水电开发

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水电开发(Hydroelectric Development)

　　水电开发指的是通过建设水电站将水能资源转化为电能的一种工程形式。水电开发是人们充分利用自然资源，保持人类社会、经济与资源环境协调发展的不可替代的优质能源，是具有巨大社会效益的基础产业和公益事业，在经济社会的可持续发展中具有重要作用^[1]。

　　1.经济效益

　　电力是我国现代化工业的基础，而水电作为我国电力的重要来源，一直支撑着我国工业的发展，控制着我国的国民经济命脉，因此水电开发为我国带来了巨大的经济效益。以葛洲坝水利工程为例，有关部门曾作过总结，在葛洲坝15年的运行时问里，已向华中和华东电网输送电量1879亿kW·h，创造直接工业产值近150亿元，水利工程的经济效益由此可见一斑。

　　除发电以外，水利工程的航运、旅游等效益以及对农业、渔业等的促进作用都能带来巨大的经济效益。

　　2.社会效益

　　水利工程除了能带来经济效益之外，还具有防洪、漂木、灌溉、航运、供水、水产、养殖、林果、旅游、文化等巨大的综合社会效益。

　　(1)防洪效益。作为水利工程的基本效益，防洪自古以来就是水利工程建设中必须要加以考虑的一个极其重要的方面。当洪水来临的时候，水利工程可以把来水蓄积在水库中，削减洪峰流量，从而起到保护下游的作用。例如，三峡水利枢纽工程竣工以后，荆江河段两岸地区的防洪标准由不足1O年一遇提高到100年一遇，大大减轻了洪水对长江中下游的危害程度。

　　(2)灌溉效益。在水电开发中，水利工程可以通过水库蓄水来灌溉农田，发挥灌溉效益，显著提高枯水期农田灌溉的供水保证率，大大增加国家的可灌溉耕地面积。水库兴利库容愈大，其灌溉效益亦愈大。如紫坪铺水利枢纽工程的兴建，都江堰灌区每年枯水期灌溉供水量增加4.37亿m³，并可为远景毗河灌区的20.93万hm²农田灌溉提供用水，使都江堰灌区灌溉面积从现在的67.2万hm²扩大至100万hm²。

　　(3)供水效益。水库蓄水不仅可以使水利工程发挥灌溉效益，同时也使其具有了供水效益。水库通过它的蓄水功能调节河川径流，调峰补枯，可以保证城乡常年的生产生活用水，使城乡免遭缺水甚至断水之虞。如紫坪铺水利枢纽工程建成以后，成都市枯水期自岷江的引水量由以前的28m³/s增至50m³/s，年供水量增加2.87亿m³ ；同时，每年枯水期还可向成都市府河、南河提供环境用水20m³/s。

　　通过2009年~2010年的西南五省大旱，人们必须正确认识水利工程的显著供水效益，真正重视水利工程在供水系统中的巨大作用及重要地位。国家应对农田水利工程和紫坪铺等具有巨大供水作用的水利枢纽工程加大资金投入和建设力度，尤其是大力发展水利骨干工程，进一步完善灌区骨干工程配套设施，优化配置水资源，提高渠系水利用系数，逐步建立起适应社会经济发展的供水制度，促进灌区骨干工程的良陛运行，充分发挥它们的骨干效应，真正建立起一个高效完善的高覆盖面供水系统。

　　3.生态效益

　　(1)节约水能。水力发电可以提高水资源的利用率，同时又省却了火电厂所需冷却水的运行和排放，因此相比火电而言，开发水电可以节约水能。如据新华网2010年1月16日文《三峡梯级电站2009年节水增发电量50多亿千瓦时》报道，三峡——葛洲坝梯级电站2009年全年节水增发电量50.56亿kW.h，平均水能利用率提高5.57% ，相当于节约燃煤182万t，减排二氧化碳477万t。

