第一章　绪论

第一节　我国的水资源与水利工程建设

一、我国的水资源

水是自然界一切生命赖以生存不可替代的物质，又是社会发展不可缺少的重要资源。据统计，地球上水的总量为13.86亿km3，但大部分是不能直接用于生活、工业及农田灌溉的海水，占总量的96.54%。和人类生活息息相关的淡水量仅为0.047亿km3，占总水量的0.34%，它包括地表水和浅层地下水，我们称这部分淡水为水资源。然而随着社会的发展，水资源不同程度地受到污染，造成水质恶化；同时由于社会生产力的局限及地理因素使某些水资源在目前条件下还得不到充分开发和利用。由此可见，水资源是极其珍贵的。

（一）我国水资源的分布

我国多年平均水资源总量为28124.4亿m3，其中河川多年平均年径流量为27115.3亿m3，居世界第6位。由于我国人口多，人均水资源量仅为世界人均水资源占有量的1/4，是世界上水资源贫乏的国家。

我国幅员辽阔，自然条件相差悬殊，使水资源在时间、空间上分布不合理。东南沿海7省级行政区（上海、江苏、福建、广东、广西、海南、台湾）年均水资源量占全国水资源量的25.2%，雨水充沛。而西北5省区年均水资源仅为全国年均水资源量的7.9%，地区内干旱少雨。同时，不同地区和同一地区年际及年内汛期和枯水期的水量相差很大。在汛期（北方为6～9月，南方为5～8月）内可集中全年雨量的60%～80%，而枯水季节或枯水年雨量又很小，雨量的偏多或偏少往往造成洪涝或干旱等自然灾害。如黄河流域1877～1879年连续3年大旱，使山西、河北、山东、河南4省因饥饿而死者达1300万人。1931年夏，湖北沙市出现63600m3/s的洪峰，水灾遍及湖南、湖北、浙江、江西、河南、安徽、江苏7省206个县，淹没农田5000余万亩，800多万人受灾，被洪水夺去性命者达14.5万人，死于饥饿、瘟疫者不计其数。1998年长江、松花江流域特大洪水使国家遭受2000多亿元的经济损失。

我国的水资源空间分布极不平衡，各地水资源的数量相差十分悬殊。若按年降水量400mm雨量线划分，我国约有45%的国土处于干旱、半干旱、少水和缺水的地区。淡水分布与人口和耕地的分布不相适应，长江流域以南的水资源占全国的81%，国土面积占36.5%，人口占54%；长江以北水资源占全国的19%，国土面积占63.5%，人口占46%，而北方黄河、淮河、海河、辽河以9%的淡水资源供给42%的耕地。由于水土资源和人口组合极不合理造成北方用水过分紧张。

（二）我国水资源的开发利用

水资源的开发应首先考虑水资源的现状和开发的可能性，做到统筹兼顾、综合治理、综合经营，为整个国民经济的发展服务。发电、灌溉、航运、供水、工业生产等用水部门，要制订合理方案，尽量统一各方矛盾，使水资源得到最有效利用。

1949年中华人民共和国成立后，我国水资源的开发利用以七大水系开发为中心取得了举世瞩目的成绩。其中黄、淮、海、辽四流域水资源利用率达到40%，2000年全国可供水量为6678亿m3，与1980年相比，净增供水量1943亿m3。作为农业的基础保证，实现了粮食的自给自足；为我国工业的发展、城镇人民生活水平的提高提供了水源；干旱地区植树种草、蔬菜果树及畜牧业等基本用水逐渐得到保障。但是我国人均水资源量及现有的农业、工业用水的利用率还远低于世界发达国家相应水平。随着国民经济的高速发展和水体污染程度的日趋严重，现有的水资源开发利用状况已不适应我国生产力的发展，虽然黄、淮、海、辽四流域水资源利用率较高，但年仍缺水267亿m3，占缺水总数的64%，而一些出境河流及黄河上游、长江上游、长江中下游两岸、珠江三角洲等地区则属于余水地区。因此，为达到水资源的合理配置和有效利用，必须充分发挥现有工程的作用，提高工程效益；节约用水、合理用水；严格执行国家环保法规，控制污水排放量和排污标准；修建蓄水工程，增加供水能力；对自然缺水区，按国家总体经济布局的要求，修建跨流域调水工程，在较大范围内解决水资源不平衡问题。

二、水利工程

水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。在时间上重新分配水资源，做到防洪补枯，以防止洪涝灾害和发展灌溉、发电、供水、航运等事业。

水利工程按其所承担的任务可分为以下几种类型。

（一）河道整治与防洪工程

河道整治主要是通过整治建筑物和其他措施，防止河道冲蚀、改道和淤积，使河流的外形和演变过程都能满足防洪与兴利等各方面的要求。一般防治洪水的措施是建立“上拦下排，两岸分滞”的工程体系。

