水資源調(diào)配與水力發(fā)電探討

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我國水資源的布局情況總體呈“南多北少、東南多西北少、局部多宏觀少、布局不均勻”的狀況，這種分配情況與我國地理特點以及不同地區(qū)的氣候特點有關(guān)。這種布局造成了某些地區(qū)的水資源嚴重短缺，因此國家開展了一系列大型水資調(diào)配工程。在進行水力發(fā)電相關(guān)建設(shè)時，要綜合考慮水資源的分布與調(diào)配情況，從而做到效益最大化，讓水力發(fā)電工程能更好地為國家工業(yè)建設(shè)和人民生活水平的提高做出貢獻。

1我國水資源調(diào)配工程簡述

1.1南水北調(diào)工程。南水北調(diào)工程是基于我國水資源南多北少的布局特點來展開建設(shè)的，目的是將南方地區(qū)的豐富水資源通過人工水路運輸至水資源缺乏的北方地區(qū)，從而使這些富余水資源的資源利用率最大化。南水北調(diào)工程分東、中、西三條線路，線路起點均位于南方地區(qū)，主要供水區(qū)域為河南、河北、北京、天津四個北方地區(qū)。東線起于揚州終于天津，主要供應(yīng)華北平原，解決華北地區(qū)的干旱與缺水情況；中線起于丹江口水庫終于北京，主要供水區(qū)域為華中地區(qū)，解決華中的氣候性缺水問題；西線工程起于長江上游終于黃河，主要供水區(qū)域為西北地區(qū)，解決我國西北地區(qū)的干旱問題。截至目前，東線與中線工程已經(jīng)完工并開始進行調(diào)水，西線工程尚處于論證階段，未正式開工建設(shè)[1]。南水北調(diào)工程的調(diào)水總量預(yù)計可達448億立方米，三條線路的總長度可達4350公里，貫穿了長江、黃河、淮河和海河四大江河，總體形成了“四橫三縱”的布局網(wǎng)絡(luò)，整個水域流系連接到了全國各個地區(qū)，顯著緩解了北方地區(qū)的缺水情況，并且對北方地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及生態(tài)環(huán)境的改善起到了促進作用。1.2東水西調(diào)工程。東水西調(diào)工程是基于我國水資源東南多西北少的特點來建設(shè)的，目的是實現(xiàn)東西部地區(qū)水資源和土地資源的互補，推動西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展并優(yōu)化西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。從現(xiàn)實意義上來講，東水西調(diào)屬于南水北調(diào)工程的一個補充內(nèi)容，對南水北調(diào)工程中未涉及的缺水地區(qū)進行水源輸送，規(guī)模比南水北調(diào)，是局部地區(qū)的水資源調(diào)配。目前東水西調(diào)工程處于設(shè)想和論證階段，尚未開始正式動工。

