水電工程建設(shè)體系研究論文

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水電工程建設(shè)體系研究論文

摘要:2003年,一場關(guān)于“楊柳湖工程”和“怒江水電開發(fā)規(guī)劃”的爭論引起了社會和公眾廣泛的關(guān)注。爭論的焦點是水電開發(fā)和生態(tài)環(huán)境(包括自然和文化遺產(chǎn))保護,與從80年代開始的世界范圍的爭論類似,許多專家主張,為了保護生態(tài)環(huán)境,停止尚未開發(fā)的江河的水電開發(fā),保留一條原生態(tài)的河流。

關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境水電工程建設(shè)體系

2003年,一場關(guān)于“楊柳湖工程”和“怒江水電開發(fā)規(guī)劃”的爭論引起了社會和公眾廣泛的關(guān)注。爭論的焦點是水電開發(fā)和生態(tài)環(huán)境(包括自然和文化遺產(chǎn))保護,與從80年代開始的世界范圍的爭論類似,許多專家主張,為了保護生態(tài)環(huán)境,停止尚未開發(fā)的江河的水電開發(fā),保留一條原生態(tài)的河流。

這場爭論應(yīng)該是一件好事。第一,它反映了中國的專家學者和公眾生態(tài)環(huán)境意識的提高,不再僅僅從經(jīng)濟發(fā)展的角度看問題,是與“統(tǒng)籌人與自然和諧發(fā)展”的要求一致的;第二,它反映了水電開發(fā)的大好形勢,如果在若干年前,一年連一個大型水電站都開工不了,就不會擔心水電的“無序開發(fā)”,就不會引起人們的重視;第三,它反映了水電開發(fā)在經(jīng)過了資金約束時期、市場約束時期后,進入了生態(tài)環(huán)境約束時期。

如何通過深入的研究和討論,在一些重大問題的認識上取得基本共識,在水電開發(fā)中切實保護生態(tài)環(huán)境,通過生態(tài)環(huán)境保護促進水電建設(shè)的健康的發(fā)展,特別是以科學的發(fā)展觀為指導,建立與生態(tài)環(huán)境友好的水電工程建設(shè)體系,可能是實現(xiàn)水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的正確途徑。

一、從中國的國情和發(fā)展目標看水電開發(fā)和建壩的必要性

黨的十六大提出2020年實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的目標將把一個占全球人口1/5的大國帶入比較富裕、文明的社會,這是人類歷史上最為艱巨和宏大的社會進步過程。十六屆三中全會提出的統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展、統(tǒng)籌經(jīng)濟社會發(fā)展、統(tǒng)籌人與自然和諧發(fā)展、統(tǒng)籌國內(nèi)發(fā)展和對外開放的新發(fā)展觀,將成為我們制定社會經(jīng)濟科學技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本出發(fā)點。

中國實現(xiàn)上述目標受多方面的約束,其中與水電開發(fā)和建壩比較密切的有:能源;水資源;土地資源;生態(tài)與環(huán)境。

1.中國的能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢決定15-20年內(nèi)需要大力發(fā)展水電

1.1中國的能源結(jié)構(gòu)、水電資源總量和在中國能源組成中的地位

中國常規(guī)商品能源資源占世界總量的10.7%,水能資源居世界第一位,煤居第三位,石油第十二位,天然氣第二十二位,由于我國人口眾多,人均能源可采儲量遠低于世界平均水平,2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%。

2002年,我國一次能源產(chǎn)量為13.87億噸標準煤。其中煤炭產(chǎn)量13.8億噸,居世界第一位;原油1.67億噸,居世界第五位;天然氣產(chǎn)量326.6億立方米,居世界第十六位;發(fā)電量16540億千瓦時,居世界第2位,其中水電發(fā)電量2280億千瓦時,居世界第四位。2002年,全國一次能源消費量為14.8億噸標準煤,其中煤炭占66.1%,石油23.4%,天然氣2.7%,水電7.1%,核電0.7%。我國已成為世界第二大能源消費國。中國能源結(jié)構(gòu)以煤為主的形勢將長期存在,若采取正確的政策,可使能源結(jié)構(gòu)中煤的比例有所下降。

水電資源總量在中國能源組成中僅次于煤處第二位。

正在進行的第六次全國水能資源普查結(jié)果雖然尚未正式公布,但最新的勘察資料表明,理論蘊藏量6.89億kW(1980年普查成果為6.8億kW,下同),技術(shù)可開發(fā)裝機容量4.93億kW(3.78億kW),經(jīng)濟可開發(fā)裝機容量為3.95億kW。這個資源量意味著什么?

