間設(shè)有橫縫并安裝鍵槽，以保證彼此互不影響。

為減少洪水下泄對上游基巖的振動作用，泄水設(shè)施采用豪厄爾－本格閥。泄洪道出水口對下泄激流能起到消能作用。由于利用豪厄爾－本格閥容易控制下泄水量，因而下泄洪水對游客而言極具觀賞性，且預(yù)先設(shè)定好的下泄流量可維持河流下游的景觀。

3 施工

黑部大壩及黑部川第四發(fā)電廠工程，不僅涉及到修建一座巨型大壩，位于黑部峽谷上游的發(fā)電廠也是世界上最大的大型地下發(fā)電廠之一，且具有鮮為人知的地下自然景觀。

如此大型的復(fù)雜工程理應(yīng)成為關(guān)西電力公司未來發(fā)展的關(guān)鍵。工程當(dāng)時(shí)耗資513億日元，耗時(shí)7 a。在施工過程中克服了諸多困難，尤其是在落實(shí)建設(shè)資金、制定國家公園自然環(huán)境保護(hù)措施以及確保物資運(yùn)輸線路暢通方面。

首先，項(xiàng)目融資不僅包括關(guān)西電力公司的自有資金及公司債券，還包括世界銀行133億日元貸款。其次，在國家公園內(nèi)施工須具備一定條件，包括采取一系列自然環(huán)境保護(hù)措施，如調(diào)壓室、發(fā)電廠及開關(guān)站等施工都必須完全在地下進(jìn)行，這在日本是史無前例的。

此外，須保證施工材料運(yùn)輸線路準(zhǔn)時(shí)、暢通，包括在右岸開挖一條通往長野縣大町市的過山隧道(長5.43 km的官田隧道)作為主要貨運(yùn)通道。隧道開挖過程中，曾因遇到富含承壓水的破碎帶而一度停工，1958年，采取了各種對策才攻克難題，隧道得以順利通車。

混凝土施工采用28 t纜索吊車及9 m3吊斗，澆筑過程中采用振動碾壓設(shè)備進(jìn)行平整碾壓，澆筑層高為3 m。1960年，黑部大壩混凝土施工創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)月澆筑量14.7萬m3及最大日澆筑量8 653 m3的世界紀(jì)錄。

為確保大壩運(yùn)行安全、積累大壩設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在壩體及壩基基巖中埋設(shè)安裝了擺錘、位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)和加速度計(jì)等多種監(jiān)測儀器，以便測量壩身及壩基的各種變化。首次蓄水至今50 a來，從未中斷過大壩監(jiān)測工作，并從監(jiān)測結(jié)果中總結(jié)了大量寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 旅游環(huán)境

大壩施工期間，設(shè)計(jì)者采取一系列措施來保護(hù)自然環(huán)境，并為游客提供各種觀光設(shè)施。工程竣工后，游客可重返黑部峽谷暢游。這里不僅保留了原有陡峭峽谷等自然景觀，還修建了觀景臺、休閑長廊及旅館等相關(guān)設(shè)施，以方便游客觀光。正是有了這些措施，黑部大壩及其周邊環(huán)境成為日本最受人歡迎的游覽勝地，觀光游客年超百萬。