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- 中文名
- 水利工程
- 外文名
- water project
- 別 名
- hydroproject
- 作 用
- 控制和調(diào)配地表水和地下水
- 目 的
- 除害興利目的而修建的工程
- 特 點(diǎn)
- 工程量大;投資多
水利工程分類
按目的或服務(wù)對象可分為:防止洪水災(zāi)害的防洪工程;防止旱、澇、漬災(zāi)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的農(nóng)田水利工程,或稱灌溉和排水工程;將水能轉(zhuǎn)化為電能的水力發(fā)電工程;改善和創(chuàng)建航運(yùn)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(zhèn)供水和排水工程;防止水土流失和水質(zhì)污染,維護(hù)生態(tài)平衡的水土保持工程和環(huán)境水利工程;保護(hù)和增進(jìn)漁業(yè)生產(chǎn)的漁業(yè)水利工程;圍海造田,滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或交通運(yùn)輸需要的海涂圍墾工程等。一項水利工程同時為防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)等多種目標(biāo)服務(wù)的,稱為綜合利用水利工程。
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(guī)模分別統(tǒng)計。 提水工程指利用揚(yáng)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(guī)模分別統(tǒng)計。調(diào)水工程指水資源一級區(qū)或獨(dú)立流域之間的跨流域調(diào)水工程,蓄、引、提工程中均不包括調(diào)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(tǒng)計。
水利工程特點(diǎn)
①有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和綜合性。單項水利工程是同一流域,同一地區(qū)內(nèi)各項水利工程的有機(jī)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(biāo)之間既緊密聯(lián)系,又相互矛盾。水利工程和國民經(jīng)濟(jì)的其他部門也是緊密相關(guān)的。規(guī)劃設(shè)計水利工程必須從全局出發(fā),系統(tǒng)地、綜合地進(jìn)行分析研究,才能得到最為經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)化方案。
②對環(huán)境有很大影響。水利工程不僅通過其建設(shè)任務(wù)對所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)生影響,而且對江河、湖泊以及附近地區(qū)的自然面貌、生態(tài)環(huán)境、自然景觀,甚至對區(qū)域氣候,都將產(chǎn)生不同程度的影響。這種影響有利有弊,規(guī)劃設(shè)計時必須對這種影響進(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(fù)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(yùn)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(fù)雜。
④水利工程的效益具有隨機(jī)性,根據(jù)每年水文狀況不同而效益不同,農(nóng)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(guī)模大,技術(shù)復(fù)雜,工期較長,投資多,興建時必須按照基本建設(shè)程序和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
水利工程可供水量
可供水量分為單項工程可供水量與區(qū)域可供水量。一般來說,區(qū)域內(nèi)相互聯(lián)系的工程之間,具有一定的補(bǔ)償和調(diào)節(jié)作用,區(qū)域可供水量不是區(qū)域內(nèi)各單項工程可供水量單相加之和。區(qū)域可供水量是由新增工程與原有工程所組成的供水系統(tǒng),根據(jù)規(guī)劃水平年的需水要求,經(jīng)過調(diào)節(jié)計算后得出。
區(qū)域可供水量
區(qū)域可供水量是由若干個單項工程、計算單元的可供水量組成。區(qū)域可供水量,一般通過建立區(qū)域可供水量預(yù)測模型進(jìn)行。在每個計算區(qū)域內(nèi),將存在相互聯(lián)系的各類水利工程組成一個供水系統(tǒng),按一定的原則和運(yùn)行方式聯(lián)合調(diào)算。聯(lián)合調(diào)算要注意避免重復(fù)計算供水量。對于區(qū)域內(nèi)其他不存在相互聯(lián)系的工程則按單項工程方法計算。可供水量計算主要采用典型年法,來水系列資料比較完整的區(qū)域,也有采用長系列調(diào)算法進(jìn)行可供水量計算。
蓄水工程
指水庫和塘壩(不包括專為引水、提水工程修建的調(diào)節(jié)水庫),按大、中、小型水庫和塘壩分別統(tǒng)計。
提水工程