第一、水能資源是我國最豐富的能源資源??偭渴澜绲谝?,人均也能接近世界平均水平(按經(jīng)濟可開發(fā)水能資源為91%),而平常經(jīng)常提到極為豐富的煤炭資源人均約為世界平均水平的55%,石油資源人均達不到世界平均水平的10%。

第二、水電能源是中國現(xiàn)有能源中唯一可以大規(guī)模開發(fā)的可再生能源,煤炭、石油都是不可再生的。水電能源考慮的時間段越長,其總量越大。按常規(guī)能源再使用100年考慮,中國經(jīng)濟可開發(fā)水電能源折合標準煤507億tce。而中國煤炭剩余可采儲量為950億t,折合標準煤678億tce,而煤炭又是重要的化工原料,若按80%用于能源,折合標準煤542億tce。因此,中國的能源資源中,水電能源和煤炭能源處在大體相同的水平。由于水電能源是可再生能源,越早開發(fā)越好,如果50年內(nèi)不開發(fā),就等于浪費了1/2的水電能源,按經(jīng)濟可開發(fā)計為254億tce。而煤炭不開發(fā)則能繼續(xù)保存。

其他能源,如核能、風能、太陽能、生物質(zhì)能都是今后發(fā)展的方向,但由于技術(shù)、經(jīng)濟等方面的原因,即使大力發(fā)展,核能、風能、太陽能、生物質(zhì)能加起來在發(fā)電能源中也不可能超過15%。而水電可以占到25-30%。因此在今后20-30年中,水電將繼續(xù)在中國能源結(jié)構(gòu)中處于第二的位置。

1.2中國發(fā)展的要求需要發(fā)展水電

本世紀的頭20年是中國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期,到2020年中國實現(xiàn)經(jīng)濟翻兩番。根據(jù)國際經(jīng)驗,這一時期是實現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵時期。大部分發(fā)達國家在此期間經(jīng)歷了人均能源、資源消費量增長較快(尤其在人均GDP在三千美元左右)和能源、資源結(jié)構(gòu)快速變化的過程。

2020年需要多少能源?專家的預(yù)測結(jié)果是:2020年中國一次能源的需求在25-33億噸標準煤之間,最少將是2000年的兩倍。煤炭是21-29億噸,石油是4.5-6.1億噸,天然氣是1453-1654億立方米,發(fā)電裝機容量是8.6-9.5億千瓦。

如果采取正確的能源戰(zhàn)略、相關(guān)的政策措施和積極推動科技進步,未來20年中國的能源需求將有可能保持相對較低的增長速度。到2020年中國一次能源的需求均值為29億噸標準煤,是2000年的2.2倍。這就意味著中國還有可能繼續(xù)實現(xiàn)能源翻一番,GDP翻兩番。二是在保持相同經(jīng)濟增長目標的前提下,由于能源結(jié)構(gòu)和能效提高的差別,2020年的一次能源需求仍可能有約8億噸標準煤的巨大差異。

按中等水平考慮,2020年發(fā)電裝機容量9億千瓦,若水電裝機容量2.3億千瓦,比2002年增加約1.5億千瓦,按年利用4000小時,火電煤耗按先進的330g/kwh計,一年少燃煤約2億噸。

若進一步考慮到2050年,16億人口的中國實現(xiàn)了現(xiàn)代化,即使按照最節(jié)約的生活方式,人均1kw的發(fā)電裝機是需要的,因為這遠低于發(fā)達國家目前的水平,也低于現(xiàn)在我國大城市的水平。總裝機16億千瓦,即使考慮第六次水力資源普查新增1億kw經(jīng)濟可開發(fā)容量,考慮生態(tài)環(huán)境約束,按70%開發(fā)考慮,水電裝機也只能增加0.7億千瓦。因此2020-2050將進入水電增長非常緩慢的時期,與西方發(fā)達國家目前的情況類似。這樣,16億千瓦總裝機中有3億千瓦水電,不到19%。

因此,中國水電的快速發(fā)展期就是今后15年。由于可再生資源的特點,如果要開發(fā),就應(yīng)該早開發(fā)。

另外,從國際對比看,發(fā)達國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本完成,歐美發(fā)達國家開發(fā)水電早,在上世紀50-60年代,水能資源的開發(fā)已達70%左右,當時生態(tài)環(huán)境保護與開發(fā)建設(shè)的矛盾問題不突出?,F(xiàn)在發(fā)達國家基本上不再對未開發(fā)的20-30%的水能資源進行大規(guī)模的開發(fā)。但中國情況不同,目前已開發(fā)和正開發(fā)的水能資源只占經(jīng)濟可開發(fā)量的30%,即使考慮開發(fā)到歐美發(fā)達國家上世紀50—60年代的水平,還有1.5-2.0億kW的水能資源需要開發(fā)。

2.中國的水資源特點需要綜合性水利工程,也需要繼續(xù)建設(shè)大壩

2.1中國水資源的主要特點和面臨主要的問題

人均水資源有限中國水資源總量28000億m3,但人均占有僅為世界平均水平的1/4。

空間分布不均水資源分布在全國非常不均勻。北方的黃、淮、海流域嚴重干旱和水短缺。而南方的長江和珠江受嚴重的洪水威脅。水資源、土地資源、人口分布不匹配,導致不同流域之間水資源的利用率差別很大,全國平均20%而海河流域高達90%,大大高于40%的合理水平。