　　(2)减少污染。水资源是一种清洁的可循环资源，利用水力资源进行发电不会排放污染物，既可减少对大气的污染，又可避免对水环境造成热污染。根据有关部门在葛洲坝运行15年所做的总结，近l5年来葛洲坝已累计节约原煤8000多万t，减排二氧化碳约21千万t。

　　(3)改善环境。大型蓄水水库能防沙除涝，降低水中的含沙量、色度、氧化度等，增加库区空气湿度，改善周围绿色植被的生长。如前苏联的哈萨克沙漠，因调人了大量的水，现已变成繁茂的绿洲。

　　(4)保护生态。水利工程具有抵御自然水文灾害的功能，水库运行又可以调节河川径流，而梯级水库的联合调节，更能提高抗御洪、涝、旱、碱等自然灾害的标准，降低灾害的影响程度，减少水土流失和土壤侵蚀，有效地保护生态环境。如三峡水利枢纽工程建成以后，能够极大地提高长江中下游生态环境免遭洪水破坏的概率，起到了有效保护生态的作用。

　　1.加快水电开发是保证国家能源安全的必然选择

　　随着中国经济的快速增长，能源消耗总量也大幅度增长，煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大，甚至需要依靠进口。能源短缺将是中国目前和今后相当长时期内面临的挑战。水能资源是不受外来控制和影响的战略性能源.也是中国现有能源中唯一可以大规模开发的可再生能源，人均占有量也能接近世界平均水平。按常规能源再使用100年考虑，中国经济可开发水电能源折合标准煤507亿吨标准煤。而中国煤炭剩余可采储量为950亿吨，折合标准煤678亿吨标准煤。由于水电能源是可再生能源，越早开发越好。如果5O年内不开发，就等于浪费了1/2的水电能源，按经济可开发计为254亿吨标准煤。而煤炭不开发则能继续保存。

　　2.加快水电开发是优化能源供应结构的必然选择

　　在中国目前的电源结构中，火电尤其是煤电所占比重大，水电比重较低，核电和新能源比重很低。中国是风能资源最为丰富的国家之一，但由于受技术水平和风机制造能力等因素的制约，发展较为缓慢。太阳能、生物能等其他新型可再生能源，由于能量转换效率低，目前利用技术尚处于初始阶段，生产成本比化石燃料高得多，其商业化和推广应用受到很大限制。目前中国核电仅有685万kW 的装机容量，占全国电力总装机的1_3% ，由于受铀资源储量的限制，核电也不可能无限制地发展。总之，风能、太阳能、生物能、核能等在可见的未来还不可能成为能源供应的主角，只能起局部替代和补充作用。因此，加快水电开发是优化中国能源供应结构的必然选择。

　　3.加快水电开发是促进国民经济和社会发展的必然选择

　　能源是一个国家生存和发展的最基本的条件，经济的发展必须有强大的能源和电力工业作为基础。西部地区是中国经济发展相对落后的地区，西部开发最好的突破口和最大的希望就是将资源优势特别是水电资源优势转化为经济优势，通过开发水能资源，带动当地产业发展，加快居民脱贫致富，推进基础设施建设，缓解当地政府财政困难。促进地方经济发展和东西部协调发展。目前，云南、四川等西部省份已将水电开发作为今后10-20年经济发展的支柱产业，这也充分显示加快水电开发已成为西部地区人们的共识。对西部水电资源进行开发.可以把西部资源优势转化为经济优势，从而带动区域经济发展。加快西部大开发进程。

　　4.加快水电开发是保护生态环境的必然选择

　　中国以燃煤为主的能源结构对生态环境造成了巨大压力.环境问题已成为中国面临的严峻挑战。从国际经验和中国的潜力看，在保持经济增长和能源发展的同时，明显减少环境污染，满足小康社会对环境质量的要求，一方面要对煤炭利用采取有效的环保措施，另一方面要大力发展可再生的绿色能源。水电开发虽然也会在某些方面对生态环境造成负面影响，但总的说来水电对生态环境的改善具有显著的作用，优先发展水电，能够有效减少对煤炭、石油、天然气等资源的燃烧，不仅节约了宝贵的化石能源资源，还减少了大气和生态污染.因此加快西部水电开发是保护生态环境的迫切需要。

