水利水电工程导论第一章.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水利水电工程导论第一章,2025/6/7 周六,第一章 绪论,水是生命的源泉，是一切生物赖以生存、社会经济发展的重要物质资源。地球上的水资源是有限的，具有时空分布不均等特点。因此，水也会引起洪、旱、涝、渍、盐碱、滑坡、泥石流、海啸、风暴潮、环境恶化等灾害。如何开发利用水资源、保护水资源，使水资源得到有效、可持续应用，达到兴水利、除水害目的，是我们必须研究的课题。水利事业正是基于除水害和兴水利的根本任务，使水资源按照需,第一章 绪论,求达到合理的利用、开发、保护，防止可能对人类的灾害，而实现兴利除害目的最根本的措施就是兴建水利工程。本章主要介绍地球上的水资源及中国水资源的概况和特点、水利事业和中国水利工程建设成就。,第一节 水资源,第一章 绪论,4,1.1,水资源,一、,地球上的水资源,水资源是指地球上各种形成的（气态、液态或固态）天然水，包括大气中的水汽和水滴，海洋、湖泊、水库、河流、土壤、含水层和生物体的液态水，冰川、积雪和永久冻土中的固态水，岩石中的结晶水。水资源又可分为地表水和地下水。人类大量利用的是大气降水，河流、湖泊和水库水，土壤水和地下淡水。地球上水的储量很大（约为15亿km3），但97.5%是咸水，储存在海洋及其他水体中，只有2.5%是淡水。而这些淡水中将近70%冻结在南极和格陵兰冰盖中，其余大部分是土壤水或者是不易开采利用的深层地下水。,1.1,水资源,一、,地球上的水资源,因此，可供人类利用的淡水资源在数量上是有限的，不足世界淡水储量的1%，即相当全球水储量的0.007%。江河径流是人类的最重要和最经常利用的资源，全球的江河年径流量为46.8万亿m3，中国为2.7万亿m3。,水资源可以通过水循环不断得到更新。根据水的更新周期，地球上水的储量可分成两类：一类是永久储量，它的更新非常缓慢，如深层地下水、高山冰川中蓄积的水，大约每14001600年更新一次；另一类是年内可以更新的储量，如大气降水、河流水、湖泊水、土壤水、浅层地下水等，,1.1,水资源,一、,地球上的水资源,求，修建必要的蓄水、引水、提水或跨流域调水工程，对天然水资源在时间上、空间上进行合理的再分配。水资源不同于土地、矿藏等自然资源，具有循环性和有限性，用途广泛和不可替代性，时空分布不均匀性，有利性和有害性并存等特点。,1.1,水资源,二、中国水资源概况,中国幅员辽阔，水系众多，江河密布，径流充沛。960万km2的国土上，大江大河源远流长，有长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河、松花江七大水系，还有雅鲁藏布江、澜沧江、怒江、鸭绿江、图们江、黑龙江、额尔齐斯河、伊犁河、阿克苏河等国际河流。据统计，流域面积在100km2以上的河流有5万多条，流域面积在1000km2以上的有1500多条。全国平均年降雨深为630mm，降水总量为6.19万亿m3，多年平均河川径流总量为2.72万亿m3，有17条河流的年径流量在500亿m3以上。全国水系见附图1。,1.1,水资源,二、中国水资源概况,中国水资源总量居世界第6位，前5为分别是巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚。由于人口众多，水资源时空分布不合理，加上对水资源保护不够，水资源污染严重。从整体上来讲，中国是一个水资源缺乏的国家。人均占有水资源量约2100m3，仅为世界人均占有量的1/4。,我国的河川径流主要是降雨补给。中国多年平均雨量分布见附图2。就平均年降雨量来看，东南沿海地区在1500mm以上，淮河、秦岭以南大于1000mm，华北、东北大部分地区在400800mm，西北大多数地区少于400mm。从地面径流看，长江多,1.1,水资源,二、中国水资源概况,年平均径流量达9793亿m3，而黄河多年平均径流量只有560亿m3。西北地区内陆河流总量约为1.33亿m3，也只有长江水量的11.3%。总之，我国水资源在地区上分布不均匀，东南多、西北少，由东南到西北递减。长江流域和长江以南地区，地表水资源占全国的70%，长江流域以北地区拥有的地表水资源仅占全国的30%。,就同一地区而言，降雨量和径流量在年内和年际的分布也是不均匀的，并且有连续枯水年和连续丰水年出现的情况。大部分地区年降雨量和年径流量主要集中在汛期，南方地区汛期的雨量,1.1,水资源,二、中国水资源概况,约占全年的5060%；北方地区汛期的雨量约占全年的6070%。