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第九章 国内外水利现代化进程及其展望. 洪 林. 主要内容. 1. 我国水利现代化进程分析 2. 发达国家水利现代化进程分析 3. 国内外水利现代化比较. 1 、我国水利现代化进程分析 1. 1 我国水利现代化进程 1.2 传统与现代化水利的区别 1.3 我国水利现代化的目标. 1.1 我国水利现代化发展进程经历的五个阶段. （一） 以防洪建设为主的阶段 （二） 以供水建设为主的阶段 （三） 以水资源保护为主的阶段 （四） 以景观建设为主的阶段 （五） 以生态修复为主的阶段.
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第九章 国内外水利现代化进程及其展望 洪 林
主要内容 1.我国水利现代化进程分析 2.发达国家水利现代化进程分析 3.国内外水利现代化比较
1、我国水利现代化进程分析 1.1 我国水利现代化进程 1.2 传统与现代化水利的区别 1.3 我国水利现代化的目标
1.1 我国水利现代化发展进程经历的五个阶段 • （一） 以防洪建设为主的阶段 • （二） 以供水建设为主的阶段 • （三） 以水资源保护为主的阶段 • （四） 以景观建设为主的阶段 • （五） 以生态修复为主的阶段
(一)以防洪建设为主的阶段 • 人类社会要求发展首先要确保自己的安全，特别是人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设。
(一)防洪治河工程的起源与发展 • 约公元前22世纪，大禹治水 • 公元前109年，汉武帝汉武帝现场指挥黄河堵口 • 公元69年，王景治理黄河 • 历史上黄河大决口大改道 • 新中国成立后，50-70年代，大规模的水利建设，黄河大堤已4次整修，土方量相当于15座万里长城。 • 科学技术高速发展的21世纪的长江流域特大规模现代化水利建设
大禹治水 传说大禹治水时，滔滔黄河流经潼关时被中条山和华山挡住去路，大禹开山导滞，让黄河穿山而过，从此，人们便用中条山的“中”字和华山的“华”字组合起来，命名黄河流过的地方为“中华”。
古代治理黄河 “其源远而高，其流大而疾，其为患于中国者莫甚焉。” 治河是古代东方和古代中国国家管理经济的带有决定性意义的重要内容和重要职能。中国历史上还留下了不少高层领导（皇帝）重视水利建设的佳话，如： • 西汉，汉武帝元光三年（前132），黄河在今河南濮阳附近决口，元封二年（前109），武帝征发数万人修筑瓠子堤，并亲往黄河工地视察，命令随行将军、大臣负草堵河，自己作歌鼓动。 决口堵塞后，河水复归故道北行，此后80年间未再发生大的水灾。 • 西汉后期，水利长期失修，平帝时黄河又决口，河水大量灌入汴渠，泛滥数十县。东汉末年，国家无力修治。 • 明帝时，令王景和王吴负责治理。隋炀帝兴修大运河，沟通了黄河和淮河。 • 清代康熙帝亲自研究水利学和测量学，为组织治理黄河和永定河，还曾六次南巡，到治河工地勘察。
历史上黄河大决口大改道 • 第一次 公元前602年,春秋时期,黄河决口于今滑县东北,河道向东迁移80公里,由今沧州入渤海. • 第二次 公元11年,西汉末年,黄河决口于今濮阳西北,河道向东迁移40公里,由今滨州,利津入渤海. • 第三次 公元1048年,宋庆历8年,黄河决口于今濮阳东昌湖集,河道西迁80公里,河水分两股分流,由今天津入渤海. • 第四次 公元1166年,金世宗大定6年,黄河决口于今原武,至徐州入泗水汇集淮河注入黄海. • 第五次 公元1194年,黄河决口于今原阳西北,河水流路在开封,回清江口云梯关入黄海. • 第六次 公元1855年,黄河决口于今兰考县,洪水淹没山东鲁西南梁山泊---东明湖一带,使那里变成大片泽野,最后,黄河由利津入渤海. • 第七次公元1938年 花园口和赵口决堤经西华、淮阳至安徽亳县，夺颍河到正阳镇入淮河，形成人为的黄河大改道。
新中国成立后 大规模的水利建设 黄河流域特点 • 上游坡陡水流急，中游峡谷多，水急适以修水库、水电站 • 下游地上河越垒越高，威胁最为严重，汛期又常造成灾害，最难治理