“上拦”是防洪的根本措施，不仅可以有效防治洪水，而且可以综合地开发利用水土资源。“上拦”就是在山地丘陵地区进行水土保持，拦截水土，有效地减少地面径流；在干、支流的中上游兴建水库拦蓄洪水，调节下泄流量不超过下游河道的过流能力。

水库作为一种蓄水工程，在汛期可以拦蓄洪水，削减洪峰，保护下游地区安全，拦蓄的水流由于下游水位抬高可以用来满足灌溉、发电、航运、供水和淡水养殖的需要。

水库的形成造成库区淹没，村镇、居民、工厂及交通等设施需要迁移重建；水库水位的升降可能引起岸坡大范围滑坡，影响拦河坝的安全；在地震多发区，修建水库还有可能诱发地震；水库水质、水温的变化使库区附近的生态平衡发生变化。

水库改变了河道的径流状态，使下游河道流量发生了变化。在枯水期，下泄的流量可用于电站运行和灌溉用水，对航运、河道水质改善、维持生态平衡等方面均有利。如不放水，将使下游河道干涸，过流能力下降，两岸地下水位降低，影响生态。另外，下泄的清水易冲刷河床，将影响下游桥梁、护岸等工程的安全。

某些水库上游河道的入库处，由于流速降低，容易发生淤积，使下游河水下泄不畅，库上游河道容易发生泛滥。

因此，应认真研究和正确解决这些问题，充分利用有利条件，使水库发挥最大效益。

“下排”就是疏浚河道，修筑堤防，提高河道泄洪能力，减轻洪水威胁。这是治标的办法，不是从根本上防治洪水。但是，在“上拦”工程没有完全控制洪水之前，筑堤防洪仍是一种重要的有效措施，而且要加强汛期的防护、管理、监察等工作，确保安全。

“两岸分滞”是在河道两岸适当位置，修建分洪闸、引洪道、滞洪区等，将超过河道安全泄量的洪峰流量通过泄洪建筑物分流到该河道下游或其他水系，或者蓄于低洼地区（滞洪区），以保证河道两岸保护区的安全。滞洪区的规划与兴建应根据实际经济发展情况、人口因素、地理情况和国家的需要统筹安排。为了减少滞洪区的损失，必须做好通信、交通和安全措施等工作，并做好水文预报，只有万不得已时才运用分洪措施。

（二）农田水利工程

农业是国民经济的基础，通过建闸修渠等工程措施，形成良好的灌、排系统，调节和改变农田水分状态和地区水利条件，使之符合农业生产发展的需要。农田水利工程一般包括取水工程、输水配水工程和排水工程。

（1）取水工程。从河流、湖泊、水库、地下水等水源适时适量地引取水量，用于农田灌溉的工程称为取水工程。在河流中引水灌溉时，取水工程一般包括抬高水位的拦河坝（闸）、控制引水的进水闸、用于排沙的冲沙闸、沉沙池等。当河流流量较大、水位较高能满足引水灌溉要求时，可以不修建拦河坝（闸）；当河流水位较低又不宜修建坝（闸）时，可建提灌站，提水灌溉。

（2）输水配水工程。将一定流量的水流输送并配置到田间的建筑物的综合体称为输水配水工程，如各级固定渠道系统及渠道上的涵洞、渡槽、交通桥、分水闸等。

（3）排水工程。指各级排水沟及沟道上的建筑物，其作用是将农田内多余水分排泄到一定范围以外，使农田水分保持适宜状态，满足通气、养料和热状况的要求，以适应农作物的正常生长，如排水沟、排水闸等。

（三）水力发电工程

将具有巨大能量的水流通过水轮机转换为机械能，再通过发电机将机械能转换为电能的工程称为水力发电工程。

落差和流量是水力发电的两个基本要素。为了有效地利用天然河道的水能，常采用工程措施，修建能集中落差和流量的水工建筑物，使水流符合水力发电工程的要求。在山区常用的水能开发方式是拦河筑坝，形成水库，它既可以调节径流又可以集中落差。在坡度很陡或有瀑布、急滩、弯道的河段，而上游又不许淹没时，可以沿河岸修建引水建筑物（渠道、隧洞）来集中落差和流量，开发水能。

（四）供水和排水工程

供水是将水从天然水源中取出，经过净化、加压，用管网供给城市、工矿企业等用水部门；排水是排除工矿企业及城市废水、污水和地面雨水。城市供水对水质、水量及供水可靠性上要求很高；排水必须符合国家规定的污水排放标准。

我国现有供、排水能力与社会发展水平以及人民物质生活水平的提高程度不相适应，特别是城市供水与排水的要求越来越高；水质污染问题也加剧了水资源的供需矛盾，污染环境，破坏生态。

（五）航运工程

航运包括船运与筏运（木、竹浮运）。发展航运对物资交流、繁荣市场、促进经济和文化发展是很重要的。它运费低廉，运输量大。内河航道有天然水道（河流、湖泊等）和人工水道（运河、河网、水库、闸化河流等）两种。

