水资源工程论文范文

2022-05-14

今天小编为大家推荐《水资源工程论文范文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。摘要：加利福尼亚州多年平均降水量不足600mm，且降水时、空分布严重不均。降水量北部高、南部低，冬、春两季降水集中而夏、秋两季显著偏少。19世纪中期的第一次淘金热潮和二战结束后的第二次经济淘金热潮，为加州注入了大批世界各地的移民。由于人口的大量增加，城市化进程的速度大大加快，灌溉农业也因此得到快速发展。

第一篇：水资源工程论文范文

水文水资源工程建设管理探讨

(阿坝州水文水资源勘测局)

摘要：如今我国政治、经济等各方面都呈现出快速发展的趋势，水文水资源工程建设也大量出现，水文水资源工程建设在我国综合实力提升方面发挥着至关重要的作用，对于促进经济发展是极为有利的。水文水资源工程建设能够实现电力、养殖以及灌溉等行业的进步，但是在实际的工程建设中可能会出现诸多问题，这就需要加强工程建设管理，及时发现工程建设管理中的问题，保证水文水资源工程建设的整体质量得到保障。本文就水文水资源工程建设管理的相关情况进行阐述与探讨。

关键词：水文水资源工程;建设管理

水文水资源工程建设中涉及到很多方面的内容，是专业性比较强的工作，工程建设管理的效果将直接影响到水文水资源工程的整体建设情况，关系到水资源的持续利用以及生态建设。当前我国正处于社会发展的重要时期，必须要做好水资源的开发利用工作，强化水文水资源的建设管理，提高工程建设的质量，满足社会发展的实际需要。

一、水文水资源工程建设管理的现状

1、建设主体不够明确

当前水文机构中缺少完善的管理制度，使得水文行业的发展受到限制。地级市的水文机构是依据流域水系的特点进行设置的，在行业设置的影响下，无法及时与地方沟通，很多时候一个地级市水文机构需要负责几个地级市的水文管理工作[1]。这种机构设置过程中就容易出现工程项目管辖权归属不明确的问题，项目管理主体不明确，水文水资源工程项目建设的效果以及产生的效益也会受到影响，不利于水文水资源事业的发展，对于水资源的持续利用也是不利的。

2、工程建设的机械设备不够充足

如今水资源短缺严重，水文水资源管理方面也出现了很多的问题，水文监测过程中使用的设备不够先进，数量上也存在不足，导致工作效率并不高。虽然先进的监测设备能够提高工作效率，但是在工程建设管理中却不能大量的使用，只能人力进行，这样不仅工作效率无法提高，还会出现严重的失误。因此政府的相关工作人员必须要科学的规划水资源工程项目，实现水资源的持续进步。

3、工程建设的跨度大

水文水资源工程项目建设中涉及到很多方面的内容，比如水文地质的测绘、信息化系统建设、数據中心、流域水质监测等内容[2]，不同专业知识间有很强的融合性。相比于其他工程，水文水资源工程建设有很大的不同，水文水资源工程建设的地点是变化的，并且工程建设的跨度加大，这就使工程建设管理的难度也相应增大。

4、工程施工管理比较随意

水文水资源具有一定的公益性，要结合我国的相关标准以及流程对水文水资源工程项目的建设进行管理，但是目前管理方式不够精细，工程管理人员的专业素质水平有待提升，在管理工作中不能认真执行质量管理制度，导致管理工作形式化严重，施工工序监督不到位，实际的工序与预期之间存在差异。

二、水文水资源工程建设管理策略

1、确定项目主体，完善法人制

建立工程项目法人能够使水文水资源过程建设的责任主体得以确定，项目法人能够对整个工程项目建设进行控制管理，并对上级部门负责。因此建立项目法人是极为重要的，可以结合工程建设管理的实际需要，建立工程项目管理部门，对工程建设的组织管理工作进行协调，如果水文水资源工程建设中出现问题，就可以由部门负责处理。项目法人部门需要有专门的技术管理人员，并掌握财务、经济、管理、技术、合同等方面的知识技能[3]。水文水资源工程建设中，先试行工程项目法人管理的相关制度，提高管理部门以及管理人员的工作积极性，使工程项目建设能够顺利推进。

2、加强工程设备投入，提高工程建设效率

水文水资源工程建设需要使用先进的机械设备，特别是水文监测中，需要开发新的技术，并且增加设备的使用数量，更好的帮助水文水资源工程的建设管理。近些年来，由于我国技术以及设备的落后使得水文水资源工程建设受到了极大的影响，因此随着科学技术的发展进步必须要积极引进先进的技术，投入大量的机械设备，优化工程建设的方式，将人力工作被机器操作代替，使工作效率得以提升，优化水文水资源工程项目管理的效果。

3、依据河流特征划分，提高工程建设率

水文水资源工程建设的跨度比较大，因此在工程建设管理中会存在比较大的难度。为了提高工程建設管理的效果，就需要结合工程建设位置的河流区域进行划分，位置划分时需要保证该位置有负责的项目法人，能够对工程流域进行管理，防止出现问题后负责人之间相互推诿责任。科学划分不同河流流域中的项目能够进一步强化管理人员的管理以及责任意识，提高工程建设管理的精准性。

水文水资源工程建设也涉及到很多专业性的知识，因此在工程建设管理的前期需要充分融合涉及到的领域以及知识，实现模块组合[4]，即使水文工程建设项目的位置出现变化，也不会影响水文工程项目的建设率。

4、加强施工过程管理，保证工程质量实现

科学划分工程项目，依据水文水资源工程建设的实际情况对项目进行划分，以此为基础对工程建设的质量进行评价。对施工单位进行监督，明确其是否按照质量管理的相关制度开展工作。工程建设的质量将质量管理体系作为重要的参考，但是在实际的施工中很多施工单位并没有认真执行这一问题，因此需要专门的工作人员监督工程管理，将质量管理体系的作用充分发挥出来，提高水文水资源工程建设的质量。实时监控工程建设管理，检查验收施工工序，合格之后才能够进行下一道工序建设。

结束语：

水文水资源工程建设是我国的基础设施，是关系到国计民生的重要工程项目，因此必须要加强水文水资源工程的建设管理，保证水资源的持续利用，为社会以及国家的持续建设奠定坚实的基础。工程建设管理中也需要强化管理人员的责任以及意识，使水文水资源工程建设目标顺利实现。

参考文献

[1]管新国. 水文水资源工程建设管理探讨[J]. 河南水利与南水北调，2016，04：99-100.

[2]谢加球. 研究水文水资源建设项目管理存在的问题及解决对策[J]. 低碳世界，2016，25：153-154.

[3]吴坤友. 水文水资源建设项目管理存在的问题及对策解析[J]. 中国水运(下半月)，2014，01：162-163.

[4]张楠，燕艳，于红梅. 浅议水文水资源建设项目管理存在的问题及对策[J]. 内蒙古水利，2017，01：43-44.

作者：李丛伟

第二篇：加利福尼亚州水资源调配工程

摘要：加利福尼亚州多年平均降水量不足600 mm，且降水时、空分布严重不均。降水量北部高、南部低，冬、春两季降水集中而夏、秋两季显著偏少。19世纪中期的第一次淘金热潮和二战结束后的第二次经济淘金热潮，为加州注入了大批世界各地的移民。由于人口的大量增加，城市化进程的速度大大加快，灌溉农业也因此得到快速发展。随着城市生活、工业和农业需水量的大幅度增加，加州南部及沿海地区的供水危机日趋紧张。为解决严重的水资源供需矛盾，合理地进行水资源优化配置，提高水资源的利用效率，自20世纪初开始，美国联邦政府、加州政府和加州地方政府(机构)分别主持，先后兴建了7项长距离调水工程，构建了一个较为合理和完整的加州水资源配置体系。阐述了加州水资源状况和调水工程体系建设的背景，并重点对调水工程建设的基本概况进行了系统介绍。

关键词：调水工程;水资源;供水需水;美国;加利福尼亚州

文献标识码：A

Water Transfer Projects in California

OUYANG Qi1，ZHANG Yuan-dong2

(1. Research Centre for Policy and Technology，Office of the South-to-North Water Diversion Project Commission of

the State Council，Beijing 100053;

2. State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

Key word：water transfer project;water resources;water supply;water demand;United States;California

1 加州水资源

1.1 自然地理概况

加利福尼亚州(简称加州)地处美国西部太平洋沿岸，介于北纬32°30'~42°与西经114°8'~124°24'之间，东接内华达州和亚利桑那州，南邻墨西哥，西濒太平洋，北界俄勒冈州。加州的行政面积约41万km2，在美国50个州中排名第三(仅次于阿拉斯加州和得克萨斯州)，其中陆地面积约占95.3%。1950年9月，加州正式加入美国联邦，2003年的人口达到3 548 万，其中洛杉矶市人口数量为1 004万，约占全州人口总数的28%。旧金山、洛杉矶和圣地亚哥3座大型城市均分布在太平洋沿岸。