　　流域水电开发，特别是梯级开发，一般规模较大，使流域的自然环境发生了改变，对环境产生了若干不利的影响。对此，可分为施工期和运行期两个阶段进行分析。

　　1.电站施工期对环境的不利影响

　　(1)施工对土地利用的影响

　　在工程施工期间，除工程本身占用一定土地外，在施工中乱堆弃碴、乱修临时设施，将造成土地浪费；开挖取土或堆弃不处理，对山坡及表土搅动较大，宜使周围植被遭到破坏，造成水土流失，淤塞河道；施工过程中机械碾压、施工人员践踏等，也会带来青苗损失。工程占地主要是水库淹没占地，属永久占地，对环境的影响较大，水库淹没区达到了根本改变自然状态的程度。主要的影响是破坏原有的植被，对生态环境造成影响；淹没原有部分耕地和村庄，造成移民搬迁和一些设施的迁建，特别是有些水库工程移民量很大，在移民搬迁和安置方面，建新村镇、新开耕地要破坏植被造成新的水土流失，并改变局部自然条件，破坏原有的区域生态平衡。

　　(2)施工对水质的影响

　　工程施工均在水系河道附近，场地平整、截流、围堰填筑、隧洞排水、砂石骨料加工冲洗、混凝土拌和浇筑及养护、化学灌浆、材料水上运输、施工机械冲洗、附属企业生产废水排放、施工营地生活污水排放、职工医院排放废水、垃圾、废料及化学药品等，都会对水域环境造成污染。

　　(3)施工噪声的影响

　　施工噪声主要包括：开挖爆破噪声、施工机械运转噪声、骨料筛分作业噪声、砂石混凝土拌和系统生产噪声、机动车辆行驶噪声等。这些噪声的产生会在整个施工期影响当地的自然环境，施工结束后影响会自行消失。

　　(4)施工对空气质量的影响

　　施工对空气质量的影响包括以下几方面：施工期间各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中排放的大量尾气；水泥、粉煤灰、沙石土料等运输和开挖爆破产生的尘灰；运输材料过程中由于道路凹凸不平、装运过分饱满等原因造成的抛洒及车辆身后真空吸力所造成的道路扬尘等。以上问题的存在不仅会严重影响当地居民的生活及环境卫生，还会大大增加大气浮尘含量和有害成分，甚至给附近的农作物带来了不良的影响。

　　(5)施工弃碴对环境的影响

　　水电施工一般弃碴量较大，开挖山体、隧洞产生大量的废碴需堆放在固定的碴场，因此在设计碴场时就应考虑到对环境的影响。废碴中可能混有残留炸药、废油、废化学药品等，有些可能还有放射性物质，如果废碴处置不当，残留在其中的有害物质会对环境产生影响，同时碴场管理不好会造成新的人为的水土流失，严重的还会形成泥石流，对环境造成较强的破坏。有些堆碴占地也会造成土地资源的损失，碴场裸露影响自然景观也是目前应该关注的一个主要问题。

　　(6)施工对人群健康的影响

　　施工对人群健康的影响主要表现为：施工期间，大量施工人员进入施工区，而施工区生活环境简陋，人员高度集中且复杂、流动性大，如当地有流行性疾病、地方病及自然疫源性疾病等，可能会很快导致蔓延和发展，或由外地人员带来其他传染病而成为主要流行病。另外，施工人群要进行施工作业，而有些作业对人体安全和健康也具有一定的影响，如开挖爆破、接触一些有毒化学药品、高噪声机械操作、高粉尘作业等。

