現代水利科技形勢

前言

學習情境一我國水資源現狀

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、全球水資源總體狀況

二、我國水資源概況

三、我國水系

四、我國水資源利用現狀

五、我國水資源污染現狀

六、甘肅水資源概況

學習情境二我國水利建設的發(fā)展與成就

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、古代水利建設成就

二、現代水利建設成就

學習情境三現代水資源利用

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、水力發(fā)電

二、生活用水

三、工業(yè)用水

四、節(jié)水灌溉

五、水產養(yǎng)殖

六、雨水集流工程

七、微咸水利用

八、廢污水利用

九、海水利用

學習情境四現代水利工程

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、水力發(fā)電工程

二、城市供水工程

三、農業(yè)灌溉工程

四、河道整治及防洪工程

五、雨水集流工程

六、廢污水處理工程

七、調水工程(南水北調工程)

八、海水利用工程

學習情境五現代水工新技術與新工藝

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、概述

二、碾壓混凝土技術

三、高邊坡加固技術

四、工程爆破技術

五、地基處理新技術

六、測繪新技術

七、安全監(jiān)測和安全評價技術

學習情境六現代水工新材料與新設備

【學習目標】

【學習任務】

【任務分析】

【任務實施】

一、新型混凝土外加劑

二、聚合物改性水泥砂漿

三、灌漿新材料

四、水工混凝土修補新材料

五、土工柵格與土工膜

六、水利工程施工機械

七、水力機械

參考文獻 2100433B

本書主要介紹現代水利建設中涉及的一些工程問題。內容包括我國水資源現狀、我國水利建設的發(fā)展與成就、現代水資源利用、現代水利工程、現代水工新技術與新工藝、現代水工新材料與新設備。

根據水利的內涵及其在經濟、社會發(fā)展中的地位、作用，水利科技具有下列特點。

1．水利科技內涵的廣泛性

水利科技既涉及探討人與自然復雜關系的人文社會科學層面，又包含了江河湖泊的規(guī)劃、開發(fā)、治理與保護及水利工程的勘測、設計、施工、運行與管理等所需要的各種基礎科學、應用科學與應用技術體系。水利科技融合了自然科學、工程科學、環(huán)境科學、管理科學、經濟學與社會學等眾多學科的內容。

2．水利科技效益的公益性、全局性和長遠性

水利科技服務于國家的發(fā)展目標與行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，而江河流域治理方略的科學決策、重大水利工程體系的合理布局與運用等，往往影響到廣闊的區(qū)域與大量的人口，涉及國計民生中利害關系的調整、公共安全的保障、人與自然的和諧。正確的決策，往往會帶來整體與長遠的巨大效益；而決策的失誤，也可能造成長期難以挽回的惡果，甚至陷入惡性的循環(huán)。

3．水利科技特點的區(qū)域性和流域性

人類的治水活動既要適應經濟社會的發(fā)展規(guī)律，又要符合自然界的演變規(guī)律。對于不同特性的河流，治水的措施不能千篇一律；同一條河流的不同河段，治水的重點不會完全相同；即使同一條河流或同一個區(qū)域，在經濟社會發(fā)展的不同階段，治水的目標、要求、投入能力與管理水平也處于動態(tài)的變化之中。因而，水利科技必須依據流域、區(qū)域的特點來發(fā)展，切忌不同條件的照搬照抄。

4．水利科技的自主創(chuàng)新性

發(fā)達國家最近的治水理念，是在他們已經達到了經濟高度發(fā)展，水資源得到充分利用和環(huán)境治理得到重視的條件下提出來的，我國與發(fā)達國家有著較大的差距。我國尚處于工業(yè)化時期，經濟起點低，發(fā)展不平衡，人口與糧食需求極大，城市化進程異常迅猛，這些都使得我國水利科技遇到了比發(fā)達國家更為復雜、更為艱巨的新問題。因此，我國水利科技的發(fā)展，既要與時俱進，從發(fā)達國家的治水經歷中吸取有益的經驗，少走國外已經走過的彎路；也要堅持從基本國情出發(fā)，堅定地走自主創(chuàng)新之路。

5．水利管理科學的重要性

水的有效分配和利用，需要一個健全的管理體系，這需要國家為之付出很高的管理成本，市場經濟改革進一步提高了這一成本。由于維持行政分配體系所需的管理成本嚴重不足，導致水的開發(fā)利用在很多情況下缺少制度約束，產生上、下游水沖突、水超采、水污染、水浪費和低效利用等結果，這些后果的累積和疊加就是所謂的“水危機”。因此，克服“水危機”的根本出路在于水治理模式的轉型，即從過度依賴工程建設和擴大供給為主轉向制度建設和激勵節(jié)水為主，從以“控制”為核心的傳統(tǒng)治理模式，轉向以“良治”為目標的現代治理模式。例如防洪減災從“控制洪水”向“洪水管理”的轉變，水資源管理中的“供水管理”向“需水管理”“綜合管理”的轉變等。這就給水利科技提出了更為復雜的任務。

