水電開(kāi)發(fā)及其對(duì)水文水資源特性的潛在影響

馬源

（昭通市水利局，云南 昭通 657000）

0 引言

云南水能資源豐富，開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越，是全國(guó)重要的水電基地。加速云南水能資源的開(kāi)發(fā)，對(duì)推動(dòng)云南的發(fā)展，都有著十分重要的作用。但是，由于長(zhǎng)期處于自然狀態(tài)，水電工程對(duì)流域的徑流控制、泥沙沖淤有直接或間接的，明顯或潛在的，短期或長(zhǎng)期的影響。國(guó)內(nèi)外的大量研究表明，水利水電工程在改善航運(yùn)條件、改善水資源利用率的同時(shí)，此外，還有水質(zhì)、水溫、魚(yú)類(lèi)通道、候鳥(niǎo)棲息地、土壤鹽堿化、海水入侵等問(wèn)題。而水利水電項(xiàng)目則直接關(guān)系到河流的生態(tài)環(huán)境、水資源的開(kāi)發(fā)與利用。本文以云南省6 大流域的水能資源儲(chǔ)量及使用狀況為基礎(chǔ)，對(duì)其開(kāi)發(fā)潛力進(jìn)行了初步的探討。

1 自然環(huán)境與水能資源

1.1 自然環(huán)境

云南省位于我國(guó)西南部，北緯21°8′22″～29°15′8″，東經(jīng)97°31′39″～106°11′47″之間，總面積39.32 萬(wàn)km2。云南的地勢(shì)從西北到東南，呈梯形坡度，在滇西北的高山和山谷之間形成了一個(gè)巨大的盆地。云南受各種復(fù)雜地貌的影響，形成了明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候，從南到北，從熱帶到寒溫帶[1]。

最熱的月份平均氣溫為19～22℃，最冷的月份為6～8℃，年溫差10～15℃，冬季和春季日溫差可達(dá)到12～20℃。云南年平均降水量為1258.7mm，但在時(shí)空、空間上存在著較大的差異。雨季（5—10 月）雨量較大，占到了80%～95%的降雨量，而在旱季（11 月—次年4 月）則有5%～20%的降雨量，其空間分布呈南多北少、西多東少的特征。

1.2 水能資源

云南省境內(nèi)河流眾多，常年平均地表水資源量為221 億m3，全省年平均徑流深度576.7mm。境內(nèi)有908條具有100km 以上的河流，108 條超過(guò)1000km 的河流，其中包括長(zhǎng)江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江和伊洛瓦底江六大水系。云南省水電資源量為15310 萬(wàn)kW，約占15.3%，可開(kāi)發(fā)的水電能源9570 萬(wàn)kW，居四川之后占到20.5%。我國(guó)現(xiàn)有的水電已發(fā)展到1100 萬(wàn)kW 左右，約8500 萬(wàn)kW 左右，水電資源的使用率還不到全國(guó)20%。云南省金沙江、瀾滄江、怒江三大河流擁有92%以上的可開(kāi)采能力，加上其物產(chǎn)豐饒，具有修建高壩型的地貌與地理環(huán)境，是國(guó)內(nèi)“富礦”[2]。

2 六大流域的水電開(kāi)發(fā)

2.1 長(zhǎng)江流域

云南省長(zhǎng)江流域面積約為109061km2，約占全省28.5%。該流域地勢(shì)西高東低，地勢(shì)偏東，高差很大，水電資源極為豐富。云南流域水資源424.1 億m3，水能資源的理論蘊(yùn)藏量為4025.05 萬(wàn)kW，主要集中于高峽谷、深谷、中下游地區(qū)，是全國(guó)最大的水能資源。

2.2 珠江流域

云南省境內(nèi)珠江被稱(chēng)作南盤(pán)江，是云南省發(fā)展最早的一個(gè)地區(qū)。云南省珠江流域面積58683km2，占全省總面積15.3%，水資源量229 億m3，水能儲(chǔ)量2943 萬(wàn)kW，可利用的電力資源2117 萬(wàn)kW。

