| 词条 | 世界现代水利 |
| 释义 | shijie xiandai shuili 世界现代水利(卷名：水利) present status of water conservancy in the world 第二次世界大战后，世界科学技术发展突飞猛进。随着工农业生产的快速发展，以及为满足日益增长的人口的需要，世界上许多国家投入大量资金发展水利，在整治河道、提高防洪能力、扩大灌溉面积、建设大水库和大水电站、 改善航运条件、 跨流域引水、防治水污染、保护水源以及结合水利工程发展旅游等方面，都取得了较大成就，使水资源的开发、利用和保护达到了较高水平。 但由于降水在地理上和时间上分布不均，人类尚无能力充分控制和调节，尚未充分掌握其规律，致使许多地区的水旱灾害仍不断发生。此外，由于工农业和城镇居民需水量不断增长，人口向都市集中，使世界上许多地区，特别是城市地区，水资源不敷使用。水体污染继续蔓延，以及管理不善，加剧了水资源的供需矛盾。 水资源开发 依靠水文循环，地球上每年再生淡水资源的体积大体上是不变的。降水形成的多年河川径流量约为44.5万亿m3。其中约 2/3在洪水季节直接流入海洋，河川天然基流仅约14万亿m3。为保持生态平衡和工程技术方面的原因，可利用的水资源更少。 据估计，1950年全世界工业、农业和城镇居民用水总量约1万亿m3，至1980年已增加到3.5万亿m3，预计到1990年将增加到4万亿m3。全世界总用水量中，农业用水占最大份额，约70％，其次是工业用水，约25％，其余5％为城镇用水。 现代水资源开发强调综合利用，防洪、灌溉、发电、航运、供水、渔业和旅游业等多目标开发。开发途径主要是：①在河道上筑坝蓄水，调节径流；②建跨流域引水工程，调节水资源在地区上的分布不均；③开发地下水。其中以第一种途径最主要。 至1986年，全世界已建成库容1亿m3以上的水库2700余座，总库容逾6.4万亿m3，约占全世界陆地年平均河川径流量的14％。36年来，水库总库容约增加了10倍。库容 1亿m3以上的水库约80％以上是1950年后建成的。已建和在建的100亿m3以上的大水库约100座，总库容约3.5万亿m3;库容500亿m3以上的特大水库19座，总库容约1.7万亿m3，其中6座在苏联、5座在加拿大。至1989年，世界上最大的水库为苏联1967年建成的布拉茨克水库，总库容约1694亿m3。 为解决干旱缺水地区用水需要，世界上已有10多个国家进行跨流域调水。规模较大的有：①巴基斯坦的印度河调水工程；②苏联从额尔齐斯河向奴拉河调水工程；③美国加利福尼亚州调水工程。有些国家还计划或设想建更大规模的调水工程，如苏联计划从西伯利亚向中亚细亚调水，美国设想调阿拉斯加的水经加拿大到美国本土。这些计划或因环境和社会问题，或因投资问题，在近期内很难实现。 抽取地下水是最古老的用水方式。80年代估计全世界总用水量中约 1/5取自地下含水层。许多地区因地下水超采严重，已引起地下水位大幅度下降、地面下沉和沿海地区海水入侵地下含水层的现象。为缓解这些现象，许多国家一方面限制抽取地下水，另一方面采取向地下含水层人工回灌的技术。 海水淡化技术近年来发展较快，但耗能较多，费用约为常规供水方法的10倍。1980年全世界海水淡化总量约27亿m3，小于总用水量的1/1000。其中60％分布在阿拉伯半岛等能源丰富而又严重缺水的国家。 人工影响天气，催雨播云，自1946年首次试验成功后，已试验数百次，在增加水库蓄水量、缓解旱情、扑灭森林火灾等方面都起过一定作用。但因影响因素很多，要有一定的气象条件，80年代仍处于试验研究阶段。 水资源开发的发展趋势如下。①重视流域规划：为充分利用水资源，现代水利建设要求以流域为单元，进行多目标水利规划。70年代以前，流域规划主要从工程技术经济方面考虑。70年代以后，流域规划除考虑工程技术经济因素外，开始重视社会、环境等方面的问题及其长远的影响。②重视生态环境问题：60年代以前，所关注的环境问题主要是水源污染。