加州中部为西北—东南方向延伸的中央河谷地区，南部为干旱的沙漠地区，北部为卡斯卡达山脉，东部为内华达山脉，西部为濒海山脉。全州地形条件相差悬殊：美国本土的最高点—惠特尼山海拔高度为4 418 m，最低点—死亡谷(Death Valley)的海拔只有-86 m，二者相距不足140 km之遥。加州西部沿海多山，濒海山脉的宽度约为30~65 km，海拔600~2 500 m。东部地区(尤其是东南端与东北端)为一片沙漠，内华达山脉位于这片沙漠的西部，蜿蜒690多km，宽80~130 km，高度超过落基山脉。内华达山区降水丰富，水系发达，湖泊众多(约有1 200多座小湖)。

全州夏季干旱，光热资源充足，冬季多雨。受地理条件影响，加州气温相差悬殊。东南部科罗拉多沙漠的夏季平均气温高达54℃，内华达山巅冬季异常寒冷。太平洋沿岸地区的气温变幅相对较小，一般最高气温不超过32℃，最低气温也不小于0℃。洛杉矶和旧金山的多年平均温度分别为18℃和14℃。

加州为美国经济规模最大的州，2003年的GDP达到1.47万亿美元，约占全美GDP总额的13%。农业是加州的经济主体，全州拥有300多万hm2可灌溉耕地，农作物约200余种。加州主要矿产为石油，年产量位居美国前列，仅次于得克萨斯及路易斯安那两州。此外，加州天然气、金、石棉、钨、硼、硅藻等矿产资源也十分丰富。加州工业发达，航天工业、电子工业、计算机工业均占世界显著地位。

1.2 水资源状况

1.2.1 主要河流水系萨克拉门托(Sacramento)河与圣华金(San Joaquin)河是加州两条主要的河流。萨克拉门托河发源于加州北部海拔约4 317 m的沙斯塔山附近，向南流经中央河谷北部，与圣华金河汇合后转向西流，最后注入太平洋旧金山湾。萨克拉门托河全长615 km，总流域面积约7万km2，多年平均流量856 m3/s，多年平均径流量270亿m3。萨克拉门托河的主要支流有麦克劳德(Mccloud)河、皮德(Pit)河、克利尔(Clear)河、卡顿伍德(Cottonwood)河、巴特尔(Battle)河、佩恩斯(Paynes)河、托梅斯(Thomes)河、迪尔(Deer)河、斯托尼(Stony)河、比龙特(Butte)河、费瑟(Feather)河、卡切(Cache)溪、亚美利加(American)河、普塔(Putah)河、圣华金河以及纳帕(Napa)河等[1]。

圣华金河为萨克拉门托河的最大支流，发源于加州莫诺县境内内华达山脉西坡约塞米蒂(Yosemite)国家公园东南部，河流首先向西南流经弗雷斯诺县，然后转向西北流，最后在旧金山湾北支舒森湾汇入萨克拉门托河。圣华金河全长560 km，多年平均流量222 m3/s，多年平均径流量70亿m3。圣华金河的主要支流有克恩(Kern)河、金斯(Kings)河、卡维亚 (Kaweah) 河、派恩(Pine)河、图乐(Tule)河、弗雷斯诺(Fresno)河、乔奇拉(Chowchilla)河、贝尔(Bear)河、默塞德(Merced)河、图奥勒米(Tuolumne)河、斯坦尼斯劳斯(Stanislaus)河、卡拉韦拉斯(Calaveras)河及莫凯勒米(Mokelumne)河等。

费瑟河位于加州北部，是萨克拉门托河第二大支流，分北支、中支和南支，北支发源于拉森山附近，中支与南支均发源于内华达山脉西坡。三条支流在奥罗维尔汇合后，继续向西南方向流经马里斯维尔和尤巴城，最后在萨克拉门托市以北30 km处汇入萨克拉门托河。干流全长95 km，其主要支流有尤巴(Yuba)河与贝尔(Bear)费瑟河河等。

科罗拉多河是一条由美国与墨西哥共享的国际河流，也是美国西南部干旱地区最大的一条河流。该河流发源于美国科罗拉多州中部落基山脉西坡，流向西南。干流流经科罗拉多州、犹他州、内达华州、亚利桑那州和加州，支流流经怀俄明州和新墨西哥州。该河流经加州东南部边界后，进入墨西哥境内。根据科罗拉多河流域7个州所签订的分水协议，加州每年约可利用54亿m3的科罗拉多河水。

除上述河流外，加州东北部还分布有克拉马斯(Klamath)河、伊尔(Eel)河及特尼提(Trinity)河等水系。加州地表水系分布情况如图1所示。

图1 加州河流水系

1.2.2 降水加州大部分地区属于干旱或半干旱地区，多年年均降水量约582 mm。降水多集中在11月至次年3月，具有冬季多、夏季少的特点。此外，加州的降水分布还存在北多、南少的特征(如图2所示)。萨克拉门托市周围地区多年平均降水量约500 mm。以萨克拉门托市为界，北部降水量较为丰富，山区年均降水量超过1 000 mm，局部地区超过2 500 mm;南部地区则迅速减少为250 mm，部分地区只有50 mm。加州1961-1990年平均降水量的分布情况如图3所示。

图2 加州不同地区降水量的年内月分配情况

图3 加州1961-1990年平均降水量分布情况

1.3 水资源利用状况

加州约拥有460个规模不等的地下水盆地，地下水资源总储量约为1 049亿m3。在多年平均情况下，地下水的年补给量约为88亿m3。自加州开始大规模开采地下水后，地下水的开采量不断增加，许多地区出现了不同程度的地下水超采现象。至1980年，加州地下水的年均超采量约达25亿m3。为了防止地下水过量开发所引发的不良环境地质问题，加州水资源管理部门及时采取了有效的地下水限采措施。至1990年前后，地下水的超采量降至15亿m3/a左右。

在多年平均情况下，萨克拉门托河和圣华金河每年供给城市生活、工业和农业利用的水量约190亿m3。随着农业灌溉技术的改进以及加州用水制度的改革，预计萨克拉门托河与圣华金河水资源的年利用量有望降低12~35亿m3。

在亚利桑那州和内达华州开始大规模利用科罗拉多河水资源之前，加州每年约从科罗拉多河引水100多亿m3。自科罗拉多河流域7个州签订分水协议后，加州每年只享有54亿m3的科罗拉多河水权，随着两个州在科罗拉多河引水量的大幅增加，加州从科罗拉多河每年可获取的水量将降低54~64亿m3，这将给加州的供水带来前所未有的压力。

加州1998年、2000年和2001年的降水量分别接近丰水年、平水年和枯水年的降水水平。因此，可选取1998年、2000年和2001年进行典型年的供水分析。如表1所示，加州平水年情况下的年用水量约786亿m3，其中地表水供水量约686亿m3，约占年总供水量的87%，地下水约占总量的13%;对于枯水年，因地表水可用资源量大幅下降，不得不暂时超量开采地下水来维系供水，地下水约占总供水量的22%;在丰水年，地表水资源较为丰沛，为了有效涵养地下水源，补偿枯水年地下水大量超采所造成的地下水库容亏欠，丰水年可酌情减少地下水的开采量，提高地表水的供水比例。如加州1998年地表水的供给量约占年总共水量的94%。目前，加州的循环水利用率尚且较低，不足1%。

自加州开始大规模发展灌溉农业以来，农业一直是用水大户。但从加州用水结构的变化趋势看，未来农业用水量将有所降低，而城市用水量将不断增加。20世纪60年代，农业年用水量约247亿m3，占总用水量(不包括河道生态用水)的90%以上;至1990年，农业用水量增至384亿m3，而农业用水所占比例降至77%;预计2020年，加州的年农业用水量约为356亿m3，农业用水比例降至67%。图4所示为加州不同时期的用水结构变化情况。

注：地表水供水量包括河道生态径流量;*表示典型年与平水年的降水量比值。

图4 加州不同时期的用水结构变化情况

2 调水工程背景

2.1 人口与城市发展

加州的历史沿革、城市发展和环境变迁无不与水密切相关。

在加州内华达山脉亚美利加(American)河谷地区发现金矿以前(1848年以前)，加利福尼亚是一片人迹稀少的处女地，溪泾漫流、沼泽成片、水禽成群。但Sutter Mill金矿的发现，使来自世界各地数以万计的的淘金者们，怀着狂热的暴富梦想涌入加州，加州的人口开始急剧增加，并迅速改造了这片荒蛮之地，包括对天然河流的改造和利用。

1849年底，加州已由1848年前的不足1.5万人增至10万人。1852年下半年，加州的人口已突破25万。1869年，随着第一条横贯美国大陆铁路的开通，大批怀抱致富希望和发财梦想的人仍继续移居加州。

人口的快速增长，加速了加州城市化建设的进程，这些由淘金者聚集而形成的城镇，后来逐渐发展成为当今经济繁华的大都市，包括当今举世闻名的旧金山(San Francisco)和洛山矶 (Los Angeles)。特别是19世纪末至20世纪初，随着石油的发现，洛杉矶市开始崛起，并迅速发展成为美国西部最大的城市。同时，由于人口的不断增加，粮食的需求量大幅增加，灌溉农业的规模也开始不断扩大[2](如图5所示)。

