水是环境的重要组成部分，水利活动对环境的影响是多方面的，其正面效应有：防治洪涝灾害，发展灌溉，改善航运，开发水电，水土保持，为人类生活生产、生态、环境提供水源；其负面影响主要有：修建水库淹没大片土地、迁移大量移民；大型水库水温分层分布，影响水生生态；河道闸坝阻挡鱼类回游、繁衍生息；水库低温水下泄，影响下游生态环境；上游用水过多，引起下游缺水、断流；上游未经处理排出的废污水，造成下游河道污染；过量超采地下水，引起地面沉降。因此，加强需水用水管理，提高用水效率，保护和改善生态环境是水利工作的重要任务。
一般来讲，当前可供利用或可能被利用，且有一定数量和可用质量，并在一地区能够长期满足某种用途的并可循环再生的水源称为水资源。水资源的特征主要有以下这些：（1）再生性：在太阳能的作用下，水在自然界形成周而复始的循环。即太阳辐射到海洋、湖泊水面，将部分水汽蒸发到空中。水汽随风漂流上升，遇冷空气后，则以雨、雪、霜等形式降落到地表。降水形成径流，在重力作用下又流回到海洋、湖泊，年复一年的循环。因此，一般认为水循环是每年一次。（2）时间和空间的分布的不均匀性：在地球表面，受经度、气候、地表高程等因素的影响，降水在空间分布上极为不均，如热带雨林和干旱沙漠、赤道两侧与南北两极、海洋和内地差距很大。在年内和年际之间，水资源分布也存在很大的差异。度冬季和夏季，降雨量变化很大。另外，往往丰水年形成洪水泛滥而枯水年则干旱成灾。（3）水资源的稀缺性：地球上淡水资源是有限的，但世界人口急剧增加，工农业进一步发展，城市不断的膨胀，对淡水资源的需求量也在快速增加。再加之水体污染和水资源的浪费现象，使某些地区的水资源日趋紧张。（4）水的利、害双面性：自古以来，水用于灌溉、航运、动力、发电等，为人类造福，为生活、生产做出了很大的贡献。但是，暴雨及洪水也可能冲毁农田、淹没家园、夺人生命，如果对水的利用、管理不当，还会造成土地的盐碱化、污染水体、破坏自然环境等，也会给人类造成灾难。正所谓水能载舟，亦能覆舟。
我国江河众多，流域面积在100km2以上的河流有5万多条，1000km2以上的约有1500多条。但受气候和地形的影响，河流分布很不均匀，绝大部分河流分布在我国东部湿润、多雨的季风区，西北内陆气候干燥、少雨，河流很少。
我国有1km2以上的湖泊2300多个，总面积7187km2,约占国土面积的0.8%;湖水总储量约为7088亿m3,其中淡水量占32%.我国还有丰富的冰川资源，共有冰川43000余条，集中分布在西部地区。总面积58700km2,占亚洲冰川总量的一半以上，总贮量约52000亿m3.我国平均年降水量为61889亿m3,平均降水深648.4mm,年均河川径流量27115亿m3,合径流深284.1mm.河川径流主要靠降水补给，由冰川补给的只有500亿m3左右。我国年平均地下水资源为8287.6亿m3.
根据分析计算，我国地表水和地下水的量分别为27115和8288亿m3,扣除二者间的重复量7279亿m3后，则我国多年平均水资源总量28124亿m3.
