中國現代水利
正文
中國過去是農業國,由於水旱災害頻繁,水利在中國占有特殊重要地位,歷代統治者都把興修水利作為治國安邦的大事。水利在中國古代曾經有過輝煌的歷史,但由於長期封建統治,水利事業發展遲緩。1840年鴉片戰爭以後,中國戰亂頻繁,水利建設陷於停滯狀態。直到1930年前後,才修建了一些近代水利工程。在日本的侵華戰爭期間,水利事業不但沒有發展,原有工程也多失修。中華人民共和國建立前夕,僅有防洪堤防4.2萬km,且多殘缺不全,防洪能力很低;庫容超過1億m3的大型水庫6座,超過1000萬m3的中型水庫17座,以及少量的小水庫和塘壩;灌溉面積2.4億畝,保證程度較低;機電排灌、水力發電寥寥無幾。直到中華人民共和國成立後,水利事業才得到迅速發展。水資源開發 中國水資源總量約為28100億m3,其中河川徑流量約 27100億m3,居世界第六位。但人均占有量較低,1988年為2474m3,僅相當世界人均占有量的1/4。中國的年降水和河川徑流量在時空分布上很不均衡。南方多,北方少;全年雨量多集中於汛期,年際間變化也很大,連豐、連枯的年份經常出現。
中國至80年代初,全國已有水利工程設施的最大供水能力逾4700億m3,約占水資源總量的16.8%,其中河川徑流開發利用量逾4100億m3;占河川徑流量的15.3%;地下水開採量為590億m3,淺層地下水利用率達31.5%。全國總用水量(未包括台灣,下同)逾4400億m3,其中農業用水占88%,工礦業用水占10.5%,城市生活用水占1.5%。平均每人每年用水量為460m3,比世界人均年用水量的一半稍多。
中國水資源開發利用程度在地區上很不平衡。南方各河較低,均在17%以下,以西南為最低,不到1%。北方各河流開發利用程度較高,海河已達67.7%,淮河達54.8%,黃河達42.8%。全國地下水的開採主要在北方平原區,海河流域平原區地下水開採率已達84.4%,黃河流域達53.4%,淮河流域達40.1%。一些地區由於地下水超采,形成地下水降落漏斗,甚至引起地面沉降。濱海地區還局部出現海水倒灌現象。
由於北方水資源不足,70年代以來,不少地區和沿海一些城市曾相繼出現水危機,如京津唐地區、山西能源基地、遼河下游地區、河北平原以及沿海一些城市,水資源供需矛盾均十分突出。為了緩解這個地區用水的緊張局勢,除採取節約用水、工農業用水統籌安排和一些臨時應急工程措施外,還陸續興建了一些跨流域調水工程,如引灤入津、引灤入唐、引碧(流河)入大(連)、引黃濟青(島)等工程,但遠未從根本上扭轉這個地區的缺水局面。
水資源開發利用中還存在以下一些問題:①隨著人口的不斷增長,國民經濟的持續發展,和人民生活水平的不斷提高,對水的需求將大量增加。對於北方缺水地區,供需矛盾將更加嚴重。②用水各部門還存在著不同程度的浪費現象,特別是農業用水浪費比較嚴重,絕大部分灌溉渠道沒有防滲設施,還有相當一部分灌區配套不全,滲漏損失很大,一般渠系有效利用係數僅0.4~0.5;工業用水重複利用率低,一般僅30%左右。城市生活及環境用水節約潛力也大。③中國自70年代起開始重視水資源保護,但全國水質污染遠未得到控制,向水域排放的污水還在逐年增加。1988年全國污水排放量達362億t,廢污水約有74%未經處理直接排入水域,有些沿江河的城市下游已出現明顯的污染帶。80年代以來,鄉鎮企業的迅速發展,更使水污染進一步擴大,既加劇了水資源的供需矛盾,又危害了人民健康。④一些水利工程,由於對水資源綜合利用注意不夠,對航運、水產、生態環境等產生了一些不利影響。
水資源開發利用的發展趨勢:①推行節約用水。農業是用水大戶,節水潛力很大,積極推行各種節水措施是必然趨勢。工業方面主要是提高水的重複利用率;在缺水區一般限制耗水量大的工業發展。城市生活及環境用水,需採用節水設備、設定中水道、利用再生水等。②增加水源工程建設。興建大中型水庫,增加河川徑流調蓄能力,提高江河水資源的利用率。③研究和實施跨流域調水工程。有計畫地解決北方地區和沿海城市的缺水問題。④加強水資源的保護工作。實行以防為主、防治結合的方針,切實加強水質管理,修建污水處理設施,控制城市、工廠污水排放標準。⑤統籌考慮有關用水部門的要求,興建綜合利用水利樞紐,力爭一水多用,一個工程發揮綜合效益,使水資源得到充分利用。儘量避免對航運、水產、環境等產生不利影響。
