第二节 水利工程
一、水利工程的类型
水资源的开发利用应首先考虑水资源的现状和开发的可能性，做到统筹兼顾、综合治理、综合经营，为整个国民经济的发展服务。发电、灌溉、航运、供水、工业生产等用水部门，要制定合理方案，尽量减少各方矛盾，使水资源得到最有效的利用。
要对水资源进行开发利用必须建设水利工程。水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。
1.河道整治与防洪工程
河道整治主要是通过整治建筑物和其他措施，防止河道冲蚀、改道和淤积，使河流的外形和演变过程都能满足防洪与兴利等各方面的要求。一般防治洪水的措施是建设“上拦下排，两岸分滞”的工程体系。
“上拦”就是在河流上兴建水库。水库，作为一种蓄水工程，在汛期可以拦蓄洪水，削减洪峰，保护下游地区安全，拦蓄的水流还可以用来满足灌溉、发电、航运、供水和淡水养殖的需要。
水库的形成使库区内造成淹没，村镇、居民、工厂及交通等设施需要迁移重建；水库水位的升降可能引起岸坡大范围滑坡，造成库容减少甚至影响拦河坝的安全；在地震多发区，还可能诱发地震。
水库改变了河道的径流，下游河道流量发生了变化。在枯水期下泄的水流对航运、河道水质改善、维持生态平衡等方面均有利。如不放水，将使河道干涸，两岸地下水位降低，影响生态。
某些水库上游河道的入库处，由于流速降低，容易发生淤积，使河水下泄不畅，水库上游河道容易发生泛滥。
因此，应认真研究和合理解决这些问题，充分利用有利条件，使水库发挥最大效益。
“下排”就是疏浚河道，修筑堤防，提高河道泄洪能力，减轻洪水威胁。这是治标的办法，不能从根本上防治洪水。但是，在“上拦”工程没有完全控制洪水之前，筑堤防洪仍是一种重要有效的措施，而且要加强汛期河道的防护与管理工作，确保安全。
“两岸分滞”是在河道两岸适当位置，修建分洪闸、引洪道、滞洪区等，将超过河道安全泄量的洪峰流量，通过泄洪建筑物分流到该河道下游或其他水系，或者蓄于低洼地区（滞洪区），以保证河道两岸保护区的安全。滞洪区的规划与兴建应根据实际经济发展情况、人口因素、地理情况和国家的需要，由国家统筹安排。为了减少滞洪区的损失，必须做好通信、交通和安全措施等工作，并做好水文预报，只有万不得已时才运用分洪措施。
2.农田水利工程
农业是国民经济的基础，通过建闸修渠等工程措施，形成良好的灌、排系统来调节和改变农田水分状况和地区水利条件，使之符合农业生产发展的需要。农田水利工程一般包括以下几种。
（1）取水工程。从河流、湖泊、水库、地下水等水源适时适量地引取水量，用于农田灌溉的工程称之为取水工程。在河流中引水灌溉时，取水工程一般包括抬高水位的拦河坝（闸）、控制引水的进水闸、排沙用的冲沙闸和沉沙池等。当河流流量较大、水位较高，能满足引水灌溉要求时，可以不修建拦河坝（闸）。当河流水位较低又不宜修建坝（闸）时，可建提灌站，提水灌溉。
（2）输水配水工程。将一定流量的水流输送并配置到田间的建筑物统称为输水配水工程。如各级固定渠道系统及渠道上的涵洞、渡槽、分水闸等工程。
（3）排水工程。各级排水沟及沟道上的建筑物统称排水工程。其作用是将农田内多余水分排泄到一定范围以外，使农田水分保持适宜状态，满足植物根系水、肥、温、通气的需要，以适应农作物的正常生长，如排水沟、排水闸等。
3.水力发电工程
将水能通过水轮机转换为机械能，再通过发电机将机械能转换为电能的工程称为水力发电工程，又称水电站。
水头和流量是水力发电的两个基本要素。为了有效地利用天然河道的水能，常采用工程措施，修建能集中落差和流量的水工建筑物，使水流符合水力发电的要求。在山区常用的水能开发方式是拦河筑坝，形成水库，它既可以调节径流又可以集中落差。在坡度很陡或有瀑布、急滩、弯道的河段，而上游又不允许淹没时，可以沿河岸修建引水建筑物（渠道、隧洞），以便集中落差和流量，修建水电站开发水能。
4.给水和排水工程
给水是将水从天然水源中取出，经过净化、加压，用管网供给城市、工矿企业等用水部门；排水是排除工矿企业及城市废水、污水和地面雨水。城市供水对水质、水量及供水可靠性要求很高；排水必须符合国家规定的污水排放标准。
