1、世界水利史-正文水利事业的发展与人类文明有着密切的关系。中国的水利事业源远流长(见中国水利史)。古代的埃及、巴比伦和印度的水利事业可上溯到公元前四五千年。美洲的玛雅文明和印加文明的水利遗迹距今也有两三千年以上。埃及和巴比伦的水利技术以后传播到希腊和罗马。文艺复兴以后传遍欧美各国。公元前 3 世纪的阿基米德对水的浮力理论，和后来文艺复兴时期的 达芬奇对水流理论都作出了贡献。1824 年，英国人 J.阿斯普丁发明了硅酸盐水泥,从而带动了混凝土结构的发展,使土木工程进入到一个新的发展阶段。19 世纪下半叶出现了钢筋混凝土，这进一步推动了轻型混凝土建筑物的发展。19 世纪 70 年代,出现了水电站。进
2、入 20 世纪以后,许多新兴科学技术已开始在水利工程中得到广泛应用。例如，利用电子计算机对技术经济方案进行评估；用系统分析方法全面安排施工进度和评价区域性水资源；利用光弹模型分析和设计水工结构；利用喷灌、滴灌和渗灌等节省灌溉用水；利用遥感、超声波等手段分析、鉴定大型水利枢纽工程的水文地质及工程地质情况等。在工程建设中，20 世纪的水利工程越来越具有大型化、综合化、跨流域、多目标等特点。 灌溉 人类很早就利用河水发展灌溉。四大文明古国都出现在大河流域，以灌溉为古代文明的基础。一般来说，早期的灌溉都是引洪淤灌，以后发展为引水灌溉或建造水库、调洪灌溉。世界灌溉事业近 200 年来发展很快。1800
3、年左右,全世界有灌溉面积 800 万公顷。20 世纪初提高到 4800 万公顷。1949 年达到 9200 万公顷，60 年代末超过 2 亿公顷。突出的节水新技术有喷灌、滴灌等。 非洲 尼罗河流域早在公元前 4000 年就利用尼罗河水位变化的规律发展洪水漫灌。公元前 2300 年前后在法尤姆盆地建造了美利斯水库，通过优素福水渠引来了尼罗河洪水，经调蓄后用于灌溉。这种灌溉方式持续了数千年。19 世纪初,埃及引种棉花和甘蔗等经济作物。1826 年开始改建旧的引洪漫灌系统，进行常年灌溉。1902 年阿斯旺坝建成以后，又由水库引水进行常年灌溉。1970 年建成新的阿斯旺高坝，常年灌溉渠道系统得到进一步
4、的发展，使灌溉更有保证，并解决了防洪问题，每年还可发电 100 亿 kWh。 两河流域 美索不达米亚的幼发拉底河和底格里斯河流域的灌溉也可以追溯到公元前4000 年左右的巴比伦时期。由于幼发拉底河的高程普遍超过底格里斯河，因而对开挖灌渠十分有利。最早是引洪淤灌，以后发展为坡度平缓的渠道网。约公元前 2000 年，汉穆拉比时代已有了完整的灌溉渠系。干渠用砖衬砌，用沥青勾缝。当时的灌溉面积达 260 万公顷以上,养育着 15002000 万人口。干渠兼有通航与防洪的作用。当时颁布的汉穆拉比法典还专门对堤防失修、冲毁土地的责任者作出了赔偿损失的具体规定。约公元前 1000 年兴建的钮姆卢水库可向两岸
5、的渠系供水,有些渠道深达 1016m,宽达 120m。公元前600560 年间，新巴比伦的空中花园采用了细密的雨滴灌溉，类似现代的喷灌。 公元前 539 年，巴比伦被波斯征服，灌溉系统失修，农业生产受到很大影响。公元初期，波斯的萨珊王朝修四大干渠引幼发拉底河水,灌溉今伊拉克中部地区。629 年，两河流域出现大洪水，冲毁纽姆卢水库，不久阿拉伯人征服两河流域地区，着手改进旧渠系，逐步恢复灌溉。1258 年，蒙古人占据了两河流域，灌溉系统遭到破坏。直至 20 世纪，两河流域的灌溉才再次发展起来。至 1967 年两河灌溉面积达 400 万公顷。两河流域上游的叙利亚、土耳其等国境内都有许多古灌区，有些至