指利用揚(yáng)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(guī)模分別統(tǒng)計。
調(diào)水工程
指水資源一級區(qū)或獨(dú)立流域之間的跨流域調(diào)水工程,蓄、引、提工程中均不包括調(diào)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(tǒng)計。
地下水利用
研究地下水資源的開發(fā)和利用,使之更好地為國民經(jīng)濟(jì)各部門(如城市給水、工礦企業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等)服務(wù)。農(nóng)業(yè)上的地下水利用,就是合理開發(fā)與有效地利用地下水進(jìn)行灌溉或排灌結(jié)合改良土壤以及農(nóng)牧業(yè)給水。必須根據(jù)地區(qū)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(guī)劃。
在對地下水資源進(jìn)行評價和摸清可開采量的基礎(chǔ)上,制訂開發(fā)計劃與工程措施。在地下水利用規(guī)劃中要遵循以下原則:(1)充分利用地面水,合理開發(fā)地下水,做到地下水和地面水統(tǒng)籌安排;(2)應(yīng)根據(jù)各含水層的補(bǔ)水能力,確定各層水井?dāng)?shù)目和開采量,做到分層取水,淺、中、深結(jié)合,合理布局;(3)必須與旱澇堿咸的治理結(jié)合,統(tǒng)一規(guī)劃,做到既保障灌溉,又降低地下水位、防堿防漬;既開采了地下水,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。在利用地下水的過程中,還須加強(qiáng)管理,避免盲目開采而引起不良后果。
指與當(dāng)?shù)亟邓?a target=_blank href="/item/%E5%9C%B0%E8%A1%A8%E6%B0%B4%E4%BD%93">地表水體有直接補(bǔ)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
水利工程組成
無論是治理水害或開發(fā)水利,都需要通過一定數(shù)量的水工建筑物來實(shí)現(xiàn)。按照功用,水工建筑物大體分為三類:①擋水建筑物;②泄水建筑物;③專門水工建筑物。由若干座水工建筑物組成的集合體稱水利樞紐。
阻擋或攔束水流、擁高或調(diào)節(jié)上游水位的建筑物,一般橫跨河道者稱為壩,沿水流方向在河道兩側(cè)修筑者稱為堤。 壩是形成水庫的關(guān)鍵性工程。近代修建的壩,大多數(shù)采用當(dāng)?shù)赝潦咸钪?a target=_blank href="/item/%E5%9C%9F%E7%9F%B3%E5%9D%9D">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(wěn)定。當(dāng)河谷狹窄時,可采用平面上呈弧線的拱壩。在缺乏足夠筑壩材料時,可采用鋼筋混凝土的輕型壩(俗稱支墩壩),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(jī)械化施工,主要用于中小型工程。大壩設(shè)計中要解決的主要問題是壩體抵抗滑動或傾覆的穩(wěn)定性、防止壩體自身的破裂和滲漏。土石壩或砂、土地基,防止?jié)B流引起的土顆粒移動破壞(即所謂“管涌”和“流土”)占有更重要的地位。在地震區(qū)建壩時,還要注意壩體或地基中浸水飽和的無粘性砂料、在地震時發(fā)生強(qiáng)度突然消失而引起滑動的可能性,即所謂“液化現(xiàn)象”(見砂土液化)。
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(shè)河岸溢洪道,一旦水庫水位超過規(guī)定水位,多余水量將經(jīng)由溢洪道泄出。混凝土壩有較強(qiáng)的抗沖刷能力,可利用壩體過水泄洪,稱溢流壩。 修建泄水建筑物,關(guān)鍵是要解決好消能和防蝕、抗磨問題。泄出的水流一般具有較大的動能和沖刷力,為保證下游安全,常利用水流內(nèi)部的撞擊和摩擦消除能量,如水躍或挑流消能等。當(dāng)流速大于每秒10~15米時,泄水建筑物中行水部分的某些不規(guī)則地段可能出現(xiàn)所謂空蝕破壞,即由高速水流在臨近邊壁處出現(xiàn)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形體形,提高壓力或降低流速,采用高強(qiáng)材料以及向局部地區(qū)通氣等。多泥沙河流或當(dāng)水中夾帶有石渣時,還必須解決抵抗磨損的問題。
專門水工建筑物
除上述兩類常見的一般性建筑物外,為某一專門目的或為完成某一特定任務(wù)所設(shè)的建筑物。渠道是輸水建筑物,多數(shù)用于灌溉和引水工程。當(dāng)遇高山擋路,可盤山繞行或開鑿輸水隧洞穿過(見水工隧洞);如與河、溝相交,則需設(shè)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(tǒng),防止突然停車時產(chǎn)生過大水擊壓力的調(diào)壓系統(tǒng),水電站廠房以及尾水系統(tǒng)等。通過水電站建筑物的流速一般較小,但這些建筑物往往承受著較大的水壓力,因此,許多部位要用鋼結(jié)構(gòu)。水庫建成后大壩阻攔了船只、木筏、竹筏以及魚類回游等的原有通路,對航運(yùn)和養(yǎng)殖的影響較大。為此,應(yīng)專門修建過船、過筏、過魚的船閘、筏道和魚道。這些建筑物具有較強(qiáng)的地方性,修建前要作專門研究。
