水利

2024-07-19 148浏览

采用各种措施对自然界的水,如河流、湖泊、海洋以及地下水,进行控制、调节、治导、开发、管理和保护,以减轻和免除水旱灾害,并供给人类生产和生活必需的水。人们从事于解决水利问题的事业称为水利事业。它包括的主要内容有:防洪、排水、灌溉、供水、水力发电、航道、港口、水土保持、水产、旅游、水源保护等,它们与工农业的发展关系密切。水利事业的基本手段是各类水利工程,如:堤防、水坝、水闸、桥、涵、沟渠、水井、泵站、管道、航道、鱼道、码头、电厂、河道整治工程、水土保持工程以及与水产养殖、旅游有关的水工程等。兴办这些工程称作水利建设。

水利一词的来源

在中国从有文字记载的历史开端,便有了关于水的记载。有三千多年历史的殷墟甲骨文,水写作,字义就是众水并流。说明了人类对水的认识,来自对河流的认识。至于“水利”一词,*早见于《吕氏春秋·孝行览·慎人》(写成于公元前240年),文中谈到舜“以其徒属掘地财,取水利,编蒲苇,结罘网,手足胼胝不居,然后免于冻馁之患”但这里提到的“取水利”,系指捕鱼之利到公元前109年稍后,汉司马迁作《史记·河渠书》,他考察了许多河流,总结了汉武帝时黄河瓠子决口和堵口的经验教训,写道:“甚哉,水之为利害也。”“自是之后,用事者争言水利。”司马迁深刻地指出了水与人的生存*其重要的关系,辩证地分析了水的利与害的两个方面,简炼地用“水利”一词来概括兴利除害的有关事业。《河渠书》提到的水利内容有:“穿渠”,即开挖灌溉排水沟渠及运河;“溉田”,即灌溉农田;“堵口”,即修复洪水冲毁的堤防。《河渠书》是中国历史上首次应用“水利”一词并且给予比较确切概念的专著。从此以后,在中国“水利”这一名词及其概念,便一直沿用下来。1933年,中国水利工程学会第三届年会的决议提出:“水利范围应包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、给水、污渠、港口八种工程在内。”随着社会经济的发展,水利包括的内容不断丰富。

英文的water conservancy一词,原意为水的管理与利用。water resources,直译为水资源,但现时应用上,已有对水资源进行开发与管理等含意。俄文的водное хозяйство和德文的wasser wirtschart原意均为水的事业。法文的gestion des resources en eau,意为水资源的管理。国外这些名词的内涵,与中国的“水利”一词相当。

发展简史

水利事业的发展,可大体划分为古代、近代和现代三个阶段。

古代水利的发展 水是人类生存和发展不可须臾或缺的资源。在漫长的远古历史中,人类完全依靠自然的赐予获得水,只能逐水草而居,以渔牧为生;避水害,择丘陵而处。随着定居,开始了农业生产。这时,天雨的多寡,对人类的生存和农业生产便有了巨大的威胁,人类也就开始完全依靠自然的赐予到主动地去取水和用水的过程。中国河南渑池县仰韶村、山西夏县阴村、陕西西安半坡村、浙江河姆渡等遗址的发现证明:这一过程发生在5000年前。现时,世界上一般公认中国、埃及、叙利亚、伊拉克、印度等国,是水利事业历史*为悠久的一些国家。这些国家古代水利的情况,大体上反映人类古代水利的发展。

中国相传的大禹治水,发生在公元前2000多年前。据考古发现,在这一传说时期更早的龙山文化(大约在公元前2800~2000年之间)那时已较多地使用了打井技术,并且在河南登封王城岗发现了龙山文化时期的城堡,其中有陶制排水管道。有文字记载可查的是在商代(即公元前1600年至公元前1100年)发展起来的农田沟洫。当时的土地占有制,后来称为井田制。井田是和沟洫系统并存的。在殷墟发掘的商代甲骨文中有一个“”字,“田”是井田,“”为井田边的灌排系统,就是沟洫。

到了西周(即公元前1000年左右),已经更多地出现有关水利事业的记载。如《诗·小雅·白华》中记述的“滮池”“北流,浸彼稻田”,《周礼·稻人》中记述的“以潴蓄水,以防止水”等都说明了当时已有了蓄水、灌溉、排水、防洪的设施。春秋战国时期,黄河下游沿河诸侯竞修防洪大堤,到了公元前221年,秦始皇统一中国后,实行“决通川防”,即统一了一条河流上各地的堤防工程,这是中国水利史上重要的事情。