2水工建筑物--大坝
大坝概念：挡水建筑物的代表形式就叫坝。可分为土坝、重力坝、混凝土面板堆石坝、拱坝。 堤坝式水电站中的主要壅水建筑物，又称拦河坝。其作用是抬高河流水位，形成上游调节水库。坝的高度取决于枢纽地形、地质条件，淹没范围，人口迁移，上、下游梯级水电站的关系以及动能指标等。截至1989年，中国大陆水电站最高的大坝的高度为178米，世界上最高的大坝的高度为 325米（土石坝）。大坝的安全极其重要，所以应加强对大坝安全的监测。建坝过程中及建坝后，对周围环境的影响也应充分考虑。大坝可分为混凝土坝和土石坝两大类。大坝的类型根据坝址的自然条件、建筑材料、施工场地、导流、工期、造价等综合比较选定。
2.2、大坝的分类
混泥土坝分为重力坝、拱坝和支墩坝3种类型。
①重力坝：依靠坝体自重与基础间产生的摩擦力来承受水的推力维持稳定。 重力坝的优点是结构简单，施工较容易，耐久性好，适宜于在岩基上进行高坝建筑，便于设置泄水建筑物。但重力坝体积大，水泥用量多，材料强度未能利用。
②拱坝：为一空间壳体结构，平面上呈拱形，凸向上游，利用拱的作用将所承受的水平载荷变为轴向压力传至两岸基岩，两岸拱座支撑坝体，保持坝体稳定。拱坝具有较高的超载能力。拱坝对地基和两岸岩石要求较高，施工上亦较重力坝难度大。在两岸岩基坚硬完整的狭窄河谷坝址，特别适于建造拱坝。一般把坝底厚度T与最大坝高H的比值（T/H）小于0.1 的称为薄拱坝；在0.1~0.3间的称为拱坝；在 0.4~0.6间的称为重力拱坝。若T/H 值更大时， 拱的作用已很小，即近于重力坝。
③支墩坝：由倾斜的盖面和支墩组成。支墩支撑着盖面，水压力由盖面传给支墩，再由支墩传给地基。支墩坝是最经济可靠的坝型之一，与重力坝相比具有体积小、造价低、适应地基的能力较强等优点。按盖面形式，支墩坝主要可分为3种：盖面为平板状的称为平板坝；盖面为拱形的称为连拱坝；盖面由支墩上游端加厚形成的称为大头坝。支墩坝一般为混凝土或钢筋混凝土结构。和重力坝比较，支墩坝具有如下特点：上游盖面常做成倾斜状，盖面上水重可帮助稳定坝体；支墩坝构件单薄，内部应力均匀，能充分发挥材料的强度；支墩的侧向刚度较小，设计时应对侧向地震时支墩的工作条件进行验算；支墩坝对地基条件的要求较重力坝高。
土石坝包括土坝、堆石坝、土石混合坝等，又统称为当地材料坝。它具有就地取材、节约水泥、对坝址地基条件要求较低等优点。一般当地材料坝由坝体、防渗体、排水体、护坡等4部分组成。
①坝体：坝的主要组成部分。坝体在水压力与自重下主要靠坝体自重维持稳定。 ②防渗体：主要作用是减少自上游向下游的渗透水量，一般有心墙、斜墙、铺盖。 ③排水体：主要作用是引走由上游渗向下游的渗透水，增强下游护坡的稳定性。 ④护坡：防止波浪、冰层、温度变化和雨水径流等对坝体的破坏。
3水电站与水泵站
3.1、水电站 3.1.1水电站的类型
根据集中水头方式的不同，水电站分为：坝式水电站，引水式水电站和混合式水电站 水力发电原理：水能→水轮机→机械能→发电机→电能→输变线路→用户。水轮机概念：水流能量转换成旋转机械能的动力机械
3.2水泵站简介
水泵站按用途分为灌溉泵站、排水泵站、排灌结合泵站、供水泵站、加压泵站、多功能泵站等；按能源分为电力泵站、内燃机泵站、水力泵站、太阳能泵站、风力泵站等。按能否移动分为固定式泵站、半固定式泵站和移动式泵站（即泵车、泵船）；按主泵类型分为离心泵站、轴流泵站和混流泵站等；按设计总流量或受益面积分为大、中、小型泵站。水泵站一般在下列情况下兴建：采用自流灌排不可能或不经济；需机电提水与自流引水相结合；为城镇供水和解决人畜饮水；采用机压喷灌或滴灌；抽水蓄能和跨流域引水等。中国最大的排灌泵站是江苏省江都排灌站，总抽水流量473米3/秒，扬程7~8米；单级扬程最高的泵站是陕西省关中抽黄（河水）工程东雷二级泵站，扬程215米。乌克兰的卡克霍夫提灌工程 ,总抽水流量为530米3/秒。美国加利福尼亚州的埃德蒙斯顿泵站，净扬程587米，最大抽水流量126米3/秒
4水土保持工程
4.1主要措施
工程措施、生物措施和蓄水保土耕作措施是水土保持的主要措施。
工程措施指防治水土流失危害，保护和合理利用水土资源而修筑的各项工程设施，包括治坡工程（各类梯田、台地、水平沟、鱼鳞坑等）、治沟工程（如淤地坝、拦沙坝、谷坊、沟头防护等）和小型水利工程（如水池、水窖、排水系统和灌溉系统等）。
