水利工程技术的回顾与展望分析

水利工程技术的回顾与展望分析
摘要：本文首先将我国水利工程技术的发展时期划分为萌芽期、发展期及繁荣期三大时期，并分别进行了技术分析。

其次，本文概述了我国水利工程技术现状，并给出了一系列技术的未来发展目标走向。

关键词：水利工程；技术；回顾；展望
一、水利技术发展回顾
水利工程技术大致上可分为水文、水理、水工结构物、坝工、水环境、水资源规划及水利信息等，我国的水利事业在过去几十年随着我国经济发展而逐渐成长，在不同发展时期，配合政府从事不同领域水利事业及技术发展。

（一）萌芽期
这主要是建国之后的一段时期，从事的工作主要为水库的规划设计及监造工作，并进行在水库安全评估研究工作。

这一时期我国水利部门的工作重点为水利建设工作，当时我国各地区兴建的水库工程技术发展以大坝工程技术、河川工程、水文、水理分析、水资源规划为主。

技术上以苏联技术支援为主导，我国水利工程的前辈们努力吸收新信息，使其为转化为本土的技术。

在水文工作方面，以分析可能最大暴雨、可能最大洪水量及洪水频率分析为主要的发展方向；在水理分析方面，大多遵循“design of small dam”的方法，以水工结构物的设计水理为主，在河川水理方面则以标准步推法计算回水曲线，而粗糙率的制定大多根据经验法则判定。

在大坝
工程方面，我国水利工程部门已能掌握土石坝及混凝土拱坝的设计及施工技术，大坝应力分析除使用传统分析方法外，已开始尝试使用有限元素法分析大坝应力。

在水资源规划方面则多以水库的运转规划研究及水源运用分析为主，利用计算机模拟水库出水量的变化及研究缺水指数，并应用于工程案例上。

（二）发展期
本时期主要工作是水资源工程方面主要为淡水流域水库防洪联合作业的研究、水库水源调配研究及南部地区水资源长程供应的研究等，并开展在水库建设及安全评估工作。

在河川工程方面，主要是水库护岸增建、引水改善工程、溪河道治理工程及排水系统改善规划等。

这一时期我国水利工程技术发展可谓突飞猛进，主要为拱坝的规划设计及监造技术。

我国水利部门结合国内专家完成诸多大型水库的兴建。

在坝工技术方面，拱坝应力分析工作已大量使用有限元素法辅助设计工作，除进行仿静态分析外，动态分析也大力发展，并应用于工作上。

诞生了大坝基础层缝处理新工法、树立地质弱面处理等成功案例，而混凝土温度控制技术在该时期也已纯熟应用于水库兴建工程上。

在水文分析方面发展本土化的台风暴雨模式法，依据历史纪录，评估分析每一场台风可能带来的暴雨，进而评估水库最大可能洪水作为溢洪道设计洪水量的依据。

上述方法也成为我国各地区最大可能洪水分析的本土化方法，并持续改善延用至今。

在水理分析方面则引进溃坝洪水，利用特征线法及溃坝洪水分析模式，演算淡水河流域的溃坝分析。

该时期我国水利工程部门也
进行大型抽水站的规划设计工作，将土木工程、水利工程、机电工程整合为一完整的抽水站工程技术，为后来我国各地区抽水站工程技术建立规范与标准。

（三）繁荣期
本时期水利技术发展于工程设计、水资源规划、水库安全评估、水利信息、水域环境研究与调查、都市防洪与排水、海岸工程及地下水资源工程等各方面均有技术提升的成效。

这一阶段我国水利部门的主要贡献为发展国内自主研发的二维通用型水理分析模块（sec-hy21），这一模型的开发奠定我国水利工程除顾问业务外，与国外大型树立工程研究机构并驾齐驱。

第一，在溃坝洪水分析方面，使用所研发的二维明渠流水理分析软件sec-hy21，以及参考美国气象局所开发的dambrk 及fldwav 模型，来计算坝体溃决的出流量历线。