径流也主要集中在汛期，黄河汛期710月4个月的入海流量一般约占全年的60%以上，甚至一个月的水量达全年水量的1/4，而冬春枯水期每个月水量只有全年水量的3%5%。由于汛期雨量过分集中，非汛期雨量缺乏，使得总水量得不到充分利用。降雨集中程度越高，弃水就越多，利用水量占水资源总量的比例也就越小。表11中国主要河流的径流特征值。,1.1,水资源,表,11,中国主要河流的径流特征值,河名,站名,集水,面积,（,km,2,）,多年平均,年径流量,（亿,m,3,）,最大年径流量,最小年径流量,年际,极值比,K,变差,系数,C,v,统计,年数,亿,m,3,年份,亿,m,3,年份,松花江,哈尔滨,390526,385,847,1932,123,1920,6.9,0.31,82,永定河,官厅,43402,17.7,32,1939,7.16,1930,4.5,0.32,61,黄河,陕县,688421,507,840,1964,242,1923,3.5,0.24,61,淮河,蚌埠,121330,278,719,1921,62.2,1929,11.6,0.59,54,长江,汉口,1488036,7392,10130,1954,4531,1900,2.2,0.13,113,珠江,梧州,329705,2271,3280,1911,1020,1963,3.2,0.2,80,闽江,竹歧,54500,559,842,1937,276,1971,3.1,0.23,42,伊犁江,雅马渡,49186,370,495,1959,280,1974,1.8,0.15,56,黑河,莺落峡,10009,49.5,70.4,1952,35.1,1973,2.0,0.14,36,1.1,水资源,二、中国水资源概况,在地下水资源方面，扣除地下水矿化度大于2g/L的咸水面积和大型水域面积，全国地下水资源计算面积约880万km2，多年平均资源量8288亿m3。其中，平原区计算面积为198万km2，多年平均资源量1873亿m3。中国华北、西北、东北地区，地表水相对贫乏，但有广大的平原分布，地下水资源量比较丰富且开采条件好，在城乡供水中地下水占有重要的地位。,随着中国经济的持续快速发展，城市化进程加快，人们生活水平的不断提高，对水量的需求日益增长。不少地区和城市水资源已严重短缺，,1.1,水资源,二、中国水资源概况,洪旱灾害和环境恶化等问题日益突出。目前全国670座城市中，有400多座城市缺水，年缺水量达60多亿m3，全国近50%的河段、90%的城市水域受到不同程度的污染。,1.1,水资源,三、中国水资源特点,由于中国人口众多，人均天然河川径流量大大低于世界平均水平。按1999年人口统计计算，中国人均径流量2100m3，约为世界人均径流量的1/4。,中国水资源因受海陆位置、水汽来源、地形地貌等因素的影响，在地区上分布极不均匀，总趋势从东南沿海向西北内陆递减。按照年降水量和年径流深，可将全国划分为5个地带。,（1）多雨丰水带,年降水量大于1600mm，,1.1,水资源,三、中国水资源特点,年径流深超过800mm。包括浙江、福建、台湾、广东的大部分，广西东部、云南西南部和西藏东南部，以及江西、湖南、四川西部的山地。,（2）湿润多水带,年降水量8001600mm，年径流深200800mm。包括沂沭河下游和淮河两岸地区，秦岭以南汉江流域，长江中下游地区，云南、贵州、四川、广西的大部分以及长白山地区。,（3）半湿润过渡带,年降水量400800mm，年径流深50200mm。包括黄淮海平原，东北三省、山西、陕西的大部分，甘肃和青海的东南部，新疆北部、西部的山地，四川西北部和西藏东部。,坝址处河谷开阔，基础为坚硬完整的花岗岩，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。,2003年6月1日零时，正式下闸蓄水，6月10日上游水位提高到135m。,年径流的年际变化更大，在半干旱、半湿润地区的极值比可达1520。,水利事业正是基于除水害和兴水利的根本任务，使水资源按照需,2002年年初，瞿塘峡的夔门题刻保护工程正式开工，整块题刻被切割下来移到175m以上的崖壁上。,5万m3，金属结构安装256500t。,3 我国水利工程建设成就,另一类是年内可以更新的储量，如大气降水、河流水、湖泊水、土壤水、浅层地下水等，,3 我国水利工程建设成就,工程于1991年9月12日开始进行前期准备工程。,随着城市的发展，居民生活水平的提高，将对城市水利提出越来越高的要求，城市水利建设的内容也要依据需求的变化而变化。