水利工程是为兴水利除水害而修建的工程,是对自然界的水采取的各项工程措施的统称。
由于人口的增长、生产的发展和生活水平的不断提高,人们对水的需求也在日益增长。但因气候等自然因素的影响,水量在地区和年际、年内分布极不均匀,常存在来水与用水之间的矛盾,洪水期会泛滥成灾,枯水时又会出现干旱。虽然洪涝灾害频发,人们依然喜欢靠水而居。为了控制和调节地面及地下水、造福人类,人们发挥聪明才智、想方设法,采取各种措施兴水利除水害,而通过兴建水工建筑物控制水的做法是其中的工程性措施。
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分类
按承担的任务分类:
(1)治河防洪工程——保护农田、工矿和城市等免受洪水危害的工程(拦蓄、分洪、约束、疏导、排水等)。
(2)农业水利工程——为农、林、牧、副、渔提供必需水量的灌溉与排涝等工程(蓄水、引水、提水、输水、排水等)。
(3)水力发电工程——利用水能发电(水库式、闸坝式、引水式)、蓄能的工程。
(4)航道港口工程——为船只的航行和停靠修建的工程(船闸、码头、升船机、疏浚、人工航道等)。
(5)生态水利工程——通过建设有利于促进生态水利工程规划、设计、施工和维护的运作机制,达到水生态系统改善优化、人与自然和谐、水资源可持续利用、社会可持续发展的工程。或者说,根据经济社会可持续发展和生态环境保护对水利的要求,采取的水生态环境合理开发、优化配置、高效利用、有效保护和综合治理等系统工程措施。
(6)供水排水工程——为城乡、企业、生活提供必需水量和处理弃水的工程(引水、机井、提水、输水、排水等)。
(7)综合利用工程——同时担负多种经济任务的水利工程(常为枢纽工程)。
标准
1.意义
既安全又经济是工程建设的基本要求。但安全与经济是一对矛盾,过分安全会造成浪费,而过分节省会导致更大浪费。两者既矛盾又互相联系,是矛盾统一体的两个方面。为妥善解决这个矛盾,用水利工程标准把水利工程及其所属的水工建筑物,划分成不同的等级,这样就可以在保证安全可靠、经济合理的前提下,区别对待。进而确定工程的规划设计标准(如洪水标准);勘测工作的精度、广度;结构设计中应采用的强度、稳定和安全系数及挡水建筑物的安全超高等设计依据。
2.来源
水利工程标准来源于长期实践:成功的经验;失败的教训;科研的结晶;经济的能力;技术的水平。
3.内涵
水利工程标准的性质是技术标准。名称要反映:对象(按建筑物的种类或建设阶段);用途(勘测、设计、施工、管理、经济、技术等)。类别有标准、规范、规程、规定、方法、指南等。有国家标准(GB),行业标准(SL、SDJ、DL),地方标准(DB)等。
4.现状
水利部国科司组织力量,在广泛征求专家和用户意见的基础上,以现行有效的水利技术标准为主体,同时收录部分与水利行业密切相关的其他行业技术标准,进行整理,汇编出版了《水利技术标准汇编》,按专业门类划分为十卷(名录及定价见书后附录)。2002年1月1日以后每年出版的作为补充,到2017年9月8日,已达849项。
等别
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)的规定,水利水电枢纽工程的等别,根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性划分为五等,按表0-1确定。
表0-1 水利水电工程分等指标
工程等别 | 工程规模 | 水库总库容 | 防洪 | 治涝 | 灌溉 | 供水 | 发电 | |||
/108m3 | 保护人口/104人 | 保护农田面积 | 保护区当量经济模式/104人 | 治涝面积/104亩 | 灌溉面积/104亩 | 供水对象重要性 | 年饮水量/108m3 | 装机容量/MW | ||
/104亩 | ||||||||||
Ⅰ | 大(1)型 | ≥10 | ≥150 | ≥500 | ≥300 | ≥200 | ≥150 | 特别 | ≥10 | ≥1200 |
重要 | ||||||||||
Ⅱ | 大(2)型 | <10,≥1.0 | <150,≥50 | <500,≥100 | <300,≥100 | <200,≥60 | <150,≥50 | 重要 | <10,≥3 | <1200,≥300 |
Ⅲ | 中型 | <1.0,≥0.10 | <50,≥20 | <100,≥30 | <100,≥40 | <60,≥15 | <50,≥5 | 比较 | <3,≥1 | <300,≥50 |
重要 | ||||||||||