6、今仍在使用。亚美尼亚、伊朗等地则从公元前 8 世纪就以引用地下水发展灌溉的坎儿井众多闻名。伊朗境内现在还有大约 22000 条坎儿井仍在使用。 南亚 印度河流域在公元前 2500 年左右已有引洪淤灌,但文字记载不多。公元前 2 千纪雅利安人入侵后，修复了古代的灌溉工程。公元前 3 世纪左右,印度河流域凭借灌溉已做到一年两熟。当时北方建有亚穆纳水渠，南方则有高韦里河三角洲灌区。在中世纪的 1000多年中，南亚次大陆建造了数万座水坝用于灌溉，其中位于博帕尔东南的一座水库库区面积大约达到 650km2。当 17 世纪英国入侵时，这两个国家已有数千座各种类型的水利工程遗迹。这些工程往往不断损坏，不断修
7、复。19 世纪前期，重建一些主要的灌区。20 世纪修的最有名的灌溉工程如：1915 年完成的三合渠，引杰赫勒姆河水穿过杰纳布河和拉维河，是世界较早的跨流域引水工程；1932 年完成的苏库尔闸引水工程，是当时世界最大的有控制的引水灌溉渠系,引水 1346m3/s，灌田 300 万公顷。20 世纪 60 年代，巴基斯坦全国灌溉面积约 1150 万公顷。 印度从 19 世纪起建有大量大型灌渠。如：改建高韦里河三角洲渠系上的古大阿尼卡特坝，可灌田 44 万公顷；18361866 年建大渠 4 条，灌田约 200 万公顷，其中有当时世界最大的引水工程戈达瓦里河三角洲渠系；以后十年中又兴建大渠 5 条,其
8、中有横贯印度半岛的贝里亚尔渠。20 世纪经陆续兴建，至 60 年代末，印度灌溉面积达 3800 万公顷。 锡南（今斯里兰卡）自公元前 5 世纪就开始发展灌溉。特别是公元 2 世纪至 14 世纪之间,斯里兰卡岛中部干旱地区修建了大大小小的蓄水池达 1500 余座，形成了许多水库、塘堰、渠系结合的灌溉网。后渐衰落，19 世纪以后逐渐恢复并修建新式大灌渠。 亚洲其他地区 早在公元前 1050 年，柬埔寨就在吴哥窟附近修建了暹粒河灌区，并且一直使用到现在。日本在公元前 6 世纪已有水利记载,以后大量修建山塘、水库，20 世纪开始修大型灌区，至 1947 年全国水浇地已占耕地面积一半以上。印度尼西亚的爪
9、哇等岛，自古引水种稻，19 世纪始建新式工程，20 世纪 60 年代灌溉面积约 380 万公顷，大量的古代工程仍在使用。 苏联中亚阿姆河、锡尔河流域的灌溉始于公元前 6 世纪。8 世纪中叶以后,这一带是阿巴斯王朝的四大粮仓之一。自 1918 年以后开始兴建现代灌溉工程。自 1939 年完成费尔干纳大渠,长 344km。二次世界大战后又修长 1560km 的卡拉库姆渠等，建成了一些大型灌区。美洲 灌溉可追溯到古老的玛雅文明和印加文明。 秘鲁的灌溉历史至少在公元前 1000 年就已开始。皮斯科河谷公元前已有灌溉工程。公元 1600 年间是水利工程大发展的时期，此后印加帝国统治的 1000 年，灌溉
10、又得到进一步发展。阿根廷于 1577 年兴建了杜尔塞河引水工程。中美洲墨西哥等地的灌溉工程则至1617 世纪才出现较多的记载,到 1946 年灌溉面积达 123 万公顷，此后 20 年中修建了 196座水库和 989 处引水坝, 1966 年灌田 280 万公顷,技术上也有发展。美国自 1847 年开始,迅速发展灌溉事业，技术水平也提高得很快，20 世纪 5060 年代大规模发展喷灌，1967年喷灌面积达 300 万公顷,总灌溉面积达 1700 万公顷。 排水 早期农业是在河流沿岸发展起来的，需要排干沼泽，进行土地垦殖。公元前 5世纪中叶,希腊历史学家希罗多德曾记载了尼罗河谷的排水工程，以后罗