,为达到这一目的而开展的一系列解决水问题的活动称之为水利事业。,3 我国水利工程建设成就,其中，平原区计算面积为198万km2，多年平均资源量1873亿m3。,3 我国水利工程建设成就,表13 中国大陆水能资源按地区分布,第二个生态保护项目，即宜昌兴山县龙门河常绿阔叶林自然保护区，设计大纲通过专家评审。,1.1,水资源,三、中国水资源特点,（4）半干旱少水带,年降水量200400mm，年径流深1050mm。包括东北地区西部，内蒙古、宁夏、甘肃的大部分地区，青海、新疆的西北部和西藏部分地区。,（5）干旱干涸带,年降水量小于200mm，年径流深不足10mm，有面积广大的无流区。包括内蒙古、宁夏、甘肃的荒漠和沙漠，青海的柴达木盆地，新疆的塔里木盆地和准噶尔盆地，西藏北部的羌塘地区。,1.1,水资源,三、中国水资源特点,3.与耕地、人口的分布不相匹配,中国外流区域面积占全国面积的64.6%，水资源总量占全国的95.4%；内流区域面积占全国的35.4%，水资源总量占全国的4.6%（见表12）。在外流区域中，水资源与耕地、人口的地区分布不相匹配，人均、单位耕地水资源量差别很大：南方地区水资源总量占全国的81.0%，人口占全国的54.6%，耕地占全国的39.7%，人均水资源为3300m3，单位耕地水资源为43860m3/hm2；北方地区水资源总量占全国的14.4%，人口占全国的43.3%，耕地占全国的54.9%，人均水资源为740m3，,1.1,水资源,三、中国水资源特点,单位耕地水资源为5640m3/hm2。这种水、土资源和人口组合不平衡的状况，造成了北方用水紧缺的局面。内流区域人均、单位耕地水资源虽然不少，但有人居住的地区水资源有限，亦感水量不足。,1.1,水资源,三、中国水资源特点,表,12,中国水资源、耕地、人口的分区组合,分区名称,土地,面积,水资源,总量,人口,耕地,人均水,资源量,（,m,3,/,人）,单位耕地,水资源量（,m,3,/hm,2,）,占全国（,%,）,内流区域（含额尔齐斯河）,35.4,4.6,2.1,5.4,4830,18300,外,流,区,域,北,方,东北诸河,13.1,6.9,9.3,19.7,1640,7460,海滦河流域,3.3,1.5,9.9,9.1,340,3540,淮河和山东半岛,3.5,3.4,15.7,13.4,480,5480,黄河流域,8.3,2.6,8.4,12.7,700,4480,北方四区,28.2,14.4,43.3,54.9,740,5640,南,方,长江流域,18.9,34.2,33.2,25.5,2290,28770,华南诸河,6.1,16.8,12.8,8.4,2920,42820,东南诸河,2.5,9.2,7.1,3.0,2800,67340,西南诸河,8.9,20.8,1.5,2.8,30890,160000,南方四区,36.4,81.0,54.6,39.7,3300,43860,外流河八区,64.6,95.4,97.9,94.6,2170,21760,全国,100,100,100,100,2180,21480,注,：,1.,人口采用,1999,年统计数,2.,耕地面积采用国家土地管理局,1996,年调查数。,1.1,水资源,三、中国水资源特点,因受季风气候的影响，中国大部分地区降水的年内分配很不均匀，年际变化大，枯水年和丰水年连续发生。长江以南地区受东南季风影响时间长，最大4个月降雨发生在36月或58月，占全年降水量的50%60%。华北和东北地区，多雨季节为69月，这4个月雨量占全年降水量的70%80%，其中华北地区更为集中，7、8两个月降雨占全年的50%60%。西南地区主要受西南季风的影响，有明显的雨季（510月）和旱季（11月翌年4月），最大4个月（69月）雨量占全年的70%80%。各年,1.1,水资源,三、中国水资源特点,的降水量相差也较大，极值比西北大部分地区为56，华北地区为46，东北地区为35，淮河、秦岭以南地区为24。年径流的年际变化更大，在半干旱、半湿润地区的极值比可达1520。中国大部分地区的降水有比较明显的6080年长周期，且南北不同步。许多河流发生过38年的连丰期或连枯期，黄河曾发生长达11年的连枯期。降水和径流年内年际变化大的特点，是造成中国水旱灾害频繁、农业生产不稳定的重要原因，也给水资源的充分开发利用带来困难，需要兴建大量水库对河川径流量进行年内调节或多年调节。,1.1,水资源,四、中国水能资源概况,中国有着巨大的水能资源蕴藏量。