關(guān)于我國(guó)水電開發(fā)的效益與影響的思考

周卓靈,王皓冉,周 雄

(四川大學(xué)水利水電學(xué)院,成都,610065)

1 我國(guó)水力資源及水電開發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)具有十分豐富的水力資源,據(jù)2005年全國(guó)水力資源復(fù)查成果,我國(guó)水電資源理論蘊(yùn)藏年發(fā)電量為6.08萬億kW·h,平均功率為6.9億kW;技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量為5.4億kW,年發(fā)電量2.47萬億kW·h;經(jīng)濟(jì)可開發(fā)裝機(jī)容量為4.02億kW,年發(fā)電量1.75萬億kW·h。我國(guó)水力資源理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量均居世界首位。[1]

建國(guó)以來,我國(guó)水電事業(yè)迅猛發(fā)展,水電裝機(jī)容量和發(fā)電量都從建國(guó)初期的第25位和第23位上升到了第1位。截止2007年底,全國(guó)水電裝機(jī)量達(dá)到1.45億kW,占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?0%,但開發(fā)利用的程度僅為24%,遠(yuǎn)低于美國(guó)(82%)、日本(84%)等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平[1],因此我國(guó)水電發(fā)展的潛力仍然巨大。

2 水電開發(fā)的效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

電力是我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)的基礎(chǔ),而水電作為我國(guó)電力的重要來源,一直支撐著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展,控制著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈,因此水電開發(fā)為我國(guó)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。以葛洲壩水利工程為例,有關(guān)部門曾作過總結(jié),在葛洲壩15年的運(yùn)行時(shí)間里,已向華中和華東電網(wǎng)輸送電量1879億kW·h,創(chuàng)造直接工業(yè)產(chǎn)值近150億元[2],水利工程的經(jīng)濟(jì)效益由此可見一斑。

除發(fā)電以外,水利工程的航運(yùn)、旅游等效益以及對(duì)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等的促進(jìn)作用都能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 社會(huì)效益

水利工程除了能帶來經(jīng)濟(jì)效益之外,還具有防洪、漂木、灌溉、航運(yùn)、供水、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、林果、旅游、文化等巨大的綜合社會(huì)效益。

2.2.1 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(shè)中必須要加以考慮的一個(gè)極其重要的方面。當(dāng)洪水來臨的時(shí)候,水利工程可以把來水蓄積在水庫(kù)中,削減洪峰流量,從而起到保護(hù)下游的作用。例如,三峽水利樞紐工程竣工以后,荊江河段兩岸地區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)由不足10年一遇提高到100年一遇,大大減輕了洪水對(duì)長(zhǎng)江中下游的危害程度。

2.2.2 灌溉效益。在水電開發(fā)中,水利工程可以通過水庫(kù)蓄水來灌溉農(nóng)田,發(fā)揮灌溉效益,顯著提高枯水期農(nóng)田灌溉的供水保證率,大大增加國(guó)家的可灌溉耕地面積。水庫(kù)興利庫(kù)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(qū)每年枯水期灌溉供水量增加4.37億m3,并可為遠(yuǎn)景毗河灌區(qū)的20.93萬hm2農(nóng)田灌溉提供用水,使都江堰灌區(qū)灌溉面積從現(xiàn)在的67.2萬hm2擴(kuò)大至100萬hm2。[3]

2.2.3 供水效益。水庫(kù)蓄水不僅可以使水利工程發(fā)揮灌溉效益,同時(shí)也使其具有了供水效益。水庫(kù)通過它的蓄水功能調(diào)節(jié)河川徑流,調(diào)峰補(bǔ)枯,可以保證城鄉(xiāng)常年的生產(chǎn)生活用水,使城鄉(xiāng)免遭缺水甚至斷水之虞。如紫坪鋪水利樞紐工程建成以后,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2.87億m3;同時(shí),每年枯水期還可向成都市府河、南河提供環(huán)境用水20m3/s。[3]