过去，黄河干流上没有一座水库，如今，从青海龙羊峡到河南小浪底，共建成18座水库。 目前黄河水库仅发电装机容量就达1700多万千瓦，还在防洪、灌溉、供水中发挥了巨大作用。 黄河流域水电站示意图
新中国成立后 50-70年代，大规模的水利建设 １９６０年建成的三門峽大壩是萬里黃河第一壩，
黄河第一峡——刘家峡水库 建库时间：1958年正式动工建设，1974年全部建成 面积 16万亩，深度 平均水深26.米，最大水深 78米 值得一提的是，胡锦涛总书记曾经在刘家峡水电站工作过。 1968年，胡锦涛在甘肃出任水电部四局八一三分局技术员，作为技术人员参与了刘家峡水电站工程建设。他对待工作的热情和认真，给工人们留下了深刻的印象。大坝浇筑期间，工程人员总是见到胡锦涛穿梭于各个施工现场。如果发现有疏漏，他会立刻采取措施，将其完善。有一次，混凝土拌和楼出了故障，但是工程要求混凝土浇筑不能间断，胡锦涛到了工地后，先拾来柴火升起火盆，让大伙暖暖身子，并劝慰大家不要着急。经过检修，凌晨4点多设备恢复了正常，他才顶着雪花回了家。
中国目前最大的人工湖----龙羊峡水库 1976年2月开建， 1986年10月 开始下闸蓄水。 中国海拔最高 的拦河大坝是 龙羊峡水电站 拦河大坝， 坝高178米。
小浪底水库 位于黄河中游最后 一段峡谷的出口处 处于承上启下、 控制黄河水沙的 关键部位，是一 座以防洪、防凌、 减淤为主，兼顾 供水、灌溉、发 电，除害兴利， 综合利用的 水利枢纽。 小浪底水利枢纽是治理开发黄河的关键性工程，属国家“八五”重点项目，工程于1997年截流，2001年底竣工。
科学技术高速发展的21世纪的特大规模现代化水利建设科学技术高速发展的21世纪的特大规模现代化水利建设 治理长江流域
三峡工程位于长江干流宜昌市境内，控制流域面积100万平方公里，是一座具有巨大防洪、发电、航运等综合效益的特大型水利工程，由大坝、水电站厂房、通航建筑物等主要建筑物组成三峡工程位于长江干流宜昌市境内，控制流域面积100万平方公里，是一座具有巨大防洪、发电、航运等综合效益的特大型水利工程，由大坝、水电站厂房、通航建筑物等主要建筑物组成
国家投入巨资2000亿元 建设三峡工程，三峡水库防洪库容221.5亿 立方米。对荆江的防洪提供了有效的保障，对长江中下游地区也具有巨大的防洪作用。 三峡工程建成投入使用后， 长江中游各地区防洪能力将有较大提高， 特别是荆江地区防洪形势将 发生根本性变化： （1）对荆江地区，遇百年一遇及以下洪水（如1931年、1935年、1954年洪水， • 1954年洪水在荆江地区不到百年一遇），通过水库调蓄，可使沙市水位不超过 • 45m，不需启用荆江分洪区；遇千年一遇或1870年洪水，可控制枝城流量不超 • 过80000m3/s，配合荆江地区的分洪区运用，可使沙市水位不超过45.00m，从 • 而保证荆江两岸的行洪安全；此外，根据研究，三峡工程建成后可减少分流入 • 洞庭湖的水沙，减轻洞庭湖的淤积，延缓洞庭湖的调蓄寿命。 • （2）对城陵矶附近地区，一般年份基本上不分洪（各支流尾闾除外）； • 遇1931年、1935年、1954年大洪水，可减少本地区的分蓄洪量和土地淹没。 • 三峡水库如按初步设计阶段拟定的对荆江补偿或对城陵矶补偿调度方式进行调度， • 遇1954年洪水城陵矶附近区分洪量可由320亿m3减少到280亿m3或218亿m3。 • （3）对武汉地区，由于长江上游洪水得到有效控制，从而可以避免荆江大堤 • 溃决后洪水取捷径直趋武汉的威胁；三峡工程建成后，武汉以上控制洪水的能 • 力除了原有的分蓄洪区容量外，增加了三峡水库的防洪库容221.5亿m3，将大 • 大提高武汉防洪调度的灵活性，对武汉市防洪起到保障作用。
(二)以供水建设为主的阶段 • 人类社会防洪安全得到一定保障之后，经济就会发展。经济发展到一定程度之后，水的供需矛盾就日益突出，这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容，经济越发展，要求供水能力和保障率越高。
