水利与水利学概论.docx
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水利与水利学概论
水利与水利学概论
水是一切生命的源泉，是人类生活和生产活动中必不可少的物质。
水是国民生活所必需，开发的目的，是去除水患、增进农业、发展航运，与促进工业，对国家之经济发展影响重大。
在人类社会的生存和发展中，需要不断地适应、利用、改造和保护水环境。
水利事业随着社会生产力的发展而不断发展，并成为人类社会文明和经济发展的重要支柱。
原始社会生产力低下，人类没有改变自然环境的能力。
人们逐水草而居，择丘陵而处，靠渔猎、采集和游牧为生，对自然界的水只能趋利避害，消极适应。
进入奴隶社会和封建社会后，随着铁器工具的发展，人们在江河两岸发展农业，建设村庄和城镇，遂产生了防洪、排涝、灌溉、航运和城镇供水的需要，从而开创和发展了水利事业。
一、概论
18世纪开始的产业革命，带来了科学和技术的发展。
一些国家开始进入以工业生产为主的社会。
水文学、水力学、应用力学等基础学科的长足进步，各种新型建筑材料、设备、技术，如水泥、钢材、动力机械、电气设备和爆破技术等的发明和应用，使人类改造自然的能力大为提高。
而人口的大量增长，城市的迅速发展，也对水利提出了新的要求。
19世纪末，人们开始建造水电站和大型水库以及综合利用的水利枢纽，水利建设向着大规模、高速度和多目标开发的方向发展。
二次世界大战以后，随着各国经济的恢复和发展，以及系统论、控制论、信息论等新理论和电子计算机、遥感、微波通信等新技术的出现，水利事业进入蓬勃发展的新时期。
但是在某些地方由于对水土资源的过量开发，或未能有效地进行保护，已造成恶果。
例如：
大量侵占江河湖泊水域，降低了防洪能力；滥伐滥垦森林草原，加剧了水土流失；工矿排放有毒废水，污染了水源；超量开采地下水，造成了水源危机等。
因此，水利又面临许多新的课题。
水利工程学又称水资源工程学，指用人为方法控驭或利用地面水或地下水之科学。
而所称地面水，指流动或停止于地面以上的水（海洋、河川、湖泊）山地下水指流动或停止于地面以下的水。
换言之，所谓水资源工程学，即用各种水工结构物对水资源加以控制与利用之科学。
水利工程曾包括在土木工程学科之内，与道路、桥梁、公用民用建筑并列。
水利工程具有下列特点：
水工建筑物受水作用，工作条件复杂；施工难度大；各地的水文、气象、地形、地质等自然条件有差异，水文、气象状况存在或然性，因此大型水利工程的设计，总是各有特点，难于划一；大型水利工程投资大、工期较长,对社会、经济和环境有很大影响，既可有显著效益，但若严重失误或失事，又会造成巨大的损失或灾害。
由于水利工程具有自身的特点，以及社会各部门对水利事业日益提出更多和更高的要求，促使水利学科在20世纪上半叶逐渐形成为独立的科学。
按照区域划分，由于世界上不同地区因受自然地理和气象条件的制约，降雨和径流量有很大差异，因而产生不同的水利问题。
非洲
是高温干旱的大陆。
水资源按面积平均在各大洲中为最少，不及亚洲或北美洲之半，并集中在西部的扎伊尔河等流域。
除沿赤道两侧雨量较多外，大部分地区少雨，沙漠面积占陆地的三分之一。
解决缺水问题，为非洲多数国家的首要任务。
非洲有世界上最长的河流──尼罗河。
尼罗河的水资源哺育了埃及的古文明，至今仍与埃及经济息息相关。
亚洲
面积大、人口多的大陆，雨量分布很不均匀。
东南亚及沿海地区受湿润季风影响，水量较多，但因季节和年际变化雨量差异甚大，汛期的连续暴雨常造成江河泛滥。
如中国的长江、黄河，印度的恒河等都常为沿岸人民带来灾难。
防洪问题成为这些地区的沉重负担。
中亚、西亚及内陆地区干旱少雨，以致无灌溉即无农业，必须采取各种措施开辟水源。
北美洲
雨量自东南向西北递减，大部分地区雨量均匀，只有加拿大的中部、美国的西部内陆高原及墨西哥的北部为干旱地区。
密西西比河为该洲的第一大河，洪涝灾害比较严重，美国曾投入巨大的力量整治这一水系，并建成沟通湖海的干支流航道网。
在美国西部的干旱地区，修建了大规模的水利工程，对江河径流进行调节，并跨流域调水，保证了工农业的用水需要。
在加拿大和美国境内，水能资源丰富，开发程度也较高。
南美洲
以湿润大陆著称，径流模数为亚洲或北美洲的两倍有余，水量丰沛。
北部的亚马孙河是世界第一大河，流域面积及径流量均为世界各河之冠，水能资源也较丰富，但流域内人烟较少，水资源有待开发。
其他各河水量也较充裕，修建在巴拉那河上的伊泰普水电站，装机容量为1260万kW。
欧洲
绝大部分地区具有温和湿润的气候，年际与季节降雨量分配比较均衡，水量丰富，河网稠密。
欧洲人利用优越的自然条件，发展农业、开发水电、沟通航运，使欧洲的经济有较快的发展。
通观历史，人类与水一直存在着既适应又矛盾的关系。
随着人类社会的不断发展，人与水的矛盾也在不断变化，需要不断地采取水利措施加以解决，而每一次大规模的成功的水利实践，都会进一步提高水利在人类发展过程中的重要地位。
二、世界水利发展史
地球上的水量是丰富的，但是淡水量仅占2.5%，而参与全球水循环的动态水量又仅为淡水量的1.6%，约为577万亿立方米。
其中降落在陆地上以径流为主要形式的水量，多年平均为47万亿立方米。
这部分水量逐年循环再生，是人类开发利用的主要对象。
然而这部分水量中约有三分之二是以暴雨和洪水形式出现，不仅难以大量利用，且常带来严重的水灾。
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。
（一）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。
（二）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。
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。