可以这样认为,自商代之后,经历1000年左右的演变。到战国时期,水利已发展到灌溉、排水、防洪等多项工程。并且由黄河流域发展到淮河、长江流域。《管子·立政》篇中有这样一段话:“决水潦,通沟渎、修障防、安水藏,使时水虽过度,无害于五谷,虽凶旱,有所收扮”这描述了战国时期黄淮流域水利事业发展对于保障农业生产起到的作用。人们在水旱频繁的情况下,尚能有所收获,就能安居乐业,进一步发展经济和文化。中国历代的统治者深明此理,总是把发展水利作为治国安邦的重要措施,使这一事业得以长期维持下来,并不断修建了许多伟大的工程,其中**的如:公元前605年楚国令尹孙叔敖在今安徽金寨县和河南省固始县修建的期思雩娄灌区,一说在今安徽省寿县境内修建了芍陂蓄水工程;公元前446年魏文侯令西门豹在河北磁县、临漳一带修的引水工程——漳水十二渠;公元前256年后不久秦昭王时李冰在今四川省灌县修建的都江堰灌区;公元前246年秦国的水工郑国在今陕西省关中地区修建的郑国渠;公元前221~214年秦始皇令史禄在今广西壮族自治区兴安县修建的灵渠航运工程;起源于春秋时期(公元前500年以前)并经历代加固的黄河大堤;起源于春秋时期(公元前497年)经元代(公元1271—1368年)全线开通的南北大运河,以及开创于东汉(公元25~220年)的浙江海塘等。

据现有考古资料,早在有史以前,古埃及人就在尼罗河谷平原,利用洪水,进行引洪淤灌,到曼尼斯王朝(公元前3400年)时期修建起大型引洪淤灌工程,并在尼罗河的左岸筑堤保护当时国都所在的西部地区。在这一时期,埃及人创造了围堤漫灌方法:每个围堤内的面积从6000亩到240000亩,尼罗河水上涨时,放水入围,水深1~2米,淹灌30~60天后,尼罗河水位下落,再将围内的积水排入河中,河水带有肥沃的淤泥就沉淀在农田中。这种灌溉方法,一直使用到19世纪中叶才开始着手于转向常年的灌溉。淤灌使下游的灌溉土壤肥力经久不衰,促进了古埃及的繁荣及文明的发展。

叙利亚和伊拉克位于幼发拉底河及底格里斯河流域,在人类历史上也是较早发展了水利事业的古国。这一区域属于旱荒漠,没有人工引水灌溉,就不能生长农作物。约在公元前2200年到公元前1000年间,古巴比伦国在这**域的美索不达米亚平原大规模引水灌溉,使之成为干旱的中东地区*富绕的农业区,创造了历史上灿烂的苏米伦和巴比伦文化,但是这一平原由于长时期的灌溉,缺乏排水设施,地下水位上升,土地大面积沼泽化和盐碱化,加以中央政权的多次更选,管理维护不善,土地弃耕、灌区报废,这一平原的繁荣曾一度湮没。

印度相传在公元前3000年左右有了水利事业。公元1200年前的吠陀经典(Vedas)有了关于水坝、渠道、水井和塘堰的记载。公元前300年,一些地方的灌溉用水已建立提取农产品四分之一作为水费的制度。此外,欧洲的希腊、西班牙、意大利、俄国,北非的突尼斯、阿尔及尔,美洲的墨西哥,也都是世界上水利发展较早的国家。古代人类征服自然的力量与规模都是有限的,加以连绵不绝的战乱和朝代的更迭,使得水利时兴时衰。从全世界范围来看,古代水利的发展是渐进的、缓慢的。