我国的地形特征为西高东低，主要河流多发源于西南高原，加之南方雨量丰沛，丰沛的径流和巨大的落差，形成了十分丰富的水能资源。全国约70%的水能资源集中在西南地区，可开发的大型水电站和特大型水电站站址的70%80%都分布在西南各省（云南、贵州、四川、西藏）。据全国第5次水能资源普查，我国大陆的水能蕴藏量为676000MW，年发电量为5.92万亿kWh。表13、表14分别为中国大陆水能资源按地区和按水系分布的情况。中国大陆可开发的装机容量为378530MW，年发电量为19233,1.1,水资源,四、中国水能资源概况,亿kWh，列世界之冠。另据统计，台湾省水能蕴藏量为11730MW，年发电量为1028亿kWh。除此之外，在我国还有8000多km海岸线上可能开发的潮汐动力资源约21000MW。,地区,理论蕴藏量,（MW）,可开发容量,（MW）,年发电量,（亿kWh）,所占比例,（%）,华北,12300,6920,232.25,1.2,东北,12120,11990,383.91,2.0,华东,30050,17900,687.94,3.6,中南,64080,67430,2937.65,15.5,西南,473310,232340,13050.36,67.8,西北,84180,41940,1904.93,9.9,全国,676040,378530,19233.04,100.0,表13,中国大陆水能资源按地区分布,1.1,水资源,四、中国水能资源概况,水 系,理论蕴藏量,（MW）,可开发容量,（MW）,年发电量,（亿kWh）,所占比例,（%）,长江,268020,197240,10274.98,53.4,黄河,40550,280000,1169.91,6.1,珠江,33480,24850,1124.78,5.8,海河、滦河,2940,2130,51.68,0.3,淮河,1440,660,18.94,0.1,东北诸河,15310,13700,439.42,2.3,东南沿海诸河,20670,13900,547.41,2.9,西南沿海诸河,96900,37680,2098.68,10.9,雅鲁藏布江及西藏其他河流,159740,50380,2969.58,15.4,北方内陆及新疆诸河,34990,9970,538.66,2.8,全国,676040,378530,19233.04,100.0,表14,中国大陆水能资源按水系分布,1.1,水资源,四、中国水能资源概况,目前，中国大中型水电站约2000多座，其中单站装机2000MW以上的特大型水电站有33座，总装机容量和年平均发电量占开发资源总量的50%；250MW以上的大型水电站有203座，其装机容量和年平均发电量占开发资源总量的80%。台湾省的可开发装机容量为5050MW，年发电量为204亿kWh。截止2008年底，中国大陆地区水电装机容量已达171000MW，开发率为27%左右，年发电量5600亿kWh，水电装机容量和年发电量位居世界首位，水电装机容量占全国电力总装机的21.6%。根据国家发改委公布的可再生能源发展“十一五”规,1.1,水资源,四、中国水能资源概况,划，2010年水电装机容量达到190000MW，其中大中型常规水电120000MW，小水电50000MW，抽水蓄能电站20000MW。在“十一五”末的2010年5月，小湾水电站4号机组投产，标志着我国水电装机容量站上了200000MW这个新的历史起点。,1.1,水资源,五、水资源的利用和保护,水能资源同样存在着利用和保护的问题。中国是发展中国家，利用丰富的水能资源是必然的途径，开发水能资源就需要建设大坝。大坝拦断江河蓄水发电的同时，也阻碍了河流的天然流动。在水能开发过程中，如何保护环境免受破坏是摆在我们面前的新问题。水资源及水能资源的合理开发利用要做好流域规划，合理布局，梯级开发，先后有序，综合利用。借鉴世界发达国家水能资源开发的经验教训，认真研究水利水电工程建设与环境保护之间的矛盾与和谐，真正实现水资源和水能资源的有效利用、综合利用、可持续利用。,1.1,水资源,五、水资源的利用和保护,水的用途十分广泛，不仅用于农业灌溉、工业生产、城乡生活，而且还用于发电、航运、水产养殖、旅游娱乐、改善生态环境等，水在人类生活中占有特别重要的地位。随着社会生产力快速发展，人民文化生活水平不断提高，人类对水的需求量日益增长，不少国家、不少地区出现了水源不足的紧张局面，水资源已成为经济社会可持续发展的重要制约因素。人们已逐渐认识到水资源并不是取之不尽、用之不竭的，必须十分重视、珍惜利用。