利用天然河道通航，必须进行疏浚、河床整治、改善河流的弯曲情况，设立航道标志，以建立稳定的航道。当河道通航深度不足时，可以通过拦河建闸、坝的措施抬高河道水位；或利用水库进行径流调节，改善水库下游的通航条件。人工水道是人们为了改善航运条件，开挖人工运河、河网及渠化河流，以节省航程，节约人力、物力、财力。人工水道除可以通航外，还有综合利用的效益。例如，运河可以作为水电站的引水道、灌溉干渠、供水的输水道等。

在航道上如建有闸、坝等拦水建筑物时，应同时修建通航建筑物。如果船舶不多、货运量不大时，可以设中转码头；如果航线较为重要，运输任务较大时，则宜采用升船机、船闸、过木道等建筑物，使船只、木排直接通过。例如，在葛洲坝水利枢纽中布置了三个船闸来满足长江的通航需要。

三、我国水利工程建设的发展

几千年来，勤劳勇敢的中国人民为兴水利、除水害进行着坚持不懈的努力，作出了突出的成绩，并积累了宝贵的经验。例如：①从春秋时期开始，在黄河下游沿岸修建的堤防，经历代整修加固，已形成1800多千米的黄河大堤，为治河防洪、堤防工程的建设与管理提供了丰富的经验；②公元前485年开始兴建到1293年全线通航的京杭大运河，全长1794km，是世界上最长的运河，为当时及今后的南北交通、发展航运等发挥了重要作用；③目前灌溉面积达1000多万亩的四川都江堰工程已有2250多年的历史，仍为我国的农业发展发挥着巨大的效益。水利工程建设的成就是我国劳动人民智慧的结晶，在繁荣我国经济和发展祖国文化等方面都起到了很好的作用。

1949年新中国成立以来，我国的水利事业建设得到了飞速的发展。20世纪50年代初，开始对黄河和淮河进行全流域的规划和治理，根据“统一规划，蓄泄兼顾”的原则，修建了许多山区水库和洼地蓄洪工程，改变了淮河“大雨大灾，小雨小灾，无雨旱灾”的悲惨景象；人民治黄功绩卓著，保证了黄河“伏秋大汛不决口，大河上下保安澜”；1963年开始治理海河，现在全流域已初步形成了防洪除涝体系。

据统计，目前中国已建水库的总库容已相当于全国河流平均年径流量的1/6，具有防洪、灌溉和供水作用。全国水库防洪保护范围覆盖3.5亿人口、5.0亿亩耕地和北京、天津、广州、上海、武汉等数百个大中城市；水库的灌溉面积达到2.8亿亩，约占全国灌溉面积的1/3。

在水能利用方面，到2000年底，中国水电装机容量为79350MW和发电量为2310亿kW·h。全国已建、在建大中型水电站约230座，其中，装机容量在1000MW以上的有25座，500MW以上的有43座，另外，还有数万座小水电站遍布全国各地。中国已经成为世界上水电发展最快的国家。2003年投产运行的长江三峡水利枢纽是当今世界装机容量最大的水电站（18200MW）。中国水能资源开发利用率按容量计已达到19.3%，水电装机容量和发电量均居世界第2位。

水利水电工程建设推动了水利水电相关专业——规划、勘测、设计、施工、制造、设备安装以及科研技术的发展。

在吸取国内外先进技术、总结实践经验的基础上，形成了有中国特色的一整套技术体系。三峡、二滩、小浪底、天生桥一级等大型水电工程和高坝的成功建设，标志着中国水利水电建设技术已经达到世界先进水平。龙滩、小湾、水布垭等水电站的建设则将使中国水利水电工程技术迈上更高的台阶。

四、21世纪水利水电工程建设展望

根据国家可持续发展战略规划，从21世纪初开始，中国水利水电建设的重点是在巩固提高中东部地区防洪和供水能力的同时，重点加强西部水利水电建设，兴建环境保护和控制性水利枢纽工程，改善西部生活、生产条件和生态环境。

中国能源建设的指导思想和原则是以资源优化配置为基础，以市场需求为导向，以经济效益为中心，以优化电力结构为重点，积极开发西部水电，实施“西电东送”和“全国联网”，以满足东部地区不断增长的电力需求。21世纪初期，水电建设主要开发调节性能好、水能指标优越的大型水电站，因地制宜开发中小型水电站，将大型水电站建设与流域梯级开发相结合。

重点开发的河段是黄河上游、长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等。在煤炭短缺、水力资源丰富的华中、福建、浙江、四川等地区，选择一批调节性能好、电能质量高的中小河流，进行梯级连续开发。对于调峰能力弱、系统峰谷差大的电网，在加强电网调峰规划的基础上，择优选址，适当建设抽水蓄能电站。

截至2011年底，全国水电装机容量为23万MW，根据可再生能源“十二五”规划，至2015年我国水电装机容量达到29万MW。