音像潘家铮全集潘家铮 著

总序言（路甬祥）
总前言（编辑委员会）
本卷前言（周建平）
原版序言（潘家铮）
编辑说明
章概论
节重力坝的发展史
第二节坝工建设中重力坝的位置及其主要特点
第三节重力坝的分类
第四节设计要求、设计内容及基本资料
第五节常用的术语和符号
参考文献
第二章枢纽布置和泄洪消能设计
节枢纽总体布置
第二节泄洪建筑物的选择和布置
第三节溢流面曲线设计和水力计算
第四节溢流面的空蚀和防治
第五节溢流坝的水流衔接和消能防冲
第六节挑流消能设计
第七节底流消能设计
第八节消力戽和面流衔接设计
第九节坝内的泄水道
第十节收缩式消能工和溢流厂房
参考文献
第三章坝体断面设计和稳定分析
节作用在坝上的荷载
第二节荷载组合和断面设计原则
第三节重力坝的抗滑稳定核算
第四节重力坝的经济断面选择
第五节深层抗滑稳定分析
参考文献
第四章地基分析和基础处理设计
节概述
第二节地基中的应力和变形分析
第三节基础开挖和固结灌浆
第四节软弱岩层和断层破碎带的处理
第五节深层抗滑稳定问题的处理
第六节基础中的渗流和阻水及排水
参考文献
第五章重力坝的应力计算——材料力学法
节概述
第二节分应力和主应力的计算
第三节成果表示和计算表格
第四节渗透压力所产生的应力的计算
第五节材料力学分析法的改进
第六节坝体变位计算
第七节铰接式及整体式重力坝的分析
第八节施工分缝及分期施工对应力分布的影响
第九节坝踵裂缝的稳定及扬压力的设计图形
参考文献
第六章重力坝的应力计算——弹理论法
节概述
第二节楔体的经典解答及其应用
第三节自应力函数和地基刚度的影响
第四节有限单元法分析及其应用
第五节非线有限单元分析和空间有限单元分析
第六节断裂力学在重力坝设计中的应用
参考文献
第七章重力坝的动力分析和抗震设计
节地震活动
第二节弹体系的动力分析
第三节重力坝的动力分析
第四节拟静力法和结构试验
第五节重力坝的抗震设计
参考文献
第八章重力坝的细部结构和观测体系
节坝内的孔口和廊道
第二节坝内的大孔口
第三节闸墩和导墙
第四节重力坝的监测设计
参考文献
第九章重力坝的分缝和温度控制
节大体积混凝土的温度控制问题
第二节热传导原理及混凝土的热学能
第三节温度场计算
第四节温度应力计算
第五节坝体的人工冷却
第六节重力坝的分缝分块和温度控制措施
参考文献
第十章特殊重力坝
节宽缝重力坝
第二节软基上的重力坝和砌石重力坝
第三节空腹坝
第四节碾压混凝土重力坝
参考文献

潘家铮（1927年11月~2012年9月），水工结构和水电建设专家，设计大师，科普及科幻作家，水利电力部、电力工业部、能源部总，电力公司顾问、电网公司不错顾问，三峡工程论领导小组副组长及技术总负责人，三峡工程质量检查专家组组长，南水北调办公室专家委员会主任，河海大学、清华大学双聘教授，博士生导师。、两院资历院士，副院长，第九届光华工程科技奖“成就奖”获得者。

新中国成立伊始，百废俱兴，刚刚从浙江大学以优异的潘
家铮被分配到燃料工业部钱塘江水电勘测处，从事水利水电工程设计。
20 世纪50 年代，潘家铮就参加了黄坛口、流溪河和新安江等大中型水
电站的设计研究并担任技术负责人。在工作中，他运用扎实的数学力学基础
理论，结合技术创新和工程实践，撰写了一系列有关水工设计原理与结构计
算分析方面的，发表于一学术刊物，如《物理学报》《土木工程学
报》。一些还结集为专著出版发行，如《重力坝的弹理论分析》《水工
结构应力分析丛书》，影响深远，不仅填补了国内水工结构设计方法上的文献
空白，而且还成为当时稀罕少有而工程技术人员热切期盼的设计指南。
1957 年，潘家铮参加了我国座百米高混凝土重力坝——新安江水电
站的设计建设工作，担任设计副总。新安江水电站是新中国座自
主设计、自制设备和自行施工的大型水力发电工程；1957 年开工建设，1960
年机组发电；工程省、建设速度快、工程质量好，创造了世界水电
建设新的奇迹。新安江水电站勘测设计工作始于1953 年，在大量工程地
质勘查和技术方案研究比较的基础上，正确选择了坝址、坝型和枢纽布置方
案，为工程顺利建设打下了坚实基础。国内率先采用坝后厂顶溢流枢纽布置
方案，巧妙地解决了河道狭窄，泄洪建筑物布置和厂房建筑物布置的突出矛
盾。为进一步节省坝体混凝土工程量，潘家铮创造地将原设计的实体重
力坝修改为宽缝重力坝，研究采用抽排减压措施，降低坝基扬压力，简化混