時間分布不均和降雨集中大部分地區(qū)從6月到9月的汛期降雨占全年的70%。而且不同年份降雨量變化很大。出現(xiàn)連續(xù)干旱年或連續(xù)洪水年的情況很普遍。

上述特性導致中國面臨主要的水資源問題是:

水的供需矛盾尖銳。矛盾越來越尖銳是由于人口持續(xù)增長,人民生活水平的提高和社會經(jīng)濟的發(fā)展的結(jié)果。到2030年,中國人口將達16億,人均水資源量將降為1750m3。

洪水仍將為中國制造麻煩。由于水資源的時空分布不均,中國是一個水旱災(zāi)害頻繁,區(qū)域水短缺和生態(tài)系統(tǒng)脆弱的國家。

水環(huán)境問題越來越嚴重,地面水和地下水的水質(zhì)惡化,已對人的生活條件造成危害,并加劇了水的供需矛盾。

水土流失嚴重,這一問題反映在河流干枯、湖泊萎縮、內(nèi)陸湖消失、土地沙化、天然綠洲減少、沙塵暴增加。

大壩建設(shè)在防洪、灌溉、供水和發(fā)電方面起重要作用。在改善水資源利用、處理和減輕中國所面臨的問題和挑戰(zhàn)方面,大壩建設(shè)仍將是有效的方法。

2.2綜合性水利工程中大壩的作用

大壩是具有防洪、水資源開發(fā)、清潔能源生產(chǎn)、航運等功能的基礎(chǔ)設(shè)施,它也能為庫區(qū)環(huán)境和當?shù)芈糜螏砝妗?/p>

防洪

到2000年,中國已建成各類水庫85000個,總蓄水能力5100億m3,建成堤防270000km,初步形成了大江大湖的防洪工程體系,基本控制了常遇洪水。但洪水災(zāi)害仍給中國制造麻煩。超過70%的固定資產(chǎn)、44%的人口、1/3的耕地、620個以上的城市都位于主要河流的中下游,受到嚴重洪水災(zāi)害的威脅。同時,隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展及城市化,防洪區(qū)內(nèi)的財富和人口持續(xù)增加。所有這些,都使防洪和安全面臨越來越大的挑戰(zhàn)。

1931年和1935年長江流域的洪水淹沒耕地340萬公頃和150萬公頃,死亡145000人和142000人。1954年洪水淹沒耕地317萬公頃,死亡30000多人,另外1888萬人遭受洪水損失。1998年長江流域的特大洪水,淹沒面積32.1萬km2,死亡1562人。由于長江干支流的763個大中型水庫,具有340億m3的蓄水能力,河水位被顯著降低,(荊江)分洪區(qū)未使用,比1931、1935、1954的洪水相比,減少了大量的耕地淹沒和人員死亡。估計700萬當?shù)鼐用衩庥诤闉?zāi),330萬km2的耕地和30多個縣市免受淹沒,重要的交通設(shè)施得到保護。防洪設(shè)施的減災(zāi)效益約500億元。盡管如此,這次洪水災(zāi)害的直接經(jīng)濟損失仍然超過三峽工程的總投資。

1998年大洪水也發(fā)生在嫩江、松花江和閩江。572個大中型水庫攔蓄了192億m3洪水,使淹沒耕地大大減少,數(shù)百萬人免受洪水災(zāi)害。

三峽水庫有221.5億m3的防洪庫容,荊江河段是防洪最危險的河段,三峽水庫的運用將使荊江河段的防洪能力由10年一遇提高到100年一遇。即使1000年一遇的洪水發(fā)生,三峽工程的調(diào)節(jié)和分滯洪區(qū)的運用,可使長江兩岸的廣闊平原免于災(zāi)害。三峽水庫和堤防、分滯洪區(qū)一起形成流域的防洪工程體系。

小浪底工程位于黃河干流最后一個峽谷的出口。壩址上游面積占全流域面積的92%。91.2%的徑流和幾乎100%的泥沙形成于該工程的上游。因此小浪底工程是在流域綜合規(guī)劃中連接中下游、在流域防洪減沙中起極端重要作用的關(guān)鍵工程。

工程的主要任務(wù)是防洪(包括防冰塞)、減沙,也有供水、灌溉、發(fā)電功能,工程完工后,長期防洪庫容40.5億m3,水沙調(diào)節(jié)庫容10.5億m3。與其他大型水庫(如三門峽等)聯(lián)合運用,可使下游的防洪標準由60年一遇提高到1000年一遇,并基本免除冰塞威脅。工程的另一主要作用是減沙,可通過淤沙使下游河床20年不抬高。

供水

大壩和水庫對于附近沒有大河的城市,特別是大城市,在工業(yè)和生活民用供水方面起非常重要的作用。

2000年全國供水能力5531億m3,總用水5498億m3。工業(yè)用水1139億m3,占20.7%,生活用水575億m3,占10.5%。

中國遭受水短缺,全國600個城市中,400個供水短缺,特別是北方大城市。全國水庫每年供水1600億m3,占年總供水量30%,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水中起非常重要的作用。