,面对有限供水和不断增长的用水需要，为了,1.1,水资源,五、水资源的利用和保护,使有限的水资源得以充分发挥效益，世界各国都十分重视水资源的调查、评价和合理开发利用。为了提高水资源的利用率，水资源的开发利用已由单一目标发展到多目标综合利用，由地表水或地下水单一水源的开发发展到地表水和地下水等多种水源的联合开发，由水量控制发展到水质控制，由单纯经济观点发展到经济、社会、环境、生态等多因素的综合分析。水资源的供需体系已成了一个复杂的系统，必须用系统分析的方法，综合分析这些复杂的因素，为水资源的统一规划、管理和重大决策提供科学依据。,1.1,水资源,五、水资源的利用和保护,水资源利用不充分、不合理和水污染，更加剧了水资源供需矛盾。因此，提倡节约用水、合理用水，提高水的有效利用率，拓展水源，对废污水进行处理和重复利用，海水淡化或直接利用海水，在流域间进行合理调配，合理开发利用雨洪资源，是解决水资源不足和持续利用的有效措施。制定水资源开发、利用、管理、保护的法规和规划，结合必要的经济手段，对水资源统一管理，合理调度，科学分配，能使有限水资源在发展国民经济、提高人民生活水平中，更加有效地发挥其作用。,第二节 水利事业,第一章 绪论,32,1.,2,水利事业,作为自然界的重要组成部分，水给人类带来福祉的同时也给我们带来了灾难。人类研究自然界水资源规律，采取各种适当的工程措施，对天然河道进行控制和改善，以达到兴水利除水害的目的。为达到这一目的而开展的一系列解决水问题的活动称之为水利事业。水利事业的根本任务是除水害和兴水利，实现兴利除害目的最根本的措施就是兴建水利工程。,所谓水利工程，是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程按其承担的任务可分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供水与排,1.,2,水利事业,水工程、航运及港口工程、生态水利工程等，一项工程同时兼有几种任务时称为综合利用水利工程。水利工程也可按其对水的作用分类，如蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水（扬水）工程、水质净化和污水处理工程等。,基于水利工程建设，水利事业需实现防洪、农田水利、水力发电、城市水利、生态水利、航运、水产及旅游等效益。,1.,2,水利事业,一、防洪,我国的河流多数属于雨源型河流，由于雨量主要集中在汛期，往往发生暴雨洪水，极易造成洪水灾害。洪水造成的危害。轻者毁坏良田，重者造成工业停产、农业绝收，威胁人民生命财产安全。水害发生往往是大面积的，损失惨重。因此，在开发利用河流水资源时，一般先要解决防洪问题。由于目前水文、水情预报还未尽如人意，防洪是水利事业的一项十分重要工作。防洪减灾主要有以下几项措施。,1.蓄洪、滞洪、分洪,蓄洪是利用水库和湖泊洼地来调蓄洪水。在,1.,2,水利事业,一、防洪,河流上中游修建大坝形成水库拦蓄洪水，是当前提高防洪能力的重要措施。水库巨大的库容，能够蓄积和滞留大量的洪水，削减下泄洪峰流量，从而减轻消除下游河道可能发生的洪灾。,滞洪是利用河道附近的湖泊和洼地，建水闸控制引进一部分洪水临时蓄积起来，待洪峰过去后再排入原河道。,堤防防御洪水的能力是有限的。当河道泄流能力不足时，分洪是确保堤防安全的措施之一。分洪工程是河流上游某处修筑分洪闸，将超过下游河段安全泄量的部分洪水引走，以保证下游河,1.,2,水利事业,一、防洪,段的安全。分洪是滞洪非常措施，在汛期适当的时候向分洪区分洪，能在抗洪的关键时刻舍去局部利益保全大局。,修建堤防和整治河道，扩大河道过水断面，能有效提高河段的泄洪能力。,筑堤防洪是平原地区历史最悠久的防洪措施，也是目前防洪的重要措施之一。防洪堤一方面扩大了河道的过水断面，增加了泄洪能力；另一方面也增加了河道本身的蓄水容积。,整治河道包括对河道疏浚拓宽、裁弯取直、,1.,2,水利事业,一、防洪,消除障碍、做护岸等。河道疏浚拓宽，将过于窄浅的阻水河段疏通、浚深、拓宽以增加泄洪能力。裁弯取直是针对河道弯段过多或曲率过大、泄洪不畅的河段进行的河道改善。护岸工程一般是在河道凹岸设置，能有效防止洪水冲刷引起河岸坍塌及堤防崩溃，有稳定河床作用，对泄洪有利。,河床及其范围内的河滩地均是行洪通道，不得有任何影响泄洪的障碍存在。近些年来随着经济的发展，城市人口的增加，人类活动范围的扩大，受利益驱使，随意侵占河滩地时有发生。建筑物的存在造成河道过水断面缩减，阻碍泄洪，,1.,2,水利事业,一、防洪,大大降低河道的过流能力。