01-水利公共知識

水利公共知識一、自然地理我國地勢地貌我國地勢西高東低，自西向東逐級下降，形成一個層層降低的階梯狀斜面，成為我國地貌總輪廓的顯著特征。青藏高原是我國地勢的第一級階梯，平均海拔4000m以上；素有“世界屋脊”之稱的珠穆朗瑪峰海拔8844.43m，為世界第一高峰，其北部與東部邊緣分布有昆侖山脈、祁連山脈、橫斷山脈，是地勢一級、二級階梯的分界線。地勢的第二級階梯上分布著大型盆地和高原，平均海拔1000～2000m?？邕^第二級階梯東緣的大興安嶺、太行山、巫山和雪峰山，向東直達太平洋沿岸，是我國地勢的第三級階梯，此階梯上分布著廣闊的平原，間有丘陵和低山，海拔多在500m以下。我國地勢、地貌特點對河流的影響最顯著。我國著名的江河大都發(fā)源于第一、第二級地形階梯上，自西向東流注，溝通了東西之間的交通，加強了沿海與內(nèi)陸的聯(lián)系。在地勢呈階梯狀急劇下降的地段，河流下切，坡大流急，峽谷櫛比，水力資源豐富，適于大型水利水電樞紐工程的梯級開發(fā)。我國氣候我國的大部分地區(qū)位于北溫帶，氣候溫和，四季分明，大陸性季風(fēng)氣候是我國氣候的主要特點。每年9月至次年4月，干寒的冬季風(fēng)從西伯利亞和蒙古高原吹來，寒冷干燥，南北溫差甚大；每年的4至9月，暖濕的夏季風(fēng)從東部和南部海洋吹來，普遍高溫多雨，南北溫差甚小。年降水量的空間分布規(guī)律是從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減，各地區(qū)差別很大。大致是沿海多于內(nèi)陸，南方多于北方，山區(qū)多于平原，山地迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡。降水量的時間變化表現(xiàn)在兩個方面，即季節(jié)變化和年際變化。季節(jié)變化是一年內(nèi)降水量的分配狀況，其分配特征是南方雨季開始早，結(jié)束晚，雨季長，集中在5～10月；北方雨季開始晚，結(jié)束早，雨季短，集中在7～8月。全國大部分地區(qū)夏秋多雨，冬春少雨。年際變化是年與年之間的降水分配情況，大多數(shù)地區(qū)降水量年際變化較大，一般是多雨區(qū)年際變化較小，少雨區(qū)年際變化較大；沿海地區(qū)年際變化較小，內(nèi)陸地區(qū)年際變化較大，而以內(nèi)陸盆地年際變化最大。干濕狀況是反映氣候特征的指標(biāo)之一，一個地方的干濕程度由降水量和蒸發(fā)量的對比關(guān)系決定，降水量大于蒸發(fā)量，該地區(qū)就濕潤，降水量小于蒸發(fā)量，該地區(qū)就干燥。干濕狀況與天然植被類型及農(nóng)業(yè)等關(guān)系密切。我國各地干濕狀況差異很大，共劃分為4個干濕地區(qū)：濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)。我國水系據(jù)統(tǒng)計，我國河流總長度約為42萬km，流域面積超過100km2的河流達5萬多條，流域面積超過1000km2的河流有1500多條。這些河流由水利部的派出機構(gòu)，即“七大流域機構(gòu)”進行管理，其名稱及機關(guān)所在地分別為：長江水利委員會——機關(guān)所在地為湖北省武漢市；黃河水利委員會——機關(guān)所在地為河南省鄭州市；海河水利委員會——機關(guān)所在地為天津市；淮河水利委員會——機關(guān)所在地為安徽省蚌埠市；珠江水利委員會——機關(guān)所在地為廣東省廣州市；松遼水利委員會——機關(guān)所在地為吉林省長春市；太湖流域管理局——機關(guān)所在地為上海市。我國的第一大河——長江，全長6397km，發(fā)源于青藏高原唐古拉山主峰——各拉丹冬雪山西南側(cè)，干流流經(jīng)青、藏、滇、川、渝、鄂、湘、贛、皖、蘇、滬等11個省、自治區(qū)、直轄市，注入東海；黃河全長5464km，為我國第二大河，發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山北麓的約古宗列盆地，流經(jīng)青、川、甘、寧、內(nèi)蒙古、晉、陜、豫、魯?shù)?