中国水坝的历史及未来的发展

中国水坝的历史及未来的发展水工1535班8421全体1.对中国水坝历史的回顾。2.中国水坝未来的发展趋势。2016年3月16日考古学家宣布，浙江省杭州市西北郊发现了中国已知最古老的大型水利工程，距今已有约5000年历史。这处水利工程位于余杭区瓶窑镇境内。80年前，在当地的良渚，考古学者发现新石器文化遗存良渚文化。浙江杭州城郊的良渚遗址不断地带给世人惊喜，大量玉礼器被发掘、巨型建筑基址被发现，再到后来的良渚古城，水坝遗址出土。经专家实地考察确证：杭州良渚古城外围发现的水利系统，是迄今所知中国最早的大型水利工程，也是世界最早的水坝，距今已经有4700至5100年，比传说中的“大禹治水”还要早1000年。良渚古城，位于浙江省杭州市余杭区瓶窑镇内，早在上世纪90年代，考古人员就曾发现其中最长的一条水坝遗址——塘山遗址。2009年开始，10条水坝遗址陆续出土，它们与古城北面的塘山遗址共同构成了一个完整的水利系统。2015年7月至2016年1月，浙江省文物考古研究所组织对遗址范围内的老虎岭、鲤鱼山、狮子山等水坝进行正式发掘。同时，省考古所还与山东大学、南京大学联合对坝体和库区进行了勘探调查。此次确证的良渚古城外围水利系统，位于古城的北面和西面，共由11条堤坝组成，这些堤坝根据形态和位置的不同可分为长堤和连接两山的短坝，其中短坝又可分为建于山谷的高坝和连接平原孤丘的低坝。7条坝体的样本送去北京大学实验室里进行碳14检测，结果显示，时间都在距今4700-5100年之间，属于良渚文化早中期。这一考古界的重大发现，将改写都江堰“世界迄今仅存的叹为观止的生态工程”之说，同时也开启了史前水利考古研究的新领域。•都江堰位于四川省成都市都江堰市城西，坐落在成都平原西部的岷江上，始建于秦昭王末年(约公元前256～前251)[1]，是蜀郡太守李冰父子在前人鳖灵开凿的基础上组织修建的大型水利工程，由分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等部分组成，两千多年来一直发挥着防洪灌溉的作用，使成都平原成为水旱从人、沃野千里的天府之国，至今灌区已达30余县市、面积近千万亩，是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、仍在一直使用、以无坝引水为特征的宏大水利工程，凝聚着中国古代汉族劳动人民勤劳、勇敢、智慧的结晶。•都江堰是由渠首枢纽、灌区各级引水渠道，各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成的一个庞大的工程系统，担负着四川盆地中西部地区7市（地）36县（市、区）1003万余亩农田的灌溉、成都市50多家重点企业和城市生活供水，以及防洪、发电、漂水、水产、养殖、林果、旅游、环保等多项目标综合服务，是四川省国民经济发展不可替代的水利基础设施，其灌区规模居全国之冠新中国成立后，随着水坝建设事业的发展，水坝工程地质学也应运而生，并日益发展壮大，大致经历了三个时期：•50年代至60年代中期。这一时期中国建设了许多的水坝，主要集中在中国东部和中部地区。最著名的如淮河流域的梯级水坝，板桥、石漫滩、响洪甸、梅山、佛子岭等，黄河上的三门峡，浙江的新安江，资水的柘溪，广东新丰江，江西上犹江等。这一时期所建大坝的主要特点：（1）坝高不大，绝大多数都在100m以下；（2）坝型以砼重力坝和当地材料坝为主，对基础要求相对较低；（3）地质条件相对较简单，火成岩、变质岩坝基占多数，很少遇到诸如岩溶坝基，缓倾角含软弱夹层坝基，断裂构造复杂的坝基，高地震烈度区，以及人工高边坡和大跨度地下洞室等可能遇到的复杂地质问题。