近代水利的发展 19世纪,正在发展的工业需要大批各类原料,城市人口的增加要求大量的农产品供应,农业耕作的改革以及大规模垦荒,都要求水利有新的发展。随着水力学、结构力学、土力学等学科的创立和发展,使得近代水利工程逐步建立在科学的设汁基础之上,较大规模与较复杂的工程建设就有了可能。在灌溉上,1821年开始,英国的水利工程技术人员又在印度和巴基斯坦现今的旁遮普省的印度河及其支流上,改建和新建了一批大型水闸,改无坝引水为有坝引水,将过去只有在洪水时才能引水灌溉的系统,改造为常年可以定期灌溉的系统。1825年埃及为了在尼罗河灌区发展棉花、甘蔗等经济作物,在尼罗河三角洲修建了世界上**座拦河枢纽闸和渠系工程,改淤灌为常年灌溉。这些都是近代水利发展中*早的一批大型灌溉工程。与此同时,世界一些国家也都各自根据需要与条件,开展了水利建设,并创立了新的内容。俄国在中亚细亚为发展棉花生产进行了灌溉和排水工程,改良盐碱化土地;西班牙、意大利的西西里岛和法国南部,发展了果树及葡萄园的灌溉事业;德国、奥地利等国开始大规模进行莱茵河、多河的防洪及河道整治工作,并在河口及低洼地开展沼泽地排水;荷兰在须德海岸开展了大规模的围海造田和城镇、农田的排水工程,15世纪开始的风力排水,逐步为蒸汽机、内燃机以至电动机带动水泵排水所代替;美国从19世纪后期开始大规模地向干旱中西部移民垦殖,也建设了一批蓄水和灌溉工程;在这一时期,日本的稻田灌溉也有了很大的发展。1880~1890年,在欧洲建成了世界**座水力发电站。在此以前,古代的中国就曾有过一些利用水力的作坊,但是直接将水能转换为电能的事业是直到19世纪才创立和发展起来的。

公元1800年,全世界灌溉面积不过1.2亿亩;到公元1900年,全世界灌溉面积达到7.2亿亩,即在19世纪的这百年间,增长了5倍。水利事业的其他各类工程也相应发展。这是世界范围水利的一次大规模进展。马克思曾经总结过这一进展的意义,他说;“用人力兴建大规模的工程,以便占有或驯服自然力—这种必要性,在产业史上起着*有决定性的作用”。

现代水利的发展 进入20世纪,由于资本主义国家发生世界性的经济萧条以及两次世界大战的影响,水利发展的速度变缓。以灌溉为例,到1945年前后,全世界灌溉面积约为10亿亩,与1900年相比,45年间增长不到40%。但是,在第二次世界大战以后,世界各国为了尽快恢复和发展生产,加以总人口和城市人口的急剧增加,要求提供大量的商品粮和各类经济作物产品。同时,水利科学技术的发展,为水利建设提供了新的理论基础;钢铁、水泥、木材、化工等工业发展很快,为水利建设提供了材料保证;机械工业的发展为水利建设提供了大批施工机械和提水、发电等条件,水利再次进入大规模发展时期。全世界灌溉面积1980年达到32亿亩,比1945年增加2.2倍。有排水设施的面积达到23亿亩。防洪工程特别是城市防洪有了很大发展,现代化的技术措施,如预报、预警系统在防洪中广泛应用。高坝及大型水电站迅速发展。利用水利工程,开发水运、水产、旅游等事业也都相应有较大的进展,世界的水利事业进入水资源综合开发与利用的时代。

现代水利的发展和人类的生产与生活息息相关。现在全世界每年工农业及生活用水达到3万亿立方米,按45亿人口平均,每人每年用水666立方米,是利用自然资源中数量*大的一宗。具体到各类水利工程的作用是:世界总人口中,有80%的人口直接依靠水利设施解决饮水和生活用水;灌溉面积虽然只占全世界总耕地203亿亩中的15.9%,但生产的农产品价值已占农业产值的50%;1980年,世界防洪及排水设施防护面积150万平方公里,保护着近5亿人口的生命安全;世界上绝大部分重要工业城市都临近河流和海岸,依靠河道防洪工程及海岸防护工程免遭洪水及海浪的侵袭;1980年全世界水力发电总装机为4.6亿千瓦,总发电量达到1.75万亿度。世界上现代水利事业发达的国家除中国外,有印度、美国、苏联、巴基斯坦、埃及、荷兰等国。印度的灌溉面积5.3亿亩,堤防1万余公里,保护农田面积1.5亿亩,水电装机945万千瓦,占总装机的34.4%。美国有灌溉面积3.7亿亩,按农业人口平均灌溉面积为77亩,是世界上每一农业人口平均灌溉面积*多的国家;全国每年工业用水总量超过2000亿立方米,是世界上工业用水*多的国家。苏联有灌溉面积2.2亿亩,全国每年工业用水总量超过1000亿立方米,居世界第二位。巴基斯坦现有灌溉面积2.1亿亩,全国总人口8900万,按人口平均每人2.4亩,为当今世界上按总人口平均灌溉面积*多的国家。埃及现有耕地4160万亩,全部依靠灌溉,是世界上灌溉面积占耕地比重量大的国家。荷兰全国总土地面积4.1万平方公里,有三分之一的面积地面高程低于海平面,而北海*高潮水位高出海平面达5米,全国一半的国土依靠200公里长的天然沙丘和1800公里长的堤防与海塘来保护。全国总耕地3850万亩,有排水工程设施的面积2500万亩,其中地下暗管排水面积占一半,是世界上人工排水面积占耕地比重*大的国家。