2水資源調(diào)配下的水力發(fā)電建設(shè)探討

2.1水資源調(diào)配與水力發(fā)電。水力發(fā)電的原理是利用水位落差，將水體的重力勢能轉(zhuǎn)化為水輪的機械能，再通過水輪推動發(fā)電機進行發(fā)電得到電能，而在水資源調(diào)配過程中，由于調(diào)水線路充分利用了水資源的地形與水流特點，整個調(diào)水線路蘊藏著巨大的水力發(fā)電潛力，因此水資源調(diào)配與水力發(fā)電之間具有緊密的聯(lián)系，在進行水資源調(diào)配工程的設(shè)計過程時也要同步設(shè)計相應(yīng)的水力發(fā)電建設(shè)工程[2]。2.2水力發(fā)電建設(shè)選址的基本考慮要素。在進行水力發(fā)電建設(shè)選址時，需要考慮如下因素：河流落差、匯水面積、人口居住情況、地形地貌等，其中地形是最重要因素之一，水力發(fā)電的原理就是利用高低水位之間的落差，將水的重力勢能轉(zhuǎn)化為水輪機械能，再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，在我國安排水資源調(diào)配路線時，地形因素也是設(shè)置水流路線的重要考慮因素。我國總體地形呈西部北部高、東部南部低的特點，因此在進行水力發(fā)電建設(shè)選址時要充分依托地形因素進行建造。就實際建設(shè)情況來看，我國南水北調(diào)路線中的水力發(fā)電建設(shè)一般是采取大型水利設(shè)施與小型水利設(shè)施相組合的梯級發(fā)電站規(guī)模來建設(shè)的，通過筑基提水，在水資源上升過程中進行水能的積攢，在下放的過程中利用水能促進生產(chǎn)，但是這種發(fā)電站建設(shè)需要的成本資金較高，需要大量的投入，并且見效時間較長。東水西調(diào)中的水力發(fā)電建設(shè)選址時將地形因素作為最主要考慮因素，在建設(shè)計劃中，水利設(shè)施的安放點一般都位于高處，對于地形優(yōu)勢的利用最大化，我國中西部地區(qū)多山區(qū)，在這些地區(qū)的水資源調(diào)配線路上間隔修建了數(shù)量眾多的小型水力發(fā)電站，不僅充分利用了地域優(yōu)勢，也對中西部地區(qū)的經(jīng)濟和工業(yè)發(fā)展有著積極作用[3]。2.3水力發(fā)電建設(shè)總體規(guī)劃。我國水力發(fā)電宏觀上與水資源調(diào)配工程是直接相關(guān)的，具體而言是以三峽大壩為代表，結(jié)合南水北調(diào)工程修建水利設(shè)施，在進行水力發(fā)電的同時兼顧運輸與提高農(nóng)業(yè)工業(yè)生產(chǎn)效率的功能。我國的水利工程建設(shè)以自主研發(fā)為主，通過對國外先進設(shè)備的采購和研究來學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)并進行創(chuàng)新，目前已經(jīng)取得了相當優(yōu)良的成果，投產(chǎn)各類大中型水電機組數(shù)量超過五百臺，成果開展了6000噸級推力軸承實驗研究，我國水力發(fā)電機組建設(shè)水平已經(jīng)位于世界前列。2.4水力發(fā)電建設(shè)與水資源利用局部規(guī)劃。我國水力發(fā)電建設(shè)的總體規(guī)劃與宏觀水資源調(diào)配工程是相互結(jié)合的，而在局部上，我國水資源調(diào)配和水力發(fā)電設(shè)施建設(shè)也是緊密聯(lián)系的。局部水利設(shè)施不僅要為當?shù)貐^(qū)域的生產(chǎn)提供電力，對于居民生活和澆灌等活動也要起到便利，對于這種情況，一般采用小型水力機組安放到鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域來將大中型水利裝置的水能進行分散，而山區(qū)地區(qū)的居民用水以及梯田區(qū)域的用水則是使用管道裝置來集中進行水的采集與釋放，使水資源的利用集中化。目前，小水電在我國迎來了發(fā)展高峰，我國要充分利用小水電的靈活性，大力推廣小水電的開發(fā)和利用，通過經(jīng)濟支持、貸款補貼以及政策鼓勵等政策來提高積極性，在河道落差處積極進行小水電的建造，從而推動水力發(fā)電與水能利用事業(yè)的發(fā)展。2.5水資源調(diào)配與現(xiàn)有水力發(fā)電設(shè)施間的聯(lián)系。水資源調(diào)配工程除了對未來的水電建設(shè)有著指導(dǎo)作用之外，對現(xiàn)有的水力發(fā)電工程也有相當可觀的補償效益，以黃河上游龍羊峽—青銅峽河段的梯級電站為例，到2020年，南水北調(diào)一期工程將正式全面運行，其調(diào)水期1年可達10個月，所調(diào)的水資源會流入河道，增加河道徑流，從而使該區(qū)域的水電站發(fā)電量大幅度增加。根據(jù)計算，南水北調(diào)一期工程的調(diào)水量進入此河段之內(nèi)，這一河段的25座梯級電站的電量增量可達88.52億千瓦時，這種影響是多方面的，水力發(fā)電量的增加還會使火力發(fā)電的任務(wù)減少，從而進一步節(jié)省燃料以及保護生態(tài)環(huán)境，據(jù)估計總的發(fā)電補償效益可達8.5億元人民幣。此外，根據(jù)研究顯示水資源調(diào)配不僅會增加流入?yún)^(qū)域的水力發(fā)電量，對于流出區(qū)域的長江梯級發(fā)電站而言，其水力發(fā)電量的受影響程度并不大，因此水資源調(diào)配工作對于現(xiàn)有水力發(fā)電設(shè)施有著巨大的積極作用[4]。

3總結(jié)

結(jié)合我國的水資源調(diào)配計劃與水資源分配情況來看，我國擁有在水能開發(fā)方面的巨大優(yōu)勢，從世界范圍內(nèi)看，我國已開發(fā)水能資源與未開發(fā)水能資源均位于世界第1位，因此我國要保持優(yōu)勢，繼續(xù)優(yōu)化水能利用情況。在進行水資源調(diào)配的過程中為了充分利用水能資源，要同步進行水力發(fā)電的設(shè)施修建和工程建設(shè)，在優(yōu)化水資源分配情況的同時也要做好水利設(shè)施的運用。將水資源調(diào)配與水力發(fā)電建設(shè)相聯(lián)系，既有利于我國水能利用率的提高，又有利于提高我國人民的生活質(zhì)量，因此我國必須重視水資源調(diào)配工程下的水力發(fā)電工程建設(shè)。

參考文獻：

[1]劉涵，黃強，夏忠，等.南水北調(diào)西線一期調(diào)水時黃河上游水力發(fā)電的補償效益[J].河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005(4)：399-403.

[2]韓振強，唐梅英，胡建華.南水北調(diào)西線工程效益分析[J].人民黃河，1998(8)：24-26+46.

[3]王瑋璠.我國水資源的調(diào)配與水力發(fā)電[J].科技致富向?qū)В?012(26)：124.

[4]陳薩拉，翁鴻燕.關(guān)于我國水資源保護與利用的研究[J].河南農(nóng)業(yè)，2015(21)：62.

作者:謝敏萍 單位:華北水利水電大學(xué)電力學(xué)院