Ⅳ | 小(1)型 | <0.1,≥0.01 | <20,≥5 | <30,≥5 | <40,≥10 | <15,≥3 | <5,≥0.5 | 一般 | <1,≥0.3 | <50,≥10 |
Ⅴ | 小(2)型 | <0.01,≥0.001 | <5 | <5 | <10 | <3 | <0.5 | <0.3 | <10 |
注
1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容;治涝面积指设计治涝面积;灌溉面积指设计灌溉面积;年引水量指供水工程渠首设计年均引(取)水量。
2.保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区;防洪、供水中的多项指标满足1项即可。
3.按供水对象的重要性确定工程等别时,该工程应为供水对象的主要水源。
4.当量经济规模等于防洪保护区人均GDP指数与防护区人口数量的乘积时,防洪保护区人均GDP指数为防洪保护区人均GDP与全国人均GDP的比值。对综合利用的水利水电工程,当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时,其工程等别应按其中最高等别确定。
建设
水利工程建设也要严格遵守国家的基本建设程序。根据水利工程建设的特点,现行水利工程建设程序如下,分为“三个时期,九个阶段”。
根据水利部《水利工程建设项目管理规定(试行)》(2016年修订)(水建[1995]128号)和有关规定,水利工程建设项目的实施,必须执行工程建设程序。水利工程建设程序一般分为:项目建议书、可行性研究报告、施工准备、初步设计、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等阶段,各阶段工作实际开展时间可以重叠。一般情况下,项目建议书、可行性研究报告、初步设计称为前期工作。立项过程包括项目建议书和可行性研究报告阶段。根据目前管理现状,项目建议书、可行性研究报告、初步设计由水行政主管部门或项目法人组织编制。
由建设程序简图可以看出这些阶段既有前后顺序联系,又有平行搭接关系,在每个阶段以及阶段与阶段之间又由一系列紧密相连的工作环节构成了一个有机整体。从中可以建立以下几方面的认识:
(1)基建程序中的工作环节,多具有环环相扣紧密相连的性质。其中任意一个中间环节的开展,至少要以一个先行环节为条件,即只有当它的先行环节已经结束或已进展到相当程度,才有可能转入这个环节。例如,只有当确定了工程建设项目,有了明确的项目建议书以后,才能通过初步查勘,进行工程建设的可行性研究;只有可行性研究方案经过论证、选定,才能进行详勘和初步设计;只有初步设计经审定核准,才能制定基本建设年度计划,开展施工图设计以及与有关方面签订协议合同。只有当施工准备已具备相当规模,场内外交通已基本解决,主要施工场地已经清理平整,风、水、电供应和其他临建工程已能满足初期施工要求,才能提出开工报告,转入主体工程施工。如果不顾条件,盲目超前,不仅欲速不达,而且常常造成人力物力的浪费损失。
(2)基建程序中的各个环节,往往涉及多个工作单位,需要各个单位的协调和配合,否则,如果稍有脱节,常会带来牵动全局的影响。例如,施工单位负责工程施工,需要建设单位按时进行工程结算,以获得资金财务上的支持;需要设计单位及时提供图纸;需要材料、设备供应单位按质按量适时供应所需的材料和设备,以保证施工的顺利进行。因此,基建程序中所涉及的不同工作单位,常需分别以合同协议的方式确立相互之间的协作关系,以取得法律上的保障。
(3)在基建程序中,初步设计和初步设计以前的各项工作,通常称为前期工作。做好基本建设的前期工作,常可收到事半功倍的效果。在前期工作中,深入调查研究,充分占有资料,正确选择建设项目,合理确定建设地点,优选工程布置方案,精心设计,周密安排建设计划,必将减少后续工作的盲目性,使工程施工得以顺利进展。
学科
水利工程曾作为一个独立的学科,也曾包括在土木工程学科内,与道路、桥梁、工业与民用建筑相并列。水利科学涉及自然科学和社会科学的许多知识,如气象学、地质学、地理学、测绘学、农学、林学、生态学、机械学、电机学以及经济学、史学、管理科学、环境科学等。按照涉及学科的性质可分为以下四类:
(1)基础学科。如水文学、水力学、河流动力学、固体力学、土力学、岩石力学、工程力学等。
(2)专业学科。如防洪、灌溉和排水、水力发电、航道与港口、水土保持、城镇供水与排水、水工建筑物。
(3)按工作程序划分的学科。如水利勘测、水利规划、水工建筑物设计、水利工程施工、水利工程管理等。
(4)综合性分支学科。如水利史、水利经济、水资源等。