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              水利工程
              • 水利工程

              水利工程

              ??水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水,達到除害興利目的而修建的工程。也稱(chēng)為水工程。水是人類(lèi)生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴資源,但其自然存在的狀態(tài)并不完全符合人類(lèi)的需要。只有修建水利工程,才能控制水流,防止洪澇災害,并進(jìn)行水量的調節和...

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              ??水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水,達到除害興利目的而修建的工程。也稱(chēng)為水工程。水是人類(lèi)生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴資源,但其自然存在的狀態(tài)并不完全符合人類(lèi)的需要。只有修建水利工程,才能控制水流,防止洪澇災害,并進(jìn)行水量的調節和分配,以滿(mǎn)足人民生活和生產(chǎn)對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、渡漕、筏道、魚(yú)道等不同類(lèi)型的水工建筑物,以實(shí)現其目標。

              ??1、分類(lèi)

              ??按目的或服務(wù)對象可分為:防止 洪水災害的 防洪工程;防止旱、澇、漬災為農業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的 農田水利工程,或稱(chēng)灌溉和排水工程;將水能轉化為電能的水力發(fā)電工程;改善和創(chuàng )建航運條件的 航道和 港口工程;為工業(yè)和生活用水服務(wù),并處理和排除污水和雨水的 城鎮供水和排水工程;防止 水土流失和水質(zhì)污染,維護生態(tài)平衡的水土保持工程和 環(huán)境水利工程;保護和增進(jìn)漁業(yè)生產(chǎn)的漁業(yè)水利工程; 圍海造田,滿(mǎn)足工農業(yè)生產(chǎn)或交通運輸需要的 海涂圍墾工程等。一項水利工程同時(shí)為防洪、灌溉、發(fā)電、航運等多種目標服務(wù)的,稱(chēng)為綜合利用水利工 程。

              ??蓄水工程指 水庫和塘壩(不包括專(zhuān)為引水、提水工程修建的調節水庫),按大、中、 小型水庫和塘壩分別統計。

              ??引水工程指從河道、湖泊等 地表水體自流引水的工程(不包括從蓄水、提水工程中引水的工程),按大、中、小型規模分別統計。 提水工程指利用揚水泵站從河道、湖泊等地表水體提水的工程(不包括從蓄水、引水工程中提水的工程),按大、中、小型規模分別統計。調水工程指水資源一級區或獨立流域之間的跨流域調水工程,蓄、引、提工程中均不包括調水工程的配套工程。地下水源工程指利用地下水的水井工程,按 淺層地下水和深層承壓水分別統計。

              ??2、特點(diǎn)

              ??①有很強的系統性和綜合性。單項水利工程是同一流域,同一地區內各項水利工程的有機組成部分,這些 工程既相輔相成,又相互制約;單項水利工程自身往往是綜合性的,各服務(wù)目標之間既緊密聯(lián)系,又相互矛盾。水利工程和 國民經(jīng)濟的其他部門(mén)也是緊密相關(guān)的。 規劃設計水利工程必須從全局出發(fā),系統地、綜合地進(jìn)行分析研究,才能得到最為經(jīng)濟合理的優(yōu)化方案。

              ??②對環(huán)境有很大影響。水利工程不僅通過(guò)其建設任務(wù)對所在地區的經(jīng)濟和 社會(huì )發(fā)生影響,而且對江河、湖泊以及附近地區的自然面貌、生態(tài)環(huán)境、 自然景觀(guān),甚至對區域氣候,都將產(chǎn)生不同程度的影響。這種影響有利有弊, 規劃設計時(shí)必須對這種影響進(jìn)行充分估計,努力發(fā)揮水利工程的積極作用,消除其消極影響。

              ??③工作條件復雜。水利工程中各種水工建筑物都是在難以確切把握的氣象、水文、地質(zhì)等自然條件下進(jìn)行施工和運行的,它們又多承受水的推力、 浮力、滲透力、沖刷力等的作用,工作條件較其他建筑物更為復雜。

