著名水利工程

著名水利工程前言水是一切生命之源，也是人类社会与经济发展的基础。人类在与自然界的共处中，逐步地摸索出治水、利水的天工开物，那就是水利工程。水利工程是人类谋生的物质手段，也是生产斗争的产物。纵览天下，无以数计、林林总总的水利工程，无不是劳动人民的智慧结晶和科学技术发展的雕塑。众所周知，在世界水利发展史上，若干闻名的水利工程，为其国家和人民的物质文明，发挥了举足轻重的效益和创造了巨大的财富。从对历史的回眸可以看出，是大江大河的水利哺育了古埃及、两河流域、古印度和华夏的文明。我国在2000多年前，就建造了令世人惊叹的都江堰和南北大运河；1949年以来，中国水利建设成就辉煌，累计修建了各类水库8万多座，堤防工程27万km，灌溉土地面积从1600万hm2扩大到5400万hm2，全国供水量从1949年的1000多亿m3增加到5500亿m3，我国水力发电装机容量已超过l亿kW，跃居世界第一位，建成100万kW以上水电站20余座，水电全年发电量2800余亿kW·h，标志着我国水利水电建筑工程技术及大坝建设水平已跨入世界先进行列；今天，正在兴建的世界之最的长江三峡水利枢纽工程，已开始动工的大型跨流域调水的南水北调工程，又将竖起水利建设史上令世人瞩目的丰碑。水利建设作为我国经济社会的基础设施，造福于人民，成为促使经济可持续发展不可或缺的支撑。继往开来，21世纪现代水利面临的是在全面建设防洪减灾体系的同时，重点解决水资源紧缺和生态环境恶化的严峻挑战，合理利用水资源与兴修水利仍将是保证我国新世纪发展目标的一项重大战略措施。水利历史悠久，范畴广泛。在浩如烟海的水利工程中，选取著名水利工程并非易事。由于工程属性差异、门类繁多，给制定著名水利工程的统一标准带来了困难。我们选编的基本原则是，在已建成和待建成的各类水利工程中，选择了具备“高、大、重、特”特点，其规模、效益、风格突出，并享有一定的知名度的水利工程。其中不乏百米级以上的大坝，百万千瓦以上的水电站，百万亩灌区，大型水利枢纽，重要的防洪工程，有鲜明特色及有特殊影响的工程等。从全面观点出发，“著名”之中也纳入了因存在重大问题或是失事出险而应吸取经验教训的工程。著名水利工程涉猎的范围包括古、今、中、外的水利工程共219项，分门别类的是古代著名水利工程，著名水利枢纽、水电站、闸坝，著名调水、引水、排水工程，著名防洪工程，著名灌区与机电排灌工程，著名航道、运河与港口，著名城市供水与排水工程。在这里需要说明的是，尚有我国的南水北调工程、龙滩及小湾水电工程等，因处于刚刚开工或施工阶段，从时限考虑未予编入，留待再版后续。“著名水利工程”是实践性题材，属工程条目。内容包括工程地理位置、性质、作用，自然与社会条件，工程组成和布置，主要技术经济指标，工程特点及科技成就，工程简历等6个方面。古代著名水利工程灵渠LingQu灵渠(LingquCanal)中国沟通长江水系和珠江水系的古运河。又名陡河或兴安运河，在今广西壮族自治区兴安县境内。秦统一六国后，向岭南用兵，于秦始皇二十八年(公元前219年)派监郡御史禄凿灵渠运粮，沟通了长江水系的湘江和珠江水系的漓江，是岭南(今广东、广西)与中原地区的主要交通干线。概况灵渠由渠首、南渠和北渠3部分组成。渠首是用拦河坝拦断湘江的上游段(称海阳河)，抬高水位，分水人南渠和北渠，分别与漓江和湘江的—F游沟通，以实现通航。拦河坝今称大天平和小天平，平时壅水人两渠，洪水季节，将多余的水白天平顶溢流排人下游湘江故道(图1)。南渠自进水闸南陡开始至人漓江上游段的大溶江止，共长33km，分为人工河段、半人工河段和天然河段。人工河段自南陡起，凿山，开河，筑堤，穿越分水岭至漓江最东的小支流始安水；半人工河段自始安水口以下至与清水河汇流处，原为始安水河道，在天然小河上人工扩宽至通航标准；自清水河口至人漓江处为天然河道，局部水浅多礁石，历史上多次人工整治而成。南渠的作用是实现湘江至漓江间的通航。北渠自进水闸北陡开始，在湘江原河槽右岸另开凿一条弯曲的人工渠道，长3.5km。