11、马的瓦罗在论农业一书中提到了修建排水工程的规范。世界上许多早期的城市都有完备的排水系统。 荷兰的排水在世界上享有盛名，它是与围海造田联系在一起的。公元 4 世纪，这一带就开始出现人工海堤。从 10 世纪开始，盛行筑堤造田工程。最初在圩田内实行自然排水。1612 年开始利用风车抽水围垦沿海低地。几百年间,依靠人工堤防共围垦出 7100km2以上的土地，相当于全国陆地面积的五分之一。现代的须得海工程和莱茵河三角洲工程在全世界都有很大的影响(见荷兰海堤)。 荷兰的排水工程技术以后又扩展到欧洲的其他地区。英国从 13 世纪开始排水,把大量低洼地改变成农田。1531 年制定法律，国家直接干预排水事业，并
12、于 1918 和 1930 年两次颁布国土排水法案。法国在 1620 年首先使用瓦管排水。英国于 1724 年首先使用鼠道式暗渠，1764 年出现了有压地下水的沼泽地的排水方法，1843 年发明圆形瓦管制造机，19 世纪后半叶又发明了挖沟机。在东欧、波兰从 13 世纪起就开始排水，罗马尼亚的排水历史甚至比灌溉历史还要早。希腊的排水工程则主要是为了防洪。 近 100 多年来，在世界其他地区,由于农业灌溉的急剧发展，土壤次生盐碱化问题日益突出，进一步推动了排水工作的发展。埃及于 1909 年以后大力发展深沟排水解决了棉田的盐碱化问题。美国于 18491850 年建立了沼泽地法案，排水自东向西发展，
13、除沼泽排水外，还发展灌区排水，大量使用瓦管暗沟，到 1960 年排水面积约 4100 万公顷。加拿大排水有 200 多年历史。巴基斯坦结合井灌发展垂直排水，20 世纪 60 年代末有深井 5500 多眼，并有大面积地面排水网。 截至 20 世纪 60 年代末，全世界（除中国外）有人工排水设施的土地总面积约 1 亿公顷。其中美国占 3700 万公顷，苏联为 811 万公顷。此外,加拿大、印度、匈牙利、波兰、日本和意大利等国有人工排水设施的土地面积也相当大。 防洪 水直接影响人类的生存和社会的发展。在发展水利的同时，人类必须与水害作斗争。 修筑堤防 自古以来，世界上最普遍的防洪措施就是沿河流两岸修
14、建堤防（见堤）。 公元前 3400 年左右，埃及人就修建了尼罗河左岸大堤，以保护城市和农田。随着人口的增长和社会发展的需要，右岸大堤也逐渐建立起来。尼罗河大堤从开罗至阿斯旺约有900km，并向上游继续延伸 200km。 从巴比伦的汉穆拉比法典的有关条款记载中，可以看到，公元前 2000 年左右，美索不达米亚地区已有了比较完整的保护土地的堤防。 此外，意大利的波河河谷、法国的低洼地、英国的沼泽地以及巴基斯坦信德省内都有许多古老的防洪堤防。波兰的系统堤防建于公元 12 世纪。 美国防洪工程始于 1717 年。当时法国探险家、路易斯安那总督边维尔下令在密西西比河下游建造了第一道 1.2m 高的堤防。
15、至 1735 年，新奥尔良附近的河流两岸已有逾 50km 长的堤防。 1919 年，荷兰与德国签定协议，在莱茵河下游修建防洪堤。这一工程一直持续了近 40年，至 1955 年才最后完成。 建造水库 建造水库以调蓄天然来水，是另一种普遍的防洪方法。 公元前 2650 年前后，埃及在杰赖维干河上修建了异教徒坝,从而建成了一座完全用于防洪的水库。尼罗河畔的美利斯水库是利用法尤姆绿洲的天然洼地改建的，它兼有防洪和灌溉的双重效益，约建于公元前 2300 年。 在美索不达米亚地区，巴比伦时代曾利用幼发拉底河沿岸的哈巴尼亚湖和阿布恩迪卜斯盆地作为滞洪调节池。斯里兰卡的明内里耶水库约建于公元前 3 世纪，周长