              ??④水利工程的效益具有隨機性,根據每年水文狀況不同而效益不同,農田水利工程還與氣象條件的變化有密切聯(lián)系。影響面廣。

              ??⑤水利工程一般規模大, 技術(shù)復雜,工期較長(cháng),投資多,興建時(shí)必須按照 基本建設程序和有關(guān)標準進(jìn)行。

              ??3、可供水量

              ??可供水量分為單項工程可供水量與 區域可供水量。一般來(lái)說(shuō),區域內相互聯(lián)系的工程之間,具有一定的補償和調節作用,區域可供水量不是區域內各單項工程可供水量單相加之和。區域可供水量是由新增工程與原有工程所組成的供水系統,根據規劃水平年的需水要求,經(jīng)過(guò)調節計算后得出。

              ??區域可供水量是由若干個(gè)單項工程、計算單元的可供水量組成。區域可供水量,一般通過(guò)建立區域可供水量預測模型進(jìn)行。在每個(gè)計算區域內,將存在相互聯(lián)系的各類(lèi)水利工程組成一個(gè)供水系統,按一定的原則和運行方式聯(lián)合調算。聯(lián)合調算要注意避免重復計算供水量。對于區域內其他不存在相互聯(lián)系的工程則按單項工程方法計算??晒┧坑嬎阒饕捎玫湫湍攴?,來(lái)水系列資料比較完整的區域,也有采用長(cháng)系列調算法進(jìn)行可供水量計算。

              ??蓄水工程指水庫和塘壩(不包括專(zhuān)為引水、提水工程修建的調節水庫),按大、中、 小型水庫和塘壩分別統計。

              ??提水工程指利用揚水泵站從河道、湖泊等地表水體提水的工程(不包括從蓄水、引水工程中提水的工程),按大、中、小型規模分別統計。

              ??調水工程指水資源一級區或獨立流域之間的跨流域調水工程,蓄、引、提工程中均不包括調水工程的配套工程。

              ??地下水源工程指利用地下水的水井工程,按淺層地下水和深層承壓水分別統計。

              ??地下水利用,研究 地下水資源的開(kāi)發(fā)和利用,使之更好地為 國民經(jīng)濟各部門(mén)(如 城市給水、工礦企業(yè)用水、農業(yè)用水等)服務(wù)。農業(yè)上的地下水利用,就是合理開(kāi)發(fā)與有效地利用地下水進(jìn)行灌溉或排灌結合改良土壤以及農牧業(yè)給水。必須根據地區的 水文地質(zhì)條件、水文氣象條件和用水條件,進(jìn)行全面規劃。

              ??在對地下 水資源進(jìn)行評價(jià)和摸清可開(kāi)采量的基礎上,制訂開(kāi)發(fā)計劃與工程措施。在地下水利用規劃中要遵循以下原則:(1)充分利用地面水,合理開(kāi)發(fā)地下水,做到地下水和地面水統籌安排;(2)應根據各含水層的補水能力,確定各層水井數目和開(kāi)采量,做到分層取水,淺、中、深結合,合理布局;(3)必須與旱澇堿咸的治理結合,統一規劃,做到既保障灌溉,又降低地下水位、防堿防漬;既開(kāi)采了地下水,又騰空了地下庫容;使汛期能存蓄降雨和 地面徑流,并為治澇治堿創(chuàng )造條件。在利用地下水的過(guò)程中,還須加強管理,避免盲目開(kāi)采而引起不良后果。

              ??淺層地下水指與當地降水、 地表水體有直接補排關(guān)系的潛水和與潛水有緊密水力聯(lián)系的弱承壓水。

              ??其他水源工程,包括集雨工程、污水處理再利用和海水利用等供 水工程。

              ??集雨工程指用人工收集儲存屋頂。

              ??4、組成

              ??無(wú)論是治理水害或開(kāi)發(fā)水利,都需要通過(guò)一定數量的水工建筑物來(lái)實(shí)現。按照功用,水工建筑物大體分為三類(lèi):①擋水建筑物;② 泄水建筑物;③專(zhuān)門(mén)水工建筑物。由若干座水工建筑物組成的集合體稱(chēng) 水利樞紐。