它的作用是实现自分水塘至湘江下游的通航，并保证渠首的合理分水(图2)。灵渠的渠道上有数十处大小弯曲并建有多处分洪和节水建筑物，以保障渠道的安全和通航水深。在水源较丰时，南渠进口处流量一般为5m3/s～6m3/s，北渠进口处流量一般为11m3/s～12m3/s，海阳河多年月平均流量为17.33m3/s，从总体上看，灵渠的分水与通航是有保证的。但由于来水时间上的不均匀，枯水季节，需用陡在渠道上层层蓄水以增加水深，不同季节，通航能力差别很大。主要建筑物灵渠的分水与通航是由建筑物保障的，是一个科学合理的系统，主要包括下列5部分。天平与铧嘴大小天平是横断湘江的拦河坝，呈人字形布置：斜向南渠一侧的叫小天平，长127m，不加护坦宽18.1m；斜向北渠一侧的叫大天平，长343.3m，不加护坦宽21.1m。折线总长470.3m，轴线夹角95°。大小天平断面见图3。坝顶全部可以溢流，用以控制引水入渠的水位。其作用是抬高水位，合理分水和溢洪。现存大小天平是用大块岩石砌筑而成的，坝高3.9m，其中河床以下部分高2m。临水面砌成阶梯状，石块间用X形铁锭联结成一个整体。临水面砌石体后为页岩片石立砌而成的“鱼鳞石”，以抗溢流时的冲刷。用松桩为基础，以增大承载能力。铧嘴是一座长70m的导水堤，自大小天平的交汇点起向上游海阳河的深泓延伸，顶部是一石砌方台，劈分水流，平顺地导人南北二渠。灵渠南北二渠，为平缓坡降，多处采用弯道，在洪水通过时容易破坏，所以在弯道起点或有外水汇流处，常建侧向溢流堰，例如泄水天平、马嘶桥溢流堰、竹枝堰、回龙堤和黄龙堤，其堰身结构与大小天平同。堤南渠渠口至分水岭段，左岸靠山，右岸临湘江故道，修长堤分隔渠与故道。由于二者高程差的存在，堤又是渠的依托。这段堤长3.1km，称秦堤。上游堤较高，用砌石；下游为土堤。陡陡门的简称，也称斗门，相当于现代的闸，为枯水季节蓄水行船而设。灵渠在水流浅急处曾密集设陡，其作用相当于船闸或多级船闸。灵渠又称“陡河”即来源于此。历史上灵渠最多时有36个陡。陡是用加工后的巨型条石在渠道流浅水急处两侧砌筑相对的2个墩台，形状有半圆形、圆角方形、梯形、蚌壳形和扇形等多种。在宽河槽中一侧墩台后还设有减水坝与岸相连。陡口宽(两墩台间的距离)一般为5m～6m，用陡杠、马脚、水并、陡簟的组合进行关闭，用锤击陡杠使上述组合解体的办法开启陡门，操作较为简易。堰坝灵渠天然河段水流宽浅处，行船不便，为增加航深，在深泓处设置堰门，木框架两面用长木桩密排深钉，框架内堆砌大卵石或大块石，一直延伸至两岸，顶面可溢流。堰门宽4m～5m，用大松木桩4根分别竖在门两侧，同侧两根又用横木方串联，固定在石笼框架上，作为门框。关堰时用松木作叠梁，人工开启。水函又叫田涵、渠眼，俗称塘孔，是渠堤上块石砌筑的分水涵洞，在农田灌溉时开启使用。同时，也用作排水涵洞。历史灵渠于秦始皇二十八年(公元前219年)，为运送军粮而开凿。当时修筑了拦江大坝，打通了南渠渠口的岩石阻隔，开山筑堤，穿越分水岭，浚深漓江上源的有关河道，开北渠。全部工程是一个有机的整体，需要有相应的测量技术，整体规划设计能力和施工技术，这些在实现通航时都得以体现。西汉元鼎五年(公元前112年)和东汉建武十七年至十八年(公元41年～42年)2次用兵南方，都整修和使用灵渠作为军需供给线，为国家的统一作出贡献。隋、唐、北宋国家实现统一，以洛阳为中心的南北运河畅通，灵渠成为全国运河网的南段干线。唐天宝元年(742年)，南海郡(治今广州)和始安郡(治今桂林)的船只参加了长安广运潭的展示。宝历初年，李渤维修运河，做了铧堤(大天平、小天平)和陡门，使灵渠工程渐趋完善。咸通九年(868年)，鱼孟威又进一步完善了李渤所建工程，使灵渠畅通。北宋嘉祐三年(1058年)，李师中挖渠并修成36个陡门，使灵渠工程技术达到完善。元、明、清三代，对灵渠多次维修，保持通畅，两广地区经济文化迅速发展，人口增多，逐渐成为发达地区。灵渠作为两广与中原地区的交通干线一直保持到京广、湘桂2条铁路建成通车，灵渠的航运功能逐步消失。