水電開發

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水電開發(Hydroelectric Development)

目錄

什麼是水電開發

  水電開發指的是通過建設水電站將水能資源轉化為電能的一種工程形式。水電開發是人們充分利用自然資源,保持人類社會、經濟與資源環境協調發展的不可替代的優質能源,是具有巨大社會效益基礎產業和公益事業,在經濟社會的可持續發展中具有重要作用[1]

水電開發的效益分析[2]

  1.經濟效益

  電力是我國現代化工業的基礎,而水電作為我國電力的重要來源,一直支撐著我國工業的發展,控制著我國的國民經濟命脈,因此水電開發為我國帶來了巨大的經濟效益。以葛洲壩水利工程為例,有關部門曾作過總結,在葛洲壩15年的運行時問里,已向華中和華東電網輸送電量1879億kW·h,創造直接工業產值近150億元,水利工程的經濟效益由此可見一斑。

  除發電以外,水利工程的航運、旅游等效益以及對農業漁業等的促進作用都能帶來巨大的經濟效益。

  2.社會效益

  水利工程除了能帶來經濟效益之外,還具有防洪、漂木、灌溉、航運、供水、水產、養殖、林果、旅游、文化等巨大的綜合社會效益。

  (1)防洪效益。作為水利工程的基本效益,防洪自古以來就是水利工程建設中必須要加以考慮的一個極其重要的方面。當洪水來臨的時候,水利工程可以把來水蓄積在水庫中,削減洪峰流量,從而起到保護下游的作用。例如,三峽水利樞紐工程竣工以後,荊江河段兩岸地區的防洪標準由不足1O年一遇提高到100年一遇,大大減輕了洪水對長江中下游的危害程度。

  (2)灌溉效益。在水電開發中,水利工程可以通過水庫蓄水來灌溉農田,發揮灌溉效益,顯著提高枯水期農田灌溉的供水保證率,大大增加國家的可灌溉耕地面積。水庫興利庫容愈大,其灌溉效益亦愈大。如紫坪鋪水利樞紐工程的興建,都江堰灌區每年枯水期灌溉供水量增加4.37億m3,並可為遠景毗河灌區的20.93萬hm2農田灌溉提供用水,使都江堰灌區灌溉面積從現在的67.2萬hm2擴大至100萬hm2

  (3)供水效益。水庫蓄水不僅可以使水利工程發揮灌溉效益,同時也使其具有了供水效益。水庫通過它的蓄水功能調節河川徑流,調峰補枯,可以保證城鄉常年的生產生活用水,使城鄉免遭缺水甚至斷水之虞。如紫坪鋪水利樞紐工程建成以後,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2.87億m3 ;同時,每年枯水期還可向成都市府河、南河提供環境用水20m3/s。

  通過2009年~2010年的西南五省大旱,人們必須正確認識水利工程的顯著供水效益,真正重視水利工程在供水系統中的巨大作用及重要地位。國家應對農田水利工程和紫坪鋪等具有巨大供水作用的水利樞紐工程加大資金投入和建設力度,尤其是大力發展水利骨幹工程,進一步完善灌區骨幹工程配套設施,優化配置水資源,提高渠系水利用繫數,逐步建立起適應社會經濟發展的供水制度,促進灌區骨幹工程的良陛運行,充分發揮它們的骨幹效應,真正建立起一個高效完善的高覆蓋面供水系統。

  3.生態效益

  (1)節約水能。水力發電可以提高水資源的利用率,同時又省卻了火電廠所需冷卻水的運行和排放,因此相比火電而言,開發水電可以節約水能。如據新華網2010年1月16日文《三峽梯級電站2009年節水增發電量50多億千瓦時》報道,三峽——葛洲壩梯級電站2009年全年節水增發電量50.56億kW.h,平均水能利用率提高5.57% ,相當於節約燃煤182萬t,減排二氧化碳477萬t。

  (2)減少污染。水資源是一種清潔的可迴圈資源,利用水力資源進行發電不會排放污染物,既可減少對大氣的污染,又可避免對水環境造成熱污染。根據有關部門在葛洲壩運行15年所做的總結,近l5年來葛洲壩已累計節約原煤8000多萬t,減排二氧化碳約21千萬t。