              ??擋水建筑物:阻擋或攔束水流、擁高或調節上游水位的建筑物,一般橫跨河道者稱(chēng)為壩,沿水流方向在河道兩側修筑者稱(chēng)為堤。 壩是形成水庫的關(guān)鍵性工程。近代修建的壩,大多數采用當地土石料填筑的 土石壩或用混凝土灌筑的重力壩,它依靠壩體自身的重量維持壩的穩定。當河谷狹窄時(shí),可采用平面上呈弧線(xiàn)的拱壩。在缺乏足夠筑壩材料時(shí),可采用鋼筋混凝土的輕型壩(俗稱(chēng)支墩壩),但它抵抗地震作用的能力和耐久性都較差。砌石壩是一種古老的壩,不易機械化施工,主要用于中小型工程。大壩設計中要解決的主要問(wèn)題是壩體抵抗滑動(dòng)或傾覆的穩定性、防止壩體自身的破裂和滲漏。土石壩或砂、土地基,防止滲流引起的土顆粒移動(dòng)破壞(即所謂“管涌”和“流土”)占有更重要的地位。在地震區建壩時(shí),還要注意壩體或地基中浸水飽和的無(wú)粘性砂料、在地震時(shí)發(fā)生強度突然消失而引起滑動(dòng)的可能性,即所謂“ 液化現象”(見(jiàn)砂土液化)。

              ??泄水建筑物:能從水庫安全可靠地放泄多余或需要水量的建筑物。歷史上曾有不少土石壩,因 洪水超過(guò)水庫容量而漫頂造成潰壩。為保證土石壩的安全,必須在水利樞紐中設河岸溢洪道,一旦水庫水位超過(guò)規定水位,多余水量將經(jīng)由溢洪道泄出?;炷翂斡休^強的抗沖刷能力,可利用 壩體過(guò)水泄洪,稱(chēng)溢流壩。 修建泄水建筑物,關(guān)鍵是要解決好消能和防蝕、抗磨問(wèn)題。泄出的水流一般具有較大的動(dòng)能和沖刷力,為保證下游安全,常利用 水流內部的撞擊和摩擦消除能量,如水躍或挑流消能等。當流速大于每秒10~15米時(shí),泄水建筑物中行水部分的某些不規則地段可能出現所謂空蝕破壞,即由 高速水流在臨近邊壁處出現的真空穴所造成的破壞。防止空蝕的主要方法是盡量采用流線(xiàn)形體形,提高壓力或降低流速,采用高強材料以及向 局部地區通氣等。多泥沙河流或當水中夾帶有 石渣時(shí),還必須解決抵抗磨損的問(wèn)題。

              ??專(zhuān)門(mén)水工建筑物:除上述兩類(lèi)常見(jiàn)的一般性建筑物外,為某一專(zhuān)門(mén)目的或為完成某一特定任務(wù)所設的建筑物。 渠道是輸水建筑物,多數用于灌溉和引水工程。當遇高山擋路,可 盤(pán)山繞行或開(kāi)鑿輸水隧洞穿過(guò)(見(jiàn)水工隧洞);如與河、溝相交,則需設 渡槽或倒虹吸,此外還有同 橋梁、涵洞等交叉的建筑物。水力發(fā)電站樞紐按其廠(chǎng)房位置和引水方式有河床式、壩后式、引水道式和地下式等。 水電站建筑物主要有集中水位落差的引水系統,防止突然停車(chē)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大水擊壓力的調壓系統, 水電站廠(chǎng)房以及尾水系統等。通過(guò)水電站建筑物的流速一般較小,但這些建筑物往往承受著(zhù)較大的水壓力,因此,許多部位要用鋼結構。水庫建成后大壩阻攔了船只、 木筏、竹筏以及魚(yú)類(lèi)回游等的原有通路,對航運和養殖的影響較大。為此,應專(zhuān)門(mén)修建過(guò)船、過(guò)筏、過(guò)魚(yú)的船閘、筏道和魚(yú)道。這些建筑物具有較強的地方性,修建前要作專(zhuān)門(mén)研究。

