1.2 水利建设及水资源综合利用
“水利”是人类在充分掌握水的客观变化规律的前提下,采用各种工程措施和非工程措施,以及经济、行政、法制等手段,对自然界水循环过程中的水进行控制、调节、治导、利用、管理和保护的各项工作的总称。其目的是避免或尽可能减轻水旱灾害,供给人类生活和生产活动必需的符合一定水质标准的水和可以直接利用或转换成电力后利用的动力,以及提供其他服务,以适应经济社会发展和改善生态环境的需要。因此,水利建设包括的范围是很广的,应该也包括水电建设。鉴于水电建设有其特别的重要意义,故常并列称为水利水电建设。有的工具书中将“利用工程所在地的水土资源开展的养殖业、种植业、旅游业等的开发建设”也包括在水利建设中。这样,水利建设的涵义就更广泛了。
由于降水量在年内和年际分布的不均匀性,特别是雨水较丰年份经常出现暴雨和淫雨,以致某些地区或河段在短期内汇集了过多的径流不能迅速排出而形成洪涝灾害。所以,自古以来,除水害就成为水利事业中的首要任务。又由于水资源的多用途性,人们在除水害的同时,往往会为了不同的目的去兴建各种水利工程,以求充分利用水资源。于是,除水害兴水利就构成整个水利事业,包括防洪、治涝、水力发电、灌溉、航运、给水、渔业和水利环境保护等。水利工程就是根据上述某一项或某几项的需要而兴建的。
防洪治涝历来是水利部门最重要的任务之一。就防洪而言,其主要任务是按照规定的防洪标准,因地制宜地采用恰当的工程措施和非工程措施,以削减洪峰流量,或者加大河床的过水能力,保证安全度汛。而治涝的主要任务则是尽量阻止易涝地区以外的山洪、坡水等向本区汇集,并防御外河、外湖洪水倒灌;健全排水系统,使之能及时排除设计暴雨范围内的雨水,并及时降低地下水位,保证治涝区的生产和居民生活的正常进行。
水力发电是对天然水能资源进行开发利用的水利部门,水电站是为利用水能生产电能而兴建的工程设施,其工作原理是先将天然状态下水体中分散消耗的水能集中起来,并尽量减少其无益消耗,然后,引取集中了水能的水流去转动水轮发电机组,在机组转动的过程中,将水能转变为电能。这里,发生变化的只是水能,而水流本身并没有消耗,仍能为下游用水部门利用。
用合理的人工灌溉来补充雨水之不足,是保证农业稳产最重要的措施之一。灌溉的主要任务就是在旱季雨水稀少时,或在干旱缺水地区,用人工措施向田间补充农作物生长必需的水分。灌溉用水具有较强的季节性。灌溉用水中,经由作物蒸腾、棵间蒸发、渠系水面蒸发和浸润损失等途径消耗掉不能回归到地表水体和地下含水层的水量称为灌溉耗水量;灌溉用水的另一部分则将回归到地表水体和地下含水层,而灌溉回归水的水质可能由于田间施用的化肥、农药而发生变化,甚至形成面源污染,这是需要注意的一个问题。
内河航运是指利用天然河流、湖泊、水库或运河等陆地内的水域进行船、筏浮运,它既是交通运输事业的一个重要组成部分,又是水利事业的一个重要部门。内河航运只利用内河水道中水体的浮载能力,并不消耗水量。但是,利用河、湖航运,需要一条连续而通畅的航道。
在对水资源进行开发利用时,对供水要求,必须优先考虑,即使水资源量不足,也一定要保证优先满足供水。这是因为居民生活用水决不允许长时间中断,而工业用水若匮缺超过一定限度,也将使国民经济遭到严重损失。供水对水质要求也较高,尤其是生活用水及某些工业用水(如食品、医药、纺织印染及产品纯度较高的化学工业等)。在选择水源时,应对水质进行仔细的检验。供水虽属耗水部门,但很大一部分用过的水会成为生活污水和工业废水排出。废水与污水必须经净化处理后,才允许排入天然水域,以免污染环境引起公害。
一般说来,修建水库可以形成良好的深水养鱼场所,发展水产养殖。但是拦河筑坝往往会妨碍洄游性的鱼类繁殖。所以,在开发利用水资源时,一定要考虑渔业的特殊要求,为了便于捕捞,在蓄水前应做好库底清理工作,特别要清除树木、墙垣等障碍物。要防止水库的污染,并保证在枯水期水库里留有必需的最小水深和水库面积,以利鱼类生长。还应特别注意河湖的水质和最小水深。
