工作任务一 水资源与水利工程建设
一、水资源
存在于大自然中的水是一种重要的资源，它是生命和工农业生产必需的物质，须臾不可或缺；它是发展航运交通以及水产事业必要的介质；它在自然循环过程中是一种可利用的和可再生的重要能源；也是改善环境和发展旅游事业的必要条件。
地球上的总水量很大，约为13.86亿km3，但绝大部分是海洋中的咸水，其中通过太阳做功、大气循环而以降水、径流方式在陆地运行的陆地水仅为0.48亿km3，占全球总水量的3.5%，在陆地水中淡水为0.35亿km3，占全球总水量的2.53%。在这2.53%中又有87%是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪，人类能够利用的只是江河湖泊及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%。
我国幅员辽阔，河流众多（流域面积超过1000km2的大河有1598条），年径流总量约2.7万亿m3，而按人口平均则仅约相当于全球平均数的1/4。所以，从人均意义上说，我国的水资源并不丰富，属于严重缺水的国家。受气候影响，降水、径流在时间和地域上的分布相对更不均衡。不同地区之间，同一地区年际及年内汛期和枯水期的降水量相差很大。南方某区域一日雨量可远超过西北某区域全年降水量；同一地区，一次暴雨可超过多年平均年降水量，这就导致我国各地历史上洪、涝、旱灾频发。因此，必须认识水资源的变化规律，根据天然的时空分布特点，国民经济各用水部门的用水需求，修建必要的蓄水、引水、提水或跨流域调水工程，以使水资源得到合理开发、综合利用和有效保护。
我国水资源分布的总体特征是：年内分布集中，年际变化大；黄河、淮河、海河、辽河流域水量小；长江、珠江、松花江流域水量大；西北内陆区干旱缺水；西南地区水量丰富。
我国可用于发电的水能资源十分丰富。全国水能蕴藏量达6.8亿kW，其中可开发的达3.78亿kW，年发电量可达19100亿kWh以上，这些数字均居世界首位。因此，利用我国这一能源优势，大力开发水电资源，对解决我国经济发展中的能源问题及带动区域经济的快速发展具有重大意义。
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与调配，以达到兴利除害目的而修建的工程。兴建水利工程是除水害、兴水利最有效的工程措施。在时间上重新分配水资源，做到蓄洪补枯，以防止洪涝灾害和发展灌溉、发电、供水等事业；改善水域环境，疏浚航道、建造码头，以利于水上运输；以及防止水质污染、维护生态平衡，都需要因地制宜地修建一系列水利工程。
（一）水利工程的特点
水利工程与一般的土建工程相比，除工程量大、投资多、工期较长外，还具有以下几个方面的特点：①工作条件的复杂性；②受自然条件的制约，施工难度大；③效益大，对环境影响也大；④失事后果严重。
（二）水利工程分类
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、给排水工程、航道及港口工程、环境水利工程等。一项工程同时兼有几种任务的，称为综合水利工程。现代水利工程多是综合利用的工程。
按水利工程对水的作用可分为蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化和污水处理工程。
1.防洪工程
洪水泛滥可使农业大量减产，工业、交通、电力等正常生产遭到破坏，严重时，则会造成农业绝收、工业停产、人员伤亡等。如1931年长江宜昌站出现63600m3/s的洪峰，上游自长沙市，下游至上海市，沿江城市全部被水淹没，南京也未幸免，武汉一片汪洋，受淹百日之久。鄂、湘、皖、赣、苏、浙、豫等7省205个县的5000亩农田和2855万人口受灾，死亡14.5万人，损失惨重。
防洪措施是防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和对策。现代防洪措施包括工程防洪措施和非工程防洪措施。
工程防洪措施主要通过控制洪水、改变洪水特性来达到防洪减灾的目的，其内容包括水土保持工程、水库工程、堤防工程、分蓄洪工程、河道整治工程等。从性质上来说，可概括为“拦、蓄、分、泄”四个方面。
非工程防洪措施是20世纪50年代以来逐步研究形成的防洪减灾的一种新概念。它是通过行政、法律、经济和现代化技术等手段，调整洪水威胁地区的开发利用方式，加强防洪管理，以适应洪水的天然特性，减轻洪水损失，节省防洪基建投资和工程维护管理费用。
2.农田水利工程
农业是国民经济的基础，党和国家把发展“三农”作为当前经济的首要问题。农田水利工程就是通过工程措施来改变地区水情和调节农田水分状况，使之符合发展农业生产的需要，促进农业生产的发展。
改变地区水情是一项巨大而复杂的工程，不仅要考虑农业生产，还应考虑其他用水部门的要求，即对水资源进行全面规划、综合利用。因此，改变地区水情必须在当地区域规划的基础上进行。改变和调节农田水分状况是农田水利的基本任务，其措施一般有下列两种：
（1）灌溉措施。按照作物需要有计划地将水量输送和分配到田间，以补充农田水分的不足，改变土壤中养料、通气、热状况等，达到提高土壤肥力和改良土壤的目的。