  (3)改善環境。大型蓄水水庫能防沙除澇,降低水中的含沙量、色度、氧化度等,增加庫區空氣濕度,改善周圍綠色植被的生長。如前蘇聯的哈薩克沙漠,因調人了大量的水,現已變成繁茂的綠洲。

  (4)保護生態。水利工程具有抵禦自然水文災害的功能,水庫運行又可以調節河川徑流,而梯級水庫的聯合調節,更能提高抗禦洪、澇、旱、鹼等自然災害的標準,降低災害的影響程度,減少水土流失和土壤侵蝕,有效地保護生態環境。如三峽水利樞紐工程建成以後,能夠極大地提高長江中下游生態環境免遭洪水破壞的概率,起到了有效保護生態的作用。

我國加快水電開發的必要性[1]

  1.加快水電開發是保證國家能源安全的必然選擇

  隨著中國經濟的快速增長,能源消耗總量也大幅度增長,煤炭石油天然氣這些常規能源的消耗量越來越大,甚至需要依靠進口能源短缺將是中國目前和今後相當長時期內面臨的挑戰。水能資源是不受外來控制和影響的戰略性能源.也是中國現有能源中唯一可以大規模開發的可再生能源,人均占有量也能接近世界平均水平。按常規能源再使用100年考慮,中國經濟可開發水電能源摺合標準煤507億噸標準煤。而中國煤炭剩餘可採儲量為950億噸,摺合標準煤678億噸標準煤。由於水電能源是可再生能源,越早開發越好。如果5O年內不開發,就等於浪費了1/2的水電能源,按經濟可開發計為254億噸標準煤。而煤炭不開發則能繼續保存。

  2.加快水電開發是優化能源供應結構的必然選擇

  在中國目前的電源結構中,火電尤其是煤電所占比重大,水電比重較低,核電和新能源比重很低。中國是風能資源最為豐富的國家之一,但由於受技術水平和風機製造能力等因素的制約,發展較為緩慢。太陽能、生物能等其他新型可再生能源,由於能量轉換效率低,目前利用技術尚處於初始階段,生產成本化石燃料高得多,其商業化和推廣應用受到很大限制。目前中國核電僅有685萬kW 的裝機容量,占全國電力總裝機的1_3% ,由於受鈾資源儲量的限制,核電也不可能無限制地發展。總之,風能、太陽能、生物能、核能等在可見的未來還不可能成為能源供應的主角,只能起局部替代和補充作用。因此,加快水電開發是優化中國能源供應結構的必然選擇。

  3.加快水電開發是促進國民經濟和社會發展的必然選擇

  能源是一個國家生存和發展的最基本的條件,經濟的發展必須有強大的能源和電力工業作為基礎。西部地區是中國經濟發展相對落後的地區,西部開發最好的突破口和最大的希望就是將資源優勢特別是水電資源優勢轉化為經濟優勢,通過開發水能資源,帶動當地產業發展,加快居民脫貧致富,推進基礎設施建設,緩解當地政府財政困難。促進地方經濟發展和東西部協調發展。目前,雲南、四川等西部省份已將水電開發作為今後10-20年經濟發展的支柱產業,這也充分顯示加快水電開發已成為西部地區人們的共識。對西部水電資源進行開發.可以把西部資源優勢轉化為經濟優勢,從而帶動區域經濟發展。加快西部大開發進程。

  4.加快水電開發是保護生態環境的必然選擇

  中國以燃煤為主的能源結構對生態環境造成了巨大壓力.環境問題已成為中國面臨的嚴峻挑戰。從國際經驗和中國的潛力看,在保持經濟增長和能源發展的同時,明顯減少環境污染,滿足小康社會對環境質量的要求,一方面要對煤炭利用採取有效的環保措施,另一方面要大力發展可再生的綠色能源。水電開發雖然也會在某些方面對生態環境造成負面影響,但總的說來水電對生態環境的改善具有顯著的作用,優先發展水電,能夠有效減少對煤炭、石油、天然氣等資源的燃燒,不僅節約了寶貴的化石能源資源,還減少了大氣和生態污染.因此加快西部水電開發是保護生態環境的迫切需要。

