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水利水电工程概论水利水电工程概论李宗坤 教授目录目录我国的水资源和水利电力建设概况 水利枢纽和水工建筑物挡水建筑物泄水建筑物水利枢纽的施工导流渠系及渠系建筑物水力发电水利工程的建设与管理水工隧洞水工建筑物管理第一章第一章 我国的水资源和水利电力建设概况我国的水资源和水利电力建设概况 水与水资源水资源面临的问题节水与调水我国的水利建设1.1 水与水资源水与水资源 水是人类生活和生产劳动所必须的，能够补给的自然资源它具有循环性和有限性，时空分布不均匀性，有利性和有害性 全球总量约15亿km3，可利用的淡水总量约0.38亿km3，仅占全球总量的2.5%，其中约有0.3亿km3的淡水储藏在极地和冰山冰川之中；另外相当大的部分埋藏于地下对人类起着重要作用的江河湖泊地表水资源，其水量的总和约为47万亿m3 一、水资源储量一、水资源储量中国水资源储量： 河流年平均径流量28000亿m3，居世界的六位，位于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印尼之后中国水能资源 河川水能资源蕴藏量6.67亿kw，可开发利用的约3.78亿kw，居世界各国之首但分布不均，西南地区占70，西北占12，中南占9.5，华北、华南、东北仅占8。

1、水资源的自然属性：二、 水资源的特点 流动性流动性流动性流动性 可再生性可再生性可再生性可再生性 是指水资源在水量上的损失（如蒸发、流失、取用等）后是指水资源在水量上的损失（如蒸发、流失、取用等）后是指水资源在水量上的损失（如蒸发、流失、取用等）后是指水资源在水量上的损失（如蒸发、流失、取用等）后和（或）水体被污染后，通过大气降水和水体自净（或其和（或）水体被污染后，通过大气降水和水体自净（或其和（或）水体被污染后，通过大气降水和水体自净（或其和（或）水体被污染后，通过大气降水和水体自净（或其他途径）可以得到恢复和更新的一种自我调节能力他途径）可以得到恢复和更新的一种自我调节能力他途径）可以得到恢复和更新的一种自我调节能力他途径）可以得到恢复和更新的一种自我调节能力有限性有限性有限性有限性我国水资源总量丰富，约我国水资源总量丰富，约28124亿亿m3，居世界第，居世界第6位；位；人均占有量少，约人均占有量少，约2200 m3，相当于世界人均占有量，相当于世界人均占有量的的1/4，被联合国列为，被联合国列为13个贫水国之一个贫水国之一时空分布不均匀（世界）时空分布不均匀（世界）时空分布不均匀（世界）时空分布不均匀（世界）时空分布不均匀（我国）时空分布不均匀（我国）时空分布不均匀（我国）时空分布不均匀（我国）降雨量：东南沿海地区：降雨量：东南沿海地区：1500mm1500mm以上以上 华东、华北：华东、华北：400400800mm800mm 西北：西北： 400mm400mm以下以下地面径流：长江多年平均径流量地面径流：长江多年平均径流量1000010000亿亿m m3 3， 黄河多年平均径流量黄河多年平均径流量560560亿亿m m3 3黄河经常断流，黄河经常断流，9292年断流年断流70d70d，9595年断流年断流122d122d，20002000年断流年断流180d 180d 时间分布不均时间分布不均时间分布不均时间分布不均 集中在汛期：集中在汛期：6 69 9月份月份 占全年降雨量：占全年降雨量： 南方南方 50506060 北方北方 70%80%70%80%通过水利工程来兴利除害。