生物措施指为防治水土流失，保护与合理利用水土资源，采取造林种草及管护的办法，增加植被覆盖率，维护和提高土地生产力的一种水土保持措施。主要包括造林、种草和封山育林、育草。
蓄水保土耕作措施以改变坡面微小地形，增加植被覆盖或增强土壤有机质抗蚀力等方法，保土蓄水，改良土壤，以提高农业生产的技术措施。如等高耕作、等高带状间作、沟垄耕作少耕、免耕等。 开展水土保持，就是要以小流域为单元，根据自然规律，在全面规划的基础上，因地制宜、因害设防，合理安排工程、生物、蓄水保土三大水土保持措施，实施山、水、林、田、路综合治理，最大限度地控制水土流失，从而达到保护和合理利用水土资源，实现经济社会的可持续发展。因此，水土保持是一项适应自然、改造自然的战略性措施，也是合理利用水土资源的必要途径；水土保持工作不仅是人类对自然界水土流失原因和规律认识的概括和总结，也是人类改造自然和利用自然能力的体现
5水闸
5.1水闸类型
水闸，按其所承担的主要任务，可分为：节制闸、 进水闸、 冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12m×12m活动平板门胸墙，其下为12m×12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引（排）水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式。
5.2水闸组成
水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成。闸室是水闸的主体，设有底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。水闸在河床设置的防冲槽、护底及铺盖，用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭水流冲刷，并与闸室共同组成足够长度的渗径，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，由护坦、 海漫、 防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成，用以引导出闸水流向下游均匀扩散，减缓流速，消除过闸水流剩余动能，防止水流对河床及两岸的冲刷。
5.3水闸工作特点和设计要求
水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和排水系统，确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取有效的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于平原地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产 生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、管理，以及有利于环境绿化等。
5.4水闸设计的主要内容如下。
闸址和闸槛高程的选择 根据水闸所负担的任务和运用要求，综合考虑地形、 地质、 水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素，经过技术经济比较选定。闸址一般设于水流平顺、 河床及岸坡稳定、 地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在水利枢纽中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址高程。 水力设计 根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用水跃消能，通过水力计算，确定消能防冲设施的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。大型水闸的水力设计，应做水力模型试验验证。
防渗排水设计 根据闸上下游最大水位差和地基条件，并参考工程实践经验，确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，
须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。