洪水汛期，建筑物壅高上游水位，威胁堤防安全，必须清除。,流域内上游地区的大量泥沙随地面径流进入河道，逐渐淤积在下游河床内，抬高了河床底部的高程，降低河道的行洪能力，造成严重的洪水灾害。植树种草增加植被，能大大加强水土保持。树木、草丛可以截留和拦蓄部分雨水，减小洪峰。茂盛的植被能保护地面土壤免受水流冲刷，减缓坡面上的水土流失和河道泥沙，还能够增加土壤的含水量，涵养水土资源。,1.,2,水利事业,二、农田水利,水利是农业的命脉。农田水利事业是指一系列改善农田水分状况和地区水情的活动。在全国的总用水量中，超过80%的用水量是农业用水。良好的农田灌溉排水水利设施，是抗旱、排涝、防渍、防治盐碱，保障农业生产丰收的主要措施。修建水库、堰塘、渠道、涵闸、泵站等设施可以提高农业生产保障，是水利事业的重要内容。,1.,2,水利事业,三、水力发电,在河川、潮汐和海浪里，蕴藏着巨大的能量，称之为水能或水力资源。一般意义的水能资源主要指河流水能资源。它是一种廉价、可再生、取之不尽用之不竭的能源。相对于石油煤炭等化石能源来说，水能具有无可比拟的优势。,水力发电就是利用水能，运用现代技术，利用大坝等拦蓄洪水，形成水库，抬高水位，再引水流通过水轮发电机组，利用水位落差使水能变为电能。水力发电不消耗水量，没有污染，运行成本低，是当前国家建设发展时期优先考虑发展的能源。,1.,2,水利事业,四、城市水利,城市水利就是开展一系列与城市各项功能正常运行有关的水事活动。其服务对象主要是城市居民，工作内容主要包括城市水安全、水环境、水生态、水管理等有关城市与水之间和谐运作的活动。它是集防洪、供水、水质保护、景观、生态建设于一体的综合水利建设。附图14为南京市外秦淮河城市水利防洪工程。随着城市的发展，居民生活水平的提高，将对城市水利提出越来越高的要求，城市水利建设的内容也要依据需求的变化而变化。,城市水利工作的总体目标是：保障城市防洪,1.,2,水利事业,四、城市水利,安全、供水安全、水生态与水环境安全，推进节水型社会建设，努力实现人水和谐。2006年水利部关于加强城市水利工作的若干意见中提出：到2010年，我国城市防洪标准进一步提高；在流域和区域的统一配置和调度前提下，通过供水工程建设与节水措施，基本满足城市发展的用水需求；加快城市污水处理设施建设，使城市水体质量明显好转，通过水生态系统保护与修复，水环境得以改善。到2020年，全国大中型城市基本达到国家规定的防洪标准，水资源供给能力与城市发展相适应，水功能区水质全面达标，水生态状,1.,2,水利事业,四、城市水利,况和水环境质量明显改善，实现人水和谐，环境优美。,城市水利是水利工作的有机组成部分，也是提高城市综合承载能力，积极稳妥地推进城市化进程的基础支撑和重要保障。加强城市水利基础设施建设，以促进城乡经济社会可持续发展。,1.,2,水利事业,五、生态水利,水利界部分专家将人类水利史重新划分了与古代水利、近代水利和现代水利不同的“原始水利”、“工程水利”、“资源水利”和“生态水利”四个阶段。,“原始水利”是水资源开发的原始阶段，以解决人类生活生存为主要目的，主要是修堤拦洪、挖渠灌溉，但是拦洪只能拦一小部分洪水，灌溉也只能小范围灌溉。“工程水利”是水资源开发的初级阶段，其活动集中在修建各类调蓄工程和配套设施，对水资源进行失控调节，实现供水管理。“资源水利”是水资源开发的中级阶段，主要特征是以宏观经济为基础，通过市场机制和政府行政来合,1.,2,水利事业,五、生态水利,理配置、优化调度控制水资源的利用方式，限制水资源的过度需求，提倡节约用水，提高其利用率，以维持经济的持续增长。,“生态水利”是基于上世纪先后提出的“环境水利”和“生态水利”发展形成的，依据对水利与生态系统关系的研究，按照生态学原理，遵循生态平衡的法则和要求，从生态的角度出发进行水利工程建设，建立满足良性循环和可持续利用的水利体系，从而达到可持续发展以及人与自然和谐相处。生态水利工程是一种综合性工程，既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运,1.,2,水利事业,五、生态水利,以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。,1.,2,水利事业,六、航运及水产养殖,一些天然河道，或者是落差大、水流急，或者是河滩多、水深浅。在这些河流中，有些只能做季节性通航，有些却根本无法通航。筑坝修水库可以彻底解决深山峡谷的船只通航问题。三峡工程便是一个例子。水利水电工程修建了拦河大坝以后，阻隔了江河水流的天然通道，隔挡了过往船只的通行。