水利工程探討

崔偉松

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程。也稱為水工程。水是人類生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴資源，但其自然存在的狀態(tài)并不完全符合人類的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災(zāi)害，并進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配，以滿足人民生活和生產(chǎn)對(duì)水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的水工建筑物，以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。

按目的或服務(wù)對(duì)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(xiàng)水利工程同時(shí)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(jì)。 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(jì)。調(diào)水工程指水資源一級(jí)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(jì)。

可供水量分為單項(xiàng)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(xiàng)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(jì)算后得出。

區(qū)域可供水量

區(qū)域可供水量是由若干個(gè)單項(xiàng)工程、計(jì)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(cè)模型進(jìn)行。在每個(gè)計(jì)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(gè)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(jì)算供水量。對(duì)于區(qū)域內(nèi)其他不存在相互聯(lián)系的工程則按單項(xiàng)工程方法計(jì)算?？晒┧坑?jì)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(jì)算。

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(duì)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)和摸清可開采量的基礎(chǔ)上，制訂開發(fā)計(jì)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。

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?；炷翂斡休^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(dòng)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(shí)，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(shí)，還必須解決抵抗磨損的問題。

除上述兩類常見的一般性建筑物外，為某一專門目的或?yàn)橥瓿赡骋惶囟ㄈ蝿?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(shí)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(duì)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。