水利工程規(guī)劃
水利工程規(guī)劃的目的是全面考慮、合理安排地面和地下水資源的控制、開發(fā)和使用方式,最大限度地做到安全、經(jīng)濟(jì)、高效。水利工程規(guī)劃要解決的問題大體有以下幾個方面:根據(jù)需要和可能確定各種治理和開發(fā)目標(biāo),按照當(dāng)?shù)氐?a target=_blank href="/item/%E8%87%AA%E7%84%B6">自然、經(jīng)濟(jì)和社會條件選擇合理的工程規(guī)模,制定安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用管理方便的工程布置方案。因此,應(yīng)首先做好被治理或開發(fā)河流流域的水文和水文地質(zhì)方面的調(diào)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(guī)劃中必須先行研究的又一重要內(nèi)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(bǔ)強(qiáng)措施。水庫是治理河流和開發(fā)水資源中普遍應(yīng)用的工程形式。在深山狹谷或丘陵地帶,可利用天然地形構(gòu)成的盆地儲存多余的或暫時不用的水,供需要時引用。因此,水庫的作用主要是調(diào)節(jié)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(yǎng)殖和改善下游通航創(chuàng)造條件。為此,在規(guī)劃階段,須沿河道選擇適當(dāng)?shù)奈恢没蚺璧氐暮聿?,修建擋水?a target=_blank href="/item/%E6%8B%A6%E6%B2%B3%E5%A4%A7%E5%9D%9D">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門的沖沙、排沙設(shè)施。
現(xiàn)代大型水利工程,很多具有綜合開發(fā)治理的特點(diǎn),故常稱“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(diào)水,有時甚至還包括養(yǎng)殖、給水或其它開發(fā)目標(biāo)。然而,要制止水患開發(fā)水利,除建設(shè)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。防止對周圍環(huán)境的污染,保持生態(tài)平衡,也是水利工程規(guī)劃中必須研究的重要課題。由此可見,水利工程不僅是一門綜合性很強(qiáng)的科學(xué)技術(shù),而且還受到社會、經(jīng)濟(jì)甚至政治因素的制約。
水利工程發(fā)展
我國人均水資源并不豐富,且時空分布不均,這決定了我國是一個水旱災(zāi)害頻繁而嚴(yán)重的國家。
《2013-2017年中國水利工程行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)經(jīng)營策略與優(yōu)劣勢分析報告》顯示,我國水旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占各類自然災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)總損失的60%左右。1990年以來,全國年均洪澇災(zāi)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(dá)3%-4%。水利工程行業(yè)是一個極度依賴政府投資的行業(yè),而水利投資長期滯后導(dǎo)致了減災(zāi)效果的不理想。
數(shù)據(jù)顯示,水利投資占FAI、GDP的比重在2002-2008年間持續(xù)下滑,2009年由于四萬億投資拉動而略有上升,占到GDP的0.56%,2010年水利建設(shè)投資為2328億元,占到GDP的0.58%,但依然保持較低水平,無法適應(yīng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,預(yù)計水利建設(shè)將全面加速。
國務(wù)院2010年11月份批復(fù)的《全國水資源綜合規(guī)劃》為未來15-20年間水資源的綜合開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)等定下主基調(diào),水資源正式上升到國家資源戰(zhàn)略層面的高度。由于關(guān)乎通脹和糧食安全問題,農(nóng)村水利將成為重中之重;而為達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo),水電建設(shè)預(yù)計仍將持續(xù)快速推進(jìn)。
水利行業(yè)從2009年開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(shè)投資將達(dá)到2.11萬億,比“十一五”期間增長183.85%。
隨著水利工程行業(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(yùn)作日趨頻繁,國內(nèi)優(yōu)秀的水利工程企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究,特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內(nèi)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!