在水利水电工程枢纽中需要修建船闸、升船机等通航建筑物，帮助船只克服上游水位抬升造成的落差，恢复全河段的河道通航问题。在平原地区，用滚水坝、水闸等壅水建筑物来抬高河道的水位以加大水深，改善河道航运条,1.,2,水利事业,六、航运及水产养殖,件，延长通航里程。同样也需要修建过坝过闸的通航建筑物来通过这些建筑物。,水利枢纽工程的修建为库区养鱼提供了广阔的水域条件。同时，水工建筑物阻碍了自然洄游鱼类的生存环境，需用一定的措施来帮助鱼类生存，如设置鱼道、鱼闸等水利设施。,1.,2,水利事业,七、旅游及其他,大型水库宽阔的水域将库内一些山体包围成岛屿，形成有山有水的美丽风景，是旅游度假的好去处，甚至水工建筑物自身也成为旅游景点。如今，库区旅游在许多地方成为旅游热点，如新安江水库的千岛湖、长江三峡水利枢纽等。,第一章 绪论,第三节 我国水利工程建设成就,1.,3,我国水利工程建设成就,我国幅员辽阔，是具有5000多年文明史的文明古国，水利方面文明更是灿烂的中华文明史中一颗璀璨的明珠。早在公元前2000多年前，我国人民已经开始与水害作斗争，大禹治水“三过家门而不入”的佳话，反映了劳动人民与水斗争取得胜利的业绩。公元前250年，李冰父子主持修建都江堰工程，实现了“三七分流”、“二八分砂”，目前灌溉面积1000万亩以上。公元前214年，秦始皇令史棣率众劈山凿渠，兴建灵渠，沟通了长江和珠江两大水系，成为当时南北航运的重要通道。公元前598前591年在今安徽寿县境内兴建的芍破（今称安丰塘），现为淠史杭灌区的一个重要的反调,1.,3,我国水利工程建设成就,节水库，灌溉面积63万多亩。这些水利工程为社会的发展做出了贡献，为中华民族的繁衍生息、发展壮大奠定了根基。下面简介几个古代和现代著名的水利工程。,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,都江堰位于四川省都江堰市境内岷江进入成都平原的起始段，引岷江水，灌溉成都平原的大型水利工程。公元前250年，由时任蜀郡太守的李冰父子主持修建。都江堰工程包括宝瓶口、飞沙堰、分水鱼嘴、金刚堤、人字堤等建筑物（见图11）。宝瓶口依山开凿而成，是整个灌溉渠的进水口，不仅,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,能够在枯水期大量引水，还能在洪水期约束控制进渠水量。分水鱼嘴建在岷江的江心洲滩最前端，在枢纽中起导水作用，低水位时分水入渠。飞沙堰长150200m，高2m，汛期通过堰顶由内江向外江溢水分流排沙。内金刚堤长约650m，外金刚堤长约900m。整个工程顺地势修建而成，既能将岷江水引入成都平原用于灌溉，又能节制引水量。洪水期，狭窄的宝瓶口只允许30%的水进入内江，将70%的水量进入成都灌区。都江堰工程代表了当时水利工程建设的最高水平，经历代整治，至今仍在使用。总灌溉面积达到1400万亩。,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,2.灵渠,灵渠全长37km，在广西兴安县境内，距桂林市约60km。秦统一六国后，为了,南下进攻南越，秦始皇令史棣率众劈山凿渠，于公元前214年修建灵渠。汉代马援，唐代李渤、鱼孟威，北宋李师中等，相继主持续建和修复灵渠。灵渠将长江水系的湘江和珠江水系的漓江连接在,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,一起，沟通了长江和珠江两大水系，在当时成为南北航运的重要通道。灵渠工程由大天平、小天平、南渠、北渠等建筑物构成。大、小天平组成拦河坝（见图12、13），拦断湘江上游段（又称海阳河），将抬高水位的湘江江水分别流入南渠（与漓江相通）和北渠（与湘江下游相通）。洪水期多余的水从大、小天平的顶部溢流进入湘江故道。大、小天平的鱼鳞石结构合理，能够抵御较大洪水的冲刷。整个工程顺势建筑而成，至今仍保持完好。灵渠与都江堰一南一北，异曲同工，相互媲美。,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,利用地下渠道引用地下水，实现自流灌溉的一种水利设施，简称坎井（见图14）。新疆吐鲁番地区和,哈密一带采用较多。当地气候干旱，蒸发强烈，山麓砾石带的渗漏严重，坎儿井可较好地解决灌溉水源耗损较大的问题。其做法是先凿竖井探明水脉（含水层），然后沿水脉上游和下游，挖掘一长排竖井。竖井间距一般在上游为80100m，下游为1020m。