水電開發對環境的影響[3]

  流域水電開發,特別是梯級開發,一般規模較大,使流域的自然環境發生了改變,對環境產生了若幹不利的影響。對此,可分為施工期和運行期兩個階段進行分析。

  1.電站施工期對環境的不利影響

  (1)施工對土地利用的影響

  在工程施工期間,除工程本身占用一定土地外,在施工中亂堆棄碴、亂修臨時設施,將造成土地浪費;開挖取土或堆棄不處理,對山坡及表土攪動較大,宜使周圍植被遭到破壞,造成水土流失,淤塞河道;施工過程中機械碾壓、施工人員踐踏等,也會帶來青苗損失。工程占地主要是水庫淹沒占地,屬永久占地,對環境的影響較大,水庫淹沒區達到了根本改變自然狀態的程度。主要的影響是破壞原有的植被,對生態環境造成影響;淹沒原有部分耕地和村莊,造成移民搬遷和一些設施的遷建,特別是有些水庫工程移民量很大,在移民搬遷和安置方面,建新村鎮、新開耕地要破壞植被造成新的水土流失,並改變局部自然條件,破壞原有的區域生態平衡。

  (2)施工對水質的影響

  工程施工均在水系河道附近,場地平整、截流、圍堰填築、隧洞排水、砂石骨料加工沖洗、混凝土拌和澆築及養護、化學灌漿、材料水上運輸、施工機械沖洗、附屬企業生產廢水排放、施工營地生活污水排放、職工醫院排放廢水、垃圾、廢料及化學藥品等,都會對水域環境造成污染。

  (3)施工雜訊的影響

  施工雜訊主要包括:開挖爆破雜訊、施工機械運轉雜訊、骨料篩分作業雜訊、砂石混凝土拌和系統生產雜訊、機動車輛行駛雜訊等。這些雜訊的產生會在整個施工期影響當地的自然環境,施工結束後影響會自行消失。

  (4)施工對空氣質量的影響

  施工對空氣質量的影響包括以下幾方面:施工期間各種車輛和施工機械在行駛和作業過程中排放的大量尾氣;水泥、粉煤灰、沙石土料等運輸和開挖爆破產生的塵灰;運輸材料過程中由於道路凹凸不平、裝運過分飽滿等原因造成的拋灑及車輛身後真空吸力所造成的道路揚塵等。以上問題的存在不僅會嚴重影響當地居民的生活及環境衛生,還會大大增加大氣浮塵含量和有害成分,甚至給附近的農作物帶來了不良的影響。

  (5)施工棄碴對環境的影響

  水電施工一般棄碴量較大,開挖山體、隧洞產生大量的廢碴需堆放在固定的碴場,因此在設計碴場時就應考慮到對環境的影響。廢碴中可能混有殘留炸葯、廢油、廢化學藥品等,有些可能還有放射性物質,如果廢碴處置不當,殘留在其中的有害物質會對環境產生影響,同時碴場管理不好會造成新的人為的水土流失,嚴重的還會形成泥石流,對環境造成較強的破壞。有些堆碴占地也會造成土地資源的損失,碴場裸露影響自然景觀也是目前應該關註的一個主要問題。

  (6)施工對人群健康的影響

  施工對人群健康的影響主要表現為:施工期間,大量施工人員進入施工區,而施工區生活環境簡陋,人員高度集中且複雜、流動性大,如當地有流行性疾病、地方病及自然疫源性疾病等,可能會很快導致蔓延和發展,或由外地人員帶來其他傳染病而成為主要流行病。另外,施工人群要進行施工作業,而有些作業對人體安全和健康也具有一定的影響,如開挖爆破、接觸一些有毒化學藥品、高雜訊機械操作、高粉塵作業等。

  2.電站運行期對環境的不利影響

  (1)對庫區及相鄰區域的影響

  水電站建好後,蓄水勢必引起庫水位升高,因此也會帶來以下幾方面的影響。

  庫區淤積:水庫建成蓄水後,庫區水位不同程度升高,水庫水流速度不同程度的降低,從而使入庫泥沙大量沉積。隨著水庫運行年限的增加,庫底淤積也會逐漸加重,淤積面積將會逐漸增加。