通過2009年～2010年的西南五省大旱,人們必須正確認(rèn)識(shí)水利工程的顯著供水效益,真正重視水利工程在供水系統(tǒng)中的巨大作用及重要地位。國(guó)家應(yīng)對(duì)農(nóng)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(shè)力度,尤其是大力發(fā)展水利骨干工程,進(jìn)一步完善灌區(qū)骨干工程配套設(shè)施,優(yōu)化配置水資源,提高渠系水利用系數(shù),逐步建立起適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的供水制度,促進(jìn)灌區(qū)骨干工程的良性運(yùn)行,充分發(fā)揮它們的骨干效應(yīng),真正建立起一個(gè)高效完善的高覆蓋面供水系統(tǒng)。

2.3 生態(tài)效益

2.3.1 節(jié)約水能。水力發(fā)電可以提高水資源的利用率,同時(shí)又省卻了火電廠所需冷卻水的運(yùn)行和排放,因此相比火電而言,開發(fā)水電可以節(jié)約水能。如據(jù)新華網(wǎng)2010年1月16日文《三峽梯級(jí)電站2009年節(jié)水增發(fā)電量50多億千瓦時(shí)》報(bào)道,三峽——葛洲壩梯級(jí)電站2009年全年節(jié)水增發(fā)電量50.56億kW.h,平均水能利用率提高5.57%,相當(dāng)于節(jié)約燃煤182萬t,減排二氧化碳477萬t。

2.3.2 減少污染。水資源是一種清潔的可循環(huán)資源,利用水力資源進(jìn)行發(fā)電不會(huì)排放污染物,既可減少對(duì)大氣的污染,又可避免對(duì)水環(huán)境造成熱污染。根據(jù)有關(guān)部門在葛洲壩運(yùn)行15年所做的總結(jié),近15年來葛洲壩已累計(jì)節(jié)約原煤8000多萬t,減排二氧化碳約21千萬t。[2]

2.3.3 改善環(huán)境。大型蓄水水庫(kù)能防沙除澇,降低水中的含沙量、色度、氧化度等,增加庫(kù)區(qū)空氣濕度,改善周圍綠色植被的生長(zhǎng)。如前蘇聯(lián)的哈薩克沙漠,因調(diào)入了大量的水,現(xiàn)已變成繁茂的綠洲。[4]

2.3.4 保護(hù)生態(tài)。水利工程具有抵御自然水文災(zāi)害的功能,水庫(kù)運(yùn)行又可以調(diào)節(jié)河川徑流,而梯級(jí)水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)節(jié),更能提高抗御洪、澇、旱、堿等自然災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn),降低災(zāi)害的影響程度,減少水土流失和土壤侵蝕,有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。如三峽水利樞紐工程建成以后,能夠極大地提高長(zhǎng)江中下游生態(tài)環(huán)境免遭洪水破壞的概率,起到了有效保護(hù)生態(tài)的作用。

3 水電開發(fā)的不利影響

3.1 生態(tài)環(huán)境影響

3.1.1 對(duì)河流水溫的影響。大壩建成蓄水后,將改變天然河道水溫,壩前垂向水溫呈現(xiàn)出明顯分層現(xiàn)象。水溫分層將使水庫(kù)下層的水體水溫常年維持在較穩(wěn)定的低溫狀態(tài),而且受水庫(kù)下泄水流的影響,下游河道水溫年內(nèi)變化幅度也會(huì)減小。河段水溫的改變將對(duì)水生生物等產(chǎn)生一些不利的影響,并且低溫也會(huì)加劇污染。例如,三峽水庫(kù)蓄水后,宜昌站水溫月平均增溫0.4℃,而對(duì)宜昌站各月水溫影響程度大小不同。其中,3～5月份為降溫,降溫程度平均達(dá)到0.9℃;其它月份,則均有不同程度增溫,特別是10月～次年1月份,水溫增溫效應(yīng)明顯。此外,3～5月份水庫(kù)下泄水水溫低于天然狀況下水溫,下泄的“低溫水”使得四大家魚產(chǎn)卵繁殖時(shí)間平均推遲10天左右。[5]

3.1.2 對(duì)河流河道的影響。河道形態(tài)是水沙運(yùn)動(dòng)與河床、河岸物質(zhì)長(zhǎng)期相互作用的結(jié)果,大壩改變了天然河流的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從而引起河道形態(tài)的改變,壩后水流量減少,泥沙淀積增加,江水自凈能力降低,導(dǎo)致庫(kù)區(qū)易瘀積,下游河床易被沖刷。如三峽蓄水前,長(zhǎng)江宜昌至城陵磯河段年均沖刷量約0.15億m3,而三峽初期運(yùn)行后,該河段年均沖刷量約1.025億m3,其年均沖刷量和沖刷強(qiáng)度都大幅提高。[6]

