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1、水利工程现代化技术,武 汉 大 学通识教育课（数学与自然科学类）洪 林,世界最伟大的水利工程,古老而伟大水利工程,灿烂的中华文明史,三门峡万里黄河第一坝,青铜峡-连接古代和现代水利,三峡大坝跨世纪的伟大工程,丹江口水库南水北调中线工程之起点,埃及的阿斯旺大坝倍受争议的水利工程,美国的胡佛大坝振兴一个国家的神话,学时安排,共计8个专题,每个专题安排2节课讲述.课堂学习为主,自学和讨论为辅.由2位教师承担:课堂讲述：18学时课外练习：2-9学时期末考试：2学时考试形式：开卷综合成绩：考勤10%，作业和讨论20%，考试70%,课程安排,第一章,概 述,主要内容,第一节 水利现代化的内涵,用现代的理性
2、思维和理念转变人类传统的治水思路，用先进的科学技术改造传统的水利科技，用现代水管理制度和先进技术改革水管理的动态过程；,以可持续发展的思路、市场经济的规律和系统发展的理论为指导；,通过水资源的合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、有效节约、积极保护和有效管理，,以水利现代化建设支持与保障国家现代化目标的实现，以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。,第二节 评价方法及评价指标体系,选择合适的评价方法；制定合理的评价体系；确定客观的评价指标；制定合理的评价标准。,为了对水利现代化的进程进行全面、客观的评价，必须解决如下四个问题：,一、评价方法,在影响水利现代化建设的诸多因素和反映现代化特
3、征的指标中：有一些因素或指标易于量化，可进行定量评价与对比；有一些因素或指标难以量化，但其在一定程度上反映了水利现代化程度的形象，易于为人们所接受。,因此水利现代化的评价体系和方法应包括定性评价、定量评价与综合评价三部分。,二、评价指标体系,（一）指标设置原则,1.综合性：采取定性与定量相结合的方式综合考虑水利现代化的发展水平与程度，设置水利现代化评价指标体系。易于操作的指标宜通过量化指标反映，形象性的指标宜于定性反映；,（一）指标设置原则,2、系统性：指标体系设立既要反映水利现代化与国家现代化的相互关系，也要反映水利及水利现代化自身的特点，使其组成一个较完整的体系，全面地反映水利现代化的内涵
4、、特征及其水平、目标及方向；反映水利对现代化经济社会建设及生态环境保护的度量关系，要注重社会、经济、生态环境三者效益的兼顾，体现富裕度、安全度、舒适度、文明度的结合；,（一）指标设置原则,3.代表性：水利现代化评价指标要具有代表性和可比性，特别是定量指标要能够反映未来水利现代化发展的方向性与目标性，能够尽量剔除由于自然条件的差异以及人为因素的差异导致定量指标计算结果的较大差异，便于进行国内外以及不同地区之间的比较；,（一）指标设置原则,4、可操作性：水利现代化的指标确定要具有可操作性，特别是定量指标要简明、综合，具有科学性与可操作性，便于实际测算和制定发展目标；,（一）指标设置原则,5、动态性
5、：水利现代化评价指标要能够反映较为具体的奋斗目标，因此，其指标的发展应该具有单调函数的特征，必须在一个较长的时期内保持其连续性，以有效反应现状及不同发展阶段的水利现代化进程；,（一）指标设置原则,6、规范性：对定量指标的计算及其涵义的解释应规范，资料来源规范。主要指标测算资料应从国家统计年鉴、水利统计年鉴、水资源公报等正式公布和颁布的资料中选取，部分资料可采用全国性规划的成果资料，以保证指标的可靠真实以及口径的一致。,（二）水利现代化的定性评价指标体系,鉴于反映水利现代化进程的有些指标可以定量，有些指标难以进行定量，为了全面、综合地反映不同经济社会发展条件和不同类型地区的水利现代化所达到的形象
6、和程度，从定性评价的角度出发将水利现代化分为以下八个方面：,1、以人为本、实现人与自然和谐相处。通过合理开发水资源、高效利用水资源、合理配置水资源等，基本满足人类生存、经济社会发展和生态环境保护对水的需求；通过规范和调节人类水事行为，彻底制止对生态环境和水资源的破坏和掠夺性开发行为，实现达到人与自然和谐相处；水利对经济社会发展以及生态环境保护的支持与保障达到较高的水平，经济社会发展以及生态环境的安全基本得到保障，经济社会抗御水旱灾害风险的能力达到较高的水平，基本达到洪旱无恙，人居环境得到较大程度的改善，环境良好，基本实现水资源与经济社会协调发展。,2、建成较为完善的大江大河防洪减灾体系防洪减灾
