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《水利现代化》水利水电学院洪林教授、博士12章节安排计划学时第一章中国水利现代化的内涵及其评价指标体系3第二章中国水利现代化建设的必要性3第三章水利与社会经济发展3第四章国内外调水工程建设3第五章水利信息化建设3第六章数字水利建设3第七章3S技术原理3第八章3S技术应用3第九章GPS与北斗卫星导航系统3第十章国内外水利现代化进程及展望3课堂讨论3考试3合计36第二章中国水利现代化建设的必要性3080512汶川地震波及范围4第一节我国自然地理特点与水利工程建设5我们祖国的土地辽阔广大，最南端的南沙群岛曾母暗沙位于北纬四度左右，最北端漠河附近的黑龙江江心，则位于北纬五十三度多，南北跨有纬度约五十度；最东端黑龙江与乌苏里江汇合处位于东经一百三十五度多，最西部帕米尔高原位于东经七十三度多，东西共跨经度六十多度。土地总面积约共九百六十万平方公里，比整个欧洲的面积稍小些，是亚洲面积最大的国家，也是世界上面积最大的国家之一。一、我国的自然地理条件6我国的地形复杂，西北高、东南低。各类地形中----山地约占全国总面积百分之三十三，高原约占百分之二十六，盆地约占百分之十九，平原约占百分之十二，丘陵约占百分之十。一般所说的山区，包括山地、高原和丘陵，其面积约占全国总面积的三分之二。7我国这种山地面积多、大小山脉纵横全国的地形特点，使得我国历史上不少水利工程，尤其是一些大型的水利工程，常常受到山脉布局的影响。我国历代劳动人民在改造山地的斗争中创造了劈山引水的水利施工方法。大禹凿龙门的历史传说，寄托着我国劳动人民在生产力还是相当原始的情况下，就敢于藐视人间困难的英勇斗争精神。二、我国的水利工程建设8在西汉时期，为了打通秦岭以南的汉水与秦岭以北的渭水之间的运道，就曾经进行过异常艰苦的开凿隧道的尝试。这些例子足以说明，我国各族人民很早以来，就用自己的智慧和劳动描绘出一幅又一幅战胜高山阻隔，改造大自然的美丽图画。9我们祖国的大地，既有许多崇山峻岭，又有许多源远流长的河流。根据我国地理工作者统计，流域面积在一百平方公里以上的河流就有五千多条，全国大小河川总长度超过四十二万公里，可绕地球赤道十圈半，我国不少著名河流如长江、黄河、黑龙江、珠江、辽河、海河、淮河、怒江、钱塘江、雅鲁藏布江等，水量丰盛，水利资源十分丰富，为水利发展提供了十分有利的自然条件。10水利事业，在一定的意义上来说，就是兴利除害，使水利资源按照人们的意志为工农业服务，造福于人民。我国历史上有关水利事业的记述和专著，大都命名为《河渠书》或《沟洫志》，是有道理的。我国较早的有关水利方面的著作如《管子·度地篇》、《尚书·禹贡》、《水经》及《水经注》等，都曾不同程度地记录和描述了我国河川的情况和特性.11尤其是《水经注》一书，《水经注》是公元6世纪北魏时郦道元所著，是我国古代较完整的一部以记载河道水系为主的综合性地理著作，共40卷。记录了我国主要河流的流经路线和有关情况，它是一部极为珍贵的古代地理名著。从一系列的史籍中，我们可以十分清楚地看到，我们中华民族从古以来，一直是非常重视对河流情况的研究工作。这也是我国古代许多著名水利工程之所以卓有成效的重要原因之一。12在我国辽阔的土地上，除了源远流长的大小江河之外，还有分布在全国各地区的二千多个大小天然湖泊，其中以长江中下游平原和青藏高原的湖泊最多。在这些众多的湖泊中，有的是淡水湖，有的是咸水湖。东南地区主要是淡水湖。我国淡水湖以洞庭湖、鄱阳湖、洪泽湖、太湖和巢湖最著名，称为我国五大淡水湖。13我国复杂多样的地形、地貌中，还有广阔的丘陵和盆地，我国历代劳动人民利用丘陵地区地理特点，兴修了不少富于创造性的水利工程，生动地反映了劳动人民的智慧和高超技巧。14例如浙东一带利用沿江海的丘陵“山一原一海”的台阶地形特点兴修水利，最有名的是鉴湖，它从汉代起，通过建造湖堤和斗门，闸、堰、涵管等一系列工程，把这里众多的小湖泊联系起来，用以蓄水，既可排涝又可御咸蓄淡，进行灌溉，使鉴湖附近近万顷土地减少灾害，增加收入，受益八百多年。