（2）排水措施。修建排水系统将农田内多余的水分排至一定范围之外，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。
3.水力发电工程
水能资源是一种洁净能源，具有运行成本低、不消耗水量、环保生态、可循环再生等特点，是其他能源不可比拟的。水力发电是利用水能资源来进行发电。
水力发电通常是在河流上筑坝或修引水道，集中河段落差取得水头，并通过水库调节径流取得流量，引导水流通过电站厂房中安装的水轮发电机组，将水能转换为机械能和电能，然后通过输变电线路，把电能输入电网或送到用户。
4.给排水工程
给水是指供给城镇居民生活或工矿企业生产的用水，排水是指排除工矿企业及城市废水、污水和地面雨水。给水必须满足用水水质标准，排水必须符合国家规定的污水排放标准。
给排水工程的目的就是通过工程措施来满足城镇的给水与排水需求。给、排水措施，应在流域规划和地区规划统一指导下，统一调配水量。必要时采取蓄水、调水措施，如修建水库、开运河、南水北调等。
5.航道及港口工程
航道及港口工程是为发展水上运输而兴建的各种工程措施。水运具有运量大、运费低、能耗少、占地少等突出优点。因此，水运是水资源综合利用的重要方面，又是交通运输的重要组成部分。
航道是船舶航行的通道，分天然航道和人工运河两大类。天然航道包括内河道和近海入港航道。港口是供船舶安全停泊、完成装卸并实行补给的水陆运输枢纽。港口按使用特点可分为商港、工业港、军港、渔港和避风港等。港口按所处地理位置可分为内河港、河口港和海岸港。内河港位于天然河流、人工运河、湖泊或水库内；河口港和海岸港通称海港。
6.环境水利工程
环境水利工程是为保护和改善水环境而修建的工程措施。主要包括：
（1）在保护和改善生态方面，如修建过鱼建筑物、人工孵育场和人工产卵场，为改善水生物环境修建的蓄水或排水工程，为改善鱼类洄游和河口环境修建的入海河口排沙防淤工程，改善坝下低温的建筑物，提高水温的工程措施等。
（2）在防止水污染方面，通过修建闸坝等工程保证环境要求的水位和流量，提高河流自净能力；建设氧化塘处理工程系统、土地处理工程系统、污水深水排放工程等。
（3）改善景观方面，应用水利美学原理设计形式优美的水工建筑物，与景观协调一致。
（4）通过水利工程防止疾病和流行病的发生以及防止病虫害。
三、水利工程建设成就与发展
（一）建设成就
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，做出了突出的成绩，并积累了宝贵的经验。例如：①春秋战国时期开始，在黄河下游沿岸修建的堤防，经历代修整加固，已形成1800多km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年全线贯通的京杭大运河，全长1794km，是世界上最长的运河，为当时及以后的南北交通、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作用。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、发展祖国文化等方面起到了很好的作用。
1949年新中国成立以来，我国水利事业建设得到了较快的发展。20世纪50年代初，开始对黄河和淮河进行全流域的规划与治理，根据“统一规划，蓄排兼顾”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，大河上下报安澜”；1963年开始根治海河，现在全流域已初步形成了防洪除涝体系。到2007年底，全国整修、新建各类江河堤防28.38万km，累计达标堤防10.9万km；水库85412座，总库容6345亿m3，其中大型水库493座，库容4836亿m3；水闸41110多座，其中大型水闸438座；水电站装机由1949年的16万kW增加到14523万kW；灌溉面积由1949年的2.4亿亩增加到9.51亿亩，其中50万亩以上灌区148处；全国蓄、引、提等水利工程年供水能力达到744亿m3；水土流失综合治理面积达到99.9万km2，累计实施生态修复面积达70多万km2，建成黄土高原淤地坝2.9万座。举世瞩目的长江三峡水利枢纽工程是目前世界最大的水利枢纽工程，而正在兴建的南水北调工程又将是世界最大的引水工程。这些成就都为我国国民经济和社会发展提供了必要的基础条件；同时，水利工程建设的发展，使我国水利水电科学技术水平也得到迅速发展和提高。
（二）发展方向
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、长江中下游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等。在煤炭资源短缺、水利资源丰富的华中、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域，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。