通过水利工程来兴利除害 不可替代性不可替代性n n有的自然资源，是可以替代的或者说可以部分替有的自然资源，是可以替代的或者说可以部分替代例如，石油、煤炭缺乏的国家，可以多发展代例如，石油、煤炭缺乏的国家，可以多发展核电，以替代石化能源木材缺乏，可以用塑料、核电，以替代石化能源木材缺乏，可以用塑料、钢铁替代但是，水对于人类生活，对于工农业钢铁替代但是，水对于人类生活，对于工农业生产，是一种须臾不可缺少的自然资源，是无法生产，是一种须臾不可缺少的自然资源，是无法替代的n n水是生命的摇篮，是一切生物的命脉水在维持水是生命的摇篮，是一切生物的命脉水在维持人类生存和生态环境方面是不可代替的，是比石人类生存和生态环境方面是不可代替的，是比石油、天然气、煤更加宝贵的自然资源因此，保油、天然气、煤更加宝贵的自然资源因此，保护水资源、节约用水是一项事关子孙后的极端重护水资源、节约用水是一项事关子孙后的极端重要的事情要的事情2、水资源的社会属性： 社会共享性社会共享性社会共享性社会共享性 利与害的两重性利与害的两重性利与害的两重性利与害的两重性 多用途性多用途性多用途性多用途性 商品性商品性商品性商品性一、洪涝灾害（水多）1.2 水资源面临的问题1、原因：、原因：u水资源时空分布不均水资源时空分布不均u全球气候变化与人类活动影响加剧全球气候变化与人类活动影响加剧u城市化发展迅速城市化发展迅速u江河防洪标准偏低江河防洪标准偏低2、形式：、形式：河流洪水、突发洪水、城市洪涝灾害等河流洪水、突发洪水、城市洪涝灾害等二、干旱缺水（水少）（08年底-09年初）缺水类型缺水类型缺水类型缺水类型产生原因产生原因产生原因产生原因资源型缺水资源型缺水资源型缺水资源型缺水降水分布不均、自然地理差异降水分布不均、自然地理差异降水分布不均、自然地理差异降水分布不均、自然地理差异工程型缺水工程型缺水工程型缺水工程型缺水供水工程缺乏或老化失修严重供水工程缺乏或老化失修严重供水工程缺乏或老化失修严重供水工程缺乏或老化失修严重增长型缺水增长型缺水增长型缺水增长型缺水人口和经济发展快速增长人口和经济发展快速增长人口和经济发展快速增长人口和经济发展快速增长水质型缺水水质型缺水水质型缺水水质型缺水污水未达标排放污水未达标排放污水未达标排放污水未达标排放我国水资源短缺主要表现在：农业缺水、城市缺水和生态缺水。

1.农业缺水：我国全部耕地中只有我国全部耕地中只有40%40%能够确保灌溉，全国正常能够确保灌溉，全国正常年份农业缺水量达年份农业缺水量达300300亿立方米亿立方米( (全国总缺水量为近全国总缺水量为近400400亿立方米亿立方米) )有关资料显示，每年农业因缺水造有关资料显示，每年农业因缺水造成的损失超过成的损失超过15001500亿元 原因：水资源分布与耕地分布不匹配原因：水资源分布与耕地分布不匹配 2.城市缺水：全国全国600600多个城市中，有多个城市中，有400400多个城市存在供水不足，多个城市存在供水不足，其中比较严重的缺水城市达其中比较严重的缺水城市达110110个，全国城市缺水总个，全国城市缺水总量为量为6060亿立方米在亿立方米在3232个百万人口以上的特大城市个百万人口以上的特大城市中，有中，有3030个城市长期受缺水困扰个城市长期受缺水困扰 原因：人口增加、城镇化和经济社会发展加快原因：人口增加、城镇化和经济社会发展加快 3.生态缺水：原因：经济用水挤占生态用水原因：经济用水挤占生态用水生态补水工程：生态补水工程：扎龙湿地补水、扎龙湿地补水、白洋淀补水等白洋淀补水等。

三、水环境污染（水脏） 原因原因：人类活动排放的污水、废水量日益增加：人类活动排放的污水、废水量日益增加 危害危害: :（1 1）危害人体健康和生产用水；）危害人体健康和生产用水； （2 2）加剧水资源短缺危机）加剧水资源短缺危机西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于南诸河区水质较好，符合和优于类水的河长占类水的河长占95%95%64%64%；海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水质较差，符合和优于质较差，符合和优于类水的河长占类水的河长占35%35%47%47% 四、水土流失严重四、水土流失严重四、水土流失严重四、水土流失严重水土流失原因：水土流失原因：水土流失原因：水土流失原因：森林覆盖率低，只有森林覆盖率低，只有1212，居世界居世界120120位位 水土流失面积水土流失面积水土流失面积水土流失面积：约：约367367万万kmkm2 2，占国土面积，占国土面积3838水土流失总量水土流失总量水土流失总量水土流失总量：5050亿亿t t/ /年仅黄土高原每年因水土流失带走年。

