水利工程探討

崔偉松

水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程。也稱為水工程。水是人類生產和生活必不可少的寶貴資源，但其自然存在的狀態并不完全符合人類的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災害，并進行水量的調節和分配，以滿足人民生活和生產對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的水工建筑物，以實現其目標。

按目的或服務對象可分為：防止洪水災害的防洪工程;防止旱、澇、漬災為農業生產服務的農田水利工程，或稱灌溉和排水工程;將水能轉化為電能的水力發電工程;改善和創建航運條件的航道和港口工程;為工業和生活用水服務，并處理和排除污水和雨水的城鎮供水和排水工程;防止水土流失和水質污染，維護生態平衡的水土保持工程和環境水利工程;保護和增進漁業生產的漁業水利工程;圍海造田，滿足工農業生產或交通運輸需要的海涂圍墾工程等。一項水利工程同時為防洪、灌溉、發電、航運等多種目標服務的，稱為綜合利用水利工程。

引水工程指從河道、湖泊等地表水體自流引水的工程（不包括從蓄水、提水工程中引水的工程），按大、中、小型規模分別統計。 提水工程指利用揚水泵站從河道、湖泊等地表水體提水的工程（不包括從蓄水、引水工程中提水的工程），按大、中、小型規模分別統計。調水工程指水資源一級區或獨立流域之間的跨流域調水工程，蓄、引、提工程中均不包括調水工程的配套工程。地下水源工程指利用地下水的水井工程，按淺層地下水和深層承壓水分別統計。

可供水量分為單項工程可供水量與區域可供水量。一般來說，區域內相互聯系的工程之間，具有一定的補償和調節作用，區域可供水量不是區域內各單項工程可供水量單相加之和。區域可供水量是由新增工程與原有工程所組成的供水系統，根據規劃水平年的需水要求，經過調節計算后得出。

區域可供水量

區域可供水量是由若干個單項工程、計算單元的可供水量組成。區域可供水量，一般通過建立區域可供水量預測模型進行。在每個計算區域內，將存在相互聯系的各類水利工程組成一個供水系統，按一定的原則和運行方式聯合調算。聯合調算要注意避免重復計算供水量。對于區域內其他不存在相互聯系的工程則按單項工程方法計算。可供水量計算主要采用典型年法，來水系列資料比較完整的區域，也有采用長系列調算法進行可供水量計算。

研究地下水資源的開發和利用，使之更好地為國民經濟各部門（如城市給水、工礦企業用水、農業用水等）服務。農業上的地下水利用，就是合理開發與有效地利用地下水進行灌溉或排灌結合改良土壤以及農牧業給水。必須根據地區的水文地質條件、水文氣象條件和用水條件，進行全面規劃。

在對地下水資源進行評價和摸清可開采量的基礎上，制訂開發計劃與工程措施。在地下水利用規劃中要遵循以下原則：（1）充分利用地面水，合理開發地下水，做到地下水和地面水統籌安排;（2）應根據各含水層的補水能力，確定各層水井數目和開采量，做到分層取水，淺、中、深結合，合理布局;（3）必須與旱澇堿咸的治理結合，統一規劃，做到既保障灌溉，又降低地下水位、防堿防漬;既開采了地下水，又騰空了地下庫容;使汛期能存蓄降雨和地面徑流，并為治澇治堿創造條件。在利用地下水的過程中，還須加強管理，避免盲目開采而引起不良后果。

能從水庫安全可靠地放泄多余或需要水量的建筑物。歷史上曾有不少土石壩，因洪水超過水庫容量而漫頂造成潰壩。為保證土石壩的安全，必須在水利樞紐中設河岸溢洪道，一旦水庫水位超過規定水位，多余水量將經由溢洪道泄出?；炷翂斡休^強的抗沖刷能力，可利用壩體過水泄洪，稱溢流壩。 修建泄水建筑物，關鍵是要解決好消能和防蝕、抗磨問題。泄出的水流一般具有較大的動能和沖刷力，為保證下游安全，常利用水流內部的撞擊和摩擦消除能量，如水躍或挑流消能等。當流速大于每秒10～15米時，泄水建筑物中行水部分的某些不規則地段可能出現所謂空蝕破壞，即由高速水流在臨近邊壁處出現的真空穴所造成的破壞。防止空蝕的主要方法是盡量采用流線形體形，提高壓力或降低流速，采用高強材料以及向局部地區通氣等。多泥沙河流或當水中夾帶有石渣時，還必須解決抵抗磨損的問題。

除上述兩類常見的一般性建筑物外，為某一專門目的或為完成某一特定任務所設的建筑物。渠道是輸水建筑物，多數用于灌溉和引水工程。當遇高山擋路，可盤山繞行或開鑿輸水隧洞穿過（見水工隧洞）;如與河、溝相交，則需設渡槽或倒虹吸，此外還有同橋梁、涵洞等交叉的建筑物。水力發電站樞紐按其廠房位置和引水方式有河床式、壩后式、引水道式和地下式等。水電站建筑物主要有集中水位落差的引水系統，防止突然停車時產生過大水擊壓力的調壓系統，水電站廠房以及尾水系統等。通過水電站建筑物的流速一般較小，但這些建筑物往往承受著較大的水壓力，因此，許多部位要用鋼結構。水庫建成后大壩阻攔了船只、木筏、竹筏以及魚類回游等的原有通路，對航運和養殖的影響較大。為此，應專門修建過船、過筏、過魚的船閘、筏道和魚道。這些建筑物具有較強的地方性，修建前要作專門研究。