水利工程展望
當(dāng)前世界多數(shù)國家出現(xiàn)人口增長過快,可利用水資源不足,城鎮(zhèn)供水緊張,能源短缺,生態(tài)環(huán)境惡化等重大問題,都與水有密切聯(lián)系。水災(zāi)防治、水資源的充分開發(fā)利用成為當(dāng)代社會經(jīng)濟(jì)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(zāi)的工程措施與非工程措施進(jìn)一步結(jié)合,非工程措施越來越占重要地位;②水資源的開發(fā)利用進(jìn)一步向綜合性、多目標(biāo)發(fā)展;③水利工程的作用,不僅要滿足日益增長的人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,而且要更多地為保護(hù)和改善環(huán)境服務(wù);④大區(qū)域、大范圍的水資源調(diào)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(jiān)測試驗手段以及新材料、新工藝的發(fā)展,復(fù)雜地基和高水頭水工建筑物將隨之得到發(fā)展,當(dāng)?shù)夭牧蠈⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用,水工建筑物的造價將會進(jìn)一步降低;⑥水資源和水利工程的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度將逐步加強(qiáng)。研究防止水患、開發(fā)水利資源的方法及選擇和建設(shè)各項工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)。主要是通過工程建設(shè),控制或調(diào)整天然水在空間和時間的分布,防止或減少旱澇洪水災(zāi)害,合理開發(fā)和充分利用水利資源,為工農(nóng)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(又稱農(nóng)田水利工程)、水土保持工程、治河工程、防洪工程、跨流域的調(diào)水工程、水力發(fā)電工程和內(nèi)河航道工程等。其他如養(yǎng)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(xiàn)常被列為土木工程的其他分支或其他專門性的工程學(xué)科。水利工程原是土木工程的一個分支。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(jì)中的地位日益重要,已成為一門相對獨(dú)立的技術(shù)學(xué)科,但仍和土木工程的許多分支保持著密切的聯(lián)系。
水利工程建設(shè)
水利工程的施工有許多地方和其它土木工程類同。導(dǎo)流問題是水利工程施工中的重要環(huán)節(jié),常??刂浦こ踢M(jìn)度。在寬闊河道,一般采用分段圍堰的方法,先在河道一側(cè)圍出基坑進(jìn)行這一段攔河閘壩的施工,河水由另一側(cè)通過。這一側(cè)完工后,便轉(zhuǎn)移至另一側(cè)施工,河水從已建的部分建筑物通過。用圍堰攔截水流強(qiáng)令其轉(zhuǎn)移至已建工程通過,稱為截流。此外,還有采用河岸泄水隧洞或壩身底孔導(dǎo)流,這些洞和孔有時專為施工期的導(dǎo)流而設(shè),但也可在施工完畢后留作永久泄水設(shè)施。水利工程的施工周期一般都較長,短則1~2年,長則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(yīng)有的效用,而且會帶來不幸和災(zāi)難。運(yùn)營管理工作中最主要的是監(jiān)測、維修和科學(xué)地使用。為此,每個水利工程一般都設(shè)有專門的運(yùn)營管理機(jī)構(gòu),它是管理單位,又是生產(chǎn)單位。一個大型綜合利用水利樞紐工程,往往和國民經(jīng)濟(jì)中的若干部門有關(guān)。為更有效地發(fā)揮工程作用和充分經(jīng)濟(jì)、合理、安全地利用水力資源,必需加強(qiáng)協(xié)調(diào)和統(tǒng)一指揮。
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