随着水资源的大规模开发，70年代以后，开始注意整个流域生态环境不容忽视、而且不少是不可逆转的影响。埃及阿斯旺高坝建成后，其环境影响引起全世界的关注和争议。苏联为发展中亚地区的灌溉，引用阿姆河和锡尔河的大量径流，使咸海海面从50年代末的6.4万km2缩减到80年代初的 4万km2，水位下降10m以上。为补充咸海水量，计划从西伯利亚调水，但因可能对环境产生严重影响而迟迟不能决定。因此，对重大水利工程，需要事先作出对环境影响的评价，权衡利弊，才可决定。③提高用水效率、加强水资源管理：为缓解水资源匮乏现象，许多国家已重视水资源的管理，提高用水效率。农业节水潜力最大。工业方面主要是提高水的重复利用率。城镇建筑采用节水型设备，并推广中水道，使饮用水与杂用水的管道分开。在多水季节将多余的地表水人工补给地下含水层，建造地下水库，是缓和水资源紧缺的经济合理措施。原联邦德国人工补给地下水的水量已占地下水抽取量的30％。 防洪 按现代的科学技术和经济水平，人类还不能完全控制洪水，只能在经济开发地区减小洪灾损失。半个多世纪以来，许多国家虽投入大量资金建设防洪工程，取得了巨大效益，但由于人类活动和社会经济发展等因素的影响，洪水损失仍有增加趋势。 防洪标准根据洪灾造成的损失由经济评价决定，随国家和地区经济发展水平和沿岸城市的重要性不同而差别很大。经济发达国家，对特别重要的城市一般要求防200年一遇洪水;对重要城市，要求防100年一遇洪水；对农田一般只要求防10～20年一遇洪水，有的甚至只要求防3～7年一遇洪水。防洪工程从规模和效益上看，最典型的是密西西比河防洪系统。 防洪的发展趋势如下。①工程措施和非工程措施相结合：70年代以前，防洪主要考虑工程措施，但仍经常发生超标准的洪水事件，造成洪灾损失。70年代以后，许多国家重视工程措施与防洪非工程措施相结合，目的是使洪灾损失尽可能减到最小。②重视城市防洪：城市的资产和人口最集中，是防洪的重点地区，防洪标准也较高。③洪水预报警报系统日趋完善：随着新技术的发展，洪水预报警报系统已运用地球卫星和遥感技术等收集和处理、传递水文情报。洪水预报和警报已成为非工程防洪措施的重要内容。 灌溉 全世界灌溉面积1950年为9600万公顷，1985年为2.2亿公顷，增长1.2倍。35年内增加的1.14亿公顷中，8500万公顷是1950～1960年的10年内增加的。60年代以后，增长比较缓慢。灌溉面积占耕地面积的比例由1950年的 7％增加到1985年的16％。灌溉农田的农产品产值约占全部农产品产值的一半。 世界上灌溉面积最多的国家为中国，其次为印度、美国、苏联和巴基斯坦。以上五个国家的总灌溉面积占全世界的65％。欧洲西部一些国家，因雨量较丰、分布较匀，灌溉设施一般较少。 20世纪后20年，预测人口将增加47％，而耕地只能增加4％。为满足日益增长的人口对粮食的需求，主要靠提高单位面积产量。因此，发展灌溉是主要措施之一。但发展灌溉将受到水资源不足，以及经济和自然条件、环境等因素的制约。 灌溉的发展趋势如下。①灌溉方法仍以地面灌溉为主：地面灌溉的面积约占全部灌溉面积的90％。喷灌面积1980年约2000万公顷，只占灌溉总面积的9％，主要分布在美国、苏联和罗马尼亚等国。②提高用水效率：全世界灌溉渠系有效利用系数仅约0.37，美国大致约0.78，日本约0.6，苏联约0.5。为提高用水效率，一些国家采取衬砌渠道或改用管道输水。此外，还发展节水灌溉技术，如喷灌、微灌等。③发展微灌技术：包括滴灌、微喷灌、渗灌和雾灌等。最主要的是滴灌。1982年全世界滴灌总面积约30余万公顷，其中一半以上在美国。滴灌设备费用较高，管道易被堵塞。④盐碱地改良：由于农田排水技术不良，在一些灌溉地区发生土壤盐碱化。据估计，全世界受盐碱影响的土地达9.5亿公顷。为防止盐碱化，改良土壤，主要采取排水措施。近年采用波纹塑料排水管，用无沟铺管机铺设，效率较高。