第二次世界大战结束后，现代工业开始兴起，就业机会增多，加之加州得天独厚的气候环境，又有大批移民涌入，加州又掀起了新一轮的经济“淘金”热潮。1940年，全州人口约700万，但发展到60年代，加州人口已经达到约1 600多万，超过纽约而成为美国人口最多的州。截止2003年，加州人口达到3 548万。目前，加州约2/3的人口居住在旧金山、洛杉矶和圣地亚哥等沿海地区。其中，奥伦奇至文图拉之间的大洛杉矶地区约居住1 583万多人口;旧金山湾地区的人口接近700万;加州第二大城市—圣地亚哥地区的人口近120万[3]。根据加州人口统计和预测结果，加州2030年的人口有望达到4 800万。图6所示为加州1850年至2030年的人口数量变化情况。

图5 加州不同时期的农业灌溉面积

图6 加州1850-2030年的人口数量

2.2 调水工程建设

加州水利工程的建设历史最早可追溯到1848年。最初，淘金者为了引水洗砂，因地制宜地挖掘了数百公里长的水道和沟渠。1854年之后，随着获得金子日益艰难;同时，由于人口的不断增加，粮食的需求量也大幅增加，灌溉农业的规模也开始不断扩大[2](如图5所示)。绝望的淘金者们为了生存，开始引水农耕和大力发展农业，并结合城镇供水需要，初步建立了规模很小的地方水利系统。这种小规模地方水利系统的初步建设，基本体现了加州人早期对水资源管理的认识和实践。

至20世纪初，洛杉矶和旧金山等城市已经发展到相当的规模。伴随着商业的迅速发展、人口的快速膨胀，耕地面积不断扩大，房地产业加速开发，水资源供给日趋紧张，地下水位也大幅度下降，人们开始认识到：仅仅依赖当时的水利资源远不能满足社区未来的发展需要。为了从根本上缓解加州南部地区水资源严重不足的问题，需要从水量丰沛的加州北部长距离调水至南部，为地方经济的持续发展提供可靠的水源。于是，为了解决城市供水问题，洛杉矶市于1908年开始修建第一条洛杉矶水道，从内达华山脉东部的欧文斯(Owens)河谷向洛杉矶市引水。

由于优越的气候和地理条件，很多往日的淘金者定居在旧金山湾地区。至1910年左右，旧金山湾东部地区的人口已达15万之多，其中包括旧金山1906年大地震时的近5万移民。当时，该地区主要由几家私营公司负责供水，供水保证率不高。为了满足东部地区不断增长的用水需求，同时保证该区的用水安全，加州政府于1923年组建了旧金山湾东部市政管理区(EBMUD)，负责东部地区的供水问题。1924年，EBMUD开始实施莫凯勒米(Mokelumne)水道工程计划，从圣华金河右岸支流莫凯勒米河向旧金山湾东部地区调水。

在旧金山湾东部出现用水危机的同期，旧金山市及周围县区也面临严重的供水不足。为此，旧金山市政府于1914年着手修建了奥沙赫里舍(O'Shaughnessy)坝，并于1924年开始新建赫齐赫齐(Hetch Hetchy)输水系统，从圣华金河支流图奥勒米 (Tuolumne)河调水。

英佩瑞尔(Imperial)河谷和考契拉(Coachella)河谷地处加州南部，这里耕地资源丰富，但降水量稀少。考契拉河谷的农业用水主要依靠开采地下水供给，由于地下水的资源量有限，无法满足大面积农业灌溉用水的需求。20世纪初期，英佩瑞尔灌区的灌溉用水主要通过一条名为阿拉姆(Alamo)的引水渠供给。由于阿拉姆引水渠经常发生运行故障，灌溉供水保证率较低。为此，英佩瑞尔河谷地区的农场主们希望重新修建一条新的供水渠。1934年，经美国国会立法授权后，联邦垦务局开始兴建全美灌溉系统，计划从科罗拉多河引水供给上述两个灌区农业之用，同时向圣地亚哥等地区提供部分城市用水。

自第一条洛杉矶水道开始通水后，洛杉矶市的用水保证率显著提高。但是，洛杉矶地区人口一直处于高速增长状态。为保证该地区未来供水的需求，同时解决洛杉矶南部城市的缺水问题，南加州市政水管区(MWD)于1933年开始兴建一项新的调水工程，从科罗拉多河引水。

中央河谷地区是加州耕地资源最丰富的地区。但是，由于无法提供充足的农业灌溉用水，该区宝贵的农业资源一直未能充分利用。为给中央河谷地区农业灌溉提供必需的水资源条件，加州政府计划通过发行债券的方式修建一项大型调水工程，从加州北部的萨克拉门托河向中央河谷地区实施调水。但由于美国当时正处于经济萧条时期，所发行的工程债券未能售出，不得不向联邦政府申请资金援助。1937年，美国联邦政府通过立法，授权由垦务局主管中央河谷工程的建设和管理工作。同年10月，中央河谷工程开工建设。

加州优越的气候环境和工作机遇在二战结束后吸引了大批的美国本土及国外移民，加州迎来了她金矿淘金之后的第二次“经济淘金”热潮，南加州的人口以前所未有的速度持续猛增。尽管联邦政府已经修建了中央河谷工程，但该工程的受水区只限于中央河谷地区，且工程主要目标是农业灌溉、防洪和航运，并未能够解决南加州城市、沿海及旧金山湾等地区的城市需水问题。为此，加州政府于1961年开始兴建加州水道工程。目前，加州水道工程一期工程已经完成，后期工程仍在不断扩建和完善。

3 调水工程系统

加州水资源空间分布的严重不均使得南部地区用水极度紧张，而人口数量和农耕面积南多北少的分布特点，更加剧了南部地区的水资源短缺状况，导致水资源分布与人口及经济发展极不协调的局面。为了从根本上缓解极度紧张的加州水资源供需矛盾，经过长时间充分地论证、筹备和立法程序，美国联邦政府、加州政府和加州地方政府(机构)分别主持建设了多项蓄水工程，特别是建设了多项远距离调水工程，不但有效地扩大了已有径流的利用程度，更为重要的是通过长距离调水措施，对加州水资源进行了合理的空间配置，初步形成了一个较为合理和完整的加州水资源调配系统。自20世纪初开始，在加州先后兴建了洛杉矶水道、莫凯勒米水道、赫齐赫齐水道、全美灌溉系统、科罗拉多河水道、中央河谷工程和加州水道，共计7项调水工程。图7为加州的调水工程输水线路分布图。表2为加州7项调水工程的相关信息。

图7 加利福尼亚州的调水工程布局

3.1 洛杉矶水道工程[4-7]

洛杉矶城市建于1781年。由于城市人口增长速度非常快，至1900年，洛杉矶城市的人口已经超过10万人。在这一时期，土地灌溉非常普遍。至1905年，洛杉矶河的水资源已几乎开发殆尽。为了解决地表水供给不足的问题，洛杉矶市采取了开发地下水的措施，其中包括在洛杉矶河沿岸修建集水廊道采集地下水以及在城市南部地区开采地下水。但是，由于洛杉矶河的径流利用率已经相当高，地下水得不到充足的补给，这种消耗性的地下水开采无法满足洛杉矶市长期的供水需求。为了确保该区长期、稳定的供水，洛杉矶政府决定修建调水工程，从400 km以外的欧文斯(Owens)河谷向洛杉矶市引水。

洛杉矶水道工程是加州第一条长距离、跨地区调水工程。该水道由工程师William Mulholland进行设计，于1908年开始建设，并于1913年完工。该工程建设预算费用为2 450万美元(实际建设费用不到2 300万美元)，工程建设共雇用了近10万劳工。第一条水道长359 km，管道直径约3.6 m，输水能力约为13.7 m3/s。其中包括39 km未衬砌渠道、60 km衬砌渠道、158 km暗渠、19 km钢制或混凝土管道及84 km 隧洞。此外，该工程的建设任务还包括长192 km的铁轨、2座水电站、272 km长的输电线、384 km长的电话线、1座水泥生产厂及总长度为800 km的公路。由于该水道完全采用自流方式输水，因此，输水费用较为经济。

限于第一条洛杉矶水道工程的输水能力有限，如果不增加新的输水设施，洛杉矶在莫诺(Mono)湖流域享有的水权无法充分利用。为此，加州水权委员会与水资源部多次催促洛杉矶市尽快兴建新的输水渠道，否则就将把这部分尚未利用的水权分配给其它用水户。1963年，美国最高法院对加州与亚利桑那州的科罗拉多河用水争议做出有利于亚利桑那州的裁决。最终，南加州市政水管区每年从科罗拉多河的引水量将被削减约50%，洛杉矶从南加州市政水管区可获得的供水也将为此受到潜在威胁。此外，由于输水费用的增加，南加州市政水管区的供水价格也显著增加。鉴于上述因素，加上内达华山脉东部水质较好，洛杉矶市决定再修建一条新的水道。