水利作為國民經濟的基礎設施和基礎產業(yè)有了很大發(fā)展，為水利科技的發(fā)展提供了重要機遇。以三峽、小浪底工程為代表的大型水利樞紐的設計論證工作，提出了在極為復雜的地質、水流和泥沙等條件下建造巨型、大型水利樞紐的一系列高難度課題，帶動了結構、巖土、水力學、機電、自動化等學科分支的長足發(fā)展。我國防洪減災的艱巨任務，又為高新技術在災害預報、監(jiān)測及評估方面的應用，提供了廣闊的發(fā)展空間。水利科技成就表現為以下兩方面：

1．研究方向、內容和手段變化巨大

(1)研究內容既包括工程建設關鍵技術難題，又有水資源可持續(xù)利用宏觀戰(zhàn)略決策。

(2)科學研究組織從單一學科向交叉、綜合、邊緣學科發(fā)展，聯(lián)合攻關。加強了科技成果的組裝和集成。

(3)研究方法突破了以試驗為主的傳統(tǒng)方法，采用了試驗、計算和現場觀測相結合的技術路線。計算機技術得到了廣泛的應用。

(4)科技成果轉化率全面提高，周期縮短。水利科技開始面向經濟、社會，實行全方位服務。

2．取得一系列重大成果

(1)水文水資源研究。水文測驗技術的流量測驗和雨量、水位觀測技術全面改進，自動化程度和觀測精度提高。泥沙測驗技術和設備進步明顯。水文基本數據采集取得進展，為建立國家水文數據庫奠定了基礎。在水文分析計算上，發(fā)展了洪峰、洪量和洪水過程隨機模擬的綜合分析法。在水資源研究上，探索了人類社會發(fā)展與生存環(huán)境演化過程中水供需矛盾的合理解決途徑。

(2)水利水電工程建設。經過幾十年的建設，我國的水利水電工程建設已在勘測、設計、科研、施工和安全監(jiān)測等方面，建立了完整的技術體系，形成了具有中國特色的筑壩技術，許多技術取得突破性進展。

(3)防洪減災研究。在暴雨洪水研究上，小尺度天氣系統(tǒng)及大尺度氣候環(huán)境的暴雨洪水分析和數值模擬取得大量成果。開展了旱情預報、土壤墑情監(jiān)測技術、風暴潮、山洪、泥石流等災害原因、機理、預報和對策等方面專題研究。

(4)節(jié)水灌溉和區(qū)域開發(fā)治理研究。從“六五”開始，節(jié)水灌溉技術開發(fā)及推廣一直是水利科技的重點課題。農業(yè)高效節(jié)水技術包括工程措施、農業(yè)技術措施和管理措施三大類。工程措施包括，渠道防滲新型材料和結構，高效低耗防滲襯砌機械。

(5)水土保持研究。利用遙感和地理信息系統(tǒng)等高技術手段對我國西北部的黃土高原地區(qū)進行水土流失監(jiān)測，基本掌握了土壤侵蝕的基本規(guī)律。在治理措施方面，結合群眾經驗，總結出由單一治理、局部治理，發(fā)展到以小流域為單元的綜合治理體系，取得了豐富的經驗。

(6)河流泥沙與河道整治研究。我國大部分河流的挾沙量較大，特別是黃河等北方河流，其挾沙量為世界罕見。通過長江、黃河等國家重點項目的泥沙試驗研究，推動了河工模型試驗技術發(fā)展。

水利科技是水利科學與水利技術的總稱，隨著水利科學與水利技術的不斷發(fā)展，兩者之間相互滲透，界線越來越模糊，以致很難準確地說出哪些是水利科學，哪些是水利技術。

一般而言，水利科學偏重于對與水相關的自然界的探究，如水文學、水力學、河流動力學等；水利技術偏重于與水相關的資料收集，興建水利工程等，如水文自動測報技術、遙測技術、物理勘探技術、水利工程施工技術、防滲技術等。

20世紀以來，隨著水利建設不斷發(fā)展，規(guī)模不斷擴大，水利與社會經濟、自然環(huán)境的關系越來越密切，影響也越來越大，水利科技得到了長足的進步，逐漸成為相對獨立的一類科學技術。

水利科技涉及勘測、規(guī)劃、水力計算、水文計算、結構設計、施工、工程管理、大壩監(jiān)測等各個方面，近十多年來又延伸到社會經濟、生態(tài)環(huán)境等新領域。所以，水利科學技術是綜合了自然科學、社會科學、工程技術許多方面的綜合的科學技術。

水利事業(yè)的實踐是水利科技發(fā)展的基礎，水利科技又給予水利事業(yè)發(fā)展以強大的推動作用。要確保水資源的可持續(xù)利用，必須依靠水利科學技術的不斷進步，不斷開拓發(fā)展新的領域，不斷取得新的成果。