防洪 中國是水災頻繁的國家之一。中國人口、產業主要集中在七大江河的中下游地區及沿海平原地區,面積約74萬km2,人口及工農業產值分別占全國的40%和60%,是中國最富饒的地區。這些地區多在洪水位以下,依靠堤防保護,經常受到洪水的嚴重威脅。
中華人民共和國成立以後,即對原有防洪工程進行恢復和加強。1950年開始對淮河進行全面治理,接著對長江、 黃河、 海河等主要江河開始進行有計畫和系統地治理。到1988年底,全國已建成大型水庫 355座,大型水閘300座,新建加固堤防20萬km,增闢了淮河、海河的入江入海水道,使淮河的排洪能力由8000m3/s擴大到13000 m3/s,海河水系的排洪能力由2400m3/s擴大到20000m3/s以上,還開闢了一些蓄滯洪區。各主要江河已形成比較完整的低標準的防洪體系。
80年代以來,各主要江河的防洪標準:黃河下游約為60年一遇,淮河下游為50年一遇,海河南係為50年一遇,長江、珠江、松花江、遼河、海河北系約為10~20年一遇。全國有防洪任務的城市,除北京、上海、瀋陽、長春、哈爾濱、廣州等城市達到 100年一遇以上的防洪標準外,其餘城市防洪標準都很低。
中國歷來重視防汛工作,其基本方針是“安全第一,預防為主,防重於搶,有備無患”。此外,自50年代起,就採用了洪水預報、洪水警報等防洪非工程措施,對減少洪災損失取得了明顯效果。40年來,中國短期洪水預報已積累有比較成熟的經驗,防洪調度工作也在逐步提高。為了加速信息傳遞,提高預報精度,增長預見期,從70年代末起,在一些大江大河的重要河段、重要乾支流水庫建立自動化測報系統,進行實時在線上洪水預報。
防洪發展趨勢:①中國的防洪任務很重,而防洪工程往往是昂貴的。為了使防洪措施經濟合理,並與國家的負擔能力相適應,以及儘可能地減少洪災損失,採用工程措施與非工程措施相結合是必要的。工程措施主要是繼續加高加固堤防,進行河道整治,建設好分滯洪區,處理好病險水庫,並結合綜合利用,修建必要的防洪控制工程;非工程措施主要是加強預報系統的規劃和建設,做好滯蓄洪區的安全建設和進行必要的生產結構改革,特別要強化滯蓄洪區的人口控制、土地利用和管理工作。②隨著城市化的發展,城市防洪問題日益重要。因地制宜地提高城市的防洪標準,成為勢在必行。遇超標準洪水,還應有非常的對策。③隨著科學技術的發展,洪水預報、警報、監測將有大的發展。
灌溉和排水 中國的特點是人口多、耕地少,可開墾的荒地有限,解決農業的出路主要靠提高單位面積產量。由於天然降水在時空分布上很不均衡,農田往往不旱即澇,農業生產很不穩定。提高單位面積產量,首先需要發展農田水利。
1949年以後,中國的灌溉與排水事業發展很快。至1988年底,全國灌溉面積由2.4億畝發展到7.2億畝,居世界首位。除澇面積已達2.85億畝,占易澇面積的78%;鹽鹼地改良面積為7200多萬畝,占鹽鹼耕地面積的63%。中國在不到全國耕地面積一半的灌溉土地上,生產著全國2/3的糧食,對基本解決11億人口的溫飽問題,起著決定性作用。舉世聞名的四川都江堰灌區,1949年以後進行了改建和擴建,灌溉面積由 288萬畝發展到1100萬畝;1949年以後新發展起來的安徽淠史杭灌區,設計灌溉面積1026萬畝,1985年有效灌溉面積為826萬畝。江蘇江都排灌站,是中國當前最大的抽水排灌工程,裝機49800kW,抽水能力達473m3/s,可把長江水送到徐淮地區和連雲港市,同時還解決了蘇北廣大地區和裏運河沿線的排澇問題,併兼有航運、城市供水和工業供水等效益。