(1) 灌溉工程发展 • 公元前6世纪 楚国芍陂（今安徽寿县）修水库蓄水灌溉 • 公元前4世纪 魏国西门豹修建引漳十二渠（今河北临漳） • 公元前3世纪 秦国李冰修建都江堰灌溉工程 • 公元前3世纪 广西史禄修建灵渠 • 公元前246年 秦朝郑国在陕西泾河中游修建郑国渠 • 公元前128年 西汉时期在陕西洛水修建龙首渠 • 1075～1083年 由李宏主持修建的具有“拒咸蓄淡”功能的大 型水利工程木兰陂 • 1708～1726年 河西五大渠 • 1873年～1902 河套十大干渠修成，河套灌区建成 • 20世纪30年代 陕西建成泾惠、渭惠、梅惠等大型自流灌区 • 新中国成立后 50-70年代，大规模的水利建设
都江堰 1.“鱼嘴”分水提 (把岷江水一分为二)2.“飞沙堰”溢洪道（把多余的洪水和流沙排入外江）3.“宝瓶口”引水(自行调控节制闸，是自流灌溉渠系的总开关，灌溉300万亩） 全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程，以无坝引水、自流灌溉为特征 科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。
龙首渠 • 龙首渠是西汉时修建的一项引洛灌溉工程，也是中国历史上第一条地下井渠引水工程。 • 汉武帝元狩年间（公元前128～公元前117年），为了灌溉今陕西蒲城东南20公里以东一带、北洛水下游东岸的6万多公顷盐碱地，有一个叫庄熊罴（pí）的人向汉武帝上奏，建议由北向南修建一条引洛河水的灌溉渠道。 • 由于灌区地势高，必须抬高引水道，而经过商颜山下时，因这一带土质疏松，渠岸容易崩塌，于是修渠的劳动人民因地制宜，发明了“井渠法”，在地面上开凿一系列竖井，在地下修建暗渠使井井相通，水在井下流通。这段穿过商颜山的地下渠道长达5公里多，是中国历史上的第一条地下渠，在世界水利史上也是一个伟大的创造。 • 井渠法在当时就通过丝绸之路传到了西域，直到今天，新疆人民在沙漠地区仍然用这种井渠结合的办法修建灌溉渠道，叫“坎儿井”。 • 中亚和西南亚的干旱地带也用这种办法灌溉农田。
清朝河西五大渠 • 宁夏古灌渠中，清代康熙四十七年（1708）开大清渠，灌溉唐徕、汉延二渠之间的高地。 • 雍正四年(1726)开惠农渠，取水口在汉延渠口下游，灌溉汉延渠以东地区。同年又开昌润渠，灌溉惠农渠以东至黄河间的滩地。以上大清渠、惠农渠、昌润渠、唐徕渠和汉延渠合称河西五大渠。
河套灌区 • 王同春河套引黄灌区的创始人，从清同治十二年（1873年）至到1902年 ，经过30年的时间修成10条大干渠，灌溉垦殖的土地发展到了2.7万多顷。使得河套灌区成为了全国3大灌区之一 。 • 他对渠系的规划安排具有远见卓识，当时没有测量工具，据说他在夜间点灯或燃置香火，就能测定地面高低；雨天观察水流趋势，即可精确选取渠线；见田鼠穿洞之泥土的湿润程度，便知何处必有浅层地下水；根据黄河泡沫翻腾的形状，可判断洪水来临的时刻。
河套灌区发展 • 1949年以后 ，投入大量建设 • 1999年，节水改造规划后，对总干渠，干渠进行加固衬砌，目前灌区可以灌溉896万亩农田。
(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展 • 由于水井的出现，人类的聚落才可以远离河流、湖泊。但水井水量有限，大的城邑仍分布在河流、湖泊沿岸，夏、商、周三代的城邑就是证明。 • 西安 西安是周、秦、汉、隋、唐等朝代建都的地方，城市地面水供水系统十分完备，第一次成功地解决了中国都城的供水问题，是亘古以来的重大事件，开始了中国城市供水的新纪元。 • 秦咸阳供水比较困难，采用密集的井群，解决城市供水问题，已被考古发掘所证实。 • 南宋杭州主要靠西湖供水，但井泉也很多 • 元明清北京城，尽管不断开渠引水，使城市供水从未间断，但遍布全城的水井也是城市供水的重要源泉。 • 中国著名都城的供水，都以争取地面水供水为主，以地下水供水为辅，开创了中国大城市供水的基本格局，对今天的城市供水仍有重要的现实意义。