和19世纪相比,现代单项的水利工程建设也达到了很大的规模。19世纪,*大的水库库容不过1亿立方米,*大坝高不过30~50米,*大灌溉规模不过100~200万亩,*大水电站装机不过1万千瓦。而现在世界上水库库容超过600亿立方米的已达12座,其中*大的为以尼罗河水源维多利亚湖为库而建成的奥文瀑布水库,总库容达到2048亿立方米;已成的水坝*高的苏联努列克坝,高度已达到300米。巴基斯坦印度河下游的沙库尔灌区总引水量1355米3/秒,灌溉面积4000万亩;世界上装机大于400万千瓦的水电站已超过10座,巴西和巴拉圭正在共同建设的伊泰普水电站装机将达到1260万千瓦。

中国的水利事业

中国的降水在时间和地区上分布*不均匀,大部分国土旱涝频繁。各主要江河都有洪水问题。有些江河水流含沙率很高,河床淤积,加重了洪水为害,增加了治理的困难。从公元前206年到1949年间,发生较大水灾1029次,较重旱灾1056次,因此,水利事业在历代都受到重视,不断得到发展。但是到了19世纪,当世界上许多国家大规模发展水利时,中国正处于清朝末年帝国主义列强入侵中国和民国初年军阀混战时期,政治上腐败和经济上贫穷,近代的水利处于停滞状态。直到1930年前后,中国才有了一些近代的水利工程。但由于国民党反动统治和发生抗日战争,大量的水利工程年久失修,处于破烂不堪的境地。1949年中国的水利事业进入了新的大发展时期。

经过30多年的建设,到1984年,全国共整修各类堤防16万公里;疏浚整治了各级河道,开辟了海河和淮河流域的排洪出路;修建各类水库86000座,塘坝640万处,总库容达到4000亿立方米:建设万亩以上的灌区5200多处,机电井200多万眼,机电排灌动力7000多万马力,水电装机2560万千瓦。这些水利工程,在社会主义建设中发挥了以下的主要作用:①提高了江河防洪能力,初步保证了河流中、下游平原的安全。中国的许多重要城市,如武汉、九江、合肥、南京、上海、开封、济南、天津、北京、广州、南宁、哈尔滨、长春以及主要农业生产基地,如黄淮海平原、长江中下游平原、松辽平原、珠江三角洲、东南沿海等平原中的5亿多亩高产农田,主要依靠漫长的堤防以及一些水库防御洪水。保护的总面积虽不到全国总面积的10%,但其中耕地占全国的30%以上,人口占全国总人口一半以上,农业产值占全国农业总产值60%,工业产值占全国工业总产值70%以上。②为农业增产创造了条件。全国的灌溉面积由解放初的2.4亿亩,发展到7.2亿亩。原先易于遭受内涝的面积3.4亿亩初步治理了2.6亿亩。全国的灌溉面积占耕地46%,但生产的粮食占全国总产的三分之二,生产的各类经济作物产量占全国总产的60%,商品蔬菜占80%。③为城市、工业和一些饮水困难的地方提供水源。全国工业城市每年用水量500亿立方米。还为边远山区、草原牧区和沿海岛屿初步解决了4000多万人和2500万头牲畜的饮水问题。④初步发展了水电、水产、航运等综合利用事业。水电1984年发电量868亿度,占全国总发电量的23%。全国通航400公里以上的河道27条,总通航里程2万余公里。全国的水库水面3000万亩。⑤开展了水土流失地区的治理,全国水土流失面积150万平方公里,其中经过工程和生物措施进行了初步治理的面积有40万平方公里。