洛杉矶第二条水道于1970年完工，建设费用约8 900万美元。这条水道从海威(Haiwee)水库取水，输水能力约8.2 m3/s。第二条水道全长220 km，包括103 km的混凝水暗渠、111 km钢制管道和6 km其它设施。与第一条水道相比，第二条水道不仅距离较短，而且管道的尺寸较小。同时，由于工程建设中引进了先进的设备。因此，第二条管道的建设比第一条要容易得多。目前，两条水道平均每年向洛杉矶城市输水7亿m3。

洛杉矶水道的建设在很大程度上促进了洛杉矶城市的快速发展，使得洛杉矶成为美国第3大城市。但同时，该工程的存在几乎终结了欧文斯河谷地区的发展，并对欧文斯河谷的生态造成了破坏。

3.2 莫凯勒米调水工程[7-10]

旧金山地处加州西部沿海，是美国西部重要的海港城市以及金融、贸易和文化中心。自1848年在此发现金矿后，移民蜂拥而至，旧金山城市的人口和经济也得到快速发展，由此引发了当地水资源供给不足的危机。

1921年，加州政府通过了《市政公共事业行政区法案》，并于1923年组建旧金山湾东部市政管理区。EBMUD为一个政府机构，其主要职能是负责旧金山湾东部地区120万人口的供水。该机构成立之后，EBMUD开始在加州东部的内华达山脉寻找新的补充供水水源。

莫凯勒米调水工程由EBMUD于1924年11月开始兴建。该工程通过在圣华金河右岸支流莫凯勒米河上建坝，向旧金山东部地区调水，供生活和工业之用。工程目前从莫凯勒米河的年引水量为4.5亿m3，日均引水量约123万m3。

莫凯勒米调水工程的主要设施包括：水源工程、输水工程、终端蓄水工程及水处理厂。该工程的水源工程为帕迪(Pardee)坝和水库。帕迪坝建于斯托克顿市东北部61 km处的莫凯勒米河之上，为一座重力坝。该坝于1927—1929年间建设，坝高105 m，坝后库容约为2.2万m3。输水系统全长约145 km，可分为3段：第1段为长3 km的隧洞;第2段为莫凯勒米管道;第3段为拉法叶特 (Lafayette) 管道，包括两条长度均为11 km的管道，该管道与水处理厂和终端水库相连。莫凯勒米管道由3条平行的、长度均为131 km的输水管道组成：第一条管道于1929年6月建成，管道直径为1.5 m，耗资约3 900万美元;第二条管道于1946年11月开始建设，1949年4月完工，管道直径为1.7 m，建设费用约1 200万美元;第三条管道于1963年5月铺设完毕，管道直径为2.2 m，日输水能力为45.46万m3，约占EBMUD日供水总量的50%。莫凯勒米工程共有5座终端水库，总库容超过1.9亿m3。

3.3 赫齐赫齐调水工程[11-13]

赫齐赫齐工程是由加州西部旧金山市兴建的一项远距离调水工程。该工程从圣华金河支流图奥勒米河引水，输往旧金山市、圣马特奥(San Mateo)、圣克拉拉(Santa Clara)北部及阿拉米达(Alameda)县南部部分地区，供生活和工业之用。

美国国会于1913年通过《雷克法案》，同意在约塞米蒂国家公园西部的赫齐赫齐河谷修建主体水源工程—奥沙赫里舍坝。奥沙赫里舍坝于1914年开始建设，坝高95 m，库容约4.4亿m3。大坝于1923年开始投入运行，工程耗资约1亿美元。经过约20年的紧张建设，赫齐赫齐水道于1934年开始通水。除赫齐赫齐水库外，工程的供水水库还包括埃利诺(Eleanor)湖和劳埃德(Lloyd)湖(又名樱桃湖)。劳埃德湖库容约3.4亿m3，埃利诺湖库容约0.3亿m3。赫齐赫齐工程采用自流输水方式，输水管道全长约251 km，在弗里蒙特(Fremont)城市附近分为4条直径分别为1.5 m、1.7 m、2.0 m和2.4 m的管线。输水干线目前的日输水量为122.7~143.2万m3，年输水能力约4.1亿m3。该工程的终端水库为圣卡洛斯(San Carlos)城市西部的水晶泉(Crystal Springs)水库。图8为赫齐赫齐水道工程示意图。

图8 赫齐赫齐水道工程示意图

3.4 全美灌溉系统[14-16]

英佩瑞尔灌区和考契拉灌区是加州南部干旱地区的两个主要粮食产区。为确保两个灌区的灌溉用水及9座城市的生活用水，联邦垦务局兴建了世界上最大的灌渠—全美灌溉系统，并取代原有的私营灌溉系统。全美灌溉系统位于加州东南部，由英佩瑞尔引水坝、沉沙工程、129 km长的全美灌渠和198 km的考契拉干渠以及一些附属设施组成。全美灌溉系统通过英佩瑞尔引水坝从科罗拉多河引水，灌溉英佩瑞尔河谷和考契拉河谷分别约21.5万hm2和3.2万hm2肥沃的土地。全美灌溉系统的渠首设计引水能力为429 m3/s。

美国联邦政府于1928年12月通过颁布《博尔德(Boulder)河谷工程法案》，批准修建全美灌溉系统。全美灌溉系统于1934年开始兴建，1940年首次实施输水。英佩瑞尔坝和沉沙工程于1936年1月开始建设，1938年7月完工。考契拉输水渠于1938年8月至1948年6月修建。期间由于第二次世界大战，工程在1942年至1944年期间被迫中断。考契拉配水系统于1948年开始兴建，1954年竣工。鉴于全美灌溉系统在本期中有另文介绍，故在此不再赘述。

3.5 科罗拉多河水道工程[17-18]

洛杉矶第一条水道工程的修建，从很大程度上解决了洛杉矶市的用水问题。但是，为了满足洛杉矶市未来用水量增长的需求，同时解决加州南部包括圣地亚哥在内的许多中小城市地区的用水问题，加州政府通过立法于1928年成立了南加州市政水管区，负责科罗拉多河水道工程的建设和运营管理。

1933年，南加州市政水管区通过发行2.2亿美元的公债，开始兴建科罗拉多水道工程。该工程于1941年竣工。科罗拉多水道输水系统全长389 km，总扬程493 m，年供水能力约15亿m3。工程主要设施包括：2座水库、5座泵站、101 km渠道、148 km隧洞、89 km暗渠和144座倒洪吸管(约46 km)。

科罗拉多水道工程自帕克(Parker)坝附近哈瓦苏(Havasu)湖引科罗拉多河水，沿着加州与亚利桑那州的西部边界穿越莫哈韦沙漠和科罗拉多沙漠，输送至圣安娜(Santa Ana )山脉的东部，最终汇入里弗赛德(Riverside)县西部的马修斯(Mathews)水库。马休斯终端水库中蓄存的水再经过总长度约1 050 km的配水系统，将水输送至加州南部的多座用水城市及农业灌区。科罗拉多河水道工程每年从科罗拉多河的引水量约15亿m3，受益人数约2 500万。图9为科罗拉多河水道工程示意图。

图9 科罗拉多河水道工程示意

科罗拉多水道工程是经济大萧条时期南加州最大的公共建设工程，1992年被美国土木工程师协会誉为美国工程界最伟大的7项奇迹之一。

3.6 中央河谷工程[19-21]

3.6.1 工程背景加州中央河谷盆地，包括北部的萨克拉门托(Sacrameno)河和南部的圣华金(San Joaquin) 河两大流域以及图革尔(Tulare)湖流域。中央河谷盆地沿西北-东南方向延伸，长约800 km，宽约96~160 km。除西部卡基内斯海峡(Carquinez Straits)外，盆地四周均由山脉环绕。谷底约占盆地总面积的1/3，其余2/3为山脉。盆地北部和东部地区为卡斯卡达山脉(Cascade Range)和内华达(Nevada)山脉，西部为滨海山脉。

中央河谷地区北端的年降水量约760 mm，南端只有120多mm，且75%以上的降水集中在12月至次年4月期间。该区降水量在时间上的分配不均，导致冬、春两季径流丰富、洪水频发，夏、秋两季最需灌溉用水的时节却干旱缺水。为满足夏、秋作物成熟期的需水，许多农场主不得不抽取地下水进行作物灌溉。随着灌溉农业面积的不断增加，地下水的开采量远远超过降水及河川入渗对地下水的补给量，导致地下水位的持续下降;同时，加上从河流引水灌溉量的快速增加，河川径流量不断降低。地下水位的下降和河川径流量的降低，最终导致旧金山湾海水大面积入侵萨克拉门托—圣华金三角洲地区。