3.1.3 對(duì)河流兩岸的影響。由于河床滲漏,河道兩岸地下水位抬高,造成大面積土壤次生鹽堿化、沼澤化,高邊坡地還會(huì)因土壤含水過高而引起滑坡或泥石流。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),三峽庫(kù)區(qū)在175m水位范圍內(nèi)共有大小滑坡1190余個(gè),各類變形體更是廣泛分布。特別是三峽水庫(kù)運(yùn)營(yíng)過程中,庫(kù)水位在145m～175m間周期漲落時(shí),庫(kù)水位的周期性變化必將對(duì)滑坡體和庫(kù)岸穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。[7]

3.1.4 對(duì)水文情勢(shì)的影響。攔河筑壩和建庫(kù)蓄水會(huì)顯著改變天然河流的流量、流速、水位等水文情勢(shì),出庫(kù)流量演進(jìn)時(shí)間明顯加快,下游水深變化較頻繁(枯水期調(diào)峰運(yùn)行時(shí)尤甚),中小洪水調(diào)度后出庫(kù)洪峰大于入庫(kù)洪峰的幾率大。如2003～2006年,三峽入庫(kù)年均徑流量和輸沙量分別為3669億m3和1.98億t,與多年均值相比,徑流量偏小8%,輸沙量偏小56%[6]。由此可見,水電開發(fā)對(duì)水文情勢(shì)的改變十分顯著。

3.1.5 對(duì)河流生態(tài)的影響。河流是一個(gè)連續(xù)的生態(tài)系統(tǒng),大壩阻隔河流系統(tǒng)的空間聯(lián)系,而且過度用水導(dǎo)致河道基流不足甚至斷流,直接或間接破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性。如海河水系,上游大小水壩有600多座,僅大型水庫(kù)就有24座,幾乎分布在所有的二三級(jí)支流上,所有的河口都建了擋潮閘,每一條河流都被截成幾段,幾乎有河皆干,空間上河流系統(tǒng)的連續(xù)性不復(fù)存在。[8]

水利工程的修建會(huì)打破水系生物原有的生活環(huán)境,破壞生態(tài)平衡系統(tǒng),使食物鏈遭到破壞,可能引起瘟疫等災(zāi)難,甚至?xí)斐赡承┪锓N的滅絕。水庫(kù)蓄水和泄水會(huì)淹沒一定范圍的植被,沖毀魚類原有產(chǎn)卵場(chǎng)地,可能會(huì)使一些珍稀動(dòng)植物消失。閘壩會(huì)隔斷魚蟹的洄游通道,影響繁殖,其影響甚至是致命的。例如,千百萬條中華鱘溯河產(chǎn)卵曾經(jīng)撞死在葛洲壩大壩上,青海湖入湖河流上一座攔河壩,使成千上萬條溯河產(chǎn)卵的湟魚憋死在壩下。[8]

3.2 誘發(fā)災(zāi)害問題

在大壩建成后的運(yùn)行過程中,受水庫(kù)蓄水以及庫(kù)區(qū)水位反復(fù)變動(dòng)的影響,存在誘發(fā)地震的可能性[8],也會(huì)加劇和引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害,而且其影響范圍由建設(shè)期的大壩附近擴(kuò)展到整個(gè)庫(kù)區(qū)及其周圍。如黃河上游的龍羊峽水庫(kù),庫(kù)區(qū)蓄水前地震活動(dòng)較弱,蓄水后隨著庫(kù)水位的升高,庫(kù)區(qū)地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)。[8]