7、体系完善、运用自如、安全程度高，保障从整体安全的角度对洪水进行优化调度，把灾害损失降低到最低程度。防洪能力与经济社会发展水平和洪水特点相适应。基本保障经济发展和社会安全对防洪的要求，基本保障人民生命和财产的防洪安全，为经济社会的安全运行和稳定发展提供支撑的保障。基本保障大江、大河、大湖和沿海主要防洪保护区及城市的防洪安全，城市发展的防洪安全得到保障，提高中小河流的防洪标准和抗御洪涝灾害的能力。,3、建设较为完善的水资源配置网络体系在全国范围内形成系统调配自如、运行高效的水资源配置和供水的网络体系，对天然水系统的调控能力达到较高的水平，实现不同地区、不同用水户、天然与人工水系统间的合理调配。统筹
8、考虑国民经济各部门和社会发展以及生态环境建设对水资源供给的保障要求，建立重要江河初始水权分配机制，科学合理制定水资源分配方案，合理预测未来经济发展及由此而可能产生的水问题，提前采取预防和控制措施。优先满足城乡人民生活用水要求，为城乡居民提供安全、清洁饮用水；基本满足国民经济建设用水，为日益增长的经济建设，特别是城市和工业提供稳定、可靠的供水；努力改善生态环境用水状况，改善生态环境；保障经济快速、持续、健康、可持续发展，保障经济社会和生态环境供水安全。,4、建设和维护良好的水环境与生态系统建立维护生态环境安全的水利保障体系，能够按照可持续发展和生态环境保护的要求，对水系统进行合理的调配，基本保障
9、最小生态环境用水，把由于人类活动对生态环境的影响降低到最低程度；水污染状况得到全面改善，水资源质量状况基本满足水功能区的要求；有效控制水土流失和水污染，不断改善自然生态和美化生活环境，努力建设人与自然和谐共处的优美人居环境。,5、建立节水防污型社会，实现水资源的可持续利用和高效利用通过工程措施与非工程措施，广泛采用节约用水的技术、设备、工艺和标准，极大地提高水资源的利用效率，农业、工业、城市用水效率达到了同类地区和国家的先进水平，对水资源的总体消耗降低到最低水平。工业废污水排放全面达到规定的标准，城市废污水治理程度与经济社会发展水平相适应。按照坚持节流与开源并举，节流治污优先的原则逐步建立节水
10、防污型社会。综合利用工程、经济、技术、法律、行政等各种措施，统筹考虑水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护，实现水资源可持续利用。,6、建立较为完善的水利发展机制突破束缚水利发展的体制性和机制性障碍，建立适应市场经济的较为完善的水利发展机制。包括建立稳定的政府投入机制与渠道，形成多元化、多渠道，多层次的水利投资体系；建立规范的水价形成机制，综合运用经济杠杆，基本适应社会主义市场经济体制，能够发挥对水资源配置的基础性作用，水利建设与管理能够基本实现良性发展。,7、建立较为完善的水管理保障体系包括建立起完善的水法规政策体系和执法体系，用法规规范人类水事行为；建立适应现代化发展的水管理体制和机制
11、，建立起流域与区域相结合，开发与保护、水量与水质、城市与乡村、地表与地下水、取水与用水、供水与排水的水资源统一管理制度，加强水资源的宏观调控，实现水务一体化管理；建立现代水权及其流转制度；工程管理制度健全，基本达到信息通畅、设备完好、管理高效、运行安全、运营机制良性。,8、建立较为完善的技术创新体系水利设施、设备、技术水平等均达到国际现代化水平，运行安全高效，基本实现自动化、信息化。具有较强的技术创新能力，能够不断地提高水利技术水平，始终代表国内外技术先进水平，技术贡献达到较高的程度。建成覆盖全国的包括防汛抗旱、水资源管理、水土保持等水利现代化信息网络系统。水利基础设施和技术与装备基本达到现代
12、化，达到或超过国际同类先进水平，水利设施完善配套、装备精良、质量与标准较高、实施科教兴水战略，提高水利人才的科学素质和创新能力。,（三）水利现代化定量评价指标体系,1、水旱灾害损失率指一定时期内干旱与洪涝灾害造成的直接经济损失量占同期GDP的比重，一般以多年平均值来表示。它综合反映了防洪和抗旱两方面工程措施和非工程措施的建设情况以及达到的效果。根据发达国家的经验，随着防洪抗旱安全保障程度的提高，水旱灾害损失占GDP的比重逐步减少，为单调递减函数。因此，可用该项指标来评价水利现代化建设对抗御洪涝和干旱灾害的程度及其与国民经济的关系。,2、城乡生活供水普及率：指城乡居民享受达到水质要求的自来水供应