中國在發展灌溉的同時,還因地制宜地對旱澇漬鹼進行綜合治理,如黃淮海平原旱澇鹼綜合治理,江蘇里下河地區的旱澇漬治理等,都取得了成功的經驗。在解決灌溉水源方面,中國從50年代起,就採用蓄引提相結合,和注意到多種水源的聯合運用,不少地區已把主要水源(如水庫或引水)工程與灌區內塘壩蓄水工程結合起來,渠灌與井灌結合起來,不僅提高了灌溉保證程度,而且有利於維持灌區地下水位,防止土壤次生鹽鹼化。
中國灌溉面臨的主要問題是:已成灌區的灌排系統不夠完善,渠道利用係數低,水量浪費大;工程設施老化失修,效益衰減。由於水土資源自然條件及經濟條件的限制,發展新的灌溉工程越來越困難。因此,將來可能發展的灌溉面積是有限的。
為滿足人民生活和國民經濟發展的需要,農田灌溉排水的發展趨勢是:①主要依靠對現有灌區實行技術改造,實現節水、節能、 節約耕地、 改良土壤、降低運行成本等主要目標。鞏固改善現有灌區,提高供水質量。使現有灌排面積成為持續穩產高產的糧食與經濟作物的生產基地。②對中低產田改造進行旱澇鹼或旱澇漬綜合治理,以增加農業產量,提高經濟效益。③在缺水地區,對農業結構進行必要的調整,限制耗水量大的水稻種植面積,研究推廣節水農業和旱作農業。④加強土地管理,防止耕地和有灌溉設施的農田被破壞占用,保持灌溉面積不致縮減,並能適當擴大。⑤結合農業技術,提高單位面積的糧食產量,以適應社會對糧食的需要。
水力發電 中國水能的理論蘊藏量為6.76億kW,其中可能開發的裝機容量為3.78億kW,年發電量1.92萬億kW·h,均居世界首位。中國水能資源雖然豐富,但地區分布很不均衡。在可開發的水能資源中,東北、華北、華東三個地區僅占6.8%,中南地區占15.5%,西北地區占9.9%,西南地區占67.8%。大型水電站多集中分布在西南四省。 中國水力發電起步較晚。1949年中國水電總裝機僅36萬kW,年發電量12億kW·h(未包括台灣省,下同),分別居世界第20位和21位。中華人民共和國成立後,加快了水電建設。至1988年底,水電站裝機容量達3270萬kW,年發電量1092億kW·h,分別躍居世界第6位和第5位,其中全國小水電裝機容量達1179萬kW,年發電量311億kW·h。全國現有大型水電站(裝機容量25萬kW以上)21座(包括台灣為23座,見表、圖),中型水電站(裝機容量2.5~25萬kW)76座,小型水電站(裝機容量2.5萬kW以下)6.1萬多座。這些水電站在經濟建設中和人民生活中,發揮了巨大作用。到1989年,全國裝機容量最大的水電站是長江葛洲壩水利樞紐,裝機容量271.5萬kW;水頭最高的水電站是雲南以禮河三級電站,最大水頭為629m(見以禮河梯級水電站);庫容最大的水電站是黃河上游的龍羊峽水電站,總庫容247億m3;最大的地下廠房水電站是松花江白山水電站,安裝3台各30萬kW的機組。抽水蓄能電站較少,已投入運行的都是水頭較低的混合式抽水蓄能電站。潮汐電站尚處在試驗和開始實用階段。 水力發電的發展趨勢:①中國水能資源豐富,而開發利用程度較低,僅占可開發容量的8%。為了緩解能源緊張,適應國民經濟發展和在電力建設中儘量減少對煤炭的供求和運輸的矛盾,需要加速開發水電,特別是具有綜合利用效益的水電站尤宜優先發展。②積極發展建設周期短,見效快的中小型水電站。③早期建設的老水電站,由於設備陳舊,需逐步進行必要的改建或擴建。④為了配合大型火電站和核電站的發展,抽水蓄能水電站將有較大的發展。⑤利用系統工程的理論和方法,對水電站及梯級電站進行最佳化調度。
航道和港口 中國水運資源豐富,長江、黃河、珠江、淮河、海河、遼河、松花江等七大水系,以及貫穿南北的京杭運河,河流總長43萬km。
中華人民共和國成立以來,為適應水運事業的發展,對主要河流,如長江、珠江、淮河、松花江、閩江等水系及京杭運河等進行了整治和航道建設。在開闢新航道的同時,對原通航河道也進行了一系列治理。至1988年底,全國內河通航里程由1949年的約7萬km發展到10.9萬km(枯水期水深0.3m以上),其中水深大於1m的5.8萬km。在內河航道中,有300t級航道 13023km,占通航里程的12%;500t級航道9309km,占8.5%;1000t級航道5273km,占4.8%。長江幹流航道實現了全線夜航。淮河以南各河枯季流量大,冬季不封凍,可全年通航;淮河和秦嶺以北各河,枯季水深小,有的冬季封凍,大多只能季節通航。