16、达 32km。 整治河道 早在公元前 9 世纪,德国人就利用筑堤和裁弯取直等方式整治莱茵河道，以保护施特拉斯堡东部和东南部的低洼耕地。11 世纪，法国阿尔萨斯地区也有一些局部的防洪措施。19 世纪，莱茵河逐步得到分段整治，其中从施特拉斯堡至巴塞尔之间的一段约于 1885 年完成。 1879 年 6 月 28 日,美国国会通过议案，决定在美国陆军工程兵团属下设立密西西比河委员会,并拨款 100 万美元用于河道治理。在此之前，堤防建设等资金都是由个人筹集。 现代防洪 日本的大规模防洪工程出现于明治维新时期。 俄国的正规防洪工程有 1877 年的库班河工程和 1915 年的阿塞拜疆防洪工程。1917
17、 年 3 月 1 日，美国国会通过了第一个防洪法案，授权陆军工程兵团在密西西比河和萨克拉门托河上修建防洪工程，并研究其他河流的防洪问题；1936 年的防洪法案则进一步制定了防洪工程措施，规定联邦政府与州政府要在防洪工程中合作，委托农业土地部制定防洪计划，委托陆军工程兵团制定工程计划；1968 年的国家洪水保险法案特别强调对洪泛区的土地利用加强管理，以减少洪灾损失。 在多数国家，由国家直接组织的现代化防洪工程是在 20 世纪才出现的。如波兰(1905)、法国(1910)、保加利亚（1944）、墨西哥（1944）、印度尼西亚（1947）、加拿大(1950)、印度(1954)、匈牙利(1954)和哥
18、伦比亚(1955)等。 50 年代以来，防洪工程措施以外的洪泛区管理、洪水预报警报系统、洪灾的预防计划等已在世界范围内受到重视。 运河工程 运河是人工开挖的通航河道。古埃及已有记载，中世纪以后在欧洲得到大发展。19 世纪以后在全世界进一步推广，规模也越来越大。 世界上最早的通航运河是公元前 1887 前 1849 年，古埃及塞劳斯内特三世时期建成的绕道尼罗河及其支流，经苦湖沟通地中海与红海的古苏伊士运河。此运河后因泥沙淤积和年久失修而废弃。在欧洲，罗马人由于军事运输的需要，曾修建了许多运河。公元 67 年开联接莱茵河与马斯河的运河，长 37km，可以避开北海沿岸的风暴。为了改造英格兰的剑桥洼地
19、，罗马人曾挖掘了好几条运河，把卡姆河与乌斯河、宁河与威特姆河、威特姆河与特伦特河连接起来。上述一些工程至今仍在使用。 随着罗马帝国的衰亡，欧洲运河工程的发展在很长一段时间内停滞不前。12 世纪，运河随贸易的发展而复苏，荷兰、卢森堡、比利时等地势低洼的国家有 85的运输依靠内河航道。在意大利，11791209 年建成了纳维格里奥大运河，以便从采石场向米兰大教堂工地运输石料。这条运河上出现了带有人字闸门的船闸。1373 年，在荷兰梅尔韦德运河上的弗雷斯韦克建成了西方的第一座现代型复式船闸。13911398 年，德国建成了从劳恩堡至吕贝克的施特克尼茨运河，沟通了北海和波罗的海。 1618 世纪是欧洲
20、运河大发展的时期。法国于 1642 年建成了布里亚尔运河，把卢瓦尔河与塞纳河联接在一起。这条运河沿线建有 40 座船闸。1681 年完成的朗格多克运河长250km,把比斯开湾和地中海连接在一起。这条运河沿途建有 108 座船闸,一条 165m 长的隧洞和三座大渡槽。一些小溪则利用涵管暗渠从运河下面通过。在德国，这期间曾开挖了许多运河，把易北河、奥得河和威悉河联接在一起。英国于 1761 年开通布里奇沃特运河，以便从沃斯利向曼彻斯特运输煤炭。1776 年，这条运河延伸至默西河。大特朗克运河则促进了英格兰中部地区的发展，为出口贸易提供了到欧洲市场的水路运输。1773 年动工，1822年通航，184