　　2.电站运行期对环境的不利影响

　　(1)对库区及相邻区域的影响

　　水电站建好后，蓄水势必引起库水位升高，因此也会带来以下几方面的影响。

　　库区淤积：水库建成蓄水后，库区水位不同程度升高，水库水流速度不同程度的降低，从而使入库泥沙大量沉积。随着水库运行年限的增加，库底淤积也会逐渐加重，淤积面积将会逐渐增加。

　　蓄水对周边环境的影响：库区水位升高，水面面积扩大，从而导致水面蒸发加大，对库区两岸区域小气候产生影响，如湿度和降水增加、无霜期延长等。另外，水库蓄水后还可能诱发地震。

　　蓄水对周边地下水位的影响：水库蓄水后，将导致沿岸地区水文地质条件的改变。首先是地下水状态发生变化，水库渗漏在最初几年中较为剧烈，对含水层影响最大。通常在水库的近坝部分会出现地下水升高的最大值，而在水库上游，地下水位升高则相应较小，影响范围也较小。

　　蓄水对水质及水生生物的影响：当水流流速减缓，有机物降解能力将减弱，这将导致库区有大量有机物汇入时，可能在库区局部尤其是库湾、库叉处出现水质恶化，甚至富营养化；而沉降作用的增强，又会使重金属和部分有机物随大颗粒泥沙一起沉积到库底而使水质变好。

　　对水生动物的影响表现在：水域由河道型变为湖泊型，使得水生动物的区系组成发生了变化。对鱼类的影响较大，主要有迫迁，即水库蓄水、泄水淹没和冲毁鱼类原有的产卵场地，改变产卵的水文条件；大坝切断了天然河道或江河与湖泊之间的通道，使鱼类觅食洄游和生殖洄游受阻；鱼类经过溢洪道、水轮机等，因高压高速水流的冲击易受伤，甚至导致死亡。对水生植物的影响主要体现在对浮游植物和高等水生植物的影响方面。水库形成的前几年，对浮游植物区系组成、生物量、初级生产力等都将产生影响，也会因藻类的大量繁殖而加重水库的富营养化，影响水库水质。对高等水生植物的直接影响主要体现在淹没影响上，淹没状态间接改变了水域的形态特性、土壤、水的营养性能、水位状况和原始种源，从而影响了高等水生植物的生存和生长。

　　(2)对下游及引水断流段的影响

　　电站运行对下游的影响表现在以下方面：水电站的调峰运行根据电网中用电需求进行调节，因此发电向下游泄水量随需要而变化，对下游地区的航运和用水有影响。当水库泄洪时，特别是高坝挑流消能，下游河道会出现气体过饱和现象，产生物化区；在水库降水冲沙时，出库水流水质受水库底质的影响，也可能使重金属或者有机物浓度含量升高而使水质变坏。对引水式电站断流段影响的表现为：引水式电站是利用天然河道落差，由引水系统集中发电水头的电站。引水式电站会造成挡水建筑物至发电厂房段的河道断流，或是永久性断流，或是间断性断流，跨流域引水发电可造成较长河段的断流或流量减少。河道断流造成的影响很大，主要是对森林植物、动物的栖息环境、断流段的小气候等生态环境的影响，这种影响往往是破坏性的和不可逆转的。

　　第一，要努力做到水电开发建设与环境保护协调发展。在今后的水资源开发利用中，要针对由于开发项目造成的环境问题，采取强有力的环保对策和措施，使工程对环境的影响减到最小，使受到破坏的环境尽快得到恢复。在水电工程建设的同时，要尽量兼顾解决当地环境问题。

　　第二，应尽早开展流域开发的环境影响评价工作。在流域水资源综合开发规划阶段，应进行环境影响评价，以期在流域开发决策前，对流域资源的合理利用、自然环境、生态系统的结构和功能、流域环境的承载能力、区域污染源和污染物排放总量控制、污染防止措施等方面进行评估和论证，从而按区域经济可持续发展的要求，调整流域开发方案。

　　第三，要有选择地开展一些水电工程环境影响回顾评价，分析总结其在水电建设过程中的经验教训，以供现行工程借鉴。