水利工程简介

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第一章绪论

新中国成立以来,我国的水利建设成绩卓著,建成了一大批水利基础设施,初步形成了防洪、排涝、灌溉、供水、发电等工程体系,在防御水旱灾害,保障国民经济持续发展和人民生命财产安全,维护社会稳定等方面发挥了重大作用。经过长期积累所形成的上万亿元水利水电固定资产,已经成为我国国民经济和综合国力的重要组成成分。据中国大坝委员会的统计资料,至2002年底,全国有15米以上的大坝25800座,占世界同类大坝的51.9%,世界排名第一;水电总装机8270万kW,占世界水电装机容量的11%,世界排名第一;2002年水力发电量2800亿kW•h,世界排名第四;水库总库容5843亿m3,世界排名第三,以上数据还没有包括15米以下的小坝和小水库。50多年来,全国还累计修建加固堤防27万km,治理水土流失面积78万km2,灌溉面积从1600万hm2扩大到近5400万hm2,全国年用水量(包括生活、工业、农业用水等)到2002年达到5497亿m3 。在防洪减灾方面,水利工程也发挥了巨大的作用。据统计,1998年全国共有1335座大中型水库参与拦洪削峰,拦蓄洪水532亿m3 ,减免农田受灾面积228万hm2 ,减免受灾人口2337万人,避免221座城市进水,减免直接经济损失1353亿元。

但是,在我们对新中国成立以来水利建设的成就,对已建水利工程所发挥的巨大除害兴利效益作出应有评价的同时,也应该清醒的看到中国水利还存在着许多复杂的问题:防洪安全缺乏保障,水资源紧缺和用水浪费并存,水土资源和用水浪费并存,水土资源过度开发造成了生态环境的恶化,水污染到了极为严重的程度,水危机已成为中国可持续发展的重要制约因素之一。针对中国水资源面临的洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化三大问题,我国已制定了包括人与洪水协调共处;建设节水高效的现代灌溉农业和现代旱地农业;城市用水节流优先,治污为本,多渠道开源;水资源配置要保证生态环境用水;水资源的供需平衡以需水管理为基础;有步骤地推进南水北调解决北方水资源短缺;开发西部水资源要与生态环境建设相协调等实现多方面战略转变的措施,以水资源的可持续利用来支持中国社会经济的可持续发展。

第一节水利工程的安全

水利工程在兴利除害方面发挥了巨大的作用,但如发生事故,特别是发生水库大坝垮坝,不仅将使水利工程本身遭到损毁,失去效益,还将给下游地区的人民生命财产和社会经济造成毁灭性的灾害。

一、水利工程失事的危害和原因

世界水利史上,水利工程特别是大坝失事,都造成了巨大的灾害。例如:1976年6月美国的提塘坝(宽心墙土坝,坝高93米,总库容3.6亿m3)在初期蓄水时溃决,工程本身几乎全部冲毁,下游780 km2 土地成为泽国,近3万人无家可归,财产损失超过4亿美元。又如法国的马尔巴塞拱坝,由于由于拱坝岸坡局部岩石软弱,使拱座发生不均匀变形和滑坡,导致溃坝,坝下8km初的一兵营500名士兵全部遇难,距坝10km处的费雷加斯城变成空虚。在我国,水利工程特别是水库大坝失事也时有发生。据统计,我国至1954年有垮坝统计资料以来至2003年,大小水库共垮坝3484座,其中损失特别巨大的有:1975年8月,因特大暴雨,河南省境内板桥、石漫滩两座大型水库洪水漫坝失事,造成2.6万人死亡,1029.5万人受灾,直接经济损失近百亿人民币;青海省沟后水库因大量漏水溃坝,下游300余人被夺去生命。所以,水利工程特别是水库的安全,应给予特别的重视,即使是小型水库的的失事,造成的灾害对于一个小区域来说,也是难于承受的。

造成水利失事的原因很多,从技术上分析,主要有以下几方面:

(1)自认因素错综复杂。水利工程的主要建筑物长期在水中工作,受到水压力、渗流、冲刷、空蚀、磨损、淤积、冻害、侵蚀和腐蚀等物理或化学总用,工作条件恶劣,设施容易老化,工工作状态随时会发生改变,若不及时发现和处理,将导致工程的破坏。另一方面,超标准的自然因素,如超标准的洪水,强烈地震等的影响,也会使水利工程遭到破坏。

(2)设计、施工中存在问题。由于人们对自然界事物发展规律的认识具有一定个局限性,使水利工程在勘测、规划和设计中,难免有不符合客观实际之处,从而使工程本身就存在不同程度的缺陷和弱点。在施工过程中,因水利工程工程量大、施工条件困难及一些主观因素,造成施工质量差,留下了隐患。

(3)管理不善。事物的发展必定有一个从量变到质变的过程,工程实践证明,绝大多数水工建筑物发生破坏前,总是有预兆的。但是,如果管理技术落后,或责任心不强,就有可能没有发现变化的前兆,或没有引起足够的重视,导致工程事故,严重的可能引起工程失事,造成灾难性的后果。

二、大坝安全状态

为掌握水库大坝的安全状态,保障其安全运行,应对水库定期进行安全鉴定。根据国务院1991年颁布的《水库大坝安全管理条例》的规定,水利部于1995年制定并颁布了《水库大坝安全鉴定办法》。

该办法规定,坝高15m以上的或库容100万m3 以上的水库大坝都要按此执行,坝高小

于15m、库容10万~100万m3 的小型水库参照执行。鉴定的程序是:组织设计、科研等有关单位对工程进行技术分析评价和现场安全检查;经专家组审查后,由专家组主持鉴定会,对大坝安全作出鉴定结论,并评定安全类别,提出安全鉴定报告书。鉴定的内容包括大坝洪水标准复核、抗震复核、结构稳定和渗流稳定的分析、质量分析评价和运行分析等。因书库初次蓄水往往能暴露一些问题,故首次鉴定特别重要,水库建成蓄水后的2~5年必须组织首次安全鉴定,以后每隔6~10年进行一次鉴定。

通过安全鉴定,大坝安全分为三个类别:

(1)一类坝。大坝实际抗御洪水标准达到国家防洪标准的规定,大坝工作状态正常,工程无重大质量问题,能按设计正常运行。

(2)二类坝。大坝实际抗御洪水标准不低于水利部部颁水利枢纽工程除险加期非常运用标准,大坝工程状态正常,工程无重大质量问题,能按设计正常运行。

(3)三类坝。大坝实际抗御洪水标准低于水利部部颁水利枢纽工程除险加期非常运用标准,或工程存在较严重的质量问题,影响大坝安全,不能正常运行。

二类、三类即为病险水库,其中三类坝应立即立项看,安排实施计划,进行出险加固,限期脱险。

根据2000年底的统计资料,全国水利系统管理的83727座水库中,三类水库有30413座。其中,大型145座,占大型水库的42%;中型1118座,占中型水库的总数的42%;小型水库29150座,占小型水库的36%。另外还有二类水库27264座,其防洪标准达不到国家标准。近几年来,对病险水库进行了大量的加固改造,病险水库的数目有所减少,但到2003年底,全国病险水库仍占水库总数的36%,安全形势仍然严峻。为改变这种状态,国家除了每年投巨资对病险水库进行加固外,还针对造成水库病险的主要原因,进行水利工程管理体制改革,大力加强水利工程管理,加强大坝的安全鉴定、安全监测、调度运行、各级大坝管理制度的建立和完善等项工作,努力消除隐患,确保水利工程的安全和效益的正常发挥。

三、加强水利工程管理的重要性

导致大坝失事有多种因素,可归结为自然因素和人为因素两大类。

在自然因素中,水文、水力和地质条件又是主要的原因。例如:由于对降雨、洪水估计偏低,造成洪水漫坝是大坝失事的最普遍原因,根据对1991年以来全国235座水库垮坝原因的统计,因发生超标准洪水导致的占63%,因工程质量差、抢险不力造成的占30%,因管理不到位、措施不得力造成的占7%。另根据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组的资料,漫坝失事约为30%,渗透等水力因素引起的失事占20%,地质条件差、基础失稳等因