这一时期也有少数大坝因地质勘察工作深度不够或缺乏经验，开工后因地质条件复杂而被迫停工；也出现了诸如梅山水库右坝肩岩体过量位移，新丰江水库诱发地震，柘溪水库塘岩光滑坡等事故。这一时期是中国水坝工程地质锻炼队伍、累积经验、培养人才，为今后的发展奠定基础的重要阶段。60年代初，由中国科学院和水电部水电建设总局联合组织从事水坝工程地质勘察，并有一定经验的专业人员，以地质力学、岩体结构等理论为指导，对120多个水坝的工程地质勘察成果进行了整理分析，对其中30多个大、中型工程进行了现场调查，在此基础上系统地总结了建国以来水坝建设工程地质的实践经验，并分专题从理论上做了概括和提高，编写出版了《水利水电工程地质》一书。•60年代后期到80年代中期。这一时期，中国在一些地质条件复杂的地区，兴建了一批有代表性且规模很大的大坝，如在岩溶十分发育且构造复杂的乌江渡，兴建了我国第一座高达165m的岩溶坝基高坝；在各种地质条件均很复杂的青海龙羊峡建设了我国当时最高的重力拱坝——龙羊峡大坝；在白山水电站兴建了我国第一座大跨度地下厂房；在长江干流白垩纪红层上兴建了长江第一坝——葛洲坝水电站。上述工程建设及相应的工程地质勘察，全方位地为提高中国大坝建设的工程地质勘察与研究水平提供了条件。如乌江渡水电站的成功建设，从根本上克服了在岩溶地区兴建高坝的恐惧心理；葛洲坝大坝的建设，全面积累了研究坝基软弱夹层的经验；龙羊峡大坝在拱坝坝基稳定性分析及地质缺陷处理、近坝库岸滑坡危害性评价及监测技术、泄洪雨雾对下游岸坡稳定的影响等多方面，为大坝工程地质勘察提出了新问题，提供了新经验。为适应这些复杂地基地质勘察工作的需要，勘察新技术、新方法的研究在这一时期也取得了明显的进步。•80年代后期至90年代，中国政府为进一步综合利用水资源和防治水害，相继决定兴建当今最引人瞩目的三个巨型水利水电工程，即雅砻江二滩工程、黄河小浪底工程和长江三峡工程。这三大工程具有以下共同点：1）无论从工程规模、综合效益和建筑物的复杂性都处于当今世界的前列；2）三个工程都有各自独特的复杂的工程地质问题，如二滩工程的区域构造稳定性，坝址区高地应力及大跨度地下厂房；小浪底工程近水平含软弱夹层地层中，大跨度、高密度地下洞室群开挖；三峡工程永久船闸深开挖高边坡及水库移民环境地质问题等。3）三个工程都经历了数十年的工程地质勘察与研究，有庞大的勘察工作量和丰富的勘察研究成果。二滩工程和小浪底工程已分别于1998年和1999年建成发电，三峡工程的施工，已跨过了受地质条件控制的关键阶段，前期勘测所做的主要结论都已得到检验。这三大工程的成功建设，标志着中国工程地质的实践经验和学术水平，已登上世界水坝建设工程地质研究的前沿。自1985年至1995年，国家在“七·五”、“八·五”、“九·五”重点科技攻关中，针对这三大工程的重大地质问题都列有专题进行研究。包括：区域构造稳定性评价和地震危险性分析；地震遥测台网建设及水库诱发地震研究；库岸滑坡的调查、稳定性分析计算、失稳判据研究、监测和预警系统；复杂地质条件下高重力坝及高拱坝坝基坝肩稳定性分析、地质概化模型及岩体力学参数取值原则与方法；人工开挖高边坡的稳定性评价、各种本构模型条件下的二维、三维计算、岩体时效变形效应；裂隙岩体渗流场及岩体水动力学；复杂地质条件下，如高地应力区、水平地层含软弱夹层地区大跨度地下洞室围岩稳定；大型不稳定块体的支护措施等。由于筑坝地区的迅速扩大，天然建筑材料愈来愈受到客观条件的限制，推动了各种新型天然建筑材料的研究。这一时期，为适应上述三大工程地质勘察与研究工作的需要，勘测新技术、新方法的引进、开发和推广工作也得到飞速的发展。如遥感技术、弹性波CT技术的广泛应用，大型地质力学模型试验，计算机技术和各种工程勘测软件的迅速开发，新一代钻孔彩色电视，高边坡快速编录技术，岩体质量分级及检测，GPS和GIS的广泛应用等。