13、和集中供水人口的比例。生活质量的提高是国家现代化的一个很重要的特征，其中是否能够饮用清洁安全的饮用水，是生活质量的重要标志，它涉及到一个国家的供水安全保障程度、水环境质量状况、社会经济发展水平等诸多方面；由于受地理环境和经济发展水平的限制，中国还有较多的人口不能用上清洁安全的饮用水，因此生活供水的安全保障任务还很艰巨。随着社会经济的发展，生活供水的安全保障程度将越来越高。根据发达国家的现代化进程，随着供水安全保障程度的提高，“城乡生活供水普及率”不断提高。,3、生产用水效率综合指数：指国民经济各行业用水水平相对于设定高效用水水平的达标程度，以现状条件下生产用水的综合万元GDP用水量与设定节水水
14、平条件下的综合万元GDP用水量（参照国外发达国家的用水水平确定）的满足程度来表征，是反映用水效率及其与经济产出之间关系的一项综合指标。根据发达国家的发展经验，随着国民经济的发展，用水量逐步增大，水资源逐步变成一种稀缺性资源，国民经济的各个行业开始重视节约用水，用水效率逐步提高。我国近20年的发展历程也表明单位经济产出所消耗的水量，随着国民经济的发展，节水力度的加大和用水效率的不断提高而降低。因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,4、农业用水比例系数：指农业生产用水量占总用水量的比例，由于农业用水在绝大多数地区是供水效益较低的行业，因此该指标是反映一个国家或地区农业及其用水状况在总经济社会和
15、用水活动中所占份额的一项综合性指标，既相当于低产出生产部门用水的比率。因此该指标可用来反映用水结构，即农业与工业、生活和生态环境用水的结构与比例，也可反映其工业化和城市化的程度。从发达国家的发展进程来看，随着国民经济的发展，农业用水比重逐步下降，工业和城市生活与生态环境用水比重具有逐步上升的趋势，最终用水总量趋于稳定，用水量弹性系数趋于零。而我国目前农业用水比重较大，农业用水效率较低，未来能否在农业不断发展的情况下，通过节约用水，确保农业用水量稳定或趋于下降，是水资源供需能否达到平衡或水资源可持续利用的关键。因此，结合国际发达国家的发展经验，以及我国的国情和水情，该指标可用来评价水利现代化的进
16、程。,5、防洪能力指数：指防洪减灾体系对防洪保护对象的综合保护能力，既包括工程措施和作用，也包括非工程措施的防洪作用。以高标准防洪保护区（防洪标准大于或等于50年一遇的防洪保护区）的面积占防洪保护区总面积的比例来表示。国外发达国家如美国和日本，随着社会经济发展，防洪标准逐步提高，目前美国和日本的防洪标准都比较高，堤防质量较好。我国江河现状防洪标准普遍较低，已有堤防的堤身质量或基础较差，有些大江大河还没有控制性水库或控制性水库的防洪能力不够，遇常遇洪水还可基本防御，对较大洪水或超标准洪水的防御能力较差，急需按照防洪规划的要求逐步提高防洪保护区的防洪标准，以与国民经济的发展水平相适应。根据我国的国
17、情，为确保国民经济的快速发展和社会的稳定，应根据防洪标准的要求，逐步提高防洪保护区的防洪标准，因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,6、最小生态环境用水保障程度：指生态环境的实际用水量(包括河道内和河道外生态环境用水以及由于地下水超采而导致地下水的亏损水量)占最小生态环境需水量(河道内和河道外)的比率。根据发达国家的发展经验，随着国民经济的发展，生态环境的质量状况成为人们评价生活质量和社会进步的一个重要标准。而要维持良好的生态环境质量，就必须重视和保障生态环境用水。但目前我国水资源的不合理开发利用现象较为严重，有些河流下游的生态环境用水得不到保障，导致生态环境破坏严重，因此，急需转变治水思
18、路，重视生态环境的用水，提高生态环境的质量。因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,7、水功能区水质达标率：指地表和地下水域的水质状况满足设定功能要求水质目标的满足程度，反映对水污染控制与治理以及地表地下水资源保护的程度。发达国家在工业化发展初期和中期，由于废污水排放量增大，而相应的管理措施没跟上，导致水环境污染现象严重；而在工业化发展中后期（发达国家在此期间基本上实现了第一次现代化），由于重视水环境的保护和治理，水环境得到较大改善。发达国家这种环境质量与经济增长之间的倒U型曲线关系，被称之为“环境库兹涅茨曲线”。我国目前正处于工业化发展中前期，水环境污染破坏现象较为严重，而改善这种状况成为