21、7 年竣工的喀里多尼亚运河穿过了苏格兰大峡谷，把沿线的许多湖泊联接在一起。 19 世纪以后，世界各地开挖的运河迅速增加。1832 年瑞典建成联接北海和波罗的海的约塔运河。1893 年,希腊的科林斯运河开挖成功，把伊奥尼亚海和爱琴海联接在一起。在中欧，1840 年建成路德维希运河，联接起多瑙河、美因河与莱茵河。俄国早在 1718 年就有很大规模的运河系统,至 1804 年,在伯瑞西纳和德维纳河之间开辟了一条运河。此后俄国还将伏尔加河、第聂伯河、顿河、德维纳河与鄂毕河的上游联接在一起以发展航运。美国于 1825 年完成 581km 长的伊利运河,沿河建造了 82 座船闸，从而促进了中西部大草原地区
22、的开发。1829 年，加拿大兴建了韦兰运河。在此期间，欧美以外地区也有一些运河，如缅甸的端迪运河，马达加斯加的潘加兰运河等。 1920 世纪最重要的运河工程是基尔运河、苏伊士运河和巴拿马运河。位于今德国北部的基尔运河于 18871895 年兴建，总长 98.6km，缩短了自英吉利海峡至波罗的海的航程达 685km；20 世纪两次扩展，沿线设 8 座船闸,通航船舶最大吃水 9.5m，最大船宽32.5m。苏伊士运河是联接红海和地中海的一条无闸水道，1869 年 11 月 17 日通航,全长173km，大大缩短了从地中海至印度洋的航程。巴拿马运河是沟通太平洋和大西洋的国际水道，全长 81.3km，依
23、靠船闸越过分水岭。这条运河自 1881 年起开凿,中间一度停顿，1904年重新动工，直至 1914 年 8 月 15 日完工。 水能利用 在埃及和美索不达米亚等古文明发源地，利用水力冲动简单固定桨叶水轮来进行农产品加工、灌水和排水等，至少在公元前 1000 年已经出现。欧洲至中世纪已应用得很广泛。一直到近代，许多地区仍在使用。 近代水轮 近代直接驱动机械为灌溉、排水、供水服务的水轮有卧式、立式两大类。19 世纪不断改进装置和性能，提高效率，在北美、南非、南欧、北欧仍大量使用，直到 20世纪初才逐渐被淘汰。 水轮机 1827 年法国人 B.富尔内隆制造出第一台水轮机,只有 6 马力。到 1832
24、 年造出了 50 马力的水轮机。由水轮发展成水轮机是一个大进步。稍后美国人 J.B.弗朗西斯及其他工程师陆续创造出适应不同水流情况的水轮机，为水力发电提供了必要条件。 水力发电 限于电工学发展的水平，水轮机用于发电在初期进展很慢，直到 19 世纪后期解决了远距离输电之后才出现了水电站。1878 年法国建成了世界上第一座水电站。1882 年美国威斯康星州建成美国第一座水电站。此后在全世界迅速发展。1950 年后进展更快，趋势是河流梯级开发，电站和机组向大容量发展，潮汐电站和抽水蓄能电站等也有发展。 1936 年美国于科罗拉多河上建成 221m 高的胡佛坝，装机容量至 134 万 kW。1942
25、年美国在哥伦比亚河上建成大古力水电站,现有装机容量为 648 万 kW。到 1980 年，全世界已建和在建的设计装机 100 万 kW 以上的水电站已达 120 座。目前世界上最大的水电站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站，装机 1260 万 kW。 全世界可能开发的水能资源约 22.6 亿 kW，1980 年已开发约 4.6 亿 kW，占总量的20左右。水电站装机容量（包括抽水蓄能电站）以美国、苏联等国最多。 城市水利 一般来说,当城市发展到一定规模时,就必须采用工程措施来解决供水和排水问题及城市防洪问题。 早在公元前 2900 年前后，埃及就出现了为孟斐斯城供水的工程。公元前 25 世纪前后