水利环境保护是自然环境保护的重要组成部分,也是整个水利事业的一个重要领域。其范畴大体上包括防治水域污染、生态保护及与水利有关的自然资源合理利用和保护等。防治水域污染的关键在于废水、污水的净化处理和生产技术的革新,使有害物质尽量不侵入天然水域。水利水电工程建设常会涉及到生态平衡、改善环境和自然资源的合理利用与保护问题,这类问题面广而复杂,性质各不相同,应坚持“在开发中保护,在保护中开发”的原则,并具体分析研究,采取合理措施,实现水利水电建设事业与生态环境保护事业的共同发展。
上述情况表明,水利部门中,有的是除水害,有的是兴水利;而不同的兴利部门,对水资源的利用方式及特点又各不相同。这就有可能也有必要使同一河流或同一地区的水资源,同时满足几个部门的需要,并且将除水害和兴水利结合起来统筹解决。这种开发水资源的方式,称为水资源的综合利用。通常,在水利建设中,将为某一单独水利部门服务的水利工程,称为单目标水利工程,如防洪工程、灌溉工程、水电工程等;将同时为多个水利部门服务,同时实现多项水利功能的工程,称为综合利用水利工程。为使宝贵的水资源得到比较充分的利用,以较少的代价取得较大的综合效益,应当对水资源实行综合利用。现代的水利工程,大多采取综合利用开发方式。
然而,由于人们认识上的局限性、片面性,以及囿于局部利益等原因,国内外一些水利工程,尽管具备水资源综合利用的有利条件,却仍然在这方面存在某种缺陷。例如,有些拦河闸坝忽视了过船、过鱼的需要;有些水电站的水库没有兼顾灌溉或上、下游地区的防洪要求,等等。在以往的水资源开发利用及水利建设实践中,环境保护与生态平衡也常常被人们所忽视。修建大中型水利工程常常要集中大量人力、资金、设备,并耗用大量建筑材料;工程本身常需占用大片土地,特别是水库常造成大面积的淹没;此外,水利工程是人们改造自然的一种重要手段,必然对河流的水文情势产生较大的影响,等等。通过长期的水利实践,人们逐步认识到,在对水资源进行开发利用时,必须十分重视并妥善解决这些问题,否则,就会给国民经济和社会发展及生态环境带来巨大损失和影响。
另一方面,由于河流自然条件的千变万化,各地区需水的内容和要求也差异很大,于是,在水资源开发利用过程中,各水利部门之间不可避免地会存在一定的矛盾。例如,上中游灌溉和工业供水等的大量耗水,可能造成下游灌溉和发电用水不够。许多水库常可提供良好的航道条件,但多沙河流上的水库上游末端却可能由于大量泥沙的淤积,形成新的浅滩,而对上游航运带来不利影响。疏浚河道有利于防洪、航运等,但降低了河水位,可能不利于自流灌溉引水;若筑堰抬高水位引水灌溉,又可能不利于泄洪、排涝。利用水电站的水库滞洪,有时汛期要求腾空水库,以备拦洪,削减下泄流量,但却降低了水电站的水头,使所发电能减少。为了发电、灌溉等的需要而拦河筑坝,常会阻碍船、筏、鱼通行,等等。可见,不但兴利、除害之间可能存在矛盾,各兴利部门之间也常存在矛盾。在这些矛盾中,有些是可以协调的,这时,应统筹兼顾、“先用后耗”,力争“一水多用、一库多利”。例如,对于发电与灌溉争水的矛盾,有时(灌区位置较低时)可以先取水发电,发过电的尾水再用来灌溉。又如,对于水库上游末端新生的浅滩妨碍航运的问题,有时可以通过疏浚航道或者洪水期降低水库水位,借水力冲沙等方法解决。再如,对于拦河闸坝妨碍船、筏、鱼通行的矛盾,可以通过修建船闸、筏道、鱼梯来解决,等等。当各部门的矛盾无法完全协调时,就不得不分清主次、合理安排,保证主要部门、适当兼顾次要部门。例如,若水电站水库不足以负担防洪任务,就应当通过采取其他防洪措施去满足防洪要求;反之,若当地防洪比发电更重要,而又没有更好代替办法,则也可以在汛期降低库水位,以备蓄洪或滞洪,宁愿汛期少发电。再如,蓄水式水电站虽然能提高水能利用率,并使出力过程更好地符合用电户要求,但若筑坝建库造成的淹没损失太大,则可采用径流式,等等。
应当指出,水资源综合利用不仅是一种开发水资源的方式,也是水利建设必须坚持的一项重要原则。《中华人民共和国水法》明确规定,开发、利用水资源,应当坚持兴利与除害相结合,兼顾上下游、左右岸和有关地区之间的利益,充分发挥水资源的综合效益,并服从防洪的总体安排。而为了将水资源综合利用的原则落到实处,首先必须从当地的客观自然条件和用水部门的实际需要出发,抓住主要矛盾,从经济、社会、环境的综合效益最大的角度来考虑,因时因地制宜地来制定水资源综合利用规划。切忌凭主观愿望盲目决定,尤其不应只顾局部利益而使整个国民经济及社会发展遭受不应有的损失。