1.1.4.1　水利工程建设带来的影响

水利工程建设可以兴利，但同时也会带来一些不同程度的负面影响，常见的有如下几点。

（1）移民问题：水库移民涉及人的生存权和居住权的调整，是世界性难题。中华人民共和国成立以来，我国修建水库移民人数超过2000多万，三峡工程建设涉及移民118万。

（2）对泥沙和河道的影响：水流条件的改变，引发泥沙对河势、河床、河口和整个河道的影响，导致河道的流态、上下游和河口的水文特征发生改变。

（3）对大气的影响：南美洲的阿根廷、巴西、委内瑞拉等国，北美洲及俄罗斯的西伯利亚，一些大型水电站的水库淹没了大片森林，水库蓄水前，没有砍伐清库，林木长期浸泡在水中，腐烂后产生有害气体，对大气造成污染。修建水库导致水汽、水雾增多等。

（4）水体变化带来的影响：库水相对静止，影响航运；水库水温变化影响水质，易发生水华、水污染。

（5）对鱼类和生物物种的影响：对动物（如洄游鱼类）、植物和微生物造成影响。

（6）对文物和景观的影响。

（7）地质灾害问题：修建大坝后可能会触发地震、崩岸、滑坡、消落带等不良地质灾害。

（8）溃坝：由于大坝运行不当、工程质量问题、遇超标准负荷、战争等可能引起溃坝等重大灾害。

以阿斯旺水坝为例说明水利工程建设带来的影响。由于设计大坝的时候，人们对环境保护的认识不足，阿斯旺水坝建成后在对埃及的经济起了巨大推动作用的同时也对生态环境造成了一定的破坏：①大坝工程造成了沿河流域可耕地的土质肥力持续下降；②修建大坝后沿尼罗河两岸出现了土壤盐碱化；③库区及水库下游的尼罗河水水质恶化，以河水为生活水源的居民的健康受到危害；④河水性质的改变使水生植物及藻类蔓延，不仅蒸发掉大量河水，还堵塞河道灌渠等等；⑤尼罗河下游的河床遭受严重侵蚀，尼罗河出海口处海岸线内退。

水利工程对环境、生态的影响日益受到重视，不仅需要发展传统的分析方法，还需要通过与生物、生态和环境等进行学科交叉，建立环境友好的水工设计理论，克服水利工程自身对水生态环境带来的不利影响，促进水利工程水生态环境功能的开发和利用。

1.1.4.2　气候不断变化对水利工程的影响

气候变化必然影响水循环，水利基础设施是管理水资源的重要手段，在气候变化条件下，既发挥了越来越重要的作用，同时也会带来一些不利影响。

气候变化对水利工程的影响主要表现在：①极端低温使得工程材料的抗冻融指标出现不足，从而引发严重的破坏；②持续干旱高温导致水利工程的应力变化和趋势性变形；③江河径流量减少和海平面上升导致的沿海和河口地区水体盐度及导电率增加，大气中二氧化硫等酸性气体含量增高等对水利工程的腐蚀破坏。

在气候变化背景下，水利工程的设计和运行管理中需要考虑以下一些问题[3]。

（1）气候变化引起流域降雨和径流的变化，将影响流域的设计暴雨和设计洪水，即需要调整水利工程防洪的设计标准。

（2）气候变化将可能加剧干旱发生的频率、范围和程度，进而影响到水利工程的供水保证率。

（3）暴雨强度和暴雨次数的增加，可能引发地质灾害的发生和加大泥沙冲淤对水利工程安全和寿命的影响。

（4）气候变化和变异将可能增加极端水文气候事件发生的频次和强度，对已建工程的运行规则和规程需要作相应的必要调整，以保障水利工程的安全和洪水资源化。

（5）由于极端气象灾害发生的频率和强度有进一步增强的趋势，在运行管理中要重视水情信息的监测和预报，加强防洪抗旱应急预案的编制和执行。

如美国加州奥罗维尔大坝溢洪道失事。美国最高大坝加利福尼亚州奥罗维尔（Oroville）大坝，高230m，比胡佛大坝还要高8.6m，是世界上著名的土石坝工程。工程的主要用途为供水、发电、防洪、旅游和养殖，于1967年完建。溢洪道装有8扇宽5.4m、高10.1m的弧形闸门，泄槽为衬砌式陡槽，最大泄量为7100m3/s。除此主溢洪道之外，工程还设置了非常溢洪道，为无闸门控制的反弧堰，堰顶长570m，但非常溢洪道自1967年完建后从未使用。2017年降雨量在90天内连续超过正常水平，首次启用非常溢洪道，2月7日，在泄洪时出现了一个长60m、深9m的大洞，属于典型的渗流冲蚀破坏，基础为土质山坡，底板混凝土存在缺陷，见图1.35。当地至少18.8万民众被疏散。