结构设计 根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算，必要时，应结合地质条件和结构特点研究确定地基处理方案。对组成水闸的各部建筑物（包括闸门），根据其工作特点，进行结构计算。
6水利工程施工
6.1土石坝施工技术
利用土、砂、石等当地材料填筑堤坝，有着悠久的历史，施工经验也相当丰富。土石坝的施工方法很多，应用最早，采用最广泛的是分层压实法（见图），以后又相继应用水力冲填法筑坝、振动碾压法筑坝以及定向爆破筑坝等。由于岩土力学理论的发展和新技术、新设备的采用，土石坝的施工技术不断提高。主要表现在：①施工机械化程度日益提高，许多工程从料场开采、运输、上坝到铺散、压实的全过程实现了机械化联合作业，上坝强度高，用人少，工期短，填筑质量可以保证；②筑坝材料使用范围扩大，重型压实机具的采用使劣质当地材料得到合理利用；③充分利用溢洪道、水工隧洞等开挖出来的土石料筑坝，尽量做到挖填平衡，降低造价；④高土石坝的比重逐步上升。20世纪70年代，在新建的高度超过100m的高坝当中，土石坝占65%.世界上已建成的最高土石坝为苏联的罗贡坝。该坝坝高335m,坝体方量7550万m3.修建比较快的为美国奥罗维尔斜心墙土石坝，坝高235m,坝体方量5960万m3,施工人数500人，工期4年（1963~1967），日上坝6.1~7.6万m3,最高年上坝1728万m3. 中国土石坝的发展不均衡。在已建的水库中，土石坝居大多数，但截至1982年坝高超过100m的19座高坝中，土石坝仅有5座。由于施工机械不配套，用人较多，工期较长，加上其他因素，造价较高。中国的最大体积土坝为岳城水库土坝，坝体方量2600万m3;最高的土石坝为台湾的曾文坝，坝高133m;填筑较快是密云水库粘土斜墙土坝，坝高66.4m,主副坝坝体方量万m3,两年建成（1958~1960），最高月上坝235.5万m3,最高日上坝11.8万m3.60年代南水水电站采用定向爆破法施工修建粘土斜墙堆石坝，坝高81.3m.80年代关门山水库和西北口水库采用混凝土面板堆石坝，坝高分别为58.5m和95m.混凝土面板堆石坝是具有竞争力的坝型。 中国水利资源大部分集中在西部，大多处于交通不便，地质条件复杂的地区，开发水电的自然条件和施工条件越来越差。土石坝较易适应复杂的地质条件，能就地取材，节约水泥，且减少场外运输，降低工程造价。需要解决的技术问题是：①深覆盖层的处理；②施工导流及渡汛措施；③大流量、高流速的泄洪设施；④在缺乏粘土或多雨地区，采用混凝土面板或沥青混凝土等防渗措施。
6.2混凝土坝施工技术
20世纪初开始用混凝土修建重力坝。到30年代美国修建胡佛坝时发展起来的混凝土坝施工方法，为各国广泛采用，并经逐步改进，形成一套常规的施工方法。其主要内容是：①采用柱状浇筑法；②采用低热水泥、 降低水泥用量、 预冷骨料、加冰拌和、通水冷却、对混凝土表面进行保护等一系列混凝土温度控制措施；③根据坝体各部位工作和受力特点，采用不同标号的混凝土；④混凝土分层浇筑的施工缝需凿毛冲洗处理，并铺设一层水泥砂浆或细骨料混凝土；纵缝和横缝设键槽，待坝体温度降到稳定温度后进行接缝灌浆；⑤采用四级配或三级配骨料拌制混凝土，用平仓机平仓和强力振捣器或振捣器组振捣；⑥发展钢悬臂模板和预制混凝土模板，70年代初又发展自升式模板。常规的施工方法由于受到分缝分块、温度控制措施和接缝灌浆等影响，在施工进度和工程造价方面难以有突破性的进展。虽然有的工程混凝土年浇筑强度达到200~300万m3的较高水平，但平均每月坝体升高速度一般仅4~5m,少数超过6m.60~70年代，各国陆续对常规方法进行了一些改进，如：取消纵缝、通仓浇筑、取消接缝灌浆、严格温控措施、采用薄层浇筑以及采用高速缆机等高效大型施工机械设备等。例如：1973年建成的美国德沃夏克坝，坝高219m,采用通仓浇筑，自升模板，高速缆机等措施，在56个月内浇筑混凝土512万m3,月最大浇筑强度18.4万m3,年最大浇筑强度221万m3,施工人数1200人，大坝月平均上升4m.1983年第一台70万kW水轮发电机组开始运行的巴西伊泰普水电站，坝高180m,月最大浇筑强度34.8万m3,年最大浇筑强度303万m3,大坝月平均上升5.1~6.6m.60年代以来，拱坝增多。70年代后期，碾压混凝土筑坝技术兴起，即用分层压实的施工方法修筑混凝土坝。1980年日本建成坝高90m的岛地川坝，坝体方量31.7万m3;1982年美国建成坝高49m的威洛克里克坝，坝体方量30.7万m3.