在航道建設的同時,還對主要港口進行新建和擴建,長江幹流建設了南京、 鎮江、 張家港、南通四大港口,新建武漢、九江、黃石、蕪湖四個外貿碼頭,擴建枝城、武漢、裕溪口等煤炭碼頭,其他河流也建成了一批重點港口。
隨著航道、港口條件的改善,船舶噸位的加大,客貨運輸得到大量發展。全國內河貨運量已由1952年的4505萬t發展到1987年的3.57億t(包括集體、個人在內為5.07億t),貨運周轉量由1952年的75.9億t·km發展到1987年的 954億t·km(包括集體、個人在內為1096億t·km)。1988年,長江航道的通過能力,比1949年提高了20倍,長江幹線貨運量由1952年的 430萬t躍升到1.69億t。京杭運河蘇北段,經過二期整治工程,可常年通航1000t級船舶,年運量達2000萬t,比1958年前增加了20倍。
水運仍是中國交通運輸上的薄弱環節。今後發展趨勢是:繼續提高和改善航道通航標準,加強港口現代化建設,逐步實現水系溝通、乾支協調、水陸銜接、四通八達,組成現代化的綜合運輸網。
水土保持 中國是一個水土流失比較嚴重的國家。全國水土流失面積150萬km2,主要分布在四大地區:即黃土高原區,流失面積為43萬km2,是世界聞名的水土流失區;江南丘陵山區,流失面積46萬km2;北方土石山區,流失面積54萬km2;東北黑土山丘地區,流失面積10萬km2。至1988年底,已初步治理51萬km2,占全國水土流失面積的1/3,其中黃河中游地區初步治理14萬km2,占黃河水土流失面積的32%。40年來,水土保持治理措施不斷完善,技術水平也不斷提高。近年來,在總結過去經驗的基礎上,採用工程措施、林草措施和耕作措施相結合的方法,並以戶包和小流域治理為基礎,實行系統治理和連續治理,成效有所提高。由於已經治理的面積比重不大,有相當一部分地區治理標準不高;同時隨著人口的劇增,人類活動的增加,加劇了侵蝕的發展,以致水土流失依然嚴重。
水土保持的發展趨勢是:繼續實行以預防為重點、防治並重、治管結合的方針,以小流域綜合治理為基礎,採用工程措施、林草措施和耕作措施相結合的方法,實行綜合治理。重點抓好流失嚴重地區的防治。在治理過程中,要把社會效益、生態效益與經濟效益緊密結合起來。
大壩工程 1949年以後,中國大壩發展很快,不僅數量多,而且壩型也多樣。至1988年底,全國已建成大型水庫355座,中型水庫2462座,小型水庫8萬餘座。在已建水庫中,多數為土石壩。據1986年統計,中國15m以上的大壩為18820座,占世界總數的51.5%。其中15m以上的各種拱壩800餘座(1985年),約占世界已建拱壩總數的1/4強。已建的最高土石壩是台灣省的曾文壩(高133m),大陸最高的土石壩是陝西省石頭河粘土心牆壩(高114m);最高的漿砌石壩是河南省群英壩(高100.5m);最高的混凝土重力壩是貴州省烏江渡水電站混凝土重力壩(高165m);最高的寬縫重力壩是浙江省新安江水電站大壩(高105m);最高的雙曲拱壩是台灣省的德基壩(高181m);最高的重力拱壩是青海省龍羊峽水電站大壩(高178m);最高的支墩壩是浙江省湖南鎮壩(高129m)。此外,還有許多大頭壩、平板壩和連拱壩等。碾壓混凝土壩及瀝青面板支墩壩、混凝土面板堆石壩等也在開始興建。
大壩建設的發展趨勢:①隨著科學技術的進步,新型材料的不斷出現,高速電子計算機和高效能大容量施工機械的發展,大壩建設速度和新壩型的發展將會進一步加快。②由於岩土力學理論的發展和基礎處理技術日益提高,增加了在地質條件較差的基礎上修築高壩的可能性。③中國水力資源多集中在西部地區,交通不便,地質條件複雜,利用當地材料築壩,將受到重視。