关于我国水电开发的效益与影响的思考

周卓灵,王皓冉,周 雄

(四川大学水利水电学院,成都,610065)

1 我国水力资源及水电开发现状

我国具有十分丰富的水力资源,据2005年全国水力资源复查成果,我国水电资源理论蕴藏年发电量为6.08万亿kW·h,平均功率为6.9亿kW;技术可开发装机容量为5.4亿kW,年发电量2.47万亿kW·h;经济可开发装机容量为4.02亿kW,年发电量1.75万亿kW·h。我国水力资源理论蕴藏量、技术可开发量、经济可开发量均居世界首位。[1]

建国以来,我国水电事业迅猛发展,水电装机容量和发电量都从建国初期的第25位和第23位上升到了第1位。截止2007年底,全国水电装机量达到1.45亿kW,占全国发电装机总容量的20%,但开发利用的程度仅为24%,远低于美国(82%)、日本(84%)等发达国家的水平[1],因此我国水电发展的潜力仍然巨大。

2 水电开发的效益分析

2.1 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年的运行时间里,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[2],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。

2.2 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。

2.2.1 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10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。

2.2.2 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]

2.2.3 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。[3]

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性运行,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。

2.3 生态效益

2.3.1 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。

2.3.2 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15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。[2]

2.3.3 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,因调入了大量的水,现已变成繁茂的绿洲。[4]

2.3.4 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。

3 水电开发的不利影响

3.1 生态环境影响

3.1.1 对河流水温的影响。大坝建成蓄水后,将改变天然河道水温,坝前垂向水温呈现出明显分层现象。水温分层将使水库下层的水体水温常年维持在较稳定的低温状态,而且受水库下泄水流的影响,下游河道水温年内变化幅度也会减小。河段水温的改变将对水生生物等产生一些不利的影响,并且低温也会加剧污染。例如,三峡水库蓄水后,宜昌站水温月平均增温0.4℃,而对宜昌站各月水温影响程度大小不同。其中,3～5月份为降温,降温程度平均达到0.9℃;其它月份,则均有不同程度增温,特别是10月～次年1月份,水温增温效应明显。此外,3～5月份水库下泄水水温低于天然状况下水温,下泄的“低温水”使得四大家鱼产卵繁殖时间平均推迟10天左右。[5]

3.1.2 对河流河道的影响。河道形态是水沙运动与河床、河岸物质长期相互作用的结果,大坝改变了天然河流的水沙运动规律,从而引起河道形态的改变,坝后水流量减少,泥沙淀积增加,江水自净能力降低,导致库区易瘀积,下游河床易被冲刷。如三峡蓄水前,长江宜昌至城陵矶河段年均冲刷量约0.15亿m3,而三峡初期运行后,该河段年均冲刷量约1.025亿m3,其年均冲刷量和冲刷强度都大幅提高。[6]

3.1.3 对河流两岸的影响。由于河床渗漏,河道两岸地下水位抬高,造成大面积土壤次生盐碱化、沼泽化,高边坡地还会因土壤含水过高而引起滑坡或泥石流。据不完全统计,三峡库区在175m水位范围内共有大小滑坡1190余个,各类变形体更是广泛分布。特别是三峡水库运营过程中,库水位在145m～175m间周期涨落时,库水位的周期性变化必将对滑坡体和库岸稳定性产生显著影响。[7]

3.1.4 对水文情势的影响。拦河筑坝和建库蓄水会显著改变天然河流的流量、流速、水位等水文情势,出库流量演进时间明显加快,下游水深变化较频繁(枯水期调峰运行时尤甚),中小洪水调度后出库洪峰大于入库洪峰的几率大。如2003～2006年,三峡入库年均径流量和输沙量分别为3669亿m3和1.98亿t,与多年均值相比,径流量偏小8%,输沙量偏小56%[6]。由此可见,水电开发对水文情势的改变十分显著。

3.1.5 对河流生态的影响。河流是一个连续的生态系统,大坝阻隔河流系统的空间联系,而且过度用水导致河道基流不足甚至断流,直接或间接破坏了河流生态系统的连续性。如海河水系,上游大小水坝有600多座,仅大型水库就有24座,几乎分布在所有的二三级支流上,所有的河口都建了挡潮闸,每一条河流都被截成几段,几乎有河皆干,空间上河流系统的连续性不复存在。[8]

水利工程的修建会打破水系生物原有的生活环境,破坏生态平衡系统,使食物链遭到破坏,可能引起瘟疫等灾难,甚至会造成某些物种的灭绝。水库蓄水和泄水会淹没一定范围的植被,冲毁鱼类原有产卵场地,可能会使一些珍稀动植物消失。闸坝会隔断鱼蟹的洄游通道,影响繁殖,其影响甚至是致命的。例如,千百万条中华鲟溯河产卵曾经撞死在葛洲坝大坝上,青海湖入湖河流上一座拦河坝,使成千上万条溯河产卵的湟鱼憋死在坝下。[8]