15又如元代兴建的会通河，长三百余里，流经山东的丘陵地带，根据以往创造的经验，通过建造数十座闸、堰等渠系建筑物使船只逐级顺利航行，这种由低处向高处过船的技术，对扩展人工航运地区有很重要的意义。16我国大陆东面和南面与渤海、东海、黄海、南海等相接，具有绵长一万一千多公里的海岸线。生活在东南沿海的我国历代劳动人民，在与海潮侵袭作斗争的过程中建设了规模壮观的海塘工程，保护沿海地区的，生产发展，为我国水利发展史写下重要的篇章。早在东晋南北朝时，我国江浙沿海地区海岸边就已出现海塘工程。唐代以后，出现了石塘，使海塘工程技术提高到一个新阶段。明清间，海塘工程又不断进步，技术日趋完善，成为我国古代水利技术的一项重要内容。17此外，我国气候受季风的影响明显！！！就全国范围来看，广东的雷州半岛以南，台湾和云南南部，终年都长夏无冬，树木常青，一派热带风光；东北的黑龙江则是全年无夏，入冬以后，千里冰封，万里雪飘；江淮流域中下游气候温暖湿润，四季分明；西北一带的大陆性气候地区，寒暑变化很大，南西南的云贵高原，则夏无酷暑，冬无严寒，有的地方是“四季如春”。青藏高原西部则是终年积雪。18气候对于水利最直接的影响是雨量的分布！！！我国每年平均降雨量分布随着与海洋的距离加大而逐渐减少，大致从东南沿海向西北内陆，由一千五百毫米以上逐渐减少到五十毫米以下。19从内蒙古的大兴安岭起，2.55204080120160200300(cm)十分湿润带1600-2000湿润带800-1600半湿润带400-800半干旱带200-400干旱带200mm经张家口、榆林、兰州、玉树至拉萨附近的四百毫米等雨线，把我国划分为两大部分：东南为湿润和半湿润区，西北为干旱和半干旱区。东南半壁以秦岭、淮河的一千毫米等雨线为界分成湿润区和半湿润区。西北半壁则以二百毫米等雨线作为干旱与半干旱区的分界线。20从历史上各代水利工程分布可以看出：干旱区和半干旱区的水利主要是保水、蓄水、引水、提水的灌溉工程。如关中、河套平原的灌溉渠系，都是直接引河水解决大面积干旱土地的灌溉问题而著称的。新疆的坎儿井，则是干旱地区利用地下水源解决土地灌溉问题的例子。半湿润和湿润地区的灌溉条件要优越的多，这些地区的水利工程，除了灌溉、航运以外，还必须注意解决由于水量过多可能带来的危害。所以，这些地区的治河、防洪、排涝工程不断在斗争中得到发展。21水利是人们改造自然的一项重要斗争手段----众多水利工程的出现，也改造着地理环境，使其更有利于人类的生存和发展。22第二节国外水利现代化的进程及其特点一、发达国家水利现代化进程发达国家于20世纪70年代前后普遍实现了国家现代化，水利现代化是伴随着国家现代化的实现而逐步实现的。发达国家在工业化过程之中，不断根据经济社会发展过程中出现的水资源问题和环境污染问题，通过调整水利发展思路与战略重点，使水利发展满足经济社会发展的要求.23其水利现代化的进程大致可划分为以下几个阶段：①以单目标开发为主的水利建设时期；②以多目标综合开发为主的大规模水利建设时期；③以水法规和现代水管理为中心的综合治理时期；④以人与水协调发展为主的可持续发展时期。其发展阶段大致与其经济社会发展水平以及当时的科学技术水平相当。根据国外发达国家水利发展历程及其与经济社会发展之间的演变关系24二、发达国家水利现代化特点:一是治水思路的现代化；二是工程设施和装备的现代化；三是水利科学技术的现代化；四是水管理的现代化和信息化。25中央河谷工程、加州调水工程的建设-造就了美国西部的繁荣26第三节国内外水利现代化水平比较27一、防洪减灾保障能力但发达国家的共同特点是：其防洪能力较高，经济社会受洪涝灾害的影响相对较小,洪灾损失率较低。虽然不同国家的自然特点以及在防洪减灾的方略不尽相同，美国洪灾损失值仅占GDP的0.1%左右。日本近年洪灾损失占全国GDP的比例已由20世纪50年代的10%左右逐渐降低到现在的0.3%左右。