(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展 • 近代以来，随着大工业的出现和深井技术的发展，全国绝大多数城市都开凿深井，大规模地开采地下水，作为解决城市供水的主要手段。 • 中国城市大规模开采地下水始于上海、天津的租界区，建国后扩展到全国所有城市。由于有丰富的地下水资源作为凭藉，大规模地开采地下水，确实对推动中国近现代城市的发展起了不可估量的作用。加之地下水质优越，易于开发，也为城市建设节省了大量资金。
(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展(二)以供水建设为主的阶段——(2)生活用水的发展 • 建国后，随着深井技术的发展，不仅可以开采地下浅层水，而且可以开采地下深层承压水，使地下水供水的水源更为丰富。然而，无限制、过量开采地下水，引起的后果十分严重，这就是地面不均衡下沉，威胁建筑物，海滨城市造成海水内侵等，已经到了非改变供水形式不可的地步。 • 现在许多缺水城市已经意识到，只有恢复地面水供水的老传统，才能从根本上解决城市供水问题。因为地下水要靠地面水来水补给，断绝了这个基本源流，地下水供水就成为无源之水，总有一天要发生危机。现在北京、天津、上海、西安、青岛等城市已经恢复地面供水，取得了显著的成效。
(三)以水资源保护为主的阶段 • 伴随社会经济的发展，供水量越高，排污量增加，水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容
“948”计划引进的用于处理有机污染水的EM技术“948”计划引进的用于处理有机污染水的EM技术 流域污染治理 减少污染源，减少排放量
(四) 以景观建设为主的阶段 • 在水质问题基本解决之后，随着人类生活水平的不断提高，旅游事业的发展，人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此，以水域空间管理，为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展
(五)以生态修复为主的阶段 • 人们重新审视自然水域在生态环境中的作用，要求恢复水系自然生态功能的呼声越来越高。 • 水域不仅要清洁、美观，而且要求水域生机盎然——即回归自然、修复水域的生态系统
(五)以生态修复为主的阶段——水土保持的发展(五)以生态修复为主的阶段——水土保持的发展 《中国水土保持概论》根据南宋的魏岘，清代的梅伯言的著书中观点认为： • 远在宋代以前，我国人民已经认识到森林在保持水土方面起码有两大作用:其一,林木的根系起着固结沙土的重要作用。其二,茂密的林木具有抑流和截流作用。 • 由于时代的局限性,最终这些观点和思想既没有发展成为一门科学理论,也没有被社会普遍认识和关注,但是先人们的这些有益探索和实践给了后人更好启示。
建国50多年来,我国的水土流失治理 • 1998年洪灾发生,2000～2003年暴发沙尘暴。连续数年的旱涝灾害,使人们更加重视经济可持续发展中的水土保持工作。 • 实施了水土保持生态建设工程、“十百千”水土保持示范工程、“退耕还林还草”工程、天然保持林工程、京津风沙源防治工程、“三北”和长江中上游的防护林工程等。 • 建国50多年来,我国的水土流失治理工作为生态环境建设做出了重大贡献, 。长江上游和黄河中上游等七大流域水土保持重点防治工作取得了重大进展。 • 全国累计完成综合治理面积86万平方公里(1949年至2001年),占水蚀面积的52·1%,兴建小型微型水利水保工程达100万公顷处,兴修基本农田1133万公顷,实施封育保护面积60万平方公里。
1.2 传统水利和现代化水利建设的区别 • 理论概括 • 定量分析 • 实验观测 • 法律 • 治水思想
理论概括差异 • 灰色理论、分形学、神经网络模型等新型的理论用于洪水预报及干旱预报
GIS遥感法是通过卫星或飞机的高精度辐射探头，在高空遥测地表温度及地表光谱反射率等参数，结合地表气象及水文参数观察来分析洪水及灌溉需水情况。GIS遥感法是通过卫星或飞机的高精度辐射探头，在高空遥测地表温度及地表光谱反射率等参数，结合地表气象及水文参数观察来分析洪水及灌溉需水情况。