2.3 紅河流域

元江在紅河上游，是云南省的一個(gè)流域，面積74516km2，占全省總面積19.4%。該地區(qū)地形為西北至東南的斜坡河谷，河道狹窄，水資源豐富，具有很大的發(fā)展空間。整個(gè)流域水資源總量為449.1 億m3，其中，水能儲(chǔ)量為980 萬(wàn)kW。根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)，截至2018年末，該地區(qū)共有175 個(gè)發(fā)電站，其中114 個(gè)已經(jīng)在建設(shè)。該干流電站的設(shè)計(jì)等級(jí)是12 級(jí)，總裝機(jī)容量1020MW。

2.4 瀾滄江流域

瀾滄江是典型的南北狹長(zhǎng)型河流，在云南省流域面積88574km2，占全省總面積23.1%，屬于典型的南北向狹長(zhǎng)型。全國(guó)水資源量516.2 億m3，在全國(guó)六大流域中名列前茅，水能資源的理論儲(chǔ)量為2550 萬(wàn)kW。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2018 年底，這個(gè)區(qū)域內(nèi)有230 座發(fā)電廠，目前正在建造123 座。三峽干流電站的梯級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是15 級(jí)，總發(fā)電量24115MW。

2.5 怒江流域

怒江盆地位于橫斷山縱谷區(qū)，峽谷縱橫交錯(cuò)，云南省境內(nèi)流域面積達(dá)33366km2，占全省總面積的8.71%。該流域水資源和水能資源十分豐富，總水量為322.8 億m3，其中最大的落差為4840m，水能資源的理論儲(chǔ)量為4474 萬(wàn)kW，具有良好的發(fā)展前景。目前，干流水能資源還沒(méi)有得到充分利用，所有已開(kāi)發(fā)的水電都集中在一條支流上，只有1%的裝機(jī)容量。根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)，截至到2018 年末，該流域共有163 個(gè)發(fā)電站，目前正在建設(shè)的49 個(gè)，這座水電站的設(shè)計(jì)等級(jí)為13 級(jí)，總裝機(jī)21320MV，至今尚未開(kāi)工。

2.6 伊洛瓦底江流域

云南境內(nèi)伊洛瓦底江流域以其支流為主，境內(nèi)部分為獨(dú)龍江河、大盈江、瑞麗江，省內(nèi)流域面積達(dá)19010km2，約4.96%。因?yàn)樵摿饔虻靥幐呃柝暽轿髅?，孟加拉灣的西南暖濕氣流和地?shì)的抬高使該流域形成了豐富的降水，每平方千米產(chǎn)水量居六大流域之首。全流域水資源量達(dá)268.9 億m3。大盈江的理論水能儲(chǔ)量為174.2 萬(wàn)kW，瑞麗江的理論水能儲(chǔ)量為164.5 萬(wàn)kW。根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)，到2018 年末，該流域規(guī)劃了71 個(gè)發(fā)電站，30 個(gè)已經(jīng)建成兩條主要支流共規(guī)劃24 個(gè)等級(jí)，合計(jì)2183.3MW。瑞麗江水電站的梯級(jí)是13 級(jí)，總裝機(jī)容量768MW，已經(jīng)建成了3 級(jí)，大盈江水電站的一級(jí)是11 級(jí)，總的裝機(jī)容量1415.3MW。

3 水電工程對(duì)水文水資源的潛在影響

河流的水文特征主要包括水位、流量、泥沙、水溫、水質(zhì)等多個(gè)方面，而瀾滄江是我國(guó)最早發(fā)展起來(lái)的流域。本文著重分析了水利水電工程中徑流、泥沙、水文站網(wǎng)建設(shè)、水文測(cè)試等方面的作用。