防止萨克拉门托—圣华金三角洲地区海水入侵，是加州北部用水户关心的重要问题。三角洲地区频繁的海水入侵，给安提克(Antioch)和匹兹堡(Pittsburg)两地带来了严重的危害。研究结果表明，除非安提克地区河川径流量达到93 m3/s，否则旧金山湾的海水在高潮时将入侵苏森湾和三角洲地区，导致该区的水资源不能用于灌溉及工业利用。1919年至1924年间，苏森湾地区的咸水造成大量蛀船虫的繁殖，并导致该区价值约2 500万美元的小木艇和木桩被毁。1924年，河川径流量降至历史最低水平。匹兹堡地区用水的最高海水浓度达到65%。安提克和匹兹堡地区自19世纪中期开始从苏森湾引水，进行灌溉和工业用水。1926年，两个地区停止从苏森湾引水。1930年的加州水资源计划提出一项解决措施：在肯尼特(Kennett)修建一座128 m的高坝，对安提克地区的河川径流进行调控，以将咸水控制在苏森湾外围地区。

3.6.2 前期研究中央河谷地区的灌溉水利建设及相关研究，最早可追溯到19世纪50年代。最初，一些用水户出于个人利益目的，在河道附近地区修筑引水渠。后来，在社区、灌区、公共事业机构以及市政部门的资助下，修建了一些灌溉工程。由于这些工程的规模相对较小，并未从整个河谷或全州尺度来进行规划和设计。因此，这些工程的建设所引发的水权和利益矛盾，也给河谷地区水资源的开发带来了长期的、严重的影响。1873年，中央河谷地区开始着手灌溉供水综合开发方案，美国陆军工兵部队完成了一份关于圣华金河与萨克拉门托河谷及图革尔湖流域灌溉规划的报告。此后，联邦政府和加州的相关机构先后完成了多份报告，对前述报告中的计划进行了细化和扩展。垦务局也同时参与了这些研究，并发表了多份报告。1919年，加州州长收到一份从整个州利益出发、联合开发中央河谷水资源的计划。1921年，州议会首次制定了一系列关于开展加州法定水资源保护、控制、存储、分配和利用等研究的拨款计划。1931年，州水资源管理部门向州议会提交了一份州水资源规划，其中包括中央河谷地区水资源利用的综合规划。

3.6.3 工程概况为解决中央河谷地区日趋严峻的用水、防洪及环境等问题，加州议会于1933年通过了《中央河谷法案》，批准兴建中央河谷工程。但是，由于当时正处于经济萧条时期，所发行的债券未能售出，因此不得不申请联邦政府的支持。1937年，联邦政府重新修订了《河流与港口法案》，并授权由垦务局正式接管中央河谷工程的建设和运营任务。根据垦务局当时制定的法令，中央河谷工程共有3级不同层次的目标，首先是提高防洪和航运条件，其次为提供灌溉和生活用水，最后一级目标是发电。后经联邦政府重新授权和补充立法，中央河谷工程增加了预防三角洲海水入侵、娱乐、改善鱼类和野生生物生存环境等新的工程目标。

中央工程于1937年开工建设，1940年6月部分工程开始首次送水。目前，该工程仍在陆续修建一些蓄水、输水和提水设施。中央河谷目前的年供水能力约为84亿m3，估计所有规划工程项目竣工后，每年的供水能力有望达到100亿m3。

中央河谷工程通过在萨克拉门托河上游修建沙斯塔(Shasta)水库，蓄存和调节三角洲地区的萨克拉门托河下泄径流量，再经三角洲南部的特雷西(Tracy)将水流分为两支：一支经三角洲—门多塔(Mendota)渠道注入弗里恩特(Friant)水库，再通过弗里恩特—克恩(Kern)渠和马德拉(Madera)渠，分别输送至圣华金河谷南部和北部地区;另一支通过康特拉科斯塔(Contra Costa)渠，输送至旧金山湾地区。图10为中央河谷工程设施分布图。

图10 中央河谷工程设施分布图

中央河谷工程的管理调度中心设在萨克拉门托市，通过通讯控制系统网络，统一指挥所辖的5个分局进行具体调度操作。工程按每年分两个运用期进行调度，11月到次年4月，为防洪运用期，以尽可能减小洪灾损失和充分拦蓄冬季余水为目标;3—10月，为灌溉供水运用期，以满足灌溉、城市和工业供水、提供水质保护、改善航运、发展鱼类生产和娱乐活动为目标。在这两个运用期中，工程的具体调度运用都需要和其它有关机构，特别是与加州水资源部密切配合。

3.6.4 关键工程设施中央河谷工程主要设施包括：20座坝和水库，11座水电站，800 km输水干渠、管道、隧洞以及其它相关设施。其中，关键工程设施的具体情况如下。

(1)沙斯塔坝、水库及电站。沙斯塔坝位于雷丁县附近的萨克拉门托河之上。该工程于1938年开始建设，1945年完工。沙斯塔坝为一座综合性大坝，承担向萨克拉门托河谷和圣华金河谷地区提供灌溉用水、维持河道通航径流、提供萨克拉门托河鱼类用水、周边地区生活和工业用水、防止萨克拉门托—圣华金三角洲地区海水入侵、水力发电等综合任务。

沙斯塔坝高183 m，坝顶长1 055 m，坝底宽269 m，坝顶宽9 m。该坝为一座拱形混凝土重力坝，共消耗497万m3混凝土材料，重1 500万t，质量位居全美第二。溢洪道长148 m，宽114 m，最大下泄能力约5 264 m3/s。沙斯塔水库总库容为56亿m3，是中央河谷工程的骨干水库，也是加州最大的人工水库。库区开发了划船、捕鱼、游泳、划水、野营等娱乐活动。

沙斯塔电站位于雷丁县西部约14.5 km处的萨克拉门托河之上，于1944年开始运行，最初只有两台机组发电;1949年总机组数量增至7台，总装机达到58.4万kW;2000年后，每台机组扩容至14.2万kW，电站总发电功率可达到68万kW。

(2)费里恩特坝和米勒顿水库。弗里恩特坝座落于弗雷斯诺(Fresno)县东北部约40 km处的圣华金河之上，于1942年修建完工。该坝为一座混凝土重力坝，坝高97 m，坝顶长1 063 m。弗里恩特坝通过调控圣华金河径流，承担下游门多塔潭以上地区用水、防洪、水源保护、马德拉渠和费里恩特—克恩渠引水、三角洲地区防盐、圣华金河谷地区弗雷斯诺、马德拉和图革尔3县的供水任务。米勒顿(Millerton)水库于1944年2月开始首次蓄水，库容为6.4亿m3，水面面积19.8 km2，库区长约24 km。

(3)特雷西泵站。特雷西泵站及其附属设施由垦务局于1947年6月开工建设，1951年竣工。该泵站从三角洲将水提升60 m入三角洲—门多塔渠道。泵站装配6台水泵，每台泵功率为16.8 MW，供水能力约为22 m3/s。泵站所需电力由中央河谷工程配套电站供给。在泵站下游的引水渠中，安装了一道拦渔栅网，以防止鱼类由三角洲地区进入输水渠。

(4)三角洲—门多塔渠道。三角洲—门多塔渠道始于特雷西泵站，止于弗雷斯诺城市西部约48 km处门多塔潭，总长约188 km，于1951年建设完工。该渠道从特雷西泵站沿着圣华金河西岸向东南方向输水，供圣华金河谷地区灌溉和圣路易斯枢纽用水。同时，该渠道取代了原先的通过弗里恩特坝拦蓄圣华金河水向弗里恩特—克恩渠及马德拉渠系引水的功能。输水渠渠首过流能力为130 m3/s，沿程逐渐降低，至终端处减为91 m3/s。

(5)康特拉科斯塔渠道。康特拉科斯塔渠道的起点位于奥克利(Oakley)城市东南部约6.4 km处的洛克斯劳(Rock Slough)，终点为马丁内斯(Martinez)水库。该渠道于1937年10月开始建设，1948年完工。渠道全长约77 km，渠首设计流量10 m3/s，渠尾流量降为0.6 m3/s。该渠道所输送的水用于灌溉、生活和工业用途。在康特拉科斯塔渠道的渠首处，4座泵站将水提升约39 m后注入输水渠道。这4座泵站于1939年3月至1940年3月间由垦务局负责修建。

(6)福尔松坝、水库及电站。福尔松(Folsom)坝建于萨克拉门托河主要支流亚美利加河之上，由美国陆军工兵部队(COE)负责建设。该坝于1944年批准建设，目标是承担4.4亿m3的防洪任务;1949年，福尔松水库被重新定位为一座多目标水库。福尔松坝为一座混凝土重力坝，坝高104 m，坝长427 m。主坝的两侧各有一座黏土充填的翼坝。右侧翼坝高44 m，长2 042 m;左侧翼坝高44 m，长640 m。此外，福尔松水库还建有一座副坝及8道规模较小的土堤。福尔松水库总库容12.3亿m3，水面面积46.4 km2。

福尔松电站建于亚美利加河北岸，由垦务局负责建设和运营。电站于1951年6月开始建设，1953年10月开始发电。福尔松电站共装配有3台7.6万kW的机组，总发电功率约19.9万kW。