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。
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。
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。
（三）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。
自古以来，世界上最普遍的防洪措施就是沿河流两岸修建堤防。
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。
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。
波兰的系统堤防建于公元12世纪。
美国防洪工程始于1717年。
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。
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。
（四）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。
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。
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。
16～18世纪是欧洲运河大发展的时期。
19世纪以后，世界各地开挖的运河迅速增加。
19～20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。
（五）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，纵观水能利用方式的发展趋势，可分为以下几个阶段：
1、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。
2、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。
3、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。
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。
4、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6世纪,希腊人建造了向萨摩斯城供水的隧道，最先采用了青铜管或加固木管制的虹吸管。
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。
维也纳在公元前1世纪时已有了城市排水系统。
巴黎的第一个重要输水系统建于12世纪，并一直使用到17世纪。
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。
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。
三、中国水利发展史
在中国，大规模开展除害兴利的治水活动已有四千年之久。
水利一词最早见于战国末期问世的《吕氏春秋》中的《孝行览·慎人》篇，但它所讲的"取水利"系指捕鱼之利。
第一部中国水利史则始创于公元前100年前后。
历史学家司马迁在他的历史名著《史记》中专门安排了一章并命名为《河渠书》，该书记述了从公元前22世纪的大禹治水到汉武帝黄河瓠子堵口这一历史时期内一系列治河防洪、开渠通航和引水灌溉的史实之后，感叹道：
"甚哉水之为利害也",并指出"自是之后，用事者争言水利"。
从此，水利一词就具有防洪、灌溉、航运等除害兴利的含义。
也是从那时起，中华民族便不断认识自然，掌握水的运动规律，除水害兴水利。
战国末期，秦国国力殷实，重视水利，四川的都江堰、关中的郑国渠和沟通长江与珠江水系的灵渠，被誉为秦王朝三大杰出水利工程。
国家的昌盛，使秦汉时期出现了兴修水利的高潮。
汉武帝瓠子堵口，东汉王景治河等都是历史上的重大事件。
在甘肃的河西走廊和宁夏、内蒙古的黄河河套，也都兴建了引水灌溉工程。
其中最著名、最成功的要算公元前256年，李冰父子主持修建的都江堰了。
都江堰渠首工程通过鱼嘴分水堤、宝瓶引水口和飞沙堰泄洪排沙的有机配合，科学地解决了江水的自动分流、自动排沙、自动排水和引水的难题，使内外江的水量始终按四、六分成，即洪水时内江四成，外江六成，枯水时外江四成，内江六成，保证灌区既有足够的水源，又不至于发生水灾。
德国地理学家李希霍芬也感叹道：
“都江堰灌溉方法之完美，世界各地无与伦比。
”
隋唐北宋五百余年间，是中国水利的鼎盛时期。
隋朝投入巨大人力，建成了沟通长江和黄河流域的大运河，把全国广大地区通过水运联系起来。
唐代除了大力维护运河的畅通，保证粮食的北运外，还在北方和南方大兴农田水利，包括关中的三白渠、浙江的它山堰等较大的工程共250多处。
唐末以后,太湖地区的圩田河网、滨海地区的海塘和御咸蓄淡工程，以及利用水力的碾碨、水碓等都有较大的发展。
水利法规、技术规范也已经出现，如唐《水部式》、宋《河防通议》等。
元明到清中期，中国水利又经历了六百年的发展。
元代建都北京，开通了京杭运河。
明代大力治黄，采用“束水攻沙”，固定黄河流路，修建高家堰，形成洪泽湖水库，“蓄清御黄”保证漕运。
在长江中游，强化荆江大堤，并发展洞庭湖的圩垸，促进了两湖地区的农业生产。
珠江流域及东南沿海的水利建设也有很大发展。
但从整体而论，自16世纪下半叶起，中国水利事业的发展已趋缓慢。
清末民国时期，内忧外患频繁，国家无力兴修水利，以致河防失修、灌区萎缩、京杭运河中断，水利处于衰落时期。
但是海禁渐开，西方的一些科学技术传入中国，成立了河海工程专门学校等水利院校，培养水利技术人才。