28而目前我国现状防洪能力仍然较低!!一是大江大河的防洪标准较低，防洪保护区普遍为20～50年一遇的标准，城市的防洪标准除几座大城市外，许多中小城市只有10～20年一遇标准。尤其我国堤、坝等防洪工程中的病险隐患较多，滞蓄洪区运用存在不少问题，防洪抢险的压力较大。二是我国在防洪管理方面差距较大，非工程防洪措施的应用还不够系统和成熟，没有形成用法律规范的全民防洪减灾机制。三是我国洪涝灾害所造成的经济损失相对较大，近10年来年平均损失占全国GDP的2.2%左右，约为美国的30倍，日本的10倍。29二、抗旱减灾保障能力发达国家在水资源的开发利用和抗旱减灾的保障方面已达到了很高的水平，其对天然水资源特别是河川径流的调控能力普遍较高，因此其生活、生产、生态的供水保障程度较高。如美国已建水库的总库容约占年径流总量的40%，水工程系统对天然径流的调控程度较高，供水保障程度也较高。30而我国是一个人均淡水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量只有世界人均水平的1/4。中国特殊的国情和水资源地区分布的巨大反差，决定了中国不仅水资源可利用量是有限的，而且缺水的危机不断地加剧，经济社会抗御干旱灾害的能力还比较低，由于干旱造成供水不足，每年直接影响工业产值2000多亿元，正常年份和较旱年份，粮食减产在100～250亿公斤。干旱缺水已成为我国实施可持续发展战略的严重制约因素。31三、供水普及与保障能力发达国家的供水普及与保障能力均达到了较高的水平。如美国全国的年用水总量已基本得到保障，逐步稳定在5500亿立方米的水平，人均用水量在2000立方米左右。32我国供水能力为5800亿立方米，人均综合用水量530立方米!!!目前城市供水系统普及率已接近97%，但其中自来水系统供水量只占56%，单位自建供水系统供水量占44%，自建供水系统的水质条件尚缺少保障。我国农村尚有部分地区，尤其是中西部的少数民族地区、革命老区、边疆地区和特困地区，还有2000多万人饮水困难问题还没有完全解决。在饮用水质方面，自1980年以来，我国饮用水水质达标率1980年为50～60%，到1999年达75%。33四、水环境及生态安全建设发达国家从20世纪70年代开始加强水污染治理和水资源保护工作，目前其污水集中处理率达到70%以上，河流水质达标率70～80%；80年代开始重视水域周边景观建设，城市主要河道基本达到了水清景美；到90年代开始注重水域生态修复，强调恢复水域的自然景观，保护水域生物多样性。34我国2000年废污水排放总量已超过600亿吨!!!其中近80%未经处理直接排入江河湖库水域，导致江河湖库水质状况遭到不同程度的污染.水污染严重不但对水环境及生产和生活的安全供水构成了严重威胁，同时更加加剧了水资源的紧缺状况。35河湖干涸断流造成原有物种消失，严重的水域污染造成鱼虾绝迹，地下水特别是北方及城市地下水超采严重，导致部分地区地面沉降、海水入侵。而目前水管理体制上还没有将水域的生态环境管理纳入管理日程目前我国水域生态环境问题十分严重，如部分淡水湖泊严重富营养化已造成湖泊生态系统的退化，36从总体上看，我国由于自然特点以及历史原因，加之不合理的人类活动，水土流失、水环境与生态恶化的趋势尚未得到遏制，与发达国家相比，治理与控制程度差距很大.37五、科技进步与用水效率•发达国家水利发展对科技进步的依赖程度很高。•这些国家水利现代化的共性和特点：•一是水利技术水平随着各时期科技水平的提高而不断提高，水利技术总体水平处于世界先进地位。•二是发达国家之间新技术的渗透和应用迅速而普遍，高新技术在水利行业的应用推广速度愈来愈快。38而我国万元GDP用水量仍然偏高:1998年、1999年、2000年分别为683、680、615m3，与发达国家相比，仍存在很大差距。日本的万元GDP用水量仅相当于我国的1/30，美国的万元GDP用水量仅相当于我国的1/2