中华人民共和国成立后，灵渠已成为以灌溉为主，兼有城市供水、工业供水和风光旅游等综合效益的水利工程。40余年来，上游修建蓄水工程调节水源，整修渠首渠道，修建大小支渠74条，共长35.3km，建斗门165座，灌田2.4万亩；利用古老工程和沿岸秀丽风光，每年接待旅游者数以十万计，有关部门还在关注和研究重新开发灵渠航运事业的前景。参考书目唐兆民．灵渠文献粹编．北京：中华书局，1982郑连第．灵渠工程史述略．北京：水利电力出版社，1986京杭运河JinghangYunhe京杭运河(GrandCanal)自北京起，途经河北、天津、山东、江苏、浙江5省(市)至杭州止的运河。它沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，全长近1800km，是中国古代南北交通的主要通道。开凿简史春秋时期，中国就开始开凿沟通各流域的运河(参见中国古代运河)。隋代形成了以洛阳为中心，由永济渠、通济渠(汴渠)、邗沟和江南运河组成的南北大运河，北至涿郡(今北京)，南至余杭(今杭州)，是隋、唐、北宋三代南北交通的干线。元代统一全国，建都大都(今北京)，着手建设以大都为终点的南北运河。至元十三年至二十年(1276年～1283年)，修济州河，自济宁至安山(今黄河南岸)。南方来船由泗水入济州河到东阿人大清河(位山以下黄河河道)出海北上，至天津人内河。至元二十六年(1289年)，修会通河，自安山到临清接卫河，南方来船可人会通河直接经卫河北上。后来，济州河与会通河合称会通河。至元二十九年至三十年(1292年～1293年)修通惠河，自北京北白浮泉引水人北京城，再开河至通州接北运河，至天津接南运河(临清以下为卫河)。这样，由北京经通惠河、北运河、南运河、会通河可至济宁，再沿泅水河道至徐州入黄河，沿黄河顺流至淮安入邗沟(淮扬运河)，经扬州至瓜洲，过长江至镇江人江南运河，直达杭州。至此，京杭运河全线贯通(图1)。明、清两代，京杭运河是国家的主干运输线路，投入大量的人力、物力进行维修和管理。永乐九年(1411年)，于山东汶河上筑戴村坝，引汶水至南旺人运河南北分流，解决了会通河段水源缺乏的问题。永乐十三年(1415年)修清江浦运河自淮安至鸭陈口(今淮阴西)，将淮扬运河北口由淮安转为今淮阴。嘉靖四十四年(1565年)修南阳新河，北起济宁以南的南阳镇至徐州以北的留城，将原昭阳、独山诸湖西的运河线路改在湖东，避开黄河泛滥的影响。至天启五年万历三十二年(1604年～1625年)，开洳运河，自夏镇(今微山县治)至宿迁，避开徐州至宿迁的一段黄河航行的风险。清康熙二十七年(1688年)，开中运河，自宿迁至清口，河身紧邻黄河左岸与黄河平行，船舶避开在黄河中航行的风险，至清口过黄河即可人淮扬运河，使运河河道完全脱离黄河(图2)。黄河改道前的运河京杭运河纵贯南北，所经地区气候、水文、地形、土壤情况各不相同，各河段都有明显的特点。明代把北运河(包括通惠河)、南运河、会通河(包括济宁以南的泅水河段)、黄河航运段、淮扬运河、渡江段和江南运河分别称为白漕、卫漕、闸漕、河漕、湖漕、江漕和浙漕，反映了各段间的不同特性。北运河古称潞水，上承潮白河，在通州与通惠河相接，溯流可通北京城。元初成为京杭运河的一段，后经过多次裁弯取直和疏浚，并修筑堤防。为防止洪水泛溢冲毁运河，于康熙四十三年(1704年)和雍正八年(1730年)分别开筐儿港减河和青龙湾减河分减洪水。北运河至天津汇海河水系各分支并与南运河相接。南运河东汉未有白沟，隋代修永济渠(宋代称御河)，沟通黄河与海河水系间的航运。后者以沁水为源头下汇有关水流，经今卫河西。元代河道演变成今卫河位置，并隔断沁水源流。以百泉为源，在临清汇会通河，以下成为京杭运河的一段，即南运河。河线多弯曲浅滩并有多条河流汇人。历经多次疏浚、修筑堤防和局部裁弯。为防止洪水泛溢毁河，明永乐十年(1412年)开了四女寺减河，成化三年(1467年)开了兴济减河，弘治年间(1488年～1505年)开了哨马