我国水源不足，现有供水、排水能力与科技和生产发展以及人民物质文化生活水平的不断提高不相适应，特别是城市供水与排水的要求越来越高；水污染问题不仅加剧了水资源的供需矛盾，而且污染环境，影响生态。
5.水运工程
水运包括船运与筏运（也称木、竹浮运）。发展航运对物质交流、繁荣市场、促进经济和文化发展是很重要的。它运费低廉，运输量大。内河航运通道有天然水道（河流、湖泊等）和人工水道（运河、河网、水库、梯级船闸等）两种。
利用天然河道通航，必须进行疏浚、河床整治、改善河流的弯曲情况、设立航道标志，以建立稳定的航道。当河道通航深度不足时，可以通过拦河建闸、坝的措施抬高河道水位；或利用水库进行径流调节，改善水库下游的通航条件。人工水道开发，是人们为了改善航运条件开挖的人工运河、河网及相应的建筑物，以便缩短航程，节约人力、物力、财力。
水运航道上如建有闸、坝等拦水建筑物时，应同时修建通航建筑物。如果船舶不多、货运量不大，可以设中转码头；如果航线较为重要，运输任务较大，则宜采用升船机、船闸、过木道等建筑物，使船只、木排直接通过。例如，在三峡和葛洲坝水利枢纽中布置船闸来满足长江的通航需要。
6.生态水利工程
生态水利工程是保护河流生态环境的工程。水利工程除了要满足人类社会生产和发展的需要外，还要能够维护河流生态系统稳定性和生物多样性的需求。传统的水利工程对生态环境会产生多种负面影响，包括建坝对河流的人工渠化、自然河流的非连续化、跨流域调水工程对水源调出区的影响等。生态水利工程从流域整体出发，把维护河流生态环境的健康与河流的开发利用统一起来，努力实现资源开发与生态环境效益两个目标最优化，从工程规划、设计、施工、运行各阶段采取措施减轻对河流生态环境的负面影响，在合理开发利用水力资源的同时，担负起生态环境保护的责任，做到经济效益与生态效益并重，人与环境和谐统一。
二、我国古代水利事业发展概况
我国从大禹治水开始，治水的历史已有几千年。几千年来，我国的水利建设绵延不断，在防洪治河、农田水利和航运方面都取得了突出的成就。古代劳动人民修建了郑国渠、都江堰、灵渠、京杭大运河等大批水利工程，在历史上对经济社会发展起过重要作用，有些工程至今仍发挥着效益，体现了中华民族的勤劳和智慧。
1.防洪治河
我国黄河中下游是世界四大文明中心之一，是华夏文明的发源地，但由于流域内水土流失严重，黄河成为灾害频繁的河流，以“善淤、善决、善徙”著称。从春秋时期开始，在黄河下游沿岸修建的堤防，经历代整修加固，已形成1800多km的黄河大堤，为我国的治河防洪、堤防工程的建设与管理提供了丰富的经验。
江浙一带经常遭受海潮侵袭。我国早在晋代就开始修筑海塘，保护了滨海的广大农田。经过历代的完善和扩大，到11世纪已初见规模。多数海塘用巨石砌成，绵延数百里。明代时期不仅用来防潮，而且利用它抵御外患。
2.灌溉
我国在春秋战国时期，就有了较为完善的灌溉系统。公元前597年修建的芍陂，是我国史书记载的最早的蓄水灌溉工程。秦代在川陕一带修建的都江堰、郑国渠等灌溉工程，对于促进当地农业的发展，发挥了重要的作用。如都江堰，建于公元前256年，是李冰为蜀太守时兴建的。工程完成后，使成都平原有水利而无水害，获得“天府之国”的美誉。都江堰工程已有2260多年的历史，经过历代的改建、维修、管理运用，至今依然为我国的农业发展发挥着巨大的效益。目前灌溉面积达1000多万亩。秦渠、汉渠、汉延渠及唐徕渠等灌溉工程，在当时促进了宁夏、内蒙古平原一带灌溉的发展，使宁夏、银川一带成为“塞外江南”，内蒙古河套一带有“黄河百害，唯富一套”之说。
3.航运