各地开始设立雨量站、水文站、水工试验所等；研究编制了《导淮工程计划》、《永定河治本计划》等河流规划。
在这一期间也修建了一些工程，如中国第一座水电站——云南石龙坝水电站于1912年建成，20年代修建了珠江的芦苞闸，30年代修建了永定河屈家店闸、苏北运河船闸和陕西的关中八惠灌溉工程等。
1933年，中国水利工程学会第三届年会的决议中就明确指出：
“水利范围应包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、给水、污渠、港工八种工程在内。
”其中的“水力”指水能利用，“污渠”指城镇排水。
进入20世纪后半叶，水利中又增加了水土保持、水资源保护、环境水利和水利渔业等新内容，至此，水利二字在中国的含义已经更加广泛，可以概括为：
人类社会为了生存和发展的需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。
研究这类活动及其对象的技术理论和方法的知识体系称水利科学。
用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达到除害兴利目的而修建的工程称水利工程。
1949年中华人民共和国成立后，水利进入飞跃发展时期。
经过40年的努力，取得了远远超过前代的成就。
对黄河、淮河、海河、辽河等江河开始了全面的整治。
全国整修加固堤防约20万km，修建了大、中、小型水库共8万多座，总库容4500亿立方米。
普遍提高了江河的防洪能力，初步解除了大部分江河的常遇水害，并为工农业和城市供水4700亿立方米。
农田水利方面，建成了万亩以上的灌区5300多处，配套机井250多万眼，全国灌溉面积由1949年的2.4亿亩猛增到80年代的7.2亿亩，居世界各国的首位。
全国水电装机到1987年已超过3000万kW，年发电量达1000亿kW·h，占全国总发电量的20%。
全国内河航运的里程已发展到11万km，年货运量达6.6亿t。
与此同时，中国水利建设的科技水平也有很大提高，在修建高坝大库、大型灌区、整治多沙河流、农田旱涝盐碱综合治理和小水电开发等许多方面已接近或达到世界先进水平。
1994年9月12日，治理黄河的战略性工程――小浪底工程正式开工，1994年12月14日，举世瞩目的长江三峡工程正式开工建设，2002年12月27日，世界最大的跨流域调水工程――南水北调工程正式开工。
改革开放30年来，尤其是1998年大洪水后，在寻求解决水资源面临新情况、新问题的对策中，我国治水思路实现了从传统水利向现代水利、可持续发展水利的重大转变。
国家大幅度增加水利建设投资，一大批关系国计民生和经济发展的重点水利工程相继开工建设。
据水利部统计，截止2009年，我国相继建设各类水库827座，新增库容2333亿m3，建设水闸15201座，新增堤防长度11.92万公里，水利系统新增水电装机4549万千瓦，新增有效灌溉面积13991万亩，建成引滦入津、引滦入唐、引黄入青等调水工程。
截至目前，全国已累计建成大中小型水库87085座，调蓄能力达到6000多亿m3，保护5.6亿人和4.6万千公顷耕地的防洪安全。
四、水利法规发展
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53～56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。
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。
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。
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，其门类也日益齐全。
五、学科研究分支与类别
（一）基础研究
1、水利工程
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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
1861～1866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。
（二）研究分支与分类方法
水利科学是一门人类社会改造自然的科学，涉及到自然科学和社会科学许多门类的知识。
主要有：
气象学、地质学、地理学、测绘学、农学、林学、生态学、机械学、电机学以及经济学、史学、管理科学、环境科学等。
其涉及范围较广，需要研究的课题很多。
主要有两方面：
一是研究自然界中水的运动规律及与自然环境、社会环境之间的相互关系；二是研究水利事业的先进技术、经济规律和管理措施。
水利科学的研究方法，主要有：
总结历史和实践经验；理论分析和计算；野外查勘和定点观测；原型观测；物理模型试验等。
前四者与其他相近学科的研究方法基本相同，后者应用近似模拟理论，制作水工模型，可取得原型观测或定点观测等方法难以得到的技术资料，优点很多，适用范围也广。
当代水利科学中所包含的分支学科，按性质可分为四类：
1、基础学科：
包括水文学、水资源学、水力学、河流动力学、固体力学、土力学、岩石力学等。
2、专业学科：
包括防洪、灌溉和排水、水力发电、航道和港口、水土保持、城镇供水与排水等。
3、按工作程序划分：
包括水利勘测、水利规划、水工建筑物（设计）、水利工程施工、水利管理等。
4、综合性分支：
包括水利史、水利经济学、水资源等。
六、发展趋势
（一）发展特点
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。
1、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。
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