中國的水短缺是水土資源不平衡的反映。長江以北國土占63.5%,而水資源僅占19%。同時,年、季降雨變化劇烈。而且由于社會和經(jīng)濟的發(fā)展,水的消耗將持續(xù)增加?,F(xiàn)在總的水需求是約5800億m3,而21世紀中期望控制在8000億m3以下,也就是說,在現(xiàn)在水平上還要增加2200億m3。因此,更多的壩和水工程是需要的。

北京是有1400萬人口的巨大城市,由于附近沒有大河又遠離海洋,水短缺非常嚴重。北京的人均水資源量少于300m3,是全國平均水平的1/8和世界平均的1/30。因此,有限的水資源和巨大的水需求是城市發(fā)展的約束。北京是由潮白河和永定河形成的沖積平原。1949年以來,中國政府投入大量投資進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),一個健全的供水和防洪系統(tǒng)已建成。到現(xiàn)在,有85個水庫,總庫容95億m3。其中密云和官廳是最大的兩個水庫,庫容分別為44億m3和42億m3。兩水庫的水源主要來自北京以外,特別是官廳水庫。現(xiàn)在北京每年用水約40億m3。50%以上的生活用水來自密云水庫,現(xiàn)在它是北京生活供水的唯一地表水源。1997年以前,官廳水庫也是北京生活供水的地表水源,但由于水庫上游的水污染,現(xiàn)在只能為工業(yè)供水。治理污染后,希望2005年能為生活供水。

由于水污染和上游用水越來越多,水短缺越來越嚴重。而且北京的水需求繼續(xù)增加。因此南水北調(diào)中線工程將于2002年底開工,2008年前將利用河北的四座水庫向北京供水,2010年將從長江支流漢江的丹江口水庫向北京輸水15億m3。水源地的大壩水庫是實現(xiàn)調(diào)水的前提條件。

灌溉和食物安全

2000年全國有效灌溉面積5470萬公頃,其中節(jié)水灌溉面積1870萬公頃,已形成了一個健全的灌溉排水工程體系。灌區(qū)糧食產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的2/3。因此中國可以世界耕地的10%養(yǎng)活世界22%的人口。水利工程,包括大壩,為實現(xiàn)這一成就發(fā)揮了很重要的作用。在黃河流域上中游地區(qū),一系列綜合目標的大壩沿干流建設(shè),目的是防洪、灌溉、供水和發(fā)電。大型工程如青銅峽、三盛公、萬家寨,主要是為沿河的寧夏河套區(qū)、內(nèi)蒙、陜西的灌區(qū)供水,沿黃灌區(qū)已成為國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。

現(xiàn)在,每年平均仍有2億6千6百萬公頃耕地遭受旱災(zāi)。干旱和缺水已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的主要約束,特別是穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要約束。

航運

隨著大規(guī)模的水電工程建設(shè),水庫上游區(qū)域的航運條件將顯著改善。隨水位升高,河的寬度和深度增加,水流速度降低,某些不利航行的急流險灘將消失,通航河段的長度寬度噸位將增加。而且,通過水庫調(diào)節(jié)削減洪峰,中等水位期將延長,枯水期的流量得到保證。因此,下游通航期延長,航運的保證率增加。

如前所述,三峽工程的一個主要功能是改善航運條件。三峽工程完工后,上游河段的危險的礁石和急流險灘將消失,航道條件將大大改善。10000噸的船隊可直達重慶。同時下游荊江河段的航道條件也將改善,工程改善的航道里程為570—650km。這些效益將有利于改善西南地區(qū)和中東部地區(qū)的物質(zhì)文化交流,促進西部大開發(fā)戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

統(tǒng)計表明,在華中電網(wǎng)(包括湖北、河南、湖南和江西)建設(shè)的主要水電工程,使庫區(qū)2500km以上的航道得到改善。貨運量比葛洲壩、丹江口、五強溪、萬安建設(shè)前增加了數(shù)倍。

3.貫徹“統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展”的方針,需要大力發(fā)展水電

加快西部水電開發(fā),加大西電東送的力度,是貫徹中央西部開發(fā),實行區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略最有效最可行的戰(zhàn)略措施。

第一、水電資源是西部的資源優(yōu)勢,特別是西南的資源優(yōu)勢;中國的水電資源82.9%集中在西部地區(qū),其中西南四省區(qū)(云、貴、川、藏)占全國總量的73.6%。開發(fā)經(jīng)濟效益好的大型水電站站址集中在西部,75%的大型水電站和80%的100萬kW以上的特大型水電站集中在西部,約60%集中在云、貴、川、藏四省區(qū)。

第二、西部地區(qū)的水電資源開發(fā)程度低。開發(fā)率不足20%的省區(qū)有山西、內(nèi)蒙、黑龍江、河南、四川、貴州、云南、西藏、陜西、青海、新疆,其中有8個是西部省區(qū)。

第三、電力具有穩(wěn)定的、長期的市場。只要形成全國統(tǒng)一的大市場,公平競爭,采取環(huán)境保護政策導向,實行區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略,加大西部開發(fā)和“西電東送”的力度,水電就具有非常強的競爭力。