上述大量的专题研究和新技术新方法的推广应用，不仅满足了二滩、小浪底、三峡三大工程复杂地质问题研究的需要，而且迅速将我国大坝工程地质勘察技术推进到了世界领先的前沿水平。•1.水力资源丰富，雅鲁藏布江、金沙江、怒江开发潜力巨大•根据中国2003年水力资源复查成果，大陆水力资源理论蕴藏量在1万千瓦及以上的河流共3886条，水力资源技术可开发装机容量为6.61亿千瓦，年发电量2.99万亿千瓦时，水能资源技术可开发量居世界首位。•中国水力资源分布西多东少，相对集中于西南地区(包括四川、重庆、云南、贵州、西藏)。经济相对落后的西部地区水力资源量占全国总量的比重高达81.7%，西南地区就占了66.7%;其次是中部地区，占比为13.0%，而用电负荷集中的东部地区，水力资源量占比仅为5.3%。中国水力资源主要集中在大江大河干流，如金沙江、雅鲁藏布江、澜沧江和怒江等河流干流，便于集中开发。长江、金沙江、雅砻江、大渡河、乌江、澜沧江、黄河、怒江、红水河和雅鲁藏布江等十大流域的总装机容量为3.7亿千瓦，占全国技术可开发装机容量的55.5%。截至2013年底，十大流域(河流)已建装机容量11803万千瓦，占全国已建装机比例46.3%;在建装机容量约为3500万千瓦;待建装机容量21360万千瓦，占全国待建装机容量的58.3%、其中，雅鲁藏布江、金沙江、怒江等3条河流是中国未来水电开发的重点河流，其待建装机容量超过1.5亿千瓦，占十大河流待建总规模的70%以上，开发潜力巨大。•2.水电布局将更加合理，西部地区将取得长足发展•根据中国水力资源的区域分布特点和开发现状，预计未来中国西部地区大型水电基地建设将取得长足发展。具体项目包括乌江、南盘江红水河水电能源基地;金沙江、澜沧江、雅砻江、大渡河大型水电能源基地;黄河上游、雅鲁藏布江中游水电能源基地以及怒江中下游大型水电能源基地和藏东南西电东送接续能源基地的建设等。本展望期内，西部水电开发利用中还应当注重加强大流域梯级水电站群联合调度运行管理。•未来对东中部地区的水电开发利用则应当根据其水力资源情况，适度加快抽水蓄能电站的建设，建设长江水电能源基地，合理开发剩余水能资源。同时，未来对东中部地区的水电在开发利用中要逐渐从重开发向开发、保护与管理并重转变。•从世界范围看•到2013年底，全球常规水电站装机容量超过10亿千瓦，中国、巴西、美国、加拿大和俄罗斯是全球已建常规水电站装机容量排名前5位的国家，五国已建常规水电站装机容量约占全球的55%。其中，中国水电装机容量2.6亿千瓦，是全球水电装机第一大国。目前中国水电装机开发利用率约为45%，本展望期内仍有一定增长空间。•预计到2020年•中国常规水电装机规模达到3.4亿千瓦，抽水蓄能电站装机容量达到4500万千瓦，水电总装机容量达到3.8亿千瓦左右，2015～2020年间年均增长1300万千瓦左右，由于其余新能源装机快速发展，2020年水电装机容量占比较2014年(22.2%)小幅下降，为19%;2020年水力发电量达到1.3万亿千瓦时左右，较2014年增长24.8%，年均增长3.8%，占发电量的比重较2014年小幅提升，为19.6%。考虑到剩余待开发水电资源集中在西南和西北地区，2020年后，通过创新移民机制，加强水电开发的生态环境保护，每年可新增装机800～1000万千瓦，2030年水电装机规模达4.5亿千瓦，发电量约1.45万亿千瓦时，装机占比和发电量占比分别为18.8%和16.9%。•作为学习水利水电的学生，水利水电的发展与我们密切相关，我们应该时刻关注，时刻准备着，为祖国的水利水电事业做出自己的贡献，为了自己美好的明天而努力！