26、的许多泥版的记载都表明当时美索不达米亚地区有许多向城市供水的水库和渠道。大约在公元前 25001700 年期间，印度河流域出现了两座大城市摩亨约-达罗和哈拉帕。从对摩亨约-达罗的考古发现看,这座城市已有完整的供排水系统,多数房屋都有水井，排水沟从房屋通到街道，最后通到大河。 大约公元前 800 年,乌拉尔图王国（今土耳其东部）修建了向首都图什帕供水的渠道，全长 56km。以后首都迁到托普拉卡莱，于是又扩建了输水工程。工程由一座水库（即今凯希什湖）、两座主坝、若干座副坝和两条主干渠组成。 公元前 700 年左右,向耶路撒冷供水的长 530m、高 2m 的输水隧洞建成。亚述帝国在这期间也建成了向尼
27、尼微城供水的渠系，输水道长约 80km，其间有好几座石灰岩渡槽。最大的一座长约 300m、宽 13m，设有 14 座支墩。 公元前 6 世纪,希腊人建造了向萨摩斯城供水的隧道，长度约为 427m。希腊人最先采用了青铜管或加固木管制的虹吸管,但应用并不广泛。公元 2 世纪为雅典城修建的一些蓄水工程一直使用到现在。古代罗马人的城市供排水工程在水利史上占有很重要的地位（见古罗马供水）。 维也纳在公元前 1 世纪时已有了城市排水系统。渠系用砖石砌成，断面为1.8m0.8m，应用有孔的石板制成排水渠道的进水口，使得污水可排放到封闭的砖砌水渠，再泄入最近的排水明渠。这一渠系在中世纪时曾重建。 巴黎的第一个
28、重要输水系统建于 12 世纪，并一直使用到 17 世纪。18 世纪中叶，法国著名水利工程师 H.皮托主持建造了蒙彼利埃市水道,其中有一段 1km 长的罗马式石拱。在美洲，墨西哥城于 15 世纪末已初具规模，街道与运河交错，运河上设有调节水量的闸门。伦敦在 1582 年开始使用活塞泵供水，17 世纪时的城市供水渠道超过 60km,设置 40 道闸门,市内配水系统由木制管道构成。日本水户的笠原高架水渠建于 1663 年，直到现在还在使用。随着城市规模的日益扩大，城镇供水和排水系统也日趋完善。由于水资源的不断开发，因而使得输水渠道越来越长。现在的输水管道长达一百公里以至数百公里已很普遍。美国科罗拉多
29、输水道主干线长达 389km,年输水量达 15 亿 m3。 水利法规 人类随着社会经济的发展，要求人为地对自然水进行分配，要处理好人与自然之间，以及人与人之间的矛盾。为了协调矛盾，合理地利用水资源，就必须制定水利法规（或称水法规）。 巴比伦时期的汉穆拉比法典在第 5356 条中明文规定：“如果有人忽视维修堤防而造成决口，他应赔偿由此给其他土地所有者带来的损失”；“如果他无力赔偿损失，则他本人及其财产将被拍卖，受损失者将分得这笔钱”等。 在瑞士等国家，罗马法规和旧德意志法规都规定了个人与公众的水权是不同的。根据罗马法规的规定，除去极小的水源外，一切永久性自由流动的水都是公共水资源，其使用权属于罗
30、马公众。对什么是“永久性自由流动的水”？罗马法规的依据是“终年不断”，而旧德意志法规的准则是“能够航行和浮运”。因此，较大的河流的水权属于罗马公众，而较小河流则有私人使用权。 古印度婆罗门经典吠陀和其他文学作品中，可以找到许多有关水利设施管理方面的规定。大约在公元前 300 年时已有如下一些规定：“一般情况下,从建有水坝的河流、湖泊中用水，要支付生产收入的四分之一作为国家税收。”“在饥荒时，国王及其臣民在水坝附近建立临时住所。”“河流中的水生动物、水渠和水坝受到保护。捕鱼要在获得许可时才能进行。”“如果个人的水坝失于管理长达 5 年，其管理权则由国家接管。如果公众捐款建造水坝，则 5 年内免税
31、；如系修理旧坝，则免税 4 年。” 早在 1369 年，印度的一则碑铭就已明确规定了建造水库的选址及施工规范，规定了12 条必须具备的条件及 6 条必须避免的水利条件。 在西班牙,7 世纪颁布的法典已明确规定，水是西班牙土地的“血和生命”。12 世纪颁布的唐杰姆国王水法曾一直延续影响了好几个世纪。这一水法规定了两条重要的原则：水不属于个人所有，而属于受益土地。因此当土地所有者变更时，水权也自动转移。水的管理权掌握在有关的农场主手中，他们的管理实体是由民主选举产生的。政府有意识地限制自身的职能以保证这些管理机构的工作不致受到妨碍。这项水法建立了巴伦西亚地区土地灌溉规则，把这一地区改造成富庶的柑橘
