第一章　緒論

第一節　我國的水資源與水利工程建設

一、我國的水資源

水是自然界一切生命賴以生存不可替代的物質，又是社會發展不可缺少的重要資源。據統計，地球上水的總量為13.86億km3，但大部分是不能直接用于生活、工業及農田灌溉的海水，占總量的96.54%。和人類生活息息相關的淡水量僅為0.047億km3，占總水量的0.34%，它包括地表水和淺層地下水，我們稱這部分淡水為水資源。然而隨著社會的發展，水資源不同程度地受到污染，造成水質惡化；同時由于社會生產力的局限及地理因素使某些水資源在目前條件下還得不到充分開發和利用。由此可見，水資源是極其珍貴的。

（一）我國水資源的分布

我國多年平均水資源總量為28124.4億m3，其中河川多年平均年徑流量為27115.3億m3，居世界第6位。由于我國人口多，人均水資源量僅為世界人均水資源占有量的1/4，是世界上水資源貧乏的國家。

我國幅員遼闊，自然條件相差懸殊，使水資源在時間、空間上分布不合理。東南沿海7省級行政區（上海、江蘇、福建、廣東、廣西、海南、臺灣）年均水資源量占全國水資源量的25.2%，雨水充沛。而西北5省區年均水資源僅為全國年均水資源量的7.9%，地區內干旱少雨。同時，不同地區和同一地區年際及年內汛期和枯水期的水量相差很大。在汛期（北方為6～9月，南方為5～8月）內可集中全年雨量的60%～80%，而枯水季節或枯水年雨量又很小，雨量的偏多或偏少往往造成洪澇或干旱等自然災害。如黃河流域1877～1879年連續3年大旱，使山西、河北、山東、河南4省因饑餓而死者達1300萬人。1931年夏，湖北沙市出現63600m3/s的洪峰，水災遍及湖南、湖北、浙江、江西、河南、安徽、江蘇7省206個縣，淹沒農田5000余萬畝，800多萬人受災，被洪水奪去性命者達14.5萬人，死于饑餓、瘟疫者不計其數。1998年長江、松花江流域特大洪水使國家遭受2000多億元的經濟損失。

我國的水資源空間分布極不平衡，各地水資源的數量相差十分懸殊。若按年降水量400mm雨量線劃分，我國約有45%的國土處于干旱、半干旱、少水和缺水的地區。淡水分布與人口和耕地的分布不相適應，長江流域以南的水資源占全國的81%，國土面積占36.5%，人口占54%；長江以北水資源占全國的19%，國土面積占63.5%，人口占46%，而北方黃河、淮河、海河、遼河以9%的淡水資源供給42%的耕地。由于水土資源和人口組合極不合理造成北方用水過分緊張。

（二）我國水資源的開發利用

水資源的開發應首先考慮水資源的現狀和開發的可能性，做到統籌兼顧、綜合治理、綜合經營，為整個國民經濟的發展服務。發電、灌溉、航運、供水、工業生產等用水部門，要制訂合理方案，盡量統一各方矛盾，使水資源得到最有效利用。

1949年中華人民共和國成立后，我國水資源的開發利用以七大水系開發為中心取得了舉世矚目的成績。其中黃、淮、海、遼四流域水資源利用率達到40%，2000年全國可供水量為6678億m3，與1980年相比，凈增供水量1943億m3。作為農業的基礎保證，實現了糧食的自給自足；為我國工業的發展、城鎮人民生活水平的提高提供了水源；干旱地區植樹種草、蔬菜果樹及畜牧業等基本用水逐漸得到保障。但是我國人均水資源量及現有的農業、工業用水的利用率還遠低于世界發達國家相應水平。隨著國民經濟的高速發展和水體污染程度的日趨嚴重，現有的水資源開發利用狀況已不適應我國生產力的發展，雖然黃、淮、海、遼四流域水資源利用率較高，但年仍缺水267億m3，占缺水總數的64%，而一些出境河流及黃河上游、長江上游、長江中下游兩岸、珠江三角洲等地區則屬于余水地區。因此，為達到水資源的合理配置和有效利用，必須充分發揮現有工程的作用，提高工程效益；節約用水、合理用水；嚴格執行國家環保法規，控制污水排放量和排污標準；修建蓄水工程，增加供水能力；對自然缺水區，按國家總體經濟布局的要求，修建跨流域調水工程，在較大范圍內解決水資源不平衡問題。

二、水利工程

水利工程是指對自然界的地表水和地下水進行控制和調配，以達到除害興利的目的而修建的工程。在時間上重新分配水資源，做到防洪補枯，以防止洪澇災害和發展灌溉、發電、供水、航運等事業。

水利工程按其所承擔的任務可分為以下幾種類型。

（一）河道整治與防洪工程

河道整治主要是通過整治建筑物和其他措施，防止河道沖蝕、改道和淤積，使河流的外形和演變過程都能滿足防洪與興利等各方面的要求。一般防治洪水的措施是建立“上攔下排，兩岸分滯”的工程體系。