3.1 對(duì)徑流的影響

水庫(kù)調(diào)控是調(diào)節(jié)河流徑流的一種直接、高效的途徑，特別是蓄水多年的調(diào)蓄，對(duì)下游徑流量的影響很大。云南各大河流的梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)速度將會(huì)持續(xù)加強(qiáng)，庫(kù)區(qū)的蒸發(fā)、上游水的利用和地下水的補(bǔ)充都會(huì)加大。在下游水庫(kù)的調(diào)控下，一些河流的水資源性質(zhì)也會(huì)發(fā)生很大的變化，在汛期可以有效地減輕洪水的沖擊，使干旱區(qū)的流量增加。云南現(xiàn)有的水利建設(shè)項(xiàng)目中，水庫(kù)的調(diào)蓄容量偏低，對(duì)河道的水文、水資源的性質(zhì)影響不大。結(jié)果顯示：瀾滄江水庫(kù)日平均流量變化對(duì)湄公河流域的影響最大，尤其是在萬(wàn)象流域上游的狹長(zhǎng)河道，其影響程度隨著時(shí)間的推移而減小。2015—2018 年，瀾滄江流域的準(zhǔn)許景洪站徑流量年平均下降5.79%，年平均徑流量平均增加1.14%。瀾滄江只對(duì)湄公河下游的徑流量貢獻(xiàn)了16%，瀾滄江年徑流量的變動(dòng)對(duì)湄公河下游的影響不大[3]。

3.2 對(duì)泥沙的影響

水電開(kāi)發(fā)對(duì)河道泥沙的影響可分為兩個(gè)階段：①由于工程建設(shè)過(guò)程中的疏浚導(dǎo)致了土壤侵蝕的加劇，河道中的泥沙含量也隨之升高。②由于水電站在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)淤積物的攔截，從而降低了河道的含沙量[4]。由于河道的不斷發(fā)展，河道的水流連續(xù)性和水動(dòng)力狀況的變化，使得庫(kù)區(qū)的泥沙淤積增多，造成庫(kù)容下降。水庫(kù)中的淤積是河道養(yǎng)分的重要載體，同時(shí)也造成了營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)的蓄積。而下游河床因水壩的出現(xiàn)而改變，河床的沉積與沉積狀態(tài)的改變，使得下游河床、河岸以及下游河床中的微粒物質(zhì)被沖刷，從而造成下游河床的河床結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對(duì)魚(yú)群的生長(zhǎng)和繁衍不利。所以，堤壩對(duì)河床、河口和整個(gè)河床的影響是最基本的，也是最令人擔(dān)憂(yōu)的[5]。

瀾滄江漫灣水電站的截沙率為60.48%，庫(kù)區(qū)泥沙嚴(yán)重，但其下游允景洪、青盛兩個(gè)站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，除了上游的允景洪水庫(kù)最大懸浮質(zhì)含量的變動(dòng)，其他都是在下游清水口最大懸浮質(zhì)砂量的變動(dòng)，兩個(gè)站點(diǎn)年平均、年平均最小泥沙變化不存在顯著的因果關(guān)系，瀾滄江水電站大壩對(duì)河道泥沙的作用隨距離的增大而減小[6]。

3.3 對(duì)水文測(cè)驗(yàn)的影響

云南省水文觀測(cè)站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是前所未有的。一些水文測(cè)報(bào)站的測(cè)驗(yàn)河段、測(cè)驗(yàn)設(shè)施等都受影響，有些測(cè)驗(yàn)功能喪失，導(dǎo)致水文測(cè)報(bào)工作無(wú)法進(jìn)行，水文資料的連續(xù)性、代表性、一致性等都會(huì)對(duì)水文資料的收集產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)調(diào)研、統(tǒng)計(jì)，我省159 個(gè)水文（站）中，15 個(gè)已經(jīng)或?qū)⒁艿较掠坞娬镜臎_擊，10 個(gè)受到輕度的影響，約為6.3%；5 個(gè)受到輕度的影響，約為3.2%。云南省各水文站中，有22 處可能受到上游發(fā)電站回水的干擾，占13.9%。所以，要及時(shí)了解和評(píng)價(jià)云南省水利樞紐站網(wǎng)和水文測(cè)驗(yàn)的作用，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，并探討新的測(cè)驗(yàn)方式，以最大限度地發(fā)揮水文測(cè)驗(yàn)的作用[7]。