              ??5、規劃

              ??水利工程規劃的目的是更好的考慮、合理安排地面和地下水資源的控制、開(kāi)發(fā)和使用方式,大限度地做到an全、 經(jīng)濟。水利工程規劃要解決的問(wèn)題大體有以下幾個(gè)方面:根據需要和可能確定各種治理和開(kāi)發(fā)目標,按照當地的 自然、經(jīng)濟和 社會(huì )條件選擇合理的工程規模,制定安全、經(jīng)濟、運用管理方便的工程布置方案。因此,應首先做好被治理或開(kāi)發(fā)河流流域的水文和水文地質(zhì)方面的調查研究工作,掌握 水資源的分布狀況。

              ??工程地質(zhì)資料是水利工程規劃中必須先行研究的又一重要內容,以判別修建工程的可能性和為水工建筑物選擇有利的地基條件并研究必要的補強措施。 水庫是治理河流和開(kāi)發(fā)水資源中普遍應用的工程形式。在深山狹谷或丘陵地帶,可利用天然地形構成的盆地儲存多余的或暫時(shí)不用的水,供需要時(shí)引用。因此,水庫的作用主要是調節 徑流分配,提高水位,集中水面落差,以便為防洪、 發(fā)電、灌溉、供水、養殖和改善下游通航創(chuàng )造條件。為此,在規劃階段,須沿河道選擇適當的位置或盆地的喉部,修建擋水的 攔河大壩以及向下游宣泄河水的水工建筑物。在多泥沙河流,常因泥沙淤積使 水庫容積逐年減少,因此還要估計水庫壽命或配備專(zhuān)門(mén)的沖沙、排沙設施。

              ??現代大型水利工程,很多具有綜合開(kāi)發(fā)治理的特點(diǎn),故常稱(chēng)“綜合利用水利樞紐工程”。它往往兼顧了所在流域的防洪、灌溉、發(fā)電、 通航、河道治理和跨流域的引水或調水,有時(shí)甚至還包括養殖、給水或其它開(kāi)發(fā)目標。然而,要制止水患開(kāi)發(fā)水利,除建設大型骨干工程外,還要依靠大量的中小型水利工程,從面上控制水情并保證 大型工程得以發(fā)揮骨干效用。防止對周?chē)h(huán)境的污染,保持生態(tài)平衡,也是水利工程規劃中必須研究的重要課題。由此可見(jiàn),水利工程不僅是一門(mén)綜合性很強的科學(xué)技術(shù),而且還受到社會(huì )、經(jīng)濟甚至 政治因素的制約。

              ??6、政策

              ??早在2012年水利部就出臺了《關(guān)于印發(fā)鼓勵和引導民間資本參與農田水利建設實(shí)施細則的通知》,對民間投資參與農田水利建設等作出具體可操作規定,包括民間資本可通過(guò)獨資、合資、合作及村民“一事一議”籌資籌勞等多種形式參與農田水利建設,按規劃建設農田水利工程可以享受政府財政支持政策,享受當地政府規定的農田水利工程用地、用電優(yōu)惠政策;民間資本通過(guò)建設、承包、租賃、股份合作、拍賣(mài)等方式依法獲得的農田水利工程的產(chǎn)權和運行管理受?chē)曳杀Wo等。[1]