省、自治區(qū)，在山東省注入渤海。我國淡水湖泊主要分布在長江和淮河中下游，如鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖等。鄱陽湖位于江西省北部、長江的南岸，湖水主要依賴地表徑流和湖面降水補給，是我國第一大淡水湖。咸水湖泊有青海湖、呼倫湖、納木錯等湖泊。湖泊具有蓄洪、供水、養(yǎng)殖、航運、旅游、維護生態(tài)多樣性等多種功能，在整個經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展中起著重要作用。我國國際河流主要分布在東北、西北和西南三大片區(qū)，如流經(jīng)中俄邊境的黑龍江、烏蘇里江；流經(jīng)中朝邊境的圖們江和鴨綠江；流經(jīng)中緬邊境的瀾滄江、怒江；流經(jīng)中哈邊境的伊犁河；流經(jīng)中吉邊境的阿克蘇河等。二、水資源水能資源的基本定義及特性水能資源以動能、位能和壓能等形式存在于水體中，是可提供動力的水資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源；日常談及的水能資源管理基本上是狹義的水能資源范疇。水能資源具有以下特性：1）從屬性。水資源是集水量、水質(zhì)、水能、水域和水溫等多種要素于一體的綜合體。水資源的各種要素是不可分割的，分割其中的任何一項，水資源就不能表現(xiàn)出其完整的資源特性。水能是水量和水位差的函數(shù)，必須以水為載體，不能離開水體而獨立存在；水能是水資源密不可分的組成部分；水能資源依存于水資源之中，從屬于水資源。2）可再生性。受水文循環(huán)支配，水資源和水能資源均具有重復(fù)再生、循環(huán)利用的特點。我國《可再生能源法》也明確了水能是清潔的可再生能源。3）可調(diào)節(jié)性。受河川徑流隨機變化的影響，可利用的水能資源的大小是隨機變化的。水能開發(fā)是對山川水文在時間和空間上的人為調(diào)節(jié)和再分配，通過筑壩建庫，可增加對水能的調(diào)蓄能力，提高水能資源的利用程度，同時，可提高供電的靈活性和經(jīng)濟性。對于水庫調(diào)節(jié)能力比較弱的水電站，豐水期與枯水期、豐水年與枯水年的來水量往往相差很大。4）綜合利用性。對水能資源的開發(fā)是非排他的，除可獲得水力發(fā)電效益外，還可兼顧防洪、灌溉、供水以及航運等效益。多目標(biāo)利用的各個方面既相互促進、相輔相成，又相互影響、相互制約，因此要綜合協(xié)調(diào)，以取得最大的整體效益。5）社會公共性。水能開發(fā)會引起流域自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的變化，產(chǎn)生土地淹沒、移民等社會問題，水能資源屬國家有限自然資源，單純的壟斷性、市場性開發(fā)可能引致國家資源的不當(dāng)分配。因此，水能資源開發(fā)不能完全采用市場方式，而必須采取政府統(tǒng)一監(jiān)管下的準(zhǔn)市場方式，進行科學(xué)規(guī)劃、有序開發(fā)。6）流域性。水能資源的空間分布、水生態(tài)系統(tǒng)和外部影響場等都貯存于流域單元，經(jīng)濟社會發(fā)展與之密不可分。水能資源的開發(fā)利用往往會對流域上下游、干支流的水文情勢及其他用水功能產(chǎn)生重大影響，必須在流域?qū)用嫔虾侠黹_發(fā)和統(tǒng)一管理。我國水能資源的分布特點1）總量并不豐富，人均占有量更低。中國水資源總量居世界第六位，人均占有量為2240立方米，約為世界人均的1/4，在世界銀行連續(xù)統(tǒng)計的153個國家中居第88位。2）地區(qū)分布不均，水土資源不相匹配。長江流域及其以南地區(qū)國土面積只占全國的36.5%，其水資源量占全國的81%；淮河流域及其以北地區(qū)的國土面積占全國的63.5%，其水資源量僅占全國水資源總量的19%。3）年內(nèi)年際分配不勻，旱澇災(zāi)害頻繁。大部分地區(qū)年內(nèi)連續(xù)四個月降水量占全年的70%以上，連續(xù)豐水或連續(xù)枯水較為常見。