图1.35　美国Oroville大坝溢洪道失事

这个事件使人们认识到，对于老坝：①要对运行状况密切加强巡查监管；②对隐蔽部位进行监测，要随时检查已埋设仪器的工作性态和数据可靠性，适时增添新型观测仪器，实现全方位实时监控；③要在风险源分析的基础上建立切实可行的应急抢险预案。(www.daowen.com)

1.1.4.3　人类社会发展带来的水利工程新问题

1.城市内涝

随着全球气候变化和城镇化快速发展，城市降雨特性、产汇流规律发生着急剧的变化，极端天气明显增多，局地遭遇强降雨频发，城区排水能力偏低，承担城市排涝的河道排水能力不足，城市洪涝问题越来越突出。随之带来许多水利工程新问题，如城市防洪除涝标准与设计方法、城市洪涝调控与雨洪综合利用、城市洪涝灾害防控应急管理等。

图1.36　湖北武汉内涝（2016年）

如2016年，湖北武汉、湖南益阳、福建闽清县等地方内涝严重，见图1.36～图1.38。武汉6月30日20时至7月6日15时周降雨量突破历史记录最高值，累计雨量574.1mm，突破1991年7月5日至11日7天内降下542.8mm的记录，大水围城，多处溃堤，上万人转移，全部学校停课，火车站多处出口临时封闭，长江隧道、三环线江岸段封闭，多个地铁站点被雨水倒灌。

图1.37　湖南益阳内涝（2016年）

图1.38　福建闽清县溪口大桥被洪水冲塌（2016年）

为了解决城市内涝问题，日本东京建设地下巨大蓄水分洪设施。1988年，在东京神田川环状7号线公路建造了一个巨大的地下隧道，位于地下40多m深的混凝土隧道直径为12.5m，长约4.5km，蓄水能力约达54万m3，见图1.39。自1997年该地下隧道部分投入使用到2013年，神田川地下调节池在发生暴雨和台风时共引流34次，对减轻该流域洪灾起到了明显作用。截至2014年年底，东京都建设局在流经东京的11条河流附近已建设了30个调节池。河流附近的低地公园在突发暴雨河流涨水时，也可被作为城市分洪设施使用，一定程度上降低河流水位。计划到2025年将东京的调节池容量进一步提高。这种地下蓄水分洪设施适合在河流比较小、人口又比较密集的地区采用，应对大江大河汛情则需要结合当地实际情况寻求对策。

图1.39　日本东京地下蓄水分洪隧道

2.节水与可持续发展

水资源有限的情况下，要保证工农业生产用水、居民生活用水和良好的水环境，必须建立节水型社会。包括合理开发利用水资源，大力提高农业用水和城市生活用水的利用率。

全面准确掌握自然生态格局，限定人类经济行为空间和规模，并加以立法，使人口、资源、环境协调发展。规划人类对水的需求：以供定需，以水定人口，以水定规模，以水定发展；重视水源涵养、雨水蓄存、水质保护、节水治污、地下水回灌和洪水资源化等实施措施。

3.生态问题

受自然和人类活动双重影响，有些流域出现草地沙化、冰川后退、湖泊萎缩、湿地减少等生态环境问题。需要研究河道（河口）生态修复、河道（水库）水质控制、水利工程生态环境功能设计、感潮河道水环境改善、成潮分析与应对、水库蓝藻控制、水污染处理技术等问题。如通过限定电站下泄生态流量，以解决环境用水，生态需水问题；采取宣传、法规、监督执法、退牧还草、监测等综合措施，有效控制水土流失；对受污染的江河湖库水体进行修复，对氮磷等营养物和有机物污染，湖泊水库蓝藻及赤潮等，采取培育生物、接种微生物，转移、转化及降解污染物等措施，恢复水体质量。

1.1.4.4　水利科学技术新问题

水利科学与工程技术问题来源于人类社会生存和发展的需要，其目标是认识自然规律并通过多种技术和工程措施，对自然界的水和水域进行人为的控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。目前，我国水安全和水利科技热点与前沿，涉及水资源短缺严重、水污染问题突出、水灾害威胁加重、水生态退化严重等方面，以及超强地震、超标洪水及特大地质灾害等因素的潜在影响[4]。

（1）在水资源安全保障方面：未来气候变化影响下水资源供需预测、水资源的跨流域时空调配以及以节水、治污、开源、调配为核心的最严格水资源管理技术。

（2）在流域水沙-环境生态方面：在工农业发展、城镇化、大规模水利工程建设条件下，未来河流水沙与生态环境变化趋势预测，河流水沙与生态环境的物质通量的相互作用以及河流系统水动力、地貌与生物多样性等要素的平衡与调控问题。

（3）在水电能源开发与长效安全运行保障方面：重点研究极端致灾因子如超强地震、超标洪水与复杂地质条件下水电站高坝枢纽群的灾害链风险问题。

（4）在洪旱灾害防御方面：重点研究极端气象条件与人类活动影响下的江河洪水、城市洪涝、山洪泥石流、风暴潮与干旱的灾害机理与风险控制问题。