另外引进由水利部门与荷兰wl-delfthydraulic公司合作共同研发的二维淹水模拟程序——sobek模型，应用在易淹水地区的综合治水规划中，发挥战略规划与防救灾应变的功效。

第二，本阶段我国水利工程部门更引进世界顶尖流体动力学（cfd）模拟软件——flow-3d，应用于水利工程的设计，作为水库溢洪道水理计算、水力电厂平压塔模拟、水力电厂进水口输砂模拟的工具，让使用者以精确的模型进行水力分析。

通过flow-3d的multi-block 网络设计，可显示水如何通过整个3d水库模型的状况。

第三，在地下水技术方面，为考量地下水饱和及饱和层间的水流变化情况，及后续地球化学反应需求（coupled varably saturated flow， heat
transfer and reactive chemical transport），我国水利部门引进了美国中佛罗里达大学叶高次教授开发的地下水模型及地球化
学模型（femwater），以有限元素法求解空间变化，而在时间上则以有限差分法进行地下水流场的模拟。

同时，水利部门更与国家研究台风的部门合作共同发展hydrogeochem的研发及推广工作。

二、水利技术发展的展望
我国水利工程技术的进展已具有几十年的历史，水利工程领域内涵盖多种工程类型，诸如：坝工、水库、水力发电、隧道、地工、河川防洪、灌溉排水、抽水站等。

随着时代的变迁，水利工程又将海事工程项目加以纳入，进行有关水资源开发、坝堰、防洪、灌溉、排水、河川、海岸、海事、港湾、海水淡化、水土保持等工程及水利信息等工作。

我国水利工程建设正处于高峰阶段，是目前世界上水利工程施工规模最大的国家。

近几年，我国水利工程施工的新技术、新工艺、新装备取得了举世瞩目的成就。

在基础工程、堤防工程、导截流工程、地下工程、爆破工程等许多领域，我国都处于领先地位。

近几年来，我国的水利建设处于快速发展的时期.水利工程施工的技术，工艺、材料和设备等方面都取得了举世瞩目的成就。

在施工关键技术上取得了新的突破，通过大容量、高效率的配套施工机械装备更新改建，我国大型水利工程施工速度和规模有了很大提高。

新型机械设备在堤坝防渗中的应用，有效提高了施工效率。

系统工程的应用，进一步提高了施工组织管理的水平。

就目前而言，在洪水、台风等自然灾害造成我国各地区人民生命财产损伤之时，中央及地方政府除了对于水土保持及河川工程等更新工程积极推动外，对于防灾业务也应积极加强宣导，水利技术的提升值得身为水利工程师们所警醒。

而为了应对气候变迁的议题，水利技术除了传统水利建造物改善衍生的技术问题外，也须加入再生能源的课题。

在下一个十年内，我国水利工程部门除检讨评估过去的发展外，也须秉持地方公众参与服务精神，在考量未来我国各地区的社会发展及国内外水利技术的发展而提升自身的技术，以迎接新的挑战。

在下一个十年内，我国水利工程部门的水利工程师们仍需持续努力建立新技术、提升现有技术、开拓业务、可持续经营及将宝贵的经验传递给下一代的水利工程师们。

利技术的发展方向为应对现今环境的变化，有以下目标更待大家努力发展：国土复育综合治水、防洪防灾整体规划、淹水潜势分析、全球气候变迁对水环境的冲击及减轻对策、水库建设及清淤新方法、水利工程构造物紧急修护方法、离岸风力发电的海事工程、水库安全风险管理、海洋能源的利用、自行研发三维水理分析模式并广泛应用于水利工程、水资源政策、经济、法规的技术研发等。

参考文献：
[1]夏仲平.水利工程施工截流技术进展[j].人民长江，2005年第12期.
[2]刘振昌.浅谈水利工程施工技术[j].黑龙江科技信息，2012年第12期.。