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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(diǎn)以及不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)有關(guān)。這種布局造成了某些地區(qū)的水資源嚴(yán)重短缺,因此國家開展了一系列大型水資調(diào)配工程。在進(jìn)行水力發(fā)電相關(guān)建設(shè)時(shí),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(xiàn)。
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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)均位于南方地區(qū),主要供水區(qū)域?yàn)楹幽?、河北、北京、天津四個(gè)北方地區(qū)。東線起于揚(yáng)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?yàn)槿A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?yàn)槲鞅钡貐^(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(jìn)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(jì)可達(dá)448億立方米,三條線路的總長度可達(dá)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(gè)水域流系連接到了全國各個(gè)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(jì)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(jìn)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(diǎn)來建設(shè)的,目的是實(shí)現(xiàn)東西部地區(qū)水資源和土地資源的互補(bǔ),推動西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展并優(yōu)化西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。從現(xiàn)實(shí)意義上來講,東水西調(diào)屬于南水北調(diào)工程的一個(gè)補(bǔ)充內(nèi)容,對南水北調(diào)工程中未涉及的缺水地區(qū)進(jìn)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(jī)械能,再通過水輪推動發(fā)電機(jī)進(jìn)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(diǎn),整個(gè)調(diào)水線路蘊(yùn)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(jìn)行水資源調(diào)配工程的設(shè)計(jì)過程時(shí)也要同步設(shè)計(jì)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(jìn)行水力發(fā)電建設(shè)選址時(shí),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(jī)械能,再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能,在我國安排水資源調(diào)配路線時(shí),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(diǎn),因此在進(jìn)行水力發(fā)電建設(shè)選址時(shí)要充分依托地形因素進(jìn)行建造。就實(shí)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(jìn)行水能的積攢,在下放的過程中利用水能促進(jìn)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(shí)間較長。東水西調(diào)中的水力發(fā)電建設(shè)選址時(shí)將地形因素作為最主要考慮因素,在建設(shè)計(jì)劃中,水利設(shè)施的安放點(diǎn)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(jì)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(jìn)行水力發(fā)電的同時(shí)兼顧運(yùn)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(jìn)設(shè)備的采購和研究來學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行創(chuàng)新,目前已經(jīng)取得了相當(dāng)優(yōu)良的成果,投產(chǎn)各類大中型水電機(jī)組數(shù)量超過五百臺,成果開展了6000噸級推力軸承實(shí)驗(yàn)研究,我國水力發(fā)電機(jī)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(dāng)?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(jī)組安放到鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域來將大中型水利裝置的水能進(jìn)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(jìn)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(jì)支持、貸款補(bǔ)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(jìn)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(dāng)可觀的補(bǔ)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(yùn)行,其調(diào)水期1年可達(dá)10個(gè)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(jì)算,南水北調(diào)一期工程的調(diào)水量進(jìn)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(dá)88.52億千瓦時(shí),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(jìn)一步節(jié)省燃料以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境,據(jù)估計(jì)總的發(fā)電補(bǔ)償效益可達(dá)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(shí)也要做好水利設(shè)施的運(yùn)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)。
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作者:謝敏萍 單位:華北水利水電大學(xué)電力學(xué)院