1949年以来的水利事业,在建设规模上也有很大的发展。含沙量居世界大河之冠的黄河下游,历史上三年两决口,解放以来,已经保证了35年的防洪安全。1949年以前,全国大型水库(总库容超过20亿立方米)只有2座,全国没有超过100米高度的大坝,超过100万亩面积的灌区只有2处,*大的水电站装机为16万千瓦。现在全国超过20亿立方米库容的大型水库已近30座。*大的为浙江省新安江水库,总库容220亿立方米,正在建设的青海省龙羊峡水库,总库容将达247亿立方米;超过100米的高坝已达20座,*高的为贵州省乌江渡坝,高165米;正在建设的龙羊峡坝,高度将达178米;全国超过100万亩灌溉面积的灌区已达24处,其中四川省的都江堰灌区灌溉面积达到890万亩,安徽的史淠杭跨流域灌溉工程,灌溉面积800万亩,新疆石河子垦区改良荒漠盐碱地500万亩,江苏省江都扬水站总提水能力465米3/秒,甘肃的景泰川扬水站总扬程达到445米,全国已建成和正在建设的水电站,装机超过25万千瓦的有29座,已经全部建成投产中*大的是甘肃省刘家峡水电站,装机122.5万千瓦,正在建设中*大的长江葛洲坝水电站,装机将达271.5万千瓦。

水利事业发展展望

古代的水利,是人们适应水的状况,趋利避害,举办单目标的简易的工程和措施。近代的水利以至现代水利的前期阶段,人们努力使水适应自己的需要,兴利除害。现代水利发展到当今的阶段,不仅要通过多目标的工程,解决兴利除害的问题,还要解决人类活动对水的不良影响,如防治水源污染和改善生态环境等,实行工程与技术、生物、社会经济措施的进一步结合,以取得更大的经济、社会、生态等多方面的效益。这是世界水利发展的总趋势,但因国情不同而各有所侧重。

对于工业发达的国家,今后水利事业有可能集中在以下问题:①水资源因大规模地开发处于短缺状况,在农田灌溉上大力提高质量执行节水措施;②由于城市发展,工业与人口的高度密集,城市防洪要求越来越高;③对于水质要求越来越高,水源保护与生态平衡成为能否进行新的水利建设的控制因素;④原有的水利工程不断用新的技术进行改造,主要是电子计算机和自动化控制技术普遍地应用于水利管理上。

对于发展中国家,目前水资源开发程度还较低,已经进行的工程与需要之间差距很大,因而水利事业仍然需要有一个大的发展,可能集中在以下的问题;①人口激增,为解决本国粮食与纤维供应,发展灌溉和改良土壤仍是首要的措施。据一些国际组织预测,到了2000年,全世界灌溉面积有可能达到50~60亿亩,即比1980年增加60~****,增加的面积中,绝大部分将来自发展中国家;②农村供水问题。现在全世界发展中国家有10亿农村人口的饮水存在问题,包括水源没有保证和水质不良。这是不少国家正集中力量准备解决的问题;③水土保持问题。由于森林大量被采伐,水土流失日趋严重,不仅造成水土流失地区土地瘠薄,生态恶化,而且造成下游河流淤堵,增加防洪困难;④季风气候影响的国家(如印度、巴基斯坦、东南亚等国)存在洪水问题,干旱地区(如中东及北非等地的一些国家)也存在水源严重不足的问题等;⑤大力开发水力资源,缓和能源不足的矛盾。

中国今后一个时期的水利事业将围绕公元2000年工农业总产值翻两番的要求,以提供防洪安全、工农业用水和积*发展水电为目标,重点进行以下的工作:加强水利管理,进行技术改造,发展综合经营,提高现有工程的社会经济效益;进一步提高主要江河的防洪能力,包括继续整修加固现有的江河堤防,搞好防洪的非工程措施,以及兴建必要的大型枢纽,如长江三峡水利枢纽;解决北方地区的水源不足问题,包括在这一地区继续兴建开发当地的水源工程,推行节约用水措施以及兴建从长江引水到北方的南水北调工程;提供农业增产的水利条件,包括继续发展灌溉、排水和土壤改良事业:大力加强水土保持,防治水源污染,改善和保持良好的生态环境;加强水能资源的开发,兴建一大批大型水电站,同时加快农村小水电站的建设等。