我国是世界上最早开凿运河的国家。如灵渠，位于广西兴安县，又称兴安运河。秦始皇为了开发岭南，统一中国，解决运输军粮等问题，派史禄负责开凿灵渠，动员了几万民工，历时约5年，于公元前215年建成。运河建成后，连接了湘江和漓江，沟通了长江和珠江两大水系，畅通了长江沿岸地区与珠江两广地区的物资和文化交流。南北大运河的修建，早在战国时期吴国开始修建邗沟，即从江苏省邗江县瓜洲附近引长江水北上到淮安入淮河，沟通了江淮两大水系。以后又修建了鸿沟、白沟、平虏渠等，进而将长江、淮河、黄河和海河等水系都联系起来。但是它们是在不同的目的要求下开凿的，整个水系没有统一考虑，规模大小不一，造成航运困难，已经满足不了隋朝统一全国后新的政治经济的要求。605～610年，在旧有水系的基础上，先后修通了通济渠、山阳渎、永济渠及江南运河，终于开通了一条南达余杭、北抵涿郡，全长2400km的水运通道，这就是隋代的大运河。元代建都北京后，于1289—1292年修建通惠河和会通河，构成了京杭大运河。京杭大运河全长1794km，是世界上最长的运河。大运河经过以后历代的修建和改善，船只可以从杭州到通州，为此后的南北交通发挥了重要作用。
三、新中国的水利建设成就
新中国成立60多年来，党和政府对水利高度重视，治水方略不断完善。毛泽东同志早在1934年就作出了“水利是农业的命脉”的论断，新中国成立后对江河治理作出许多重大决策，“要把黄河的事情办好”“一定要把淮河修好”“一定要根治海河”的号召，极大地鼓舞了全国人民的治水热情。经过60余年的艰苦奋斗，我国的水利事业取得了举世瞩目的巨大成就，成为我国历史上水利建设规模最大、效益最显著、成果最辉煌的时期。
1.防洪体系有效减轻了洪水的灾害，保障了人民的生命财产安全
新中国成立后，按照“蓄泄兼筹”和“除害与兴利相结合”的方针，对大江大河进行了大规模的治理。到1998年底，全国累计修建、加固各类堤防25万多km、防潮堤2900km，建成大中小型水库8.6万多座，全国主要江河初步形成了以堤防、河道整治、水库、蓄滞洪区等为主的工程防洪体系，以及预测预报、防汛调度、洪泛区管理、抢险救灾等非工程防护体系，使我国主要江河的防洪能力有了明显的提高。60多年来，水利建设取得的成效在抵御历年发生的洪水中发挥了重要作用，大大减轻了灾害损失。
2.农田水利事业的发展，有效地改善了农业生产条件
新中国成立60多年来，我国共兴建万亩以上灌区5579个，总面积3.37亿亩。全国有效灌溉面积由新中国成立初的2.4亿亩，增加到目前的8亿亩。节水灌溉从无到有，目前节水灌溉面积已达2.28亿亩。农田水利事业的发展，不仅提高了农业抗御水旱灾害的能力，促进了农业生产发展，还为林、牧、副、渔业的发展，为改善农村生活条件和生态环境，繁荣农村经济等方面起到了重要作用。
3.供水事业有效地保障了城乡社会经济的发展和人民生活水平的提高
新中国成立60多年来，我国兴建了大量的蓄水、引水、提水工程，形成了比较完善的供水保障体系。为了满足城市迅速发展对水的需求，我国修建了许多远距离城市供水工程，如引滦入津、引滦入唐、引碧入连、引黄济青、西安黑河引水工程等，有效地解决了城市各行各业及人民生活对水的需求。
4.水土保持有效地改善了生产条件和生态环境
新中国成立60多年来，全国累计治理水土流失面积78万km2。其中，修梯田、建坝地、治沙造田约1.78亿亩，栽植水土保持林、经济林和果林6亿亩，种草保土面积6000多万亩。兴建的水土保持设施每年可增加蓄水能力250亿km3，拦蓄泥沙15亿t。经过初步治理的地区，有效地保护了生态资源，减轻了对河道和水库的淤积，促进了当地经济的发展。采取的小流域为单元，山、水、田、林、路统一规划、综合治理措施，走出了一条开发性治理的路子，加快了治理步伐，改善了水土流失区的生产、生活条件，经济得到了较快的发展。
5.水力发电已成为我国日益重要的能源供应
我国水能资源丰富，理论蕴藏量为6.76亿kW，可开发资源为3.78亿kW，均占世界第一位。经过60多年的开发建设，一大批举世闻名的水利工程已经建成或正在建设。到1998年底，全国已建水电站装机容量6320万kW，年发电量2080亿kW·h，在建规模约4600万kW。
四、我国面临的水问题
60多年来，尽管我国的水利建设已经取得了很大成就，但是由于我国特定的自然地理条件和社会经济条件，决定了水利建设的重要性、长期性、艰巨性和复杂性。随着经济社会发展对水利的要求越来越高，江河治理和水资源开发利用的难度越来越大，我们国家仍面临着严峻的水问题。
1.总体防洪能力偏低，洪涝灾害损失严重