(7)新梅洛雷斯坝、水库及电站。新梅洛雷斯(New Melones)坝建于斯坦尼斯洛斯(Stanislaus)河上原梅洛雷斯坝址的下游，为加州第二大填土坝，坝高191 m，坝顶长475 m。大坝于1966 年开始建设，1978年完工。新梅洛雷斯水库于1983年开始首次蓄水。该水库在332 m蓄水位时，库容约30亿m3，水面面积为50.6 km2。

新梅洛雷斯电站位于大坝下游的北岸，电站设施的建设任务及发电机组的安装工作于1978年底完成。1979年6月，电站完成首次试运行。该电站配有两台发电功率均为15万kW的机组，总的保证出力可达27.9万kW，年均发电总量约4.55 kW·h。

(8)特尼提坝和电站。特尼提坝于1962年建设完工，其主要任务是拦蓄和调节特尼提河径流，供汛后灌溉之用。特尼提坝为一座土坝，坝高164 m，坝长474 m。克莱尔恩格尔(Clair Engle)水库由特尼提坝拦蓄而成，总库容为30亿m3。该水库开发有划船、划水、狩猎、捕鱼等娱乐项目。

特尼提电站为一座峰荷电站，1964年开始正式运行。该电站装有两台机组，总发电功率为10万kW。特尼提电站所发电量，首先供中央河谷工程使用，剩余电量供给特尼提县电力市场及加州北部地区。

(9)圣路易斯坝、水库及电站。圣路易斯坝座落于洛斯巴诺斯(Los Banos)附近的圣路易斯溪之上，1962年4月开始投入使用。该坝高116 m，坝顶长5 669 m，坝顶宽9 m，坝基最宽处为738 m。圣路易斯水库的作用是蓄储萨克拉门托—圣华金三角洲地区过剩的水。该水库总库容25亿m3，于1969年5月开始蓄水。

圣路易斯抽水蓄能电站装有8台可逆机组，每台机组功率为4.63万kW，流量为39 m3/s，扬程88 m，泵站总功率约达37万kW;每台机组发电功率为5.3万kW，总功率42.4万kW。

3.6.5 运营机构灌区的配水系统由所在灌区负责运营调度;康特拉科斯塔县(Contra Costa)水资源区负责区内配水系统、康特拉洛马(Contra Loma)坝和马丁内斯坝的调度;马德罗(Madera)灌区负责John A. Franchi引水坝的运营和调度;埃尔多拉多县(Ei Dorado)灌区负责斯奈帕克枢纽(Sly Park Unit)的运行和调度;圣路易斯(San Luis)坝、水库和圣路易斯渠道属于垦务局和州共用的主要设施，由加州水资源、公园和娱乐管理部门负责管理;湿地水资源区主管科林加(Coalinga)渠道1段、2段的调度管理;其余设施均由垦务局负责运营和管理。[JP]

3.6.6 工程近况根据1902年颁布的《垦务法》规定，每个用水户最多只能从中央河谷工程获取65 hm2土地的灌溉用水。随着现代化农业的发展，耕地迅速向少数人手里集中。至1980年，拥有400 hm2以上土地的农场主占有的土地量约占加州耕地总面积的80%。考虑到加州的实际情况，美国国会于1982年颁布了《垦务改革法案》，将每个农业用水户的最大允许灌溉面积提高至389 hm2，并取消了对农场主居住地的限制条件。

1992年10月30日，美国前总统乔治·布什颁布总统令，将1992年的《垦务工程授权与修正法案》写入国家法律，其中包括《中央河谷工程改良法案》(CVPIA)的部分内容。《中央河谷工程改良法案》对以前的工程授权进行了修正，并将鱼类和野生生物的保护、减小工程负面影响以及栖息环境修复等工程目标，放在与灌溉和生活供水同等重要的位置上;将改善鱼类和野生生物生存环境的目标级别与发电任务相等同。《中央河谷工程改良法案》提出的主要新目标如下：

(1)保护、改善及修复中央河谷地区及特尼提河流域鱼类、野生生物及其栖息环境;(2)阐明中央河谷工程对鱼类和野生生物及其栖息地的影响;(3)提高中央河谷工程运行调度的灵活性;(4)通过扩大用水户之间自发的水交易以及增强水源保护的方式，提高用水效益;(5)通过短期和长期的工作，保护加州旧金山湾(萨克拉门托—圣华金三角洲河口)地区的生态环境;(6)在相互竞争的不同用水户之间，实现合理的用水平衡，包括满足鱼类和野生生物、农业、生活和工业、发电用水的需求。

上述目标要求对中央河谷工程已有运行制度和工程设施作相应的调整或更改。

3.7 加州水道工程[22-26]

3.7.1 工程概况第二次世界大战结束后，南加州地区人口急剧膨胀，经济发展速度加快，地方及联邦政府已建供水设施已经无法满足当前和未来用水的需求。为了有效解决水资源的供需矛盾，在经过多年的论证和研究后，加州立法机构于1951年正式授权兴建加州水道工程。1957年，奥洛维尔水库的破土动工，正式拉开了加州水道工程建设的序幕。为了筹集工程建设所需资金，加州议会于1959年颁布了《伯恩斯—波特法案》，同意发行17.5亿美元债券以兴建加州水道工程。加州水道工程不仅是美国当时已建规模最大的调水工程，也是全世界屈指可数的巨型水利及水电开发系统工程之一。加州水道工程的储水、提水、输水、配水及动力系统由29座坝及水库、17座泵站、10座电站(其中一座为地热电站)、长1 086 km水道及其它辅助设施组成。工程建设分两期完成：第一期工程为主体工程，于1973 年完工，包括18座水库、15座泵站、5座电站和870 km水道;二期工程主要包括北支渠二期工程、沿海支渠二期工程、东支渠扩建工程以及渠道电站的建设等任务。加州水道工程目前的年调水量约为40亿m3。预计工程全部竣工后，调水规模有望达到每年52亿m3(2021年)，其中60%的水供给加州南部地区。至2001年，加州水道工程的前期建设投入费用已经达到52亿美元。

3.7.2 主要工程设施加州水道工程在萨克拉门托河左岸支流—费瑟河上筑坝，通过奥洛维尔(Oroville)水库的径流调解作用，水流沿费瑟河及萨克拉门托河的河道流入萨克拉门托—圣华金河三角洲。通过在三角洲地区以及沿程修建提水泵站，将费瑟河、萨克拉门托河及圣华金河富余的水量调往旧金山湾以及加州南部地区。加州水道工程与中央河谷工程组成一对相辅相成的配套工程，两项工程共用部分设施，如圣路易斯坝、水库和圣路易斯渠道等。图11所示为加州水道工程的设施分布情况。

(1)水源工程。加州水道工程共有两个水源区，分别为费瑟河和旧金山湾。费瑟河的北部支流上建有安特洛普(Antelope)水库，中部支流上建有弗兰奇曼(Frenchman)水库和戴维斯(Davis)水库。在费瑟河北、中和南支流交汇处建有一座大型骨干水库—奥洛维尔水库，对费瑟河的径流起到重要的储蓄和调解作用。旧金山湾位于萨克拉门托河与圣华金河的交汇处，在降水集中的季节来水量较大，可为加州水道工程提供重要的供水水源。

图11 加州水道工程设施分布图

蓄水设施是加州水道工程中最重要的组成部分之一。加州冬、春两季降水丰沛，夏季(用水高峰期)降水稀少。为了充分利用有限的水资源，必须兴建大量的储水设施，将冬、春两季的降水蓄存起来供全年利用。加州水道工程共有20多座水库，总库容超过80亿m3。这些水库为加州水道工程的稳定供水提供了重要的水资源保障。

奥洛维尔水库是加州水道工程的一座大型调节水库。奥洛维尔水库于1967年完工，库容为43.7亿m3。水库大坝高235 m，为美国已建的最高土坝。该水库的首要任务为供水和防洪，此外兼有发电、旅游、鱼类及野生生物用水等综合利用的目标。奥洛维尔水库每年约70%的蓄水量用于南加州地区的供水，其余30%用于补偿萨克拉门托河枯水期的径流，以解决旧金山湾地区的海水入侵问题。

圣路易斯(San Luis)水库为中央河谷工程与加州水道工程共用的一项关键性枢纽工程，库容约25.2亿m3。该水库为一座旁侧水库，其任务是储蓄三角洲地区降水丰沛季节多余的水量。在圣路易斯坝下游4 km处建有一座库容为0.69亿m3的奥尼尔(O'Neill)水库。奥尼尔水库为圣路易斯水库与加州水道工程和联邦中央河谷工程之间的连接库，与圣路易斯库联合运用。表3与表4所示为加州水道工程主要储水设施和大坝的物理参数。

(2)输水工程。加州水道工程的输水设施包括一系列的水道和泵站群。输水渠系可分为北湾水道、南湾水道、加州水道干线、西支渠、沿海支渠、东支渠及其延伸段几个部分(如表5所示)，全长1 086 km，其中明渠总长度为672 km，管道长351 km，隧洞长37 km，天然河道及水库长度为25 km。

蒂哈查皮(Techapi)山穿山工程是加州水道中一项关键性输水工程。该工程总长为15.5 km，包括长12.7 km的隧洞、2条倒虹吸管、1座渡槽、1个监测段及1个出口段。该穿山水道工程于1971年竣工，工期约4年，工程总造价约1亿美元。