              ??國務(wù)院總理2016年6月簽署第669號國務(wù)院令,公布《農田水利條例》,自2016年7月1日起施行?!稐l例》提出,農田水利工程建設實(shí)行政府投入和社會(huì )力量投入相結合的方式,引導和支持社會(huì )力量參與農田水利工程的建設和經(jīng)營(yíng),引導金融機構推出符合農田水利工程項目特點(diǎn)的金融產(chǎn)品,加大信貸支持力度,建立健全基層水利服務(wù)體系,支持專(zhuān)業(yè)化服務(wù)組織開(kāi)展農田灌溉、排水和農田水利工程設施維修工作。

              ??7、發(fā)展

              ??我國人均水資源并不豐富,且時(shí)空分布不均,這決定了我國是一個(gè)水旱災害頻繁而嚴重的國家。

              ??據中經(jīng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2016-2020年中國水利工程行業(yè)發(fā)展前景與投資預測分析報告》顯示,"十二五"時(shí)期,我國水利建設完成總投資超過(guò)2萬(wàn)億元,再創(chuàng )歷史新高,農村飲水安全、防洪薄弱環(huán)節、抗旱水源工程、農田水利、農村水電等民生水利建設成效顯著(zhù),惠及億萬(wàn)人民群眾?!笆?quot;時(shí)期,我國172項節水供水重大水利工程建設加快推進(jìn),投資規模超過(guò)8000億元;水利規劃體系進(jìn)一步健全,前期工作和立項審批明顯提速;水利改革創(chuàng )新全面深化,長(cháng)期制約水利發(fā)展的體制積弊逐步破除。[3]

              ??民間投資用于水利建設的投資比重正在不斷擴大,據初步統計,"十二五"期間全國民間投資用于水利建設資金964億元左右,約為"十一五"期間5.4倍,非財政資金在水利建設投資中的比重進(jìn)一步提高。

              ??《2013-2017年中國水利工程行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)經(jīng)營(yíng)策略與優(yōu)劣勢分析報告》顯示,我國水旱災害直接經(jīng)濟損失占各類(lèi)自然災害直接經(jīng)濟總損失的60%左右。1990年以來(lái),全國年均洪澇災害損失在1100億元左右,約占同期GDP 的2%;遇到發(fā)生流域性大洪水的年份,該比例可達3%-4%。水利工程行業(yè)是一個(gè)極度依賴(lài)政府投資的行業(yè),而水利投資長(cháng)期滯后導致了減災效果的不理想。

              ??數據顯示,水利投資占FAI、GDP的比重在2002-2008年間持續下滑,2009年由于四萬(wàn)億投資拉動(dòng)而略有上升,占到GDP的0.56%,2010年水利建設投資為2328億元,占到GDP的0.58%,但依然保持較低水平,無(wú)法適應經(jīng)濟高速發(fā)展,預計水利建設將全面加速。

              ??國務(wù)院2010年11月份批復的《全國水資源綜合規劃》為未來(lái)15-20年間水資源的綜合開(kāi)發(fā)、利用、節約和保護等定下主基調,水資源正式上升到國家資源戰略層面的高度。由于關(guān)乎通脹和糧食安全問(wèn)題,農村水利將成為重中之重;而為達到節能減排目標,水電建設預計仍將持續快速推進(jìn)。

              ??水利行業(yè)從2009年開(kāi)始已邁入了加速通道,上行趨勢已經(jīng)確立,“十二五”期間水利建設投資將達到2.11萬(wàn)億,比“十一五”期間增長(cháng)183.85%。

              ??隨著(zhù)水利工程行業(yè)競爭的不斷加劇,大型水利工程企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁,國內優(yōu)秀的水利工程企業(yè)愈來(lái)愈重視對行業(yè)市場(chǎng)的研究,特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶(hù)需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內優(yōu)秀的水利工程企業(yè)迅速崛起,逐漸成為水利工程行業(yè)中的翹楚!