第四、西部水電開發(fā)可以帶動西部地區(qū)的交通、建材等工業(yè),也將吸納部分產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的剩余勞動力。

西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平和科技實力較落后,未來經(jīng)濟發(fā)展是目標是按時實現(xiàn)全面小康社會。產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求主要是大規(guī)模優(yōu)勢能礦資源開發(fā)和后續(xù)加工技術(shù),包括云貴川藏桂水能和有色金屬資源開發(fā)基地等。由于有色金屬資源開發(fā)是高耗電工業(yè),與水電同時開發(fā)可獲得更高的經(jīng)濟效益。

第五、可促進西部地區(qū)城市化進程。一個大型水電站的建設(shè),往往形成一個中小城市,有利于農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移,有利于西部實現(xiàn)小康目標。

因此,西部大部分省區(qū)都把水電作為支柱產(chǎn)業(yè)。二、水利水電工程中大壩對生態(tài)環(huán)境的雙重影響

2.1主要正面影響

嚴重洪災(zāi)和持續(xù)干旱是最大的生態(tài)環(huán)境災(zāi)難,大壩對減輕嚴重洪災(zāi)和持續(xù)干旱有重要作用。

中國歷史上因嚴重洪災(zāi)和持續(xù)干旱造成赤地千里、瘟疫流行、人民流離失所,社會動蕩、改朝換代,嚴重洪災(zāi)和持續(xù)干旱導致社會經(jīng)濟發(fā)展停滯和倒退的事累累發(fā)生。大壩在防洪、灌溉、供水方面的作用,本質(zhì)上就是減輕和防止生態(tài)環(huán)境災(zāi)難的發(fā)生。

水力發(fā)電主要的環(huán)境效益是減少污染物的排放改善空氣質(zhì)量

2002年,在我國有統(tǒng)計的343個城市中,只有約1/3的城市(116個)達到二級空氣質(zhì)量標準,符合適于居住的條件;經(jīng)濟快速發(fā)展的大中城市二次污染上升,大氣能見度明顯下降,“看不見藍天”已成為許多城市的共同憂患;2002年二氧化硫排放量1926.6萬噸,居世界第一位,酸雨面積超過國土面積的30%,酸雨、光化學煙霧、細顆粒物污染已經(jīng)在城市密集地區(qū)構(gòu)成區(qū)域性污染;根據(jù)UNDP《中國人類發(fā)展報告》,2001年全球20個空氣污染最嚴重的城市中,我國占16個。世界銀行根據(jù)目前發(fā)展趨勢預(yù)計,2020年中國將為燃煤污染導致的疾病支付3900億美元的費用,約占當時GDP的13%。

由于嚴重的空氣污染,導致呼吸道疾病的發(fā)病率和死亡率顯著增加。調(diào)查表明,約50%的呼吸道疾病與空氣污染有關(guān);根據(jù)UNEP《2002全球環(huán)境展望》,我國11個最大的城市中,燃煤產(chǎn)生的煙塵和細顆粒物每年使5萬多人夭折,40萬人感染上慢性支氣管炎。另據(jù)UNDP《中國人類發(fā)展報告2002》,空氣嚴重污染地區(qū)死于肺癌人數(shù)比空氣良好地區(qū)高4.7-8.8倍。

由于人類活動特別是CO2排放引起的全球變化將會加速我國的生態(tài)與環(huán)境的惡化。在全球變化的影響下,中國的氣候、生態(tài)和環(huán)境均產(chǎn)生了顯著、深刻和多方面的變化,近百年中國的氣候也在變暖,平均地面溫度上升了0.6-0.7℃,海平面平均上升了10-20厘米,冰川從小冰期結(jié)束以來面積減少了約25%,極端的天氣氣候事件如旱澇災(zāi)害發(fā)生的頻率和強度近20年來呈上升趨勢,由此造成的氣象災(zāi)害損失目前達到了GDP的3-6%。

造成大氣質(zhì)量嚴重污染的主要原因是中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu),并且沒有對煤炭利用采取有效的環(huán)保措施,煙塵和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%來自于燃煤。從環(huán)境容量看,二氧化硫是1620萬噸左右;氮氧化物是1880萬噸。但是,目前已經(jīng)“超排”。中國二氧化碳的排放量僅次于美國,到2030年前后,中國有可能超過美國居世界第1位。在全球氣候變暖的國際談判中我國將遇到更大的壓力。

礦區(qū)附近尾礦廢棄物排放達150億噸。煤矸石已達40億噸,并以每年4-5億噸的排放量劇增。

因此,沒有污染氣體排放的水力發(fā)電應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展。3億KW水電裝機,按平均年利用4000小時計,年發(fā)電量為12000億KWh。按照先進的耗煤水平(330g/kwh)計,每年減少燃燒原煤4億噸。減排8億噸CO2,960—1600萬噸SO2,8萬噸CO,296萬噸NOx,以及大量的懸浮顆粒物,廢水和固體廢物。如果說,減排SO2可通過加大投入采用潔凈煤燃燒技術(shù)實現(xiàn)的話,而減排CO2潔凈煤燃燒技術(shù)是不能實現(xiàn)的。以煤氣化為基礎(chǔ),制氫與收集埋存CO2相結(jié)合,實現(xiàn)CO2的近零排放的技術(shù),在美國也剛列入21世紀的科技計劃。