“上攔”是防洪的根本措施，不僅可以有效防治洪水，而且可以綜合地開發利用水土資源。“上攔”就是在山地丘陵地區進行水土保持，攔截水土，有效地減少地面徑流；在干、支流的中上游興建水庫攔蓄洪水，調節下泄流量不超過下游河道的過流能力。

水庫作為一種蓄水工程，在汛期可以攔蓄洪水，削減洪峰，保護下游地區安全，攔蓄的水流由于下游水位抬高可以用來滿足灌溉、發電、航運、供水和淡水養殖的需要。

水庫的形成造成庫區淹沒，村鎮、居民、工廠及交通等設施需要遷移重建；水庫水位的升降可能引起岸坡大范圍滑坡，影響攔河壩的安全；在地震多發區，修建水庫還有可能誘發地震；水庫水質、水溫的變化使庫區附近的生態平衡發生變化。

水庫改變了河道的徑流狀態，使下游河道流量發生了變化。在枯水期，下泄的流量可用于電站運行和灌溉用水，對航運、河道水質改善、維持生態平衡等方面均有利。如不放水，將使下游河道干涸，過流能力下降，兩岸地下水位降低，影響生態。另外，下泄的清水易沖刷河床，將影響下游橋梁、護岸等工程的安全。

某些水庫上游河道的入庫處，由于流速降低，容易發生淤積，使下游河水下泄不暢，庫上游河道容易發生泛濫。

因此，應認真研究和正確解決這些問題，充分利用有利條件，使水庫發揮最大效益。

“下排”就是疏浚河道，修筑堤防，提高河道泄洪能力，減輕洪水威脅。這是治標的辦法，不是從根本上防治洪水。但是，在“上攔”工程沒有完全控制洪水之前，筑堤防洪仍是一種重要的有效措施，而且要加強汛期的防護、管理、監察等工作，確保安全。

“兩岸分滯”是在河道兩岸適當位置，修建分洪閘、引洪道、滯洪區等，將超過河道安全泄量的洪峰流量通過泄洪建筑物分流到該河道下游或其他水系，或者蓄于低洼地區（滯洪區），以保證河道兩岸保護區的安全。滯洪區的規劃與興建應根據實際經濟發展情況、人口因素、地理情況和國家的需要統籌安排。為了減少滯洪區的損失，必須做好通信、交通和安全措施等工作，并做好水文預報，只有萬不得已時才運用分洪措施。

（二）農田水利工程

農業是國民經濟的基礎，通過建閘修渠等工程措施，形成良好的灌、排系統，調節和改變農田水分狀態和地區水利條件，使之符合農業生產發展的需要。農田水利工程一般包括取水工程、輸水配水工程和排水工程。

（1）取水工程。從河流、湖泊、水庫、地下水等水源適時適量地引取水量，用于農田灌溉的工程稱為取水工程。在河流中引水灌溉時，取水工程一般包括抬高水位的攔河壩（閘）、控制引水的進水閘、用于排沙的沖沙閘、沉沙池等。當河流流量較大、水位較高能滿足引水灌溉要求時，可以不修建攔河壩（閘）；當河流水位較低又不宜修建壩（閘）時，可建提灌站，提水灌溉。

（2）輸水配水工程。將一定流量的水流輸送并配置到田間的建筑物的綜合體稱為輸水配水工程，如各級固定渠道系統及渠道上的涵洞、渡槽、交通橋、分水閘等。

（3）排水工程。指各級排水溝及溝道上的建筑物，其作用是將農田內多余水分排泄到一定范圍以外，使農田水分保持適宜狀態，滿足通氣、養料和熱狀況的要求，以適應農作物的正常生長，如排水溝、排水閘等。

（三）水力發電工程

將具有巨大能量的水流通過水輪機轉換為機械能，再通過發電機將機械能轉換為電能的工程稱為水力發電工程。

落差和流量是水力發電的兩個基本要素。為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，使水流符合水力發電工程的要求。在山區常用的水能開發方式是攔河筑壩，形成水庫，它既可以調節徑流又可以集中落差。在坡度很陡或有瀑布、急灘、彎道的河段，而上游又不許淹沒時，可以沿河岸修建引水建筑物（渠道、隧洞）來集中落差和流量，開發水能。

（四）供水和排水工程

供水是將水從天然水源中取出，經過凈化、加壓，用管網供給城市、工礦企業等用水部門；排水是排除工礦企業及城市廢水、污水和地面雨水。城市供水對水質、水量及供水可靠性上要求很高；排水必須符合國家規定的污水排放標準。

我國現有供、排水能力與社會發展水平以及人民物質生活水平的提高程度不相適應，特別是城市供水與排水的要求越來越高；水質污染問題也加劇了水資源的供需矛盾，污染環境，破壞生態。

（五）航運工程

航運包括船運與筏運（木、竹浮運）。發展航運對物資交流、繁榮市場、促進經濟和文化發展是很重要的。它運費低廉，運輸量大。內河航道有天然水道（河流、湖泊等）和人工水道（運河、河網、水庫、閘化河流等）兩種。