从总体上看，加州的地势南、北两端高，中间较低。为将北部及三角洲地区的水输送至加州南部地区，必须自旧金山湾开始沿程修建多级提水泵站。加州水道工程现有泵站20座(其中包括3座抽水蓄能电站)，泵站的设计流量从3.4 m3/s至437 m3/s不等，扬程最小的只有12 m，最大的可达587 m，总扬程近2 450 m。加州水道工程提水泵站的主要物理参数见表6。

埃德蒙斯顿泵站一级扬程达587 m，是世界上最大的抽水泵站。该泵站将水提至海拔965.3 m的高度，再沿分水岭穿过蒂哈查皮山。泵站的设计流量约127 m3/s，共有14台机组，总装机容量为835 MW，年耗电量近60亿kW·h。

(3)电站工程。加州水道工程共建有9座水电站和1座地热电站。其中，索玛利、海厄特、吉亚纳利和卡斯泰伊克4座电站为抽水蓄能电站，且发电容量均较大(如表7所示)。加州水道工程电站所发电量大部分用于维系本工程的运转，另一部分电能向电力市场出售。据2003年的统计资料，该工程泵站提水消耗电能918万MW·h，出售电能100万MW·h，获利5 602万美元。

3.7.3 运行监控系统加州水道工程不仅输水线路长，而且水库、泵站和电站等蓄水、提水以及动力供给设施数量众多。为了提高输水和配水的精度，同时满足工程多项目标的要求，最大程度地发挥工程的综合效益，需要借助先进的通信、计算、控制设备及技术。

加州水道工程在萨克拉门托设控制中心，下设五个地区控制站，负责各自辖区内的电厂、泵站和节制闸等水工建筑物控制设备的集中监控和水文、水质监测、无线电数据通信。该工程的调度管理实行全线自动化集中监控。其中，通信系统包括光纤通信系统、程控交换系统、电视会议系统、无线电通信系统、计算机通信网络和远程监测设备等。控制中心只需收集用水户提交的用水量申请报表，通过一系列的计算机模型程序就可以计算出各水泵站抽水流量、输水线路中蓄水池的水位变化以及各节制闸的开度和流量等关键数据。各地区控制站根据控制中心传输过来的数据，即可及时调节节制闸和水泵。这种自动化控制技术，不仅节约了水量、减少了电能损耗、减轻了人力，而且提高了调度的效率和供水安全性。

4 结语

加州自然地理条件优越，耕地资源丰富。自19世纪中期在此发现金矿之后，该州人口持续剧增。由于加州多年平均降水量不足600 mm，且时、空分布极其不均，在加州建设和发展过程中，水资源供需矛盾曾经非常紧张。为满足城市生活、工业生产以及灌溉农业的用水需求，自20世纪初开始，美国联邦政府、加州政府及加州地方政府(机构)分别主持，先后兴建了7项跨地区或跨流域调水工程及多项蓄水工程。洛杉矶水道、全美灌溉系统和中央河谷等7项调水工程及其附属设施的建设，构建了加州东部山区与西部沿海城市、北部水资源丰沛地区与南部严重缺水地区之间的水资源开发和供给网络配置体系，不仅有效地解决了加州地区社会发展中的水资源供需矛盾，更为加州地区的社会可持续发展提供了必要的水资源基础保障，加州水资源调配系统的建设具有并发挥着显著的经济效益和社会效益。

研究加州调水工程体系的建设会发现，几乎每项调水工程的开发和建设都会有一部或多部专门的法律授权和规范，这种法定程序均对工程的建设、资金筹集和偿还机制、运行管理以及环境保护措施等相关重大事项进行了有效的法律约束;工程建设所需的绝大部分资金主要靠政府发行债券和银行贷款方式筹集，最终由合同用水户还本付息;工程的建设和管理一般由同一机构负责，某些设施可委托其它部门代为管理。上述部分经验，可为我国南水北调工程的建设与管理提供参考或借鉴。

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作者：欧阳琪　张远东

第三篇：西藏索县强雄水库工程水资源论证

摘要：水资源论证是水利水电工程建设立项的前提与依据。在开展强雄水库工程水资源及相关情况调查的基础上，根据建设項目所在区域内水资源状况、取用水量，确定了强雄水库水资源论证等级及论证内容，论证了项目的取用水合理性，评价了强雄水库取水与退水影响，提出了水库工程取用水的可靠性及取用水后对该区域水资源、水环境所产生的影响。论证表明：强雄水库取用水合理，水资源质量好，取水口位置布置合理，取水的可靠性高，强雄水库取水对区域水资源和其他用户影响有限，退水不会对水功能区和第三者产生影响。论证成果可作为水行政主管部门取水许可办理的技术依据，并为强雄水库工程建设提供科技支撑。

关键词：索县强雄水库水资源论证取用水取退水

Demonstration of water resources for Qiangxiong Reservoir Project in Suoxian County Tibet

Hu Lin Luo Shaoqiang Xu Lin Xiao Jin

(Northwest Sichuan Geological Team， Mianyang， Sichuan Province， 621000 China)

水资源是人类赖以生存的资源，近年来，随着经济的高速发展，人类正面临水资源严重不足的水危机问题[1]，因此水资源的合理利用、开发和管理工作势在必行。建设项目水资源论证是进行区域水资源合理开发利用的一项基础工作，其主要内容是根据项目所在区域水资源状况及其开发利用程度，对建设项目取水地点、取水量、用水环节、取退水可能给区域水环境带来的影响等方面进行全面系统的论证[2-6]。一般在水库进行建设之前，须结合当地形势，对水库进行建设项目水资源论证;编制水资源论证报告书，主要是为了保证建设项目的高效用水，提高综合利用效益，减少对周围环境产生的不利影响，为科学取水提供依据[7-8]。本文以拟建强雄水库为例，探讨该建设项目取水的可行性及用水的合理性，分析该项目取水对区域水资源状况及其他用户可能产生的影响，只有保障建设项目的合理用水要求，提升水资源的优化配置和可持续利用，才能支撑起区域经济的可持续发展。

1 建设项目概况

为解决索县羌曲沿岸作物灌溉保证率低和索县县城居民饮用水的问题，索县人民政府决定在羌曲下游修建强雄水库，用于改善人饮和灌溉存在的问题[9-10]。拟建强雄水库位于索县羌曲下游，为旁侧式水库，其引水枢纽以上流域面积415km2，主河道长58km，河道平均坡降13.4%，多年平均流量0.42m3/s，水库正常蓄水位4071m，相应的总库容为30.8万m3，死水位为4065.2m，相应的死库容为1.5万m3，兴利调节库容为29.3万m3，属Ⅴ等小(2)型蓄水工程，控制680亩耕地和5590亩草场灌溉用水和县城14233人的生活用水范围，目前该水库已开工建设。

经分析，强雄水库建设项目水资源论证工作等级为三级[3]，分析范围为水库所在地索县以及巴青县内羌曲流域的范围，面积约5700km2，选取强雄水库引水枢纽断面以上的羌曲流域为取水水源论证范围，面积约415km2，选取强雄水库断面至索曲河范围以及羌曲-索曲河交汇处的下游流域为取退水影响论证区域，面积约45km2(见图1)。本工程水资源论证现状基准年为2018年，规划水平年為2020年[11]。

2 建设项目所在区域水资源及开发利用状况

据《关于索县2018年实行最严格水资源管理的自查报告》[12]文件可知，2018年索县总人口55116人，生活中用水量116.53万m3，人均居民生活用水量21.14 m3，万元国内生产总值用水量121.74万m3，万元工业增加值用水量92.13万m3;灌溉面积1.1041万亩，灌溉用水量712.45万m3，亩均农田灌溉用水量为645.28 m3，其农田灌溉水有效利用系数平均值为0.3856。其用水总量和水功能区限制纳污两项符合“三条红线”相关要求[13]。用水效率0.3856不满足“三条红线”中的“农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上”的要求，该水库建成后农田灌溉水有效利用系数为0.65，满足“三条红线”的相关要求[9]。

分析范围索县地表水资源开发利用程度为1.2%，地下水资源开发利用程度为0.02%，水资源总量开发利用程度为0.86%，其开发利用程度极低。羌曲地表水资源开发利用程度为3.7%，地下水资源无相关资料，其水资源总量开发利用程度采用地表水的3.7%;强雄水库建成后其地表水开发利用成降低为2.51%。分析范围水资源开发利用程度详见表1。

3 建设项目水资源论证

3.1 建设项目取用水合理性分析

3.1.1 取水合理性分析

本工程是国家投资的公益性项目，工程建设对改善项目区人民生活水平深远的意义，同时对改善生态环境，促进水土保持创造了有利条件，工程社会效益显著。从社会经济、农业气候资源、水土资源、群众生产积极性、交通条件、资金、施工技术及管理条件来看，此举符合资源开发、生态保护、可持续发展的战略要求。经调查统计分析，建设项目引水枢纽断面以上流域 10%、50%、75%、90%年份水量均满足要求，因此生产供水水源选取符合当地实际情况，有效地开发了当地的水资源，变资源优势为经济资源，符合当地可持续发展的要求，也符合区域水资源配置及水资源规划要求。

