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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的氣候特點有關。這種布局造成了某些地區的水資源嚴重短缺,因此國家開展了一系列大型水資調配工程。在進行水力發電相關建設時,要綜合考慮水資源的分布與調配情況,從而做到效益最大化,讓水力發電工程能更好地為國家工業建設和人民生活水平的提高做出貢獻。
1我國水資源調配工程簡述
1.1南水北調工程。南水北調工程是基于我國水資源南多北少的布局特點來展開建設的,目的是將南方地區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,從而使這些富余水資源的資源利用率最大化。南水北調工程分東、中、西三條線路,線路起點均位于南方地區,主要供水區域為河南、河北、北京、天津四個北方地區。東線起于揚州終于天津,主要供應華北平原,解決華北地區的干旱與缺水情況;中線起于丹江口水庫終于北京,主要供水區域為華中地區,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,主要供水區域為西北地區,解決我國西北地區的干旱問題。截至目前,東線與中線工程已經完工并開始進行調水,西線工程尚處于論證階段,未正式開工建設[1]。南水北調工程的調水總量預計可達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”的布局網絡,整個水域流系連接到了全國各個地區,顯著緩解了北方地區的缺水情況,并且對北方地區的經濟發展、產業結構的調整以及生態環境的改善起到了促進作用。1.2東水西調工程。東水西調工程是基于我國水資源東南多西北少的特點來建設的,目的是實現東西部地區水資源和土地資源的互補,推動西部地區的經濟發展并優化西部地區的生態環境。從現實意義上來講,東水西調屬于南水北調工程的一個補充內容,對南水北調工程中未涉及的缺水地區進行水源輸送,規模比南水北調,是局部地區的水資源調配。目前東水西調工程處于設想和論證階段,尚未開始正式動工。
2水資源調配下的水力發電建設探討
2.1水資源調配與水力發電。水力發電的原理是利用水位落差,將水體的重力勢能轉化為水輪的機械能,再通過水輪推動發電機進行發電得到電能,而在水資源調配過程中,由于調水線路充分利用了水資源的地形與水流特點,整個調水線路蘊藏著巨大的水力發電潛力,因此水資源調配與水力發電之間具有緊密的聯系,在進行水資源調配工程的設計過程時也要同步設計相應的水力發電建設工程[2]。2.2水力發電建設選址的基本考慮要素。在進行水力發電建設選址時,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,將水的重力勢能轉化為水輪機械能,再通過發電機轉化為電能,在我國安排水資源調配路線時,地形因素也是設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,因此在進行水力發電建設選址時要充分依托地形因素進行建造。就實際建設情況來看,我國南水北調路線中的水力發電建設一般是采取大型水利設施與小型水利設施相組合的梯級發電站規模來建設的,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,但是這種發電站建設需要的成本資金較高,需要大量的投入,并且見效時間較長。東水西調中的水力發電建設選址時將地形因素作為最主要考慮因素,在建設計劃中,水利設施的安放點一般都位于高處,對于地形優勢的利用最大化,我國中西部地區多山區,在這些地區的水資源調配線路上間隔修建了數量眾多的小型水力發電站,不僅充分利用了地域優勢,也對中西部地區的經濟和工業發展有著積極作用[3]。2.3水力發電建設總體規劃。我國水力發電宏觀上與水資源調配工程是直接相關的,具體而言是以三峽大壩為代表,結合南水北調工程修建水利設施,在進行水力發電的同時兼顧運輸與提高農業工業生產效率的功能。我國的水利工程建設以自主研發為主,通過對國外先進設備的采購和研究來學習關鍵技術并進行創新,目前已經取得了相當優良的成果,投產各類大中型水電機組數量超過五百臺,成果開展了6000噸級推力軸承實驗研究,我國水力發電機組建設水平已經位于世界前列。2.4水力發電建設與水資源利用局部規劃。我國水力發電建設的總體規劃與宏觀水資源調配工程是相互結合的,而在局部上,我國水資源調配和水力發電設施建設也是緊密聯系的。局部水利設施不僅要為當地區域的生產提供電力,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鎮區域來將大中型水利裝置的水能進行分散,而山區地區的居民用水以及梯田區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和利用,通過經濟支持、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,從而推動水力發電與水能利用事業的發展。2.5水資源調配與現有水力發電設施間的聯系。水資源調配工程除了對未來的水電建設有著指導作用之外,對現有的水力發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,南水北調一期工程將正式全面運行,其調水期1年可達10個月,所調的水資源會流入河道,增加河道徑流,從而使該區域的水電站發電量大幅度增加。根據計算,南水北調一期工程的調水量進入此河段之內,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,水力發電量的增加還會使火力發電的任務減少,從而進一步節省燃料以及保護生態環境,據估計總的發電補償效益可達8.5億元人民幣。此外,根據研究顯示水資源調配不僅會增加流入區域的水力發電量,對于流出區域的長江梯級發電站而言,其水力發電量的受影響程度并不大,因此水資源調配工作對于現有水力發電設施有著巨大的積極作用[4]。
3總結
結合我國的水資源調配計劃與水資源分配情況來看,我國擁有在水能開發方面的巨大優勢,從世界范圍內看,我國已開發水能資源與未開發水能資源均位于世界第1位,因此我國要保持優勢,繼續優化水能利用情況。在進行水資源調配的過程中為了充分利用水能資源,要同步進行水力發電的設施修建和工程建設,在優化水資源分配情況的同時也要做好水利設施的運用。將水資源調配與水力發電建設相聯系,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量,因此我國必須重視水資源調配工程下的水力發電工程建設。
參考文獻:
[1]劉涵,黃強,夏忠,等.南水北調西線一期調水時黃河上游水力發電的補償效益[J].河海大學學報(自然科學版),2005(4):399-403.
[2]韓振強,唐梅英,胡建華.南水北調西線工程效益分析[J].人民黃河,1998(8):24-26+46.
[3]王瑋璠.我國水資源的調配與水力發電[J].科技致富向導,2012(26):124.
[4]陳薩拉,翁鴻燕.關于我國水資源保護與利用的研究[J].河南農業,2015(21):62.
作者:謝敏萍 單位:華北水利水電大學電力學院