  蓄水對周邊環境的影響:庫區水位升高,水面面積擴大,從而導致水面蒸發加大,對庫區兩岸區域小氣候產生影響,如濕度和降水增加、無霜期延長等。另外,水庫蓄水後還可能誘發地震。

  蓄水對周邊地下水位的影響:水庫蓄水後,將導致沿岸地區水文地質條件的改變。首先是地下水狀態發生變化,水庫滲漏在最初幾年中較為劇烈,對含水層影響最大。通常在水庫的近壩部分會出現地下水升高的最大值,而在水庫上游,地下水位升高則相應較小,影響範圍也較小。

  蓄水對水質及水生生物的影響:當水流流速減緩,有機物降解能力將減弱,這將導致庫區有大量有機物匯入時,可能在庫區局部尤其是庫灣、庫叉處出現水質惡化,甚至富營養化;而沉降作用的增強,又會使重金屬和部分有機物隨大顆粒泥沙一起沉積到庫底而使水質變好。

  對水生動物的影響表現在:水域由河道型變為湖泊型,使得水生動物的區系組成發生了變化。對魚類的影響較大,主要有迫遷,即水庫蓄水、泄水淹沒和沖毀魚類原有的產卵場地,改變產卵的水文條件;大壩切斷了天然河道或江河與湖泊之間的通道,使魚類覓食洄游和生殖洄游受阻;魚類經過溢洪道、水輪機等,因高壓高速水流的衝擊易受傷,甚至導致死亡。對水生植物的影響主要體現在對浮游植物和高等水生植物的影響方面。水庫形成的前幾年,對浮游植物區系組成、生物量、初級生產力等都將產生影響,也會因藻類的大量繁殖而加重水庫的富營養化,影響水庫水質。對高等水生植物的直接影響主要體現在淹沒影響上,淹沒狀態間接改變了水域的形態特性、土壤、水的營養性能、水位狀況和原始種源,從而影響了高等水生植物的生存和生長。

  (2)對下游及引水斷流段的影響

  電站運行對下游的影響表現在以下方面:水電站的調峰運行根據電網中用電需求進行調節,因此發電向下游泄水量隨需要而變化,對下游地區的航運和用水有影響。當水庫泄洪時,特別是高壩挑流消能,下游河道會出現氣體過飽和現象,產生物化區;在水庫降水沖沙時,出庫水流水質受水庫底質的影響,也可能使重金屬或者有機物濃度含量升高而使水質變壞。對引水式電站斷流段影響的表現為:引水式電站是利用天然河道落差,由引水系統集中發電水頭的電站。引水式電站會造成擋水建築物至發電廠房段的河道斷流,或是永久性斷流,或是間斷性斷流,跨流域引水發電可造成較長河段的斷流或流量減少。河道斷流造成的影響很大,主要是對森林植物、動物的棲息環境、斷流段的小氣候等生態環境的影響,這種影響往往是破壞性的和不可逆轉的。

水電開發對環境影響的對策[3]

  第一,要努力做到水電開發建設與環境保護協調發展。在今後的水資源開發利用中,要針對由於開發項目造成的環境問題,採取強有力的環保對策和措施,使工程對環境的影響減到最小,使受到破壞的環境儘快得到恢復。在水電工程建設的同時,要儘量兼顧解決當地環境問題。

  第二,應儘早開展流域開發的環境影響評價工作。在流域水資源綜合開發規劃階段,應進行環境影響評價,以期在流域開發決策前,對流域資源的合理利用、自然環境、生態系統的結構和功能、流域環境的承載能力、區域污染源和污染物排放總量控制、污染防止措施等方面進行評估和論證,從而按區域經濟可持續發展的要求,調整流域開發方案。

  第三,要有選擇地開展一些水電工程環境影響回顧評價,分析總結其在水電建設過程中的經驗教訓,以供現行工程借鑒。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 楊剛.我國水電開發的必要性及亞洲水電資源開發現狀[J].電力與能源,2011(17)
  2. 周卓靈,王皓冉,周雄.關於我國水電開發的效益與影響的思考[J].四川水利,2010(4)
  3. 3.0 3.1 楊俊紅.水電開發的環境影響及對策[J].山西水利,2007(6)
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