大江大河综合防洪体系还不完善，蓄滞洪区建设严重滞后，部分大江大河重要支流防洪能力偏低，主要易涝地区排涝能力严重不足，对山洪灾害缺乏有效的监测和防御措施，洪水防控尚待加强。汛期山丘区、沿海风暴潮地区人员伤亡多。每到汛期，大部分地区都有防洪任务，相当一部分人口和财产集中地区、工农业生产基地受到洪水的威胁。根据统计分析，“十五”期间，全国年均洪涝灾害损失约1000亿元，约占同期全国GDP的0.71%，发生流域性大洪水的年份，洪涝灾害损失占同期全国GDP比例超过1%。
2.水资源短缺加剧，供需矛盾突出
我国水资源总量不足且时空分布极不均衡，北方大部分地区存在资源型缺水问题。按目前的正常供水需求，全国每年缺水300亿～400亿m3；部分城市供水水源单一，供水水源保证率不高，干旱年份缺水严重；还有3亿多农村人口存在饮用水水质不合格或水量不足、取水不便等问题；农田受旱面积年均达3亿亩左右。部分流域和地区水资源开发利用程度已接近或超过水资源和水环境承载能力，靠大量挤占生态和环境用水维持经济社会发展用水需求；水资源相对丰沛的南方地区也出现了区域性甚至流域性缺水的现象。在缺水的同时，用水浪费、效率低的状况还十分普遍。
3.水污染严重，全国水环境状况依然严峻
北方地区河流水体污染严重，在部分流域和地区，水污染已呈现出从支流向干流延伸、从城市向农村蔓延、从地表向地下渗透、从陆域向海域发展的趋势。全国以城市和农村井灌区为中心形成的地下水超采区数量已从20世纪80年代初的56个发展到目前的164个，超采区面积从8.7万km2扩大到18万km2，已引起地面下沉、矿化度增高、海水倒灌等严重生态问题。
4.水土流失和生态恶化趋势，尚未得到有效遏制
目前全国水土流失面积为356万km2，占国土面积的37%，每年流失的土壤总量达50亿t，人为水土流失加剧的趋势尚未得到有效遏制。严重的水土流失，导致土地贫瘠、生态恶化、河湖淤积，加剧了江河下游地区的洪涝灾害，防洪、供水、发电、航运等能力下降。一些地区水资源开发不合理，造成河流断流，湖泊干涸，湿地萎缩，绿洲消失，地下水位下降，对生态环境造成一系列严重影响。
5.现有水利基础设施老化失修，存在严重安全隐患
目前全国病险水库约有3万多座，占水库总数的近40%；一些河流堤防标准低、质量差，存在严重的防洪隐患。农田水利设施仍很不完善，402处大型灌区的骨干建筑物损坏率近40%，1505处重点中型灌区干、支渠道及其建筑物损坏率分别为51%和50%；大型排灌泵站老化破损率达75%左右。一些水利工程存在“重建设、轻管理”，“重工程、轻移民”，“重规模、轻效益”，“重骨干、轻配套”，“重经济、轻生态”等问题，以及水管体制不顺、机制不活、维护管理经费不足等现象，严重影响了水利基础设施的安全维护和良性运行。
6.水资源可持续利用的体制和机制尚不完善
权威、协调、高效的水资源管理体制尚未完全形成，规划、政策、制度等仍待加强；经济社会发展布局与水资源分布不相匹配，一些水资源短缺的流域，上游过度开发，严重影响了下游的生产生活用水和生态环境。洪水管理工程体系和制度还不健全，防洪减灾社会化保障体系亟待完善，一些地区经济活动侵占河道和妨碍河道行洪的现象还时有发生；一些城乡建设和产业布局，尚未建立规避洪水风险的机制，造成洪水损失较大。水库移民政策法规的落实工作尚待加强，移民管理体制尚待理顺，水库移民中存在的一些遗留问题需要妥善解决。
7.水利工程建设投入需进一步加强
水利投入缺乏多层次的稳定增长机制。近年来，南水北调工程、治淮工程、塔里木河流域综合治理等一些已经开工并以中央投资为主的工程，存在很大的资金缺口；地方水利投入也严重不足，部分已经开工的工程由于资金缺口问题，难以按照合理工期施工。由于水利工程移民占地补偿资金增加、工程建设造价提高等因素，水利工程建设成本提高，造成水利建设资金缺口进一步加大。
做好21世纪的中国水利，解决中国日益严重的水问题，尤其是解决干旱缺水和水生态环境恶化问题，实现江河安澜，国泰民安，水资源供需平衡，必须把水资源与国民经济和社会发展紧密联系起来，进行综合开发，科学管理，做好水资源的开发、利用、治理、配置、节约、保护六个方面的工作。21世纪是充满生机和希望的世纪。中国的水利人将进一步弘扬伟大的抗洪精神，献身、负责、求实，努力拼搏，开拓进取，为中国水利谱写新的辉煌。