3.1.2 来水量分析

拟建强雄水库位于羌曲下游，其引水枢纽断面以上流域面积415km2，设计流域属于无资料地区，选择较近的旁多站作为设计径流计算的参证站，本次径流设计采用径流深法计算，根据《西藏自治区多年平均径流深等值线图》[13]，结合实测资料分析，设计流域径流深为320mm。其计算公式如下：

式中：—设计流域多年平均流量(m3/s);

—设计流域平均径流深(mm);

—设计流域面积(km2)。

羌曲流域断面设计径流采用径流深法计算，计算结果见表2，结合该地区已建工程设计经验，采用径流深法计算成果作为设计径流成果，设计断面径流Cv、Cs取值参考旁多参证站计算成果，其中，Cv=0.35，Cs=2.5Cv。其径流计算成果见表3，由表可知：强雄水库引水口处75%多年平均流量3.14m3/s，年来水量为9747万m3，90%多年平均流量2.51m3/s，年来水量为7813万m3。

3.1.3 用水量分析

本项目为强雄水库蓄水后再供农田灌溉、人饮使用，遇干旱时节(90%枯水年份)应优先保证人饮用水，余水作为灌溉用水，根据灌区作物结构及灌溉定额[15]等指标以及供水范围人口、居民用水定额[14]，结合调查的灌溉制度和测算的输水效率，计算出用水量如下。

到2025水平年，在P=75%偏枯年份，强雄水库灌溉净需水量128.67万m3，计入灌溉水利用系数后灌溉毛需水量197.95万m3;居民净需水量38.43万m3，计入居民用水管网损失后毛需水量为46.3万m3;共计毛需水量为244.25万m3。

到2025水平年，在P=90%枯水年份，农业用水采用非充分灌溉，用水量按75%进行控制，灌溉净需水量96.50万m3，计入灌溉水利用系数后灌溉毛需水量148.46万m3;居民净需水量38.43万m3，计入居民用水管网损失后毛需水量为46.3万m3;共计毛需水量为194.76万m3。

3.1.4 最小下泄流量分析

河道最小下泄流量的留取依据《河湖生态环境需水计算规范》(SL/Z 712-2014)[15]要求中的tennent法，取多年平均流量的10%。强雄水库取水口处多年平均流量为4.21m3/s，计算中按多年平均径流量的10%下泄，则年生态流量为0.42m3/s，年最小下泄生态水量为1336万m3。

3.2 水量平衡分析

根据强雄水库的主要供水任务，本次论证的可供水量主要包括两个部分：水库本身供水量和计算区间可供水量，其中在90%枯水年份，农业用水采用非充分灌溉，用水量按75%进行控制，经过计算，强雄水库供需平衡见表4。由表可知，扣除最小下泄流量(生态基流)及蒸发渗漏等用水后，其来水量完全能够保证规划水平年的综合供需，该项目建设地点水源水量是可靠的。

3.3 水源质量分析

拟建水库引水枢纽以上没有农牧民居住，无人为污染源，现状水质良好，水库水质检测成果表明拟建的强雄水库引水枢纽断面水质监测指标满足《生活饮用水卫标准》(GB 5749-2006)[16]和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[17]基本项目中Ⅰ类标准，且满足集中式生活饮用水地表水源地补充项目限值要求，说明水库水质是可靠的。

3.4 取水口位置合理性分析

廊道式引水枢纽取水口位于水库上游1.7km处的盖如达村附近Ⅱ级阶地上，阶地面相对平整，整体顺河呈条状，引水枢纽取水口以上河段无常住人口，无耕地分布。引水枢纽墙体长约40m，以NW286°垂直河道布设，该处沟道呈窄深的“V”型，沟底宽约20m，两岸岸坡坡度约30°，基岩出露，岸坡稳定。其引水枢纽取水口高程4078.35m，引水管线接入水库处高程4069.75m;经估算廊道式引水枢纽基坑涌水量约65m3/d。

供水管线取水口位于水库南侧，管线取水口高程4065.0m，正常蓄水位高程4071.0m，死库容水位高程為4065.2m，库底高程为4064.8m。其取水口高程低于死库容水位高程。

综上所述，其引水枢纽取水口以及供水管线取水口位置设置均合理。

4 建设项目取水与退水影响分析

4.1 建设项目取水影响分析

4.1.1 工程调度运用方式

强雄水库主要任务是灌溉和生活供水，兼顾生态用水，没有航运、发电等要求。通过调节羌曲上游来水，用“以丰补枯”的方式为下游土地提供灌溉用水，解决灌区季节性供水不足的问题。

4.1.2 对区域水资源的影响

在充分考虑现状年和规划水平年的不同需求要求的基础上，丰水期，地表径流充沛，余水量大;枯水期，通过水库工程增加蓄水量，以满足农业生产和人民生活用水需求，本项目地表水总取水量为244.25万m3/年，取水总量占进入取水河道水量的比例很小。本工程建成后，强雄水库取水口处多年平均流量为4.21m3/s，生态流量按多年平均径流量的10%下放，则年生态流量为0.42m3/s，年下泄生态水量为1336万m3。并且强雄水库库容30.8万m3，属Ⅴ等小(2)型蓄水工程，故该建设工程取水对区域水资源总量产生的影响较小。

4.1.3 对第三者的影响

该项目建成后，其下游现有的县政府取水管网并入强雄水库管网，而强雄村四村、五村及亚拉镇居民取水亦由水库供给，故不会对其他用户取水造成影响。

综上所述，强雄水库建设工程取水对区域内水资源总量、水质、生态环境基本没有影响，对其他用水户影响甚微。

4.2 建设项目退水影响分析

4.2.1 退水系统及组成

强雄水库建设工程本身不存在用水、退水情况，仅为蓄水、供水使用，其供水对象包括生活用水、农业灌溉用水等。其农业灌溉无退水，灌溉用水灌溉后浸入地下或蒸发，生活用水退水系统包括水厂退水和供区用水户退水，水厂生活污水将设置专门的生化池进行处理，保证污水能达到排入城市下水道的排放标准，最后排入厂区北侧截污干管。居民生活污水经污水收集系统输送至污水处理厂集中处理。

4.2.2 退水总量

强雄水库运行期灌溉无退水，退水仅为生活退水，包括供区生活污水、水厂生产废污水和职工生活污水等。到2025年，强雄水库工程总供水量244.25万m3/年，其中生活用水量为46.3万m3/年，生活污水量按下式计算：

生活污水产生量=综合生活用水量×ζ

式中，ζ：排放系数，污水量/用水量，取0.85。

经计算，生活污水排放量位39.355万m3/年，经污水管网截污后输送全城市污水处理系统集中处理，生活污水主要污染物为COD和SS。

4.2.3 退水对水功能区和第三者的影响

本工程的建设对水功能区的影响主要是运营期工程生产以及管理人员生活污水等，根据环境保护设计，生产和生活污水不会对水功能区环境造成影响。运营期本工程生产及管理人员的生活污水经化粪池处理后用作农肥，因此水质总体上可以达到环境功能要求的Ⅱ类水标准，不会对水功能区水质造成影响，也不会对第三者造成影响。

5 结语

(1)强雄水库是国家投资的公益性项目，工程建设对改善项目区人民生活水平深远的意义。通过强雄水库的建设，可以调节增加灌溉期水量，保障农业、城乡供水和区域生态用水，推动新农村建设。

(2)强雄水库工程取用水合理。本项目符合国家、地方产业政策及相关河流规划;在2025水平年，在P=75%偏枯年份，强雄水库灌溉毛需水量197.95万m3，居民毛需水量为46.3万m3;共计毛需水量为244.25万m3;在P=90%枯水年份，农业用水采用非充分灌溉，用水量按75%进行控制，灌溉毛需水量148.46万m3，居民毛需水量为46.3万m3;共计毛需水量为194.76万m3。

(3)强雄水库工程取水可靠。在P=75%偏枯年份，水库上游来水量9747万m3，而生态基流、灌溉用水、生活用水、蒸发渗漏损失水量共计1586.09万m3，其用水量仅占来水量的16.3%;在P=90%枯水年份，水库上游来水量7813万m3，而生态基流、灌溉用水、生活用水、蒸发渗漏损失水量共计1536.6万m3，其用水量仅占来水量的19.7%;其来水量完全满足下游供水要求;拟建引水枢纽处及附近地表水达到Ⅰ类水质标准，取水口位置布置合理。

(4)强雄水库工程取水影响程度有限。水库的兴建可解决下游灌溉水源问题，通过调节索曲上游来水，用“以丰补枯”的方式为下游土地提供灌溉用水，解决灌区季节性供水不足的问题，各断面引水后下泄流量完全能够满足生态基流需水量;本建设工程退水量极少，不会对水功能区水质造成影响，也不会对第三者造成影响。

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