竖井的深度，向下游逐渐减小。各,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,竖井之间的地层挖通成为高约2m、宽约1m的卵形暗渠。暗渠长度不一，最长可达30km。由于水在地下暗渠中流动，避免了蒸发，并减少了渗漏。暗渠水流进田庄始流出地面。明渠末端，往往建有涝坝（小蓄水池），供蓄水灌溉。,据和瑛三州辑略记载，18世纪后期，吐鲁番地区已有坎儿井，但发展很慢，到19世纪中叶仅有30余处。道光二十五年（1845年），林则徐在新疆大兴水利，在吐鲁番盆地西部伊拉里克及托克逊等地，增建坎儿井60余处。当时还有一遣戍官员黄冕，建议用旧毡垫渠底，减少渗漏，,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,增加灌溉效益。光绪六年（1880年），左宗棠进兵新疆，又在吐鲁番增开坎儿井185处。后来在今鄯善也有修建。到20世纪初期，库车、哈密都曾开凿坎儿井。此外天山北麓奇台、阜康、巴里坤和昆仑山北麓皮山等处也曾凿有少量坎儿井。20世纪50年代，新疆地区共有坎儿井5000多处。,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,京杭运河自北京起，途径河北、天津、山东、江苏、浙江5省（市）至杭州。它沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，全长近1800km，是中国古代南北交通的主要通道。,春秋时期，中国就开始开凿沟通各流域的运河。隋代形成了以洛阳为中心，由永济渠、通济渠、邗沟和江南运河组成的南北,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,大运河，北至涿郡（北京），南至余杭（今杭州），是隋、唐、北宋三代南北交通的干线。元代统一全国，建都大都（今北京），着手建设以大都为终点的南北运河。自元十三年至二十年（12761283年），修济州河，自济宁至安山（今黄河南岸）。南方来船由泗水入济州河到东阿入大清河（位山以下黄河河道）出海北上，至天津入内河。至元二十六年（1289年），修会通河，自安山到临清接卫河，南方来船可入会通河直接经卫河北上。后来济州河与会通河合称会通河。至元二十九年至三十年（12921293年）修通惠河，,1.,3,我国水利工程建设成就,一、古代水利工程,自北京北白浮泉引水入北京城，再开河至通州接北运河，至天津接南运河（临清以下为卫河）。这样，由北京经通惠河、北运河、南运河、会通河可至济宁，再沿泗水河道至徐州入黄河，沿黄河顺流至淮安邗沟（淮扬运河），经扬州至瓜州，过长江至镇江入江南运河，直达杭州。至此，京杭运河全线贯通（见图15）。,1.,3,我国水利工程建设成就,二、现代水利工程,（1）工程规模及功能,三峡水利水电枢纽（附图3）位于长江西陵峡中路，坝址在湖北宜昌三斗坪，下距已建的葛洲坝水利水电枢纽38km。坝址处河谷开阔，基础为坚硬完整的花岗岩，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。,三峡水利水电枢纽是具有防洪、发电、航运等巨大综合利用大型工程，主要由拦河大坝、水电站厂房、通航建筑物三大部分组成。,水库移民涉及湖北省和重庆市的19个县市，根据19911992年调查，主要淹没实物指标为：淹,1.,3,我国水利工程建设成就,二、现代水利工程,没区人口为84.41万人，淹没耕地和柑橘地36.75万亩。,三峡工程主体建筑物主要工程量为：土石方开挖10282.9万m3，土石方填筑3197.9万m3，混凝土2793.5万m3，金属结构安装256500t。,按1993年5月末价格水平，工程静态总投资为954.6亿元人民币，其中枢纽工程静态总概算500.9亿元；移民安置费300.7亿元；输变电工程153亿元。计及工程建设期17年的物价上涨和贷款利息等因素，三峡工程动态总投资估计为2039亿元人民币。,1.,3,我国水利工程建设成就,二、现代水利工程,（2）建设过程,早在1918年，孙中山先生在建国方略中就提出梯级开发三峡、改善川江航道、结合水力发电的设想。1944年5月，世界著名水坝专家、美国垦务局总工程师萨凡奇（John Lucian Sovage）博士应中国政府之邀抵达重庆，先后考察了大渡河、岷江和西陵峡，提出了扬子江三峡设计初步报告。他建议在南津关至石碑之间选定坝址、修建电站。该电站设计坝高225m，总装机容量10560MW，兼有防洪、航运