凝土温度控制措施。一系列新技术的诞生和成功应用，极大地缩短了我国与
发达坝工技术的差距。
20 世纪60 年代，潘家铮在其系列发表和重力坝弹理论分析等专
著的基础上，结合亲身经历的大中型水电站，尤其是新安江水电站设计建设
的成功实践，撰写了《重力坝的设计和计算》，并于1965 年由水利电力出版
社出版发行。正如潘总所言，重力坝是一种古老而重要的坝型，具有许多明
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显的优点，对于我国很多河流的具体筑坝条件尤为合适。《重力坝的设计和计
算》进一步推动了重力坝筑坝技术的发展和工程建设，一批独具特色的重力
坝枢纽工程相继开工建设，如20 世纪60 年代的云峰、丹江口、龚嘴、古田
一级，70 年代的湖南镇、黄龙滩、刘家峡和葛洲坝以及80 年代的乌江渡、
潘家口、凤滩、安康等，到80 年代之初，我国已经建成的高度70m 以上的
重力坝枢纽工程有20 多座。
1978 年，潘家铮调入水利电力部规划设计总院担任副总，后升任
总，负责组织全国水利水电建设工程技术咨询、设计审查、技术标准
制修订和工程验收鉴定等工作。也就是从这一年起，为满足改革开放后新一
轮水利水电工程建设的实际需要和广大读者的期盼，他启动了《重力坝设计》
全新撰写工作。没想到，征求意见、收集材料、分析研究、广征博引，历经
7 载，数易其稿，直到1985 年才完成编撰出版发行，这期间他历经千辛、克
服困难，研究推导公式，精心研究参数，解决了诸多工程技术问题。《重力
坝设计》一书不仅集合了潘家铮自己的设计思想和研究成果，而且也引用
了大量国内外新的文献资料，不仅是潘家铮自己辛勤劳动的汗水与智慧的结
晶，而且也凝聚了像汝乃华、李桂芬、于骁中、陈厚群、陈椿庭、沈崇刚、
朱伯芳、李浩钧、张有天、赵佩钰这些大师们的科学奉献。正因为这是一部
大师们的集体创作，《重力坝设计》成为当时为系统和的重力坝设计理
论和工程实践方面的著作。潘家铮不愧为我国坝工技术的者、开拓者和
创新者。
改革开放之后，随着经济社会快展，水库大坝建设为满足防洪、发
电、航运、灌溉、供水和生态环境保护的需要又掀起了一轮新的高潮。《重力
坝设计》一书的出版发行恰逢其时。1985 年7 月，我被分配到电力工业部中
南勘测设计院工作，从事红水河龙滩水电站设计。因为世界银行为龙滩工程
前期论提供软贷款和技术支持，潘家铮被世界银行聘为龙滩项目特咨团专
家组组长，也就是在龙滩工程的前期论工作中，我们和潘总结下不解之缘。
我和我的同事们，按照潘总《重力坝设计》所提供的理论和方法，研发了重
力坝整体抗滑稳定计算程序、重力坝体形优化和结构应力计算程序以及溢洪
道泄洪消能计算程序，承担并完成了“八五”科技重点攻关课题《龙滩
碾压混凝土重力坝结构设计和施工方法研究》。1997 年，该项研究成果获得
电力工业部科学技术进步二等奖，2010 年“200m 级高碾压混凝土重力坝关
键技术”获得科学技术进步二等奖。龙滩工程设计建设的各个方面都得
到了潘总的大力支持和悉心指导，龙滩工程建设的一些重大关键技术方案还
是潘总亲自组织研究、拍板定案，诸如龙滩水电站选择重力坝方案、全地下
厂房枢纽布置方案、全断面碾压混凝土大坝设计方案、富胶凝高掺粉煤灰碾
压混凝土方案以及克服高温多雨全年连续施工方案等。正是这些重大技术问
题的正确决策，为龙滩工程顺利建设、提前发电奠定了基础。
从改革开放以来到21 世纪之初，我国已经建成和新开工了一大批重力坝
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工程，典型的高重力坝工程包括隔河岩（1993 年建成，下同）、五强溪（1994
年）、岩滩（1995 年）、漫湾（1998 年）、万家寨（1998 年）、江垭（1999 年）、
宝珠寺（2000 年）、棉花滩（2002 年）、大朝山（2002 年）、龙滩（2006 年）
和三峡（2006 年）等。从这些已建工程可以看到，我国重力坝筑坝高度已经
从100m 级、150m 级跨越到200m 级，有的超过200m；重力坝枢纽大都修
建在大江大河上，工程规模大，成为流域梯级控制水库电站；为适应机械
化施工的需要，实体重力坝增多，而宽缝（空腹）重力坝减少，施工工期缩