利用天然河道通航，必須進行疏浚、河床整治、改善河流的彎曲情況，設立航道標志，以建立穩定的航道。當河道通航深度不足時，可以通過攔河建閘、壩的措施抬高河道水位；或利用水庫進行徑流調節，改善水庫下游的通航條件。人工水道是人們為了改善航運條件，開挖人工運河、河網及渠化河流，以節省航程，節約人力、物力、財力。人工水道除可以通航外，還有綜合利用的效益。例如，運河可以作為水電站的引水道、灌溉干渠、供水的輸水道等。

在航道上如建有閘、壩等攔水建筑物時，應同時修建通航建筑物。如果船舶不多、貨運量不大時，可以設中轉碼頭；如果航線較為重要，運輸任務較大時，則宜采用升船機、船閘、過木道等建筑物，使船只、木排直接通過。例如，在葛洲壩水利樞紐中布置了三個船閘來滿足長江的通航需要。

三、我國水利工程建設的發展

幾千年來，勤勞勇敢的中國人民為興水利、除水害進行著堅持不懈的努力，作出了突出的成績，并積累了寶貴的經驗。例如：①從春秋時期開始，在黃河下游沿岸修建的堤防，經歷代整修加固，已形成1800多千米的黃河大堤，為治河防洪、堤防工程的建設與管理提供了豐富的經驗；②公元前485年開始興建到1293年全線通航的京杭大運河，全長1794km，是世界上最長的運河，為當時及今后的南北交通、發展航運等發揮了重要作用；③目前灌溉面積達1000多萬畝的四川都江堰工程已有2250多年的歷史，仍為我國的農業發展發揮著巨大的效益。水利工程建設的成就是我國勞動人民智慧的結晶，在繁榮我國經濟和發展祖國文化等方面都起到了很好的作用。

1949年新中國成立以來，我國的水利事業建設得到了飛速的發展。20世紀50年代初，開始對黃河和淮河進行全流域的規劃和治理，根據“統一規劃，蓄泄兼顧”的原則，修建了許多山區水庫和洼地蓄洪工程，改變了淮河“大雨大災，小雨小災，無雨旱災”的悲慘景象；人民治黃功績卓著，保證了黃河“伏秋大汛不決口，大河上下保安瀾”；1963年開始治理海河，現在全流域已初步形成了防洪除澇體系。

據統計，目前中國已建水庫的總庫容已相當于全國河流平均年徑流量的1/6，具有防洪、灌溉和供水作用。全國水庫防洪保護范圍覆蓋3.5億人口、5.0億畝耕地和北京、天津、廣州、上海、武漢等數百個大中城市；水庫的灌溉面積達到2.8億畝，約占全國灌溉面積的1/3。

在水能利用方面，到2000年底，中國水電裝機容量為79350MW和發電量為2310億kW·h。全國已建、在建大中型水電站約230座，其中，裝機容量在1000MW以上的有25座，500MW以上的有43座，另外，還有數萬座小水電站遍布全國各地。中國已經成為世界上水電發展最快的國家。2003年投產運行的長江三峽水利樞紐是當今世界裝機容量最大的水電站（18200MW）。中國水能資源開發利用率按容量計已達到19.3%，水電裝機容量和發電量均居世界第2位。

水利水電工程建設推動了水利水電相關專業——規劃、勘測、設計、施工、制造、設備安裝以及科研技術的發展。

在吸取國內外先進技術、總結實踐經驗的基礎上，形成了有中國特色的一整套技術體系。三峽、二灘、小浪底、天生橋一級等大型水電工程和高壩的成功建設，標志著中國水利水電建設技術已經達到世界先進水平。龍灘、小灣、水布埡等水電站的建設則將使中國水利水電工程技術邁上更高的臺階。

四、21世紀水利水電工程建設展望

根據國家可持續發展戰略規劃，從21世紀初開始，中國水利水電建設的重點是在鞏固提高中東部地區防洪和供水能力的同時，重點加強西部水利水電建設，興建環境保護和控制性水利樞紐工程，改善西部生活、生產條件和生態環境。

中國能源建設的指導思想和原則是以資源優化配置為基礎，以市場需求為導向，以經濟效益為中心，以優化電力結構為重點，積極開發西部水電，實施“西電東送”和“全國聯網”，以滿足東部地區不斷增長的電力需求。21世紀初期，水電建設主要開發調節性能好、水能指標優越的大型水電站，因地制宜開發中小型水電站，將大型水電站建設與流域梯級開發相結合。

重點開發的河段是黃河上游、長江中上游及其干支流、紅水河、瀾滄江中下游和烏江等。在煤炭短缺、水力資源豐富的華中、福建、浙江、四川等地區，選擇一批調節性能好、電能質量高的中小河流，進行梯級連續開發。對于調峰能力弱、系統峰谷差大的電網，在加強電網調峰規劃的基礎上，擇優選址，適當建設抽水蓄能電站。

截至2011年底，全國水電裝機容量為23萬MW，根據可再生能源“十二五”規劃，至2015年我國水電裝機容量達到29萬MW。