3.3 工程移民問題

水電開發(fā)往往存在不同程度的水庫(kù)淹沒,常需進(jìn)行一定規(guī)模的移民安置,而在一些土地資源較為匱乏的山區(qū),移民安置與解決耕地問題的矛盾十分尖銳。一些地區(qū)只是采用簡(jiǎn)單的后靠安置,然后毀林開荒、陡坡開荒,結(jié)果加劇了庫(kù)區(qū)水土流失的嚴(yán)重性,泥石流、滑坡和崩塌隨之發(fā)生,使本來就很脆弱的自然生態(tài)更為惡化。另外,從社會(huì)層面上來說,如果移民安置問題解決得不好,會(huì)造成許多移民成為貧困弱勢(shì)群體,移民區(qū)域成為貧困區(qū);移民過程成為群發(fā)事件的高發(fā)過程,庫(kù)區(qū)成為群發(fā)事件高發(fā)區(qū),致使移民問題成為影響社會(huì)穩(wěn)定的高危、棘手問題。[9]因此,工程移民也成為了水電開發(fā)中的一個(gè)重要問題。

3.4 其它問題

除了以上三個(gè)主要問題之外,水利工程的建設(shè)還會(huì)帶來一些其他問題。比如,因水庫(kù)淹設(shè)、施工以及其它工程因素對(duì)文物古跡產(chǎn)生破壞,自然疫源性疾病、介水傳染病傳播等問題。

4 關(guān)于科學(xué)協(xié)調(diào)開發(fā)水電的思考

建國(guó)至今,我國(guó)的水電事業(yè)一直都處于高速發(fā)展中,水力資源的開發(fā)利用率不斷提高,水力發(fā)電已能基本滿足我國(guó)必要的用電需求。但是,我國(guó)水電開發(fā)率仍不到30%,水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,正如水利部部長(zhǎng)陳雷在2007年水利學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)上所說,“總體上看,我國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的要求,相對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾不斷提出的更高要求,水利基礎(chǔ)設(shè)施不是過多,而是嚴(yán)重不足;水利建設(shè)不是超前了,而是相對(duì)滯后了”。因此,我國(guó)的水電發(fā)展?jié)摿θ匀皇志薮?我國(guó)在接下來的一段時(shí)間里仍需加大水電開發(fā)力度,加快水電發(fā)展速度,以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。

為科學(xué)協(xié)調(diào)開發(fā)水力資源,建議對(duì)我國(guó)的水力資源嘗試開展功能區(qū)規(guī)劃,也就是將以下五類地區(qū)劃分為限制開發(fā)區(qū),包括:(1)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)與自我修復(fù)能力很弱的生態(tài)脆弱地區(qū);(2)容易誘發(fā)大地震的高地震區(qū);(3)對(duì)環(huán)境要求比較高的地區(qū),比如人口十分稠密的地方或旅游景區(qū);(4)生態(tài)保護(hù)區(qū)或珍稀動(dòng)植物保育區(qū);(5)容易發(fā)生滑坡或泥石流的不穩(wěn)定邊坡地帶等。不滿足以上五個(gè)條件中的任意一條,且滿足以下兩條件中的任意一條的區(qū)域劃分為亟需開發(fā)區(qū),這兩條件是:(1)水力資源豐富,條件十分有利于開發(fā)水電;(2)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)(尤其是因電力不足導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢情況),水電開發(fā)可顯著促進(jìn)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。既不符合亟需開發(fā)區(qū)要求,也不屬于限制開發(fā)區(qū)域的則劃分為水電可開發(fā)區(qū)。我國(guó)今后的水電開發(fā)就應(yīng)避免在水電限制開發(fā)區(qū)進(jìn)行,而應(yīng)優(yōu)先在亟需開發(fā)區(qū)規(guī)劃;對(duì)于水電可開發(fā)區(qū),則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的情況而定,如經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求、環(huán)境要求、可能效益與潛在不利影響等。

我國(guó)的水電開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則,河流水電規(guī)劃應(yīng)貫徹全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、綜合利用、講求實(shí)效、使社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的原則。正確處理河流水電規(guī)劃與江河綜合規(guī)劃的關(guān)系,以及與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)民族文化、保護(hù)民族遺產(chǎn)的關(guān)系;要綜合考慮發(fā)電、防洪、灌溉、航運(yùn)、環(huán)保、庫(kù)區(qū)淹沒、移民安置等因素,堅(jiān)持全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的原則。

我國(guó)的水電開發(fā)應(yīng)在保護(hù)生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃,從社會(huì)與經(jīng)濟(jì)兩方面妥善處理好水電移民的安置問題,并將水利工程帶來的一切不利影響在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上降低到最小,真正做到科學(xué)開發(fā)。

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