短；碾压混凝土筑坝技术得到推广，重力坝采用碾压混凝土成为时代主流；
除机械化、自动化得到普遍应用之外，数字化和智能化技术也开始在混凝土
筑坝技术中推广应用；工程科学研究水平、工程技术标准和建设管理水平幅提升，工程进度和质量得到有效控制，有力地保障了建设工程安全。
潘家铮在编撰《重力坝设计》时，碾压混凝土筑坝技术还刚刚从英、美、
等发，美、英、日的碾压混凝土技术路线各有特点，潘总对此
做了积极宣传和推广，设想未来一定能取得更大突破。果然，在重点科
技项目的支持下，潘总亲自组织，联合设计、施工及科研机构，完成了一系
列设计研究、材料试验和工业生产试验工作。1986 年我国就建成了座全
碾压混凝土重力坝——福建坑口碾压混凝土重力坝。迄今，我国已建、在建
的碾压混凝土大坝超过170 座，成为世界上碾压混凝土坝多的，碾压
混凝土筑坝技术已到达世界水平。除已经建成的200m 级龙滩、光照等
碾压混凝土重力坝工程外，彭水（2008 年）、景洪（2009 年）、武都（2010
年）、金安桥（2011 年）、官地（2012 年）、龙开口（2013 年）、观音岩（2013
年）、阿海（2014 年）、鲁地拉（2014 年）、向家坝（2013 年）等重力坝工程
相继建成。正在建设中的黄登水电站碾压混凝土重力坝，坝高203m，坝体
混凝土工程量为367 万m3，电站装机容量1900MW，是目前世界上在建工程
中优选规模的碾压混凝土重力坝，预计2017 年蓄水发电。以龙滩、光照碾压
混凝土重力坝筑坝技术为代表，通过一系列科学研究、工程实践和总结提炼，
我国已经形成具有世界影响的中国特色碾压混凝土高坝筑坝技术，成为
技术发展的重要力量。
2007 年，正值潘家铮八十华诞，也是《重力坝设计》出版发行20 周年。
陈祖煜院士倡议，中国水电工程顾问集团公司联合长江水利委员会、中国水
利水电科学研究院组织编写了《重力坝设计二十年》。按照潘总的要求，《重
力坝设计二十年》旨在系统总结我国改革开放之后，重力坝设计建设领域的
重大进展和成功经验，进一步推动重力坝设计理论、计算分析方法和工程技
术创新，为今后高重力坝设计建设提供实用的参考和借鉴。从2006 年启动
编撰工作，到2008 年3 月出版，历时2 年半，这项工作得到水利部老部长
汪恕诚、潘家铮院士和三家组织单位要领和水利水电同仁的大力支持。
一批具有扎实理论基础且富有工程经验的院士、专家、教授热心地参与了
编著工作，他们为此付出了辛勤劳动，专业奉献精神和认真负责的态度
人敬佩。《重力坝设计二十年》既是《重力坝设计》的姊妹篇，互为补充，
也是敬献给潘家铮院士八十华诞的生日礼物。
改革开放30 年来，我国重力坝设计建设在潘家铮院士的指导下，通过广
大专家学者、工程技术人员孜孜不懈地艰苦攻关，设计技术水平不断提高，
在枢纽布置和泄洪消能设计、大坝体形设计和抗滑稳定分析、坝体应力变形
计算分析、动力响应分析及抗震设计、坝基处理设计、坝体分区和混凝土材
料设计、混凝土温度控制与防裂、混凝土施工质量和工艺控制、施工组织管
理等方面均有很多新进展和突破，成功地解决了一个个技术难题，建立起了
完善的技术体系，保了三峡、龙滩、光照等一批高坝枢纽的顺利建设。毫
不夸张地说，我国混凝土重力坝筑坝技术已经处于水平。
潘家铮院士虽然已经离我们而去，然而他的工程理念、设计思想、学术
成就和工程经验仍然深深地影响着我们，教育着我们。正如潘总所言：“在人
类文明的发展过程中，从工程建设中积累的经验、技术和智慧能够被一代一
代地传承下来，但是，我们必须在继承中发展，在发展中创新，在创新中跨
越。只有这样，才能大幅高代水利水电工程建设的技术水平。”潘总鼓励
道：“现在的年轻们一如他们的先辈，正在不断克服困难，探索新的技
术高度，创造前人无法想象的奇迹，为水利水电工程的经济效益、社会效益
和环境效益的协调统一，为造福人类、推动人类文明发展锲而不舍地奉献着
自己的聪明才智。”
借此《潘家铮全集》之第三卷《重力坝设计》出版之际，我们也向奋战
在水利水电建设事业的各位同仁倡议：向潘家铮院士学习，学习他不畏艰难、
敢于拼搏的精神，学习他尊重科学、追求真理的精神，学习他改革创新、勇
于实践的精神，学习他忠诚事业、认真负责的精神，学习他精益求精、止于
至善的精神，为我国水利水电事业做出新的贡献！
周建平
2015 年12 月16 日