改善局部小氣候和生態(tài)環(huán)境

某些高壩創(chuàng)造了大型人造湖泊,改變了當?shù)丨h(huán)境和景觀。有時,這種局部氣候和當?shù)卦耘嘟Y(jié)構(gòu)的改變有利于當?shù)貛熘車鷧^(qū)域農(nóng)業(yè)和工業(yè)化栽培的發(fā)展。成功的例子可在葛洲壩、丹江口、東江庫區(qū)發(fā)現(xiàn)。在水庫建設(shè)前,附近區(qū)域橘樹、茶樹、桑樹不能成活,在水庫建設(shè)后,橘樹、茶樹、桑樹已極大地促進了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。建設(shè)大壩也能改善水生環(huán)境和促進漁業(yè)發(fā)展。因此,通過庫區(qū)綜合的開發(fā)計劃,有可能提供更好的條件發(fā)展新的栽培業(yè)和漁業(yè),改善當?shù)厝嗣竦纳顥l件。發(fā)展旅游是大壩建設(shè)帶來的另一好處。許多水庫都已成為著名的風景區(qū),吸引了大量旅游者和當?shù)鼐用駞⒂^訪問。通過合理的景觀設(shè)計和重建,某些具有廣闊水面的平原水庫成為非常美麗的公園和鳥的棲息地。黃河三角洲的平原水庫已獲得天鵝湖的稱號,因為水庫建設(shè)后,數(shù)千天鵝和其他鳥類來到水庫,它吸引了大量當?shù)鼐用窈吐糜握邅碓L,極大地促進了旅游業(yè)的發(fā)展。

利用水庫蓄水向濕地、干枯的湖泊補水,改善生態(tài)環(huán)境。如最近正在進行的利用岳城水庫向干枯的白洋淀補水。

2.2主要負面影響

與淹沒移民有關(guān)的影響

在過去幾十年大壩建設(shè)過程中,由于補償標準較低,或者補償資金使用管理上的問題,或者移民規(guī)劃的前期工作不細,有部分移民沒有達到“移得出、穩(wěn)得住、能致富”的目標。近十幾年來,人均移民經(jīng)費有了大幅度的提高,情況已有很大好轉(zhuǎn)。但也出現(xiàn)一些新問題,如三峽工程移民經(jīng)費已占工程投資的約50%,人均約8萬元,但由于某些移民新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模搞得過大,超過需要的幾倍幾十倍,而發(fā)展生產(chǎn)和直接補助移民的費用過低,也沒有達到“移得出、穩(wěn)得住、能致富”的目標。移民安置區(qū)建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響也需高度重視。

淹沒耕地的影響

土地資源,特別是耕地資源,是我國最寶貴的自然資源之一。水庫淹地是不可避免的,是以水面換陸地。但淹沒耕地多的站址要慎重考慮。

淹沒對文物的影響

需要提前進行發(fā)掘、遷移、保護。

大壩的淹沒、阻隔、徑流調(diào)節(jié)對生物資源、生物多樣性、景觀多樣性等方面的影響。

特別是大壩的堵隔作用對珍稀洄游性魚類產(chǎn)生的影響,需要采用人工繁殖、設(shè)過魚通道(魚道、魚梯、能過魚的水輪機)等措施。對于國際河流,還要考慮國際合作問題,如果下游國家建壩未解決珍稀洄游性魚類的通道問題,即使我們放棄建壩也不能解決問題。

其他方面的影響

庫區(qū)淤積對土壤鹽堿化的影響;滑坡與水庫誘發(fā)地震;邊坡開挖對植被和景觀的影響;泄洪沖刷及霧化對岸坡的影響;開挖棄渣和混凝土廢料對環(huán)境的影響等;在水庫蓄水后,隨著排入水庫的工業(yè)廢水的增多,庫區(qū)水流緩慢,水體稀釋擴散能力降低,水體中污染物濃度將逐漸增加,造成水庫水質(zhì)下降;一些高壩水庫蓄水后,水溫結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,可能對下游農(nóng)作物產(chǎn)生冷侵害;水庫蓄水后因河流情勢變化會對壩下與河口水體生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在影響;

總之,對每一項負面影響,都應(yīng)該進行科學的、定量的分析。對移民和淹沒耕地過多,生態(tài)環(huán)境損失過大的河段采取避讓政策;對一般的生態(tài)環(huán)境損失通過技術(shù)措施加以解決;對不可避免的生態(tài)環(huán)境損失進行經(jīng)濟補償。同時,對正面的生態(tài)環(huán)境影響也應(yīng)該計算其效益和價值??傊?,應(yīng)該通過技術(shù)、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境比較進行決策。三、以科學的發(fā)展觀為指導,建立生態(tài)環(huán)境友好的水電建設(shè)體系