水能資源開發(fā)利用的原則水能資源的開發(fā)利用，應(yīng)當(dāng)堅持統(tǒng)籌規(guī)劃、合理開發(fā)、保護生態(tài)、統(tǒng)一管理的原則。水能資源使用年限水能資源使用年限一般為30～50年。三、水利工程水利工程基本情況水利工程:指為了控制、調(diào)節(jié)和利用自然界的地面水和地下水，以達到除害興利的目的而興建的各種工程。水利工程范圍為消除水害和開發(fā)利用水資源而修建的工程。按其服務(wù)對象分為防洪工程、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電工程、航道和港口工程、供水和排水工程、環(huán)境水利工程、海涂圍墾工程等?？赏瑫r為防洪、供水、灌溉、發(fā)電等多種目標(biāo)服務(wù)的水利工程，稱為綜合利用水利工程。水利工程等級劃分水庫水庫是人們?yōu)榱朔篮椤l(fā)電、灌溉、供水、航運等，在山溝或河流的峽口處建造攔河壩，對河川徑流在時間和空間上進行重新分配而形成的人工湖泊。水庫一般由擋水建筑物、輸水建筑物、泄水建筑物構(gòu)成。（1）擋水建筑物，如大壩，其作用是攔截河流，抬高水位，形成水庫；（2）輸水建筑物，如輸水隧洞、涵洞、輸水管，其作用是輸送水量，滿足灌溉、發(fā)電、供水等興利需求；（3）泄水建筑物，如溢洪道、泄洪洞、泄洪閘，其作用是宣泄洪水，保證大壩安全。水庫規(guī)模等級：大（1）型水庫：總庫容≥10億立方米；大（2）型水庫：1億立方米≤總庫容<10億立方米；中型水庫：0.1億立方米≤總庫容<1億立方米；?。?）型水庫：0.01億立方米≤總庫容<0.1億立方米；?。?）型水庫：0.001億立方米≤總庫容<0.01億立方米。水電站水電站是指將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。一般包括由擋水建筑物、泄水建筑物形成的水庫和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機電設(shè)備等。水電站的高水位經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪機發(fā)電機組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。關(guān)于水電站的分類后面有詳細介紹。大壩按不同的標(biāo)準(zhǔn)，大壩的分類也有所不同。比如，根據(jù)抵抗水頭壓力的機制不同，可分為重力壩和拱壩。重力壩，顧名思義就是利用壩體自身重量來抵抗上游水壓力并保持自身穩(wěn)定，比如著名的三峽大壩就是混凝土重力壩；而拱壩則是像拱橋一樣，是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力的全部或部分傳到河谷兩岸的基巖上，比如美國著名的胡佛拱壩。按筑壩材料的不同，可分為土石壩、混凝土壩、橡膠壩、鋼閘門壩等。土石壩的斷面一般為梯形，由土料、石料等，經(jīng)過拋填、碾壓等方法筑成，是歷史最悠久的一種壩型，比如小浪底大壩；橡膠壩是將充滿氣體或者水的橡膠固定于河床上，用來擋水，主要用于城市景觀、河流生態(tài)修復(fù)等。另外，按施工方式的不同，大壩還可以分為沖填壩、拋石壩、常規(guī)澆注的混凝土壩、碾壓混凝土壩等。水閘水閘由閘室、防滲排水、消能防沖、兩岸連接等四部分工程組成。水閘規(guī)模等級：大型水閘：過閘流量≥1000立方米每秒；中型水閘：100立方米每秒≤過閘流量<1000立方米每秒；小型水閘：過閘流量<100立方米每秒。堤防堤防是沿江、河、湖、海、渠道或水庫、行洪區(qū)、分滯洪去、圍墾區(qū)的邊緣修筑的擋水建筑物，包括堤身和堤基。