中国绝大部分混凝土坝的施工方法基本上沿袭30年代的柱状浇筑法，只是在部分工艺上有所进展，如：①在混凝土内掺粉煤灰和外加剂以降低水泥用量，减少水化热；②使用组合钢模板，减少木材用量和减少模板安装工时；③人工生产砂石骨料，优化混凝土级配；④引进和研制混凝土施工专用设备（混凝土拌和楼、混凝土泵车、平仓振捣机等）。在中国混凝土坝施工中，投产较快的是新安江水电站，坝高105m,坝体方量175m3,从开工到第一台机组发电仅用3年时间（1957~1960）；浇筑强度最大的是葛洲坝水利枢纽，年最大浇筑强度203万m3,最高月浇26万m3.1986年在福建修建的坑口坝，是中国第一座全碾压式混凝土坝，坝高56.8m.对一些水利水电工程的部分坝段以及围堰采用了碾压混凝土的施工方法。 6.3施工管理
施工管理是在水利工程施工中对各项工序进行组织、检查、协调与控制的工作。其目的是以最少的人力、物力和资金，按照设计要求，确保工程质量和安全，使工程如期或提前竣工投入生产，发挥效益。施工管理的内容主要包括：①计划管理，这是管理工作的核心；根据施工组织设计，按施工阶段编制施工进度计划和作业计划，通过施工调度，开展工作，以保证任务如期完成。②技术管理，其中心内容是通过技术革新，改进施工方法和施工工艺，促进劳动生产率的提高，并为保证质量和安全制定相应的技术规程。③物资设备管理，指按质、 按量、 按施工进度供应所需的物资和机械设备，并改进物资设备的运输、保管和使用，以节约资金。④劳动工资管理，指合理安排人员编制、劳动组织、职工培训、 劳动保护、 工资奖励等工作。⑤工程定额管理，即对人力物力的消耗进行控制。它是计划管理的基础，通过计时观测和调查研究，掌握现行定额执行情况，并为制定新定额提供原始资料，不断提高定额水平。⑥财务管理，包括成本核算，减少建设费用，合理使用资金，从经济上控制施工全过程，保证施工任务的完成。
水利工程施工管理贯穿于施工准备、主体工程施工及工程完建投入生产等各个阶段。70年代末期，中国在水利工程施工中开始推行全面质量管理。80年代初期，在大中型水利工程中开始推行投资包干制和招标承包制。
6.4水利工程施工展望
第二次世界大战以来，水利工程不断发展，工程规模越来越大，加以一些条件优越的地点已经开发，将来许多高坝大库只能修建在人烟稀少的高山峡谷地区，面临地质条件复杂和交通不便等情况。由此带来一系列施工技术问题需要解决。如复杂地基处理、抗高速水流冲刷磨蚀、高坝快速施工、大跨度地下工程和长隧洞的快速掘进等。为了保证工程的施工质量，缩短建设周期，降低工程造价，水利工程施工技术的发展趋势是：①采用大容量、高效率并且配套的施工机械；②广泛采用新技术（如液压、电子、激光、声波等技术）、新材料（如高分子合成材料）和新工艺（如振动碾压、高压喷射、锚喷支护、快速掘进等），并不断发展；③运用系统工程的理论和电子计算机技术，进行水利工程施工的科学组织与管理。
水，是万物之源。她孕育了生命，使地球上的一切都生机勃勃；她滋润了万物，使世界中的一切生机盎然；她哺育了世界，使眼前的一切都充满了欢乐。不过，当人类尝着自己不爱护水资源所造成的苦果时，人类早已泣不成声，那是世界最后一滴水。