可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強,生態(tài)環(huán)境得到改善,資源利用效率顯著提高,促進人與自然的和諧,推動整個社會走上生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路是黨十六大提出全面建設(shè)小康社會的四大目標之一?!皥猿忠越?jīng)濟建設(shè)為中心,處理好經(jīng)濟建設(shè)與人口、資源、環(huán)境之間的關(guān)系;在推進經(jīng)濟發(fā)展的過程中重視人口問題,合理開發(fā)利用資源和切實保護環(huán)境;通過改善生態(tài)、保護環(huán)境,為中華民族的生存與發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境條件,促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展”是我國全面建設(shè)小康社會過程中應(yīng)遵循的基本原則。

在未來較長一段時間內(nèi)水利水電建設(shè)仍是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),防洪、供水、灌溉、發(fā)電等水利水電工程對社會經(jīng)濟發(fā)展起到重大支撐作用,但工程對生態(tài)環(huán)境的影響也日益受到社會各界的關(guān)注。成為工程的限制性因素,能源資源的開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護是我國全面建設(shè)小康社會時期需面臨的最重要的問題之一。

現(xiàn)行的建設(shè)方針是考慮安全、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的前提下考慮生態(tài)環(huán)境問題。為了實現(xiàn)黨的十六大提出的戰(zhàn)略目標,需要把生態(tài)環(huán)境問題放在重要的位置,建立新的生態(tài)環(huán)境友好的大型水電工程建設(shè)體系,從規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、運行管理各個階段的環(huán)節(jié),優(yōu)先考慮生態(tài)環(huán)境問題,實現(xiàn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護雙贏。

我國對大型工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響,在推行環(huán)境影響評價制度以來,圍繞三峽工程、南水北調(diào)工程等開展了大量的研究,但研究多限于宏觀定性方面的論述,而在微觀定量方面開展的工作相對較少;對水利水電工程對當前生態(tài)環(huán)境的影響分析較多,而對生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析的預(yù)測工作相對較少。例如:目前我國對大型水利工程的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價局限于單因子評價(生態(tài)毒理、污染物因素等),較少考慮開發(fā)工程實施后流域生態(tài)系統(tǒng)功能的變化,以及流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的退化,以及相應(yīng)的恢復(fù)措施等。而戰(zhàn)略和規(guī)劃環(huán)評、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究均處于起步階段,對于受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的研究也處于定性研究階段。面臨我國的脆弱的生態(tài)環(huán)境,經(jīng)濟的高速增長,協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾是社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面。需從政策階段、規(guī)劃階段、工程階段全過程重視生態(tài)環(huán)境保護。?

為了建立生態(tài)環(huán)境友好的大型水電工程建設(shè)體系,需要重點進行以下工作:

1.加強國家對水資源(包括水力資源)的統(tǒng)一管理

水資源的綜合規(guī)劃(包括水力資源規(guī)劃)應(yīng)該是政府行為。我國電力體制改革后,水力資源開發(fā)的政府管理職能進一步分散并有弱化的趨勢。政府應(yīng)該對水資源的綜合規(guī)劃(包括水力資源規(guī)劃)加強統(tǒng)一管理,超前組織對尚未進行規(guī)劃的河流開展綜合規(guī)劃,對尚未批準的河流規(guī)劃盡快進行審查,如怒江和雅魯藏布江。對于目前關(guān)于怒江開發(fā)的爭論,應(yīng)該采取積極的方針組織多學科的研究。

2.因地制宜、選擇適當?shù)拈_發(fā)目標

過去的水力資源規(guī)劃,按照流域梯級開放模式,往往追求100%的開發(fā)率。由于移民和耕地的補償費用會越來越高,考慮社會穩(wěn)定和保護耕地資源,在規(guī)劃時應(yīng)因地制宜、選擇適當?shù)拈_發(fā)目標,對于移民和淹沒耕地少,生態(tài)環(huán)境問題少的河流,可以100%的開發(fā);對于移民和淹沒耕地多,生態(tài)環(huán)境問題大的河流,可以放棄部分河段的開發(fā);參照多數(shù)發(fā)達國家的情況,水電資源平均開發(fā)70—80%是可行的。

3.開發(fā)與運行方式要兼顧生態(tài)環(huán)境的要求

水電工程的不同開發(fā)與運行方式,對生態(tài)環(huán)境的影響不同。在自然條件許可的情況下,采用“龍頭水庫”加多級引水式開發(fā)的模式可以減少淹地移民、減輕對生態(tài)環(huán)境的影響。上游河道坡降大,河谷狹窄,人煙稀少,交通不便,經(jīng)濟不發(fā)達,因此在上游修建高壩大庫,淹沒損失所造成的經(jīng)濟影響一般較中下游為小。引水式開發(fā)中的低壩或閘,其過魚設(shè)施國外已有比較成熟的經(jīng)驗可供借鑒。水電的運行方式,以調(diào)峰運行經(jīng)濟價值最高,但為了兼顧生態(tài)環(huán)境影響,應(yīng)該安排一定的機組按基荷運行。工程還應(yīng)該在低部位設(shè)置放水設(shè)施,以保證在機組全停時也能下泄最低生態(tài)流量,同時保證下游河段的供水需要。