19、实现水资源可持续利用的重要措施之一。因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,8、水土流失治理率：指现状水土流失综合治理面积占适宜治理的水土流失面积比例，是用来衡量水土保持状况的环境性指标。反映对水土流失和人类活动造成的水土流失问题的治理与控制程度。水土流失问题已成为中国的头号生态环境问题，它给国民经济建设带来很大的不利影响，如冲毁农田和重要基础设施、淤塞河道和水库，降低河道和水库的防洪能力等，因此必须加强水土流失治理工作，提高国土质量。,9、水利信息化指数：指水利信息化水平达到规划或设定水利信息化水平的程度。水利信息化是指充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息的采
20、集、传输、存储、处理和服务，全面提升水利事业活动的效率和效能的历史过程。水利信息化作为水利现代化的重要内容，是实现水资源科学管理、高效利用和有效保护的基础和前提。水利信息化建设的基本任务是：建设水利信息基础设施，营造水利信息化保障环境，建立和完善水利信息化综合体系；包括水利信息基础设施建设、业务应用建设和保障环境建设。发达国家在国民经济发展过程中，水利信息的采集、传输、存储、处理和服务等方面的自动化、计算机化、网络化和信息化程度逐步提高，极大的提高了水利科学决策能力和管理能力。随着国民经济的发展，水利信息化程度将不断提高，因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,10、大专以上管理人员比重：指
21、大专以上文化程度人员占水利职工总人数的比例，是反映一个国家或地区水利事业人员素质和能力以及管理水平的指标。国外发达国家的发展经验证明，人的素质和创新能力在国民经济的发展过程中具有非常重要的作用，而人的素质总的来看，可以用人们所受到的教育程度来表征。发达国家随着经济发展和社会进步，人们受教育程度逐步提高。我国目前正在推行的科技创新行动也是为了不断提高国民的素质，以适应中国现代化建设的需要。随着国民经济的发展，人们受教育程度将不断提高，水利行业大专以上管理人员比重也将不断提高，因此，该指标可用来评价水利现代化的进程。,三、定量评价指标测定,根据国民经济、水利、农业等相关统计资料，对水利现代化一级评
22、价指标的现状值和参照值进行了测算。根据所测定的各项评价指标的现状值和参照值之间的差别程度，以及全国水利发展第十个五年计划和2010年规划和2020年全面建成小康社会的奋斗目标，考虑2020年以前水利应加快发展，以适应国民经济发展的要求，为全面建成小康社会的奋斗目标提供保障，2020年以后水利发展应继续巩固和提高，对2010年、2020年的分期指标值进行了测算。中国水利现代化定量评价指标及其参照值见表1。,表1注解：,评价计算方法：对于正向指标，以（现状值参照值）作为该指标的实现程度，对于逆向指标，以（参照值现状值）作为该指标的实现程度。综合实现程度为各单项评价指标实现程度之和除以指标总个数。2
23、0世纪90年代以来，根据我国水利现状水平评价指标测算，我国水利现代化综合实现程度为45。目前经济发达国家水利现代化的综合实现程度测算为170以上(根据目前各项评价指标发达国家的先进水平，主要是美国和日本各项指标的实际值以及上述所确定的我国各项指标的参照值，按照上述评价方法计算求得)。,四、综合评价,依据所选择的定量评价指标以及所确定的评价标准（或参照值），采用如下的等权评价模型：该模型一定程度上反映了水利现代化程度的形象，易于为人们所接受。因此水利现代化的评价体系和方法应包括定性评价、定量评价与综合评价三部分。,三、本章小结,当前我国水利现代化水平与国外发达国家相比差距很大，如何尽快赶上国外发达国家的水平，必须进行水利现代化建设，这是水利工作者和相关领域学者应研究和解决的主要课题。,讨论和练习,什么是水利现代化及其评价指标体系和等权评价模型?为什么要实现中国水利现代化？水利工程现代化技术主要有哪些？,