堤防等級：1級：防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]≥100；2級：50≤防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]<100；3級：30≤防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]<50；4級：20≤防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]<30；5級：10≤防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]<20；5級以下：防洪（潮）[重現(xiàn)期（年）]<10。泵站泵站工程是將電（熱）能轉(zhuǎn)化為水能進行排灌或供水的提水設(shè)施，是機電排灌工程的核心。通常由水泵、動力機及輔助設(shè)備和相應(yīng)的配套建筑物組成。泵站等級：大型泵站：設(shè)計流量≥50立方米每秒或裝機功率≥1萬千瓦；中型泵站：10立方米每秒≤設(shè)計流量<50立方米每秒或0.1萬千瓦≤裝機功率<1萬千瓦；小型泵站：設(shè)計流量<10立方米每秒或裝機功率<0.1萬千瓦。水利工程趣味知識1）四川都江堰，世界上現(xiàn)存歷史最悠久的無壩引水樞紐。2）公元1954年，安徽霍山的佛子嶺水庫竣工。壩體高74.4m,為中國第一座混凝土連拱壩。3）公元1956年，安徽金寨建成梅山水庫，壩高88.24m，為中國最高的混凝土連拱壩。4）靈渠是世界最早的有閘運河。5）三峽工程是當(dāng)今世界最大的水利樞紐工程。它的許多指標(biāo)都突破了我國和世界水利工程的紀(jì)錄。6）京杭遠河，世界上最長的運河，北京至杭州全長1794km，13世紀(jì)開通。7）公元1980年，中國在湖南沅陵建成鳳灘壩,高112.5m,為世界最高的混凝土空腹重力拱壩。8）公元1972年，中國湖南青山水輪泵站竣工?？偝樗髁?5.26m/s，凈揚程50m，年提水量1.3億m，灌溉農(nóng)田35萬畝,是世界規(guī)模最大的水輪泵站。9）公元1977年，江蘇建成江都排灌站,由4個電力排灌站組成，總裝機49800kW,抽水能力473m/s,為中國平原區(qū)最大的電力排灌站。10）小浪底攔河大壩壩頂長1667m、壩高154m，總填筑量5185m3，屬中國規(guī)模最大的堆石壩。11）公元1986年，浙江溫嶺建成江廈潮汐電站，裝機達3200kW，是中國最大的潮汐電站。12）葛洲壩水利樞紐二江泄水閘事故閘門，中國最大尺寸的平板閘門，寬×高為12m×24m。13）葛洲壩水利樞紐二號船閘下閘首人字閘門，中國最大的人字閘門，單扇19.7m×34.5m。14）公元1988年，四川都江堰灌區(qū)，經(jīng)幾次擴建，灌溉面積由1949年的288萬畝發(fā)展到近1100萬畝，成為中國最大的灌區(qū)。15）公元1971年，中國在河南焦作建成群英壩,高100.5m，為世界最高的漿砌石重力拱壩。16）三峽工程是當(dāng)今世界最大的水利樞紐工程，17）三峽工程從首倡到正式開工有７５年，是世界上歷時最長的水利工程。18）三峽水庫總庫容３９３億立方米，防洪庫容２２１.５億立方米，水庫調(diào)洪可消減洪峰流量達每秒２.７─３.３萬立方米，是世界上防洪效益最為顯著的水利工程。19）三峽工程包括兩岸非溢流壩在內(nèi)，總長２３３５米。泄流壩段４８３米，水電站機組７０萬千瓦×２６臺，雙線５級船閘＋升船機，無論單項、總體都是世界上建筑規(guī)模最大的水利工程。20）三峽工程主體建筑物土石方挖填量約１.２５億立方米，混凝土澆筑量２６４３萬立方米，鋼材５９.３萬噸（金結(jié)安裝占２８.０８萬噸），是世界上工程量最大的水利工程。21）三峽工程截流流量９０１０立方米/秒，施工導(dǎo)流最大洪峰流量７９０００立方米/秒，是世界水利工程施工期流量最大的工程。22）三峽工程泄洪閘最大泄洪能力１０萬立方米/秒，是世界上泄洪能力最大的泄洪閘。23)三峽工程的雙線五級、總水頭１１３米的船閘，是世界上級數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。24)三峽升船機的有效尺寸為１２０×１８×３.５米，總重１１８００噸，最大升程１１３米，過船噸位３０００噸，是世界上規(guī)模最大、難度最高的升船機。27)三峽工程水庫移民最終可達百萬，是世界上水庫移民最多、工作也最為艱巨的移民建設(shè)工程。28）