32、产地。 13 世纪亨利三世统治英国时期，曾致力于改造拉姆尼沼泽。此后至 1427 年产生英国历史上最早的一项重要的排水法规。爱德华三世统治时期(13121377)曾颁布法令，禁止往泰晤士河倾倒垃圾。1388 年的一项议会法令专门写明了这个问题。15 世纪初，法国国王查理六世也宣布反对把废物倒入塞纳河。 19 世纪中叶以后，有关水利的各项法规日益增多。除了欧洲各国的法规日益健全外，亚洲的印度、伊拉克、土耳其、柬埔寨,非洲的突尼斯,美洲的加拿大和波多黎各都颁布了有关法规。进入 20 世纪后，世界各国多数都有了比较完备的水利法规，有的国家还出现了多部。水利法规已逐步变得越来越具体，越来越详细，其门类
33、也日益齐全。 基础研究 水利工程技术是在人类与自然进行斗争的过程中发展起来的。而对这些工程技术及其基本原理进行探讨，开展基础研究则滞后了许多年。古代和中世纪虽然也有一些重大的发现和经典性著作，但真正的基础科学研究则出现于西方文艺复兴、产业革命时代以后。进入 20 世纪以来，其发展速度更快。 水力学 古代人很早就发现了水力学的许多现象,并作出了一些科学的总结，其中以阿基米德发现浮体定律为代表。文艺复兴时期，达芬奇成为实验水力学的前驱。17 世纪，正式出现水力学这个科学名词，1686 年 I.牛顿提出了水力相似性原理。18 世纪丹尼尔第一伯努利和 L.欧拉等人创立了水动力学，并使之与实验水力学平行
34、发展。18 世纪中叶，英国工程师 J.斯米顿提出使用水工模型进行水力学等试验。1841 年美国第一座现代的水工实验室在马萨诸塞州的卢韦尔建立。19 世纪科学家发现了管流和明渠流两种流态，并提出了弗劳德相似准则和区分流态的雷诺数，推导出紊流的雷诺公式。1898 年德国著名水利专家 H.恩格斯创立河工模型试验室。他进行治河模型试验达几十年。进入 20 世纪，世界上许多国家都建立了水工实验室。模型试验相似原理已为学术界普遍接受。英国人在南亚次大陆和埃及的灌区进行了大量的现场观测工作，对渠道的冲淤和透水地基上筑坝等研究更为突出。德国航空学家 L.普朗特于 1904 年提出的边界层理论，很快就被水力学者
35、用于解决实际问题。T.von 卡门于 1912 年完成了著名的“卡门涡街”研究,进一步丰富了水力学的内容。 水文学 早在公元前 3200 年前后，埃及人就掌握了尼罗河水位变化的规律，并开始使用原始的水位计。在古希腊已有许多人开始讨论水文循环问题。直至 16 世纪，法国人才以严谨的方式证明水流的最终来源是海水或大气中的水汽。早在公元前 4 世纪,印度已开始广泛使用雨量计。1687 年英国水文学家 E.哈雷首先采用蒸发器测定了水面蒸发率。19 世纪初，J.道尔顿提出了在一定条件下，蒸发速率与水汽压力的饱和差成正比的理论，为蒸发计算提供了可靠的依据。1000 多年以前，伊朗人 G.A.卡拉季就写出了
36、有关地下水的专著潜水的开发。16 世纪以后，地下水文学有很大发展。其中 H.-P.-G.达西论述了渗流理论，提出了达西定律。19 世纪，奥地利人 P.福希海默尔把数学分析方法引入地下水研究。法国人 G. -A.多布雷则于 1887 年出版了地下水一书。当时，人们在莱茵河、易北河等河流上已通过实测和推算等综合方法建立起流量资料系列。1851 年，爱尔兰人 T.J.莫万尼提出推求洪峰流量的原理。1932 年，美国水文学家 L.R.K.谢尔曼提出了水文计算中的单位线方法。此后水文学继续不断发展，并与其他学科互相交叉、渗透。 土力学 土力学的形成时间较晚。1773 年法国物理学家 C.-A.de 库仑