3.2 诱发灾害问题

在大坝建成后的运行过程中,受水库蓄水以及库区水位反复变动的影响,存在诱发地震的可能性[8],也会加剧和引发滑坡、崩塌等灾害,而且其影响范围由建设期的大坝附近扩展到整个库区及其周围。如黄河上游的龙羊峡水库,库区蓄水前地震活动较弱,蓄水后随着库水位的升高,库区地震活动明显增强。[8]

3.3 工程移民问题

水电开发往往存在不同程度的水库淹没,常需进行一定规模的移民安置,而在一些土地资源较为匮乏的山区,移民安置与解决耕地问题的矛盾十分尖锐。一些地区只是采用简单的后靠安置,然后毁林开荒、陡坡开荒,结果加剧了库区水土流失的严重性,泥石流、滑坡和崩塌随之发生,使本来就很脆弱的自然生态更为恶化。另外,从社会层面上来说,如果移民安置问题解决得不好,会造成许多移民成为贫困弱势群体,移民区域成为贫困区;移民过程成为群发事件的高发过程,库区成为群发事件高发区,致使移民问题成为影响社会稳定的高危、棘手问题。[9]因此,工程移民也成为了水电开发中的一个重要问题。

3.4 其它问题

除了以上三个主要问题之外,水利工程的建设还会带来一些其他问题。比如,因水库淹设、施工以及其它工程因素对文物古迹产生破坏,自然疫源性疾病、介水传染病传播等问题。

4 关于科学协调开发水电的思考

建国至今,我国的水电事业一直都处于高速发展中,水力资源的开发利用率不断提高,水力发电已能基本满足我国必要的用电需求。但是,我国水电开发率仍不到30%,水利基础设施建设仍不能满足社会经济发展的要求,正如水利部部长陈雷在2007年水利学会学术年会上所说,“总体上看,我国水利基础设施建设还不能满足社会经济又好又快发展的要求,相对于经济发展和人民群众不断提出的更高要求,水利基础设施不是过多,而是严重不足;水利建设不是超前了,而是相对滞后了”。因此,我国的水电发展潜力仍然十分巨大,我国在接下来的一段时间里仍需加大水电开发力度,加快水电发展速度,以满足社会经济发展要求。

为科学协调开发水力资源,建议对我国的水力资源尝试开展功能区规划,也就是将以下五类地区划分为限制开发区,包括:(1)环境的自我调节与自我修复能力很弱的生态脆弱地区;(2)容易诱发大地震的高地震区;(3)对环境要求比较高的地区,比如人口十分稠密的地方或旅游景区;(4)生态保护区或珍稀动植物保育区;(5)容易发生滑坡或泥石流的不稳定边坡地带等。不满足以上五个条件中的任意一条,且满足以下两条件中的任意一条的区域划分为亟需开发区,这两条件是:(1)水力资源丰富,条件十分有利于开发水电;(2)经济欠发达地区(尤其是因电力不足导致的经济发展缓慢情况),水电开发可显著促进该地区经济发展。既不符合亟需开发区要求,也不属于限制开发区域的则划分为水电可开发区。我国今后的水电开发就应避免在水电限制开发区进行,而应优先在亟需开发区规划;对于水电可开发区,则应根据当地具体的情况而定,如经济发展要求、环境要求、可能效益与潜在不利影响等。

我国的水电开发应坚持可持续发展原则,河流水电规划应贯彻全面规划、统筹兼顾、综合利用、讲求实效、使社会经济可持续发展的原则。正确处理河流水电规划与江河综合规划的关系,以及与地方经济发展、保护民族文化、保护民族遗产的关系;要综合考虑发电、防洪、灌溉、航运、环保、库区淹没、移民安置等因素,坚持全面、协调、可持续发展的原则。

我国的水电开发应在保护生态、保护环境的基础上进行规划,从社会与经济两方面妥善处理好水电移民的安置问题,并将水利工程带来的一切不利影响在经济合理的基础上降低到最小,真正做到科学开发。

〔1〕李淑华,王继业等.中国水电发展概况[J].水电站机电技术,2009,32(3):105～107.

〔2〕陈宗器等.水电资源的现状与未来[J].华通技术,2006,(2):21～34.

〔3〕四川省紫坪铺开发有限责任公司.紫坪铺水利枢纽开发岷江泽被天府[J].中国水利,2009,(18):144～145.

〔4〕张治旻等.大型水利工程综合效益评价与提升研究[J].湖南水利水电,2009,(5):83～85.

〔5〕郭文献,王鸿翔,夏自强,徐建新等.三峡-葛洲坝梯级水库水温影响研究[J].水力发电学报,2009,28(6):182～187.

〔6〕熊 明,许全喜,袁 晶等.三峡水库初期运用对长江中下游水文河道情势影响分析[J].水力发电学报,2010,29(1):120～125.

〔7〕石伟南,王荣鲁,李瑞青等.库区水位变化对泄滩滑坡稳定性影响的预测研究[J].中国农村水利水电,2010,(2):111～113.

〔8〕郭秋峰,王克磊,贺春艳等.关于水利工程生态效应的思考[J].科技信息,2009,(35):1183.

〔9〕陈国阶等.论中国水电工程移民问题[J].决策咨询通讯,2009,(6):4～8. ■