4、研究和完善移民政策,使移民能長期共享水電開發(fā)的效益

我國水庫移民經(jīng)歷了安置型和開發(fā)型兩個階段,國家還出臺了庫區(qū)后期扶持政策。為了解決好移民能走上可持續(xù)發(fā)展的道路,有專家建議研究“投資型”移民政策。其主要思路是將淹沒的土地、房屋及其他有價設(shè)施進行評估,加上對生態(tài)環(huán)境的補償作為股份,參與水電開發(fā)建設(shè),使移民和開發(fā)方形成利益共同體,使移民能長期共享水電開發(fā)的效益。建設(shè)期安置移民的費用用預(yù)支若干年應(yīng)得收益解決。移民區(qū)地方政府和移民代表做為股東參與工程建設(shè)的決策管理。這一建議值得研究探索。

5.開展建立生態(tài)環(huán)境友好的大型水電工程建設(shè)體系的科學技術(shù)研究

5.1水利水電規(guī)劃環(huán)境影響評價理論和方法

開展水利水電規(guī)劃環(huán)境影響評價,既有政府管理部分的需求,也有流域開發(fā)利用的客觀需求。而水利水電規(guī)劃環(huán)境影響評價在我國基本上屬于空白,只在一些流域或區(qū)域進行了概念性的工作,尚無完整的評價理論、技術(shù)、方法與標準體系。同時,近年來由于區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題日益突出,區(qū)域環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、戰(zhàn)略環(huán)評一直是環(huán)境科學研究領(lǐng)域的熱點。

5.2大型水利水電工程的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及對策

生態(tài)環(huán)境友好的水利水電建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計技術(shù)開發(fā);大壩的淹沒、阻隔、徑流調(diào)節(jié)對生物資源、生境的影響研究;流域水資源開發(fā)的生態(tài)累積效應(yīng)與影響;水利水電工程運行的生態(tài)準則研究(包括生態(tài)水文學、生態(tài)水力學等);利用水利水電工程改善生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究。

5.3基于3S技術(shù)和物探技術(shù)的工程勘測新技術(shù)

在水利水電工程勘測工作中,目前普遍大量采用洞探、坑、槽探等地質(zhì)勘探手段,由于爆破開挖、亂置棄渣、不回填封堵,對工程區(qū)的生態(tài)環(huán)境會造成一定的影響。鑒于此,應(yīng)大力發(fā)展對生態(tài)環(huán)境影響較小的工程勘測技術(shù),如“3S”技術(shù)(RS、GPS、GIS),以及以綜合測井技術(shù)、微地震技術(shù)、淺層反射、淺層折射技術(shù)、層析成像技術(shù)(CT法)、反射成像技術(shù)、電磁波地質(zhì)雷達技術(shù)、甚低頻電磁波測試技術(shù)等為代表的物探勘測新技術(shù)。

5.4工程精細設(shè)計、施工及加固新技術(shù)

工程中大量的洞挖、坑挖、槽挖、邊坡開挖改變了原有的自然地形、地貌,使生態(tài)環(huán)境受到破壞和影響,與建設(shè)生態(tài)環(huán)境友好的大型電站工程的要求不相適應(yīng)。為盡量減少工程建設(shè)對自然環(huán)境造成的影響,開展工程精細設(shè)計、施工及加固新技術(shù)研究是尤為必要的。包括精細邊坡開挖技術(shù)研究;復(fù)雜環(huán)境條件下爆破開挖技術(shù)研究;精細開挖爆破成洞和鎖口技術(shù)研究等。

5.5遺棄開挖料的利用及施工場地復(fù)墾造地技術(shù)

在傳統(tǒng)的水電開發(fā)建設(shè)中,大量的遺棄開挖料對周邊的生態(tài)環(huán)境造成了一定程度的影響。過去對于劣質(zhì)施工土石料的合理利用也進行過一系列的研究,但其出發(fā)點主要是基于經(jīng)濟方面的考量或因為料源的缺乏,并未有意識地考慮環(huán)境方面的因素。工程進行中和結(jié)束后,料場的生態(tài)修和有計劃地進行施工場地復(fù)墾造地具有重要的經(jīng)濟和環(huán)境價值。

5.6高壩魚道或魚梯技術(shù)

修建大壩對環(huán)境生態(tài)影響的方面之一是對魚類的生長與繁殖。葛洲壩水利樞紐修建中在考慮對中華鱘的保護方式上做過大量的研究,目前采取的方式是人工繁殖,取得了一定效果。從整體上講,我國在壩工建設(shè)中對魚類的保護是不夠重視的,開展相應(yīng)研究的工作更是初淺。

研究適應(yīng)魚類過壩(過水輪機)的建筑物水力條件;研究庫區(qū)魚類生存條件及泄水建筑物下游河道水流溶解氧對魚類的影響及有效的工程措施;開展試點工程的應(yīng)用研究。