⑤改进灌溉制度、提高自动化程度：70年代以来，对作物需水量的研究较多，根据实测土壤含水量和作物需水量确定灌溉制度，采用遥测系统提高灌溉自动化程度。 水力发电 全世界可开发的水能资源约 22.6亿kW，年发电量约9.8万亿kW·h。其中中国可开发水能资源约3.78亿kW，年发电量约1.92万亿kW·h，居世界首位。 1950年，全世界水电站装机容量约7120万kW，水电站年发电量约3324亿kW·h。到1986年，水电站总装机容量已增加到5.67亿kW，水电站年发电量约2.03万亿kW·h。与1950年相比，分别增加6.96倍和5.1倍。总的水能开发程度约20.7％（按发电量计）。瑞士、法国、意大利和英国的水能资源已开发90％以上。发展中国家水能资源较丰富，但开发程度较低，1980年不到10％。水电在电力生产中的比重，以挪威最高，达99％。此外，非洲的赞比亚、加纳、乌干达和扎伊尔等发展中国家，虽然电力生产量不大，但98％以上依靠水电。预测在20世纪后15年，水电站装机容量和发电量还可有较大增长，但发达国家除苏联外，预计常规水电站发展不会很大。 至1987年，全世界已建和在建的装机100万kW以上的常规水电站已有100余座，其中装机150万kW以上的66座，装机400万kW的15座（6座在苏联）。1991年世界上最大的常规水电站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站，设计装机容量1260万kW。已建的大型潮汐电站为法国1968年建成的朗斯潮汐电站，装机24万kW。 为配合火电站和原子能电站的建设，满足电网调峰的需要，1950年特别是1960年以来，大型抽水蓄能电站发展很快。1960年全世界抽水蓄能电站总装机只有350万kW，到1985年，已增加到6500余万kW，增加17.6倍。大型抽水蓄能电站主要分布在美国、日本和西欧一些国家。至1985年，装机100万kW以上的抽水蓄能电站已有 30余座，装机150万kW以上的有8座。最大的是美国巴斯康蒂抽水蓄能电站，装机210万kW。 水力发电的发展趋势如下。①积极开发水电：世界各国在电力生产的发展中，都积极发展水电。但自60年代以来，发达国家如日本、意大利、美国等，因水电开发已较充分，增长较慢，水电在电力生产中的比重都不断下降。②综合利用、梯级开发：世界上一些大河流重视多目标梯级开发，以充分利用落差，并有利于航运。典型实例有美国和加拿大的哥伦比亚河、美国田纳西河、法国罗讷河等。③扩建改建已有水电站：由于河流上游增建大水库，更有效地调节径流，使下游各梯级电站可扩大装机。此外，为利用丰水期水量，有扩大装机容量而减小运行小时的趋势。老水电站一般设备陈旧，效率较低，60年代以来，纷纷改换新设备。为提高劳动生产率和设备的工作可靠性，发达国家水电站较多采用集中控制、远距离调度方式。④发展大型水轮机和新型水轮机:随着大型水电站的发展，水轮机单机出力也加大。50年代，一般混流式水轮机单机容量仅10万kW。至80年代，最大已达70万kW。为适应径流电站和抽水蓄能电站的建设，60年代以来，发展了不少新型水轮机，如贯流式(灯泡式)、可逆式水轮机等。⑤发展小水电：在20年代中期，小水电曾提供世界电力需求的40％。但50年代后，已运行多年的大批小水电站被废弃。自70年代中期开始，由于世界能源危机，以及大型水电站站址已大多开发，且大型水电站对环境影响大，因此不论在发达国家还是发展中国家，分散的小水电资源的开发又重新受到重视。许多国家准备恢复一批已关闭的小水电站。中国至1988年已建小水电站有6万余座，总装机1179万kW，约占全国水电总装机容量的三分之一。 航道和港口 水运是一种最古老的运输方式，二次世界大战结束后，有明显发展。世界上通航里程较长的内河航运系统主要在下列国家和地区。