37、发表有关土压力的理论;1857 年苏格兰工程师 W.J.M.兰金提出土质量平衡理论。1925 年 K.泰尔扎吉（又译太沙基）发表土力学一书，标志着这一学科基本形成，40 年代他又出版了理论土力学和与人合作出版了工程实用土力学。随着土力学和岩石力学的发展，筑坝技术理论才日益成熟并趋向于规范化。 坝工设计理论 19 世纪 50 年代，兰金研究了疏松土质的稳定性问题，此后德萨齐里和德洛克等研究了重力坝设计中砌石和基础的应力问题。18611866 年建造的古夫尔登伐重力坝是世界上第一座用现代技术理论建造的大坝。它位于法国弗兰河上,最大坝高 60m，是当时世界上最高的大坝。土石坝和拱坝的设计理论和分析方
38、法也大体从 19 世纪50 年代开始，但正式应用于拱坝设计是在 1922 年。土坝的合理设计则还要晚一些。 发展趋势 在工程建设中，20 世纪的水利工程越来越具有大型化、综合化、跨流域、多目标等特点。 工程大型化 1961 年意大利建成 262m 高的瓦依昂双曲拱坝，次年瑞士建成 285m 高的大迪克桑斯重力坝。目前世界上最大的水电站是巴西和巴拉圭边界河流巴拉那河上的伊泰普水电站，总装机容量为 1260 万 kW。最大的地下水电站为加拿大拉格朗德二级水电站，总装机容量为 532.8 万 kW。 世界的高坝技术正在不断发展。苏联 1980 年建成的努列克土石坝高 300m，而 1989 年建成的
39、罗贡坝的高度则达 335m。 跨流域引水 20 世纪世界上跨流域调水逐渐普遍。其中最著名的有美国加利福尼亚州调水工程、澳大利亚古尔加底输水工程等。 多目标综合利用 随着现代工业的不断发展，国民经济的各个部门都对水利事业提出了更高的要求。由于全球性水资源短缺,城市防洪标准日趋提高,水质污染越来越严重，这就要求水利部门在对河流开发的规划阶段即注意水资源综合利用,兼顾各个用水单位的利益,实施河流梯级开发。如从 19 世纪末开始的莱茵河开发,1933 年后美国田纳西河干流开发，19271932 年及 19441976 年苏联第聂伯河干流中下游开发，1931 年后美国哥伦比亚河干流等的开发，都是较早的例
40、子。 现代水利的发展不仅要解决工程技术问题，还必需注意解决人类活动对水的不良影响。未来的水利事业将是技术、经济、生物等多学科的结合，以便取得更好的经济效益、社会效益和环境生态效益。这种多目标的综合利用将是世界水利发展的总趋势。 参考书目 H.Rouse, History of Hydraulics, Iowa Institute of Hydraulic Research, State University of Iowa,Iowa,1954. K.K.Framji and I.K.Mahajan, Irrigation and Drainage in the World,2nd ed., InternationalCommission on Irriga-tion and Drainage(ICID),New Delhi,1969. 福田仁志著:世界灌溉比较农业水利论,东京大学出版会，东京，1974。 K.K.Framji and B.C.Garng, Flood Control in the World,International Commission on Irrigation and Drainage(ICID),New Delhi,1976.