              ??8、展望

              ??當前shi界多數guo家出現人口增長(cháng)過(guò)快, 可利用水資源不足, 城鎮供水緊張,能源短缺,生態(tài)環(huán)境惡化等重大問(wèn)題,都與水有密切聯(lián)系。水災防治、水資源的充分開(kāi)發(fā)利用成為當代社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的重大課題。水利工程的發(fā)展趨勢主要是:①防治水災的工程措施與非工程措施進(jìn)一步結合,非工程措施越來(lái)越占重要地位;②水資源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)一步向綜合性、多目標發(fā)展;③水利工程的作用,不僅要滿(mǎn)足日益增長(cháng)的人民生活和工農業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,而且要更多地為保護和改善環(huán)境服務(wù);④大區域、大范圍的水資源調配工程,如跨流域引水工程,將進(jìn)一步發(fā)展;⑤由于新的勘探技術(shù)、新的分析計算和監測試驗手段以及新材料、新工藝的發(fā)展,復雜地基和高水頭水工建筑物將隨之得到發(fā)展,當地材料將得到更廣泛的應用,水工建筑物的造價(jià)將會(huì )進(jìn)一步降低;⑥水資源和水利工程的統一管理、統一調度將逐步加強。

              ??研究防止水患、開(kāi)發(fā)水利資源的方法及選擇和建設各項工程設施的科學(xué)技術(shù)。主要是通過(guò) 工程建設,控制或調整天然水在空間和時(shí)間的分布,防止或減少旱澇 洪水災害,合理開(kāi)發(fā)和充分利用水利資源,為工農業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供良好的環(huán)境和物質(zhì)條件。水利工程包括排水灌溉工程(又稱(chēng)農田水利工程)、 水土保持工程、治河工程、 防洪工程、跨流域的調水工程、水力發(fā)電工程和 內河航道工程等。其他如養殖工程、 給水和排水工程、海岸工程等,雖和水利工程有關(guān),但現常被列為土木工程的其他分支或其他專(zhuān)門(mén)性的工程學(xué)科。水利工程原是土木工程的一個(gè)分支。由于水利工程本身的發(fā)展,逐漸具有自己的特點(diǎn),以及在國民經(jīng)濟中的地位日益重要,已成為一門(mén)相對獨立的技術(shù)學(xué)科,但仍和土木工程的許多分支保持著(zhù)密切的聯(lián)系。

              ??9、建設

              ??水利工程的施工有許多地方和其它土木工程類(lèi)同。導流問(wèn)題是 水利工程施工中的重要環(huán)節,常??刂浦?zhù)工程進(jìn)度。在寬闊河道,一般采用分段圍堰的方法,先在河道一側圍出基坑進(jìn)行這一段攔河閘壩的施工, 河水由另一側通過(guò)。這一側完工后,便轉移至另一側施工,河水從已建的部分建筑物通過(guò)。用圍堰攔截水流強令其轉移至已建工程通過(guò),稱(chēng)為截流。此外,還有采用 河岸泄水隧洞或壩身底孔導流,這些洞和孔有時(shí)專(zhuān)為施工期的導流而設,但也可在施工完畢后留作永久泄水設施。 水利工程的施工周期一般都較長(cháng),短則1~2年,長(cháng)則5~10年。水利工程的安危常關(guān)系到國計民生, 工程建成后如不妥善管理,不僅不能積極發(fā)揮應有的效用,而且會(huì )帶來(lái)不幸和災難。運營(yíng)管理工作中最主要的是監測、維修和科學(xué)地使用。為此,每個(gè)水利工程一般都設有專(zhuān)門(mén)的運營(yíng)管理機構,它是管理單位,又是 生產(chǎn)單位。一個(gè)大型綜合利用水利樞紐工程,往往和國民經(jīng)濟中的若干部門(mén)有關(guān)。為更有效地發(fā)揮工程作用和充分經(jīng)濟、合理、安全地利用水力資源,必需加強協(xié)調和統一指揮。



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