①美国：航道总长逾4万km，其中约一半的水深超过2.74m，48％在密西西比河干支流上，可与五大湖相通；②苏联：有保证航运水深的航道逾8万km，伏尔加航运系统总长6000km，上达莫斯科，下通黑海和里海；③欧洲：多瑙河-莱茵河航运系统，在80年代德国开始兴建的美因-多瑙运河完成后，东至里海，西至北海，横贯欧洲大陆，航道全长约3000km，可通航3000t船队;④中国：1988年底有可通航的河道约10.9万km，其中约7万km分布在长江水系，但大部分水深和通航能力不大。 目前世界上最大的海港是荷兰的鹿特丹港，吞吐量以1973年最大，达3亿t以上。二次大战后集装箱码头发展很快。 航道和港口的发展趋势如下。①渠化航道（见渠化工程）：为提高通航能力，改善通航条件，主要是疏浚和进行河道整治，并结合水资源的开发，建船闸和升船机，渠化航道。80年代，全世界已渠化的航道长约17000km以上。航道水深一般要求大于2.74m。密西西比河可通过载重量逾6万t的顶推船队。②扩大港口吞吐能力：为提高港口的吞吐能力，主要是开辟深水航道和开挖深水港池，发展海河联运，扩大码头装卸设备的能力，发展集装箱码头。集装箱货运量的比重日益增加。 水土保持 由于自然条件不利、滥伐森林、过度垦殖和放牧，以及耕作制度不合理，水土流失严重。80年代初，全世界土壤侵蚀面积约达2500万km2，占全世界陆地面积的18.5％。总的每年侵蚀土壤约600亿t。中国、美国、苏联和印度四个国家合计土壤流失量约占全世界的一半。不少国家已成立专门机构治理水土流失。 水土保持的发展趋势如下。①小流域综合治理：以小流域为单元，进行规划，综合治理。②工程措施与林草、农业耕作措施相结合：70年代以来，许多国家重视工程措施与林草、农业耕作措施相结合，治理水土流失。水土保持农业耕作措施已被证明是控制水土流失的有效措施之一。 大坝工程 据国际大坝委员会登记，1950年，全世界15m以上的大坝约有5200座，到1986年已增加到3.6万余座，其中中国有1.88万余座，占全世界的一半以上。 1951～1974年，世界上大坝建设发展速度最快，此后逐渐减慢。已建大坝中，土石坝约占82％，高30m以下的低坝约占78％，高100m以上的高坝总数只占1.14％。目前有高200m以上的高坝24座。高100m以上的高坝，绝大多数是二次世界大战结束后建成的。 当前世界上最高的土石坝是苏联1989年建成的罗贡坝，高335m；最高的重力坝是瑞士1962年建成的大迪克桑斯坝，高285m；最高的拱坝是苏联1980年建成的英古里坝，高272m。 大坝建设的发展趋势如下。①高土石坝和薄拱坝发展较快：1950年100m以上的高土石坝只有13座，到1986年已增加到 174座。1950年100m以上的高拱坝也只有13座，到1986年已增加到126座。高土石坝发展快的原因是：土力学的发展；大型施工机械和施工技术发展，使土石坝在施工速度和造价上可与混凝土坝竞争；土石坝对坝基条件要求较低；对筑坝用的土石料的要求放宽，可充分利用当地材料；高土石坝的抗震性能较好，在高烈度地震区建土石坝较安全;地下工程技术的发展，使土石坝的导流和泄洪布置比较方便；深覆盖层的防渗技术的发展，使地基处理比较可靠。高薄拱坝发展较快的原因是地基处理技术的发展，使原来认为不宜建拱坝的坝址可建拱坝;高强度混凝土的发展，使拱坝的容许应力可以提高;拱坝可在坝顶和坝身泄洪；计算技术的发展，使用高速电子计算机可在较短时间内比较几种设计方案，予以优化。②新坝型发展较快：30多年来发展较快的新坝型有钢筋混凝土面板堆石坝、沥青混凝土面板堆石坝、沥青混凝土心墙堆石坝、定向爆破法筑堆石坝、碾压混凝土坝等。③重视坝的安全:自1959年法国高66m的马尔帕塞双曲拱坝失事后，大坝的安全引起各国重视。随着许多坝的老化，大坝的安全问题也越加突出。不少国家制订了大坝安全检查的法令，加强坝体状态的观测，安装大坝安全自动监控系统以及加强大坝管理。大坝安全检查中发现的主要问题是坝基和坝体的渗漏，坝体和坝基的抗震稳定性，以及土石坝的泄洪能力不足等。 |
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