仅黄土高原每年因水土流失带走的氮、磷、钾就有的氮、磷、钾就有40004000万万t t，相当于我国全年生产化肥的总，相当于我国全年生产化肥的总量水土流失带来的后果水土流失带来的后果水土流失带来的后果水土流失带来的后果： 生态环境恶化生态环境恶化 河床抬高（黄河开封段）河床抬高（黄河开封段） 水库淤积（三门峡，小浪底）水库淤积（三门峡，小浪底）1.3 节水和调水节水和调水一、节水一、节水 我国农业用水占全国用水量的我国农业用水占全国用水量的8080，每年约需水量每年约需水量40004000亿亿mm3 3，但利用率仅有，但利用率仅有30304040，必须采取节水灌溉措施如：必须采取节水灌溉措施如：渠道硬化、管道输水，喷灌、滴灌新技术渠道硬化、管道输水，喷灌、滴灌新技术 提高工业用水重复率，北京、天津已达到提高工业用水重复率，北京、天津已达到7070高用高用水量行业定量，超出部分提高水价）水量行业定量，超出部分提高水价） 二、调水二、调水 从根本上解决北方地区的缺水问题，必须跨流域调水从根本上解决北方地区的缺水问题，必须跨流域调水南水北调工程经过南水北调工程经过4040年的酝酿论证已经成熟年的酝酿论证已经成熟。

西线：拟在长江上游通天河和大渡河上游筑坝建库，西线：拟在长江上游通天河和大渡河上游筑坝建库， 将水引入黄河，每年调水将水引入黄河，每年调水145145195195亿亿mm3 3中线：从长江中游、汉江支流丹江口水库引水，自流进中线：从长江中游、汉江支流丹江口水库引水，自流进 入北京、天津干线长达入北京、天津干线长达1200km1200km东线：从长江下游扬州附近抽水，利用扩建的京杭大东线：从长江下游扬州附近抽水，利用扩建的京杭大 运河（运河（700700年前建成）逐级提水北送，拟建年前建成）逐级提水北送，拟建1313 个提及泵站，水位差个提及泵站，水位差40m40m, ,干线长干线长1150km1150km三条线每年可调水三条线每年可调水500500600600亿亿mm3 31.4 我国的水利建设我国的水利建设一、水利工程建设一、水利工程建设 几千年前：人们已经认识到水利工程的重要性几千年前：人们已经认识到水利工程的重要性几千年前：人们已经认识到水利工程的重要性几千年前：人们已经认识到水利工程的重要性 40004000年前的大禹治水，至今仍在使用的长达年前的大禹治水，至今仍在使用的长达1800km1800km的黄河大堤。

的黄河大堤700700年前（公元前年前（公元前48548512921292年）全线通航，纵贯年）全线通航，纵贯祖国南北，长达祖国南北，长达1794km1794km的京杭大运河的京杭大运河公元前公元前250250年，四川灌县修建的都江堰防洪灌溉工年，四川灌县修建的都江堰防洪灌溉工程解放后：水利建设迅速发展解放后：水利建设迅速发展解放后：水利建设迅速发展解放后：水利建设迅速发展初步控制了一般性的洪涝灾害初步控制了一般性的洪涝灾害 如：黄河从如：黄河从1911191119461946年的年的3636年间，花园口年间，花园口发生发生1 1万万mm3 3/s /s以上的洪水以上的洪水8 8次，有次，有7 7次决口泛滥成灾，次决口泛滥成灾，而在建国后而在建国后5050年间发生年间发生1 1万万mm3 3/s /s以上的洪水以上的洪水1515次，次，却没有一次决口（建小浪底后，黄河下游泥沙淤却没有一次决口（建小浪底后，黄河下游泥沙淤积变化）积变化）初步建立一个综合性的防洪体系初步建立一个综合性的防洪体系 如：修建水库近如：修建水库近9 9万座；修筑土堤万座；。