4 水電開(kāi)發(fā)未來(lái)發(fā)展概述

4.1 實(shí)現(xiàn)“碳中和”需要開(kāi)發(fā)利用好小水電

部分人員盡管沒(méi)有發(fā)展到將小水電看作生態(tài)災(zāi)難的程度，但也錯(cuò)誤地以為小水電已完成其歷史任務(wù)。因此，在新的發(fā)展理念下，小水電應(yīng)當(dāng)被淘汰。目前，我國(guó)煤炭發(fā)電裝機(jī)過(guò)多，是目前煤炭發(fā)電能力過(guò)剩的主要原因，也是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)迫切需要解決的問(wèn)題。要知道，我們國(guó)家目前所用的煤，占全世界的五分之一。我們的能源轉(zhuǎn)型（煤炭電力退出）面臨著巨大的壓力。以目前的技術(shù)水平，除非煤炭電力退出，否則碳中和是不可能的。所以，將來(lái)我們國(guó)家要實(shí)現(xiàn)碳中和，許多地區(qū)的電力一定會(huì)比數(shù)十年前更少。屆時(shí)，小型水電不但無(wú)法退出歷史舞臺(tái)，還將承擔(dān)著為眾多非水可再生能源進(jìn)行調(diào)峰的重任。為什么國(guó)際上都這么堅(jiān)決的支持小型水電的發(fā)展？原因在于，所有國(guó)家都在承受著能源轉(zhuǎn)換的巨大壓力[8]。因此，要實(shí)現(xiàn)“碳中和”，必須對(duì)小水電進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)和利用。在新的歷史時(shí)期，小水電的開(kāi)發(fā)和利用是新的發(fā)展理念。

4.2 減排承諾的行動(dòng)比表態(tài)更重要

在過(guò)去的幾年里，談判人員因?yàn)閾?dān)心影響到本國(guó)的發(fā)展而推遲了對(duì)世界范圍內(nèi)的減排承諾。要知道，我國(guó)當(dāng)初承諾的每噸GDP 的排放量只是相對(duì)而言的。也就是說(shuō)，這僅僅保證了我們國(guó)家的二氧化碳排放量不會(huì)超過(guò)GDP 的增長(zhǎng)。盡管如此，我們?cè)谛∷姺矫娴陌l(fā)展依然取得了一些成就。

總而言之，一國(guó)的減排措施在一定程度上要比其在世界范圍內(nèi)的言論更為重要。作為一個(gè)水電行業(yè)的人，能深切地感受到，過(guò)去在發(fā)展小水電方面取得的巨大成就，使我們?cè)谑澜缟舷碛泻芨叩穆曌u(yù)。而且，近期國(guó)內(nèi)有些地方對(duì)小水電企業(yè)進(jìn)行了不正當(dāng)?shù)男麄?，還有個(gè)別對(duì)小水電廠一刀切的做法，也引發(fā)了國(guó)際上一些國(guó)家的不滿(mǎn)與指責(zé)。我們行內(nèi)人都明白，建設(shè)小水電不但對(duì)國(guó)家、對(duì)人民有益，對(duì)全人類(lèi)都有好處。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，云南隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)，水電的發(fā)展速度將會(huì)進(jìn)一步加快。河流水電的梯級(jí)開(kāi)發(fā)會(huì)在某種程度上改變河流的自然屬性，對(duì)河流的水文過(guò)程和泥沙輸送都有很強(qiáng)的控制力，由于地理環(huán)境、氣候、六大流域不同的水力發(fā)電利用水平的不同，不同的水力發(fā)電項(xiàng)目對(duì)不同地區(qū)的水文水資源特征有很大的不同。同時(shí)，由于全球氣候變暖和區(qū)域發(fā)展的原因，各個(gè)流域的水資源供需矛盾會(huì)越來(lái)越突出，通過(guò)梯級(jí)開(kāi)發(fā)可以提高人類(lèi)對(duì)水資源的控制力，可以有效緩解一些地區(qū)的工程性缺水問(wèn)題。同時(shí)，由于水力發(fā)電的發(fā)展，一些水文站網(wǎng)的建設(shè)和水文站的測(cè)驗(yàn)工作也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。了解云南的自然地理、氣候特點(diǎn)以及云南的水電發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，并對(duì)水電開(kāi)發(fā)的影響進(jìn)行分析，將使云南水電發(fā)展得到客觀、合理的評(píng)估和科學(xué)應(yīng)對(duì)。