水库建设:被误读的水资源利用

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建造水库
  是水资源开发的重要方式
  首先我们要了解一个事实,水库和水电站并不存在必然联系。现实当中,很多的水库大坝根本就没有水电站。例如,我国有8万多座水库,但只有4万多座水电站。那么建水库究竟是为什么呢?
  自然资源一般是指在一定技术经济环境条件下对人类有益的资源。按照这一定义,自然界中的水(如降雨)只有在形成了表面径流或者地下水之后,才能称为理论意义上的水资源。与相对稳定的地下水资源不同,河流中的水资源是一个随着时间和空间不断变化着的量。如果不能解决其时空分布的矛盾,无法实现“一定技术经济环境条件下对人类有益的资源”的作用,也就不能称之为严格意义的水资源。
  要想利用河流中的水,必须要有控制河水的手段。这个实现控制的过程就是把天然的水变成水资源的开发。一般来说,对河流水资源的开发是指水库的建造和蓄水,所以,现实当中某条河流的水资源开发程度,往往可以用该河流平均的年径流量与其水库的库容之比来表示。而该河流的水资源利用率,则应该以该河流的年径流量与人们从中提取和消耗的总水量的比值来表示。
  人类为什么必须要建造水库呢?因为,自然界中的水资源量总是随着时空不断变化着的,然而,人类社会对水资源的要求则是非常苛刻的,太多了不行(会产生洪水泛滥),太少了同样也不行(干旱少雨,甚至会危及生命)。到目前为止,受到人类的科技水平的局限,人为大规模调节水资源时空矛盾的方式只有建造水库、蓄水调水这种方式。所以,水库尤其是大型水库的建设就是现代社会文明必不可少的内容。在古代,由于社会的人口密度低,同时每个地区对水资源的需求量也不大,所以,水资源的时空矛盾没有像现代这么尖锐。进入现代社会以来,天然水资源的时空分布不均,甚至是水资源短缺,已经成为人类文明发展的一个最主要矛盾。
  根据2007年联合国的一项调查,一个国家拥有的大坝数量及人均水库库容量,与该国社会经济发展水平具有紧密联系。我国的水资源总量和国土面积都与美国相似,但我国水库的总有效库容大约只相当于美国的一半,人均蓄水差距在十倍以上。由于缺乏水库的调蓄能力,与美国相比,我国一方面洪涝灾害频发,另一方面又干旱严重,从本质上说,这些都是由于可控制的水资源总量不足造成的。相比之下,美国的自然环境较好,自然灾害较少,很大程度上就是由于他们的水库库容大,可以吸纳更多的洪水,抵御更大的干旱。
  水能是指蕴藏于河川和海洋水体中,以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源,也称水力资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋能等资源;狭义的水能资源则指河流水能资源。水库建设不仅是一种水资源的开发,同时也往往是水能的开发所必须的,因此,水能开发与水资源开发是可以相辅相成、互相促进的。
  中国有着丰富的水能资源,总量位居世界首位。但是水能资源时空分布不均衡。由于时间分布不均,往往需要建设水库进行调节;地域分布不均,则需要有稳定高效的大电网,实现水电远距离的“西电东送”。我国水能资源较集中地分布在金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、乌江、长江上游及怒江等大江大河干流,便于集中开发。
  水力发电利用的水能主要是蕴藏于河流水体中的位能。为实现将水能转换为电能,需要兴建不同类型的水电站。它是由一系列建筑物和设备组成的工程设施。建筑物主要用来集中天然水流的落差,形成水头,并以水库汇集、调节天然水流的流量;当水流通过水电站引水建筑物进入水轮机时,水轮机受水流推动而转动,使水能转化为机械能;水轮机带动发电机发电,机械能转换为电能,再经过变电和输配电设备将电力送到用户处。
  水力发电在运行中不消耗燃料,运行管理费和发电成本远比燃煤电站低。水力发电在水能转化为电能的过程中不发生化学变化,不排泄有害物质,对环境影响较小,因此水力发电所获得的是一种清洁的能源。同时由于水力发电的能量是从地球上周而复始的大气水循环中获得的,所以,它还是一种可再生的能源。
  高坝大库的蓄水能力强,所以水库的水位深、水量大。当大水库需要放水、泄水的时候时,将产生巨大的能量。对于这些能量往往需要采取必要的消能措施,否则将会对大坝和水库的安全构成巨大的威胁。而水力发电把水能转换成了电能,是最有效的消能方式,也是解决大水库在泄水时对水坝安全威胁的最佳方式。
  汛期水电站的泄洪是对水电站和水库大坝的一个巨大考验。泄水设施中的消能结构和效率,一直是水电科研的重要科目。如果不能利用水能发电,而长期使用某种消能结构消能,几乎所有的大水库,都是难以保障安全的。所以,有水电站的大坝发生意外的概率比起完全公益性的水利大坝,会有大幅度的降低。据统计,全世界已经发生的各种垮坝事故中,95%以上都是没有水电站的水利大坝。总之,水电开发水能利用往往能让水库大坝更安全。
  与绝大多数能源不同,水电开发不仅仅是一种能源的开发和利用,而且经常还是一种水资源的综合开发利用。这是我们正确认识水电建设的前提。
  经常听到有人批评说,水电开发破坏了生态环境。仔细一分析就会发现,所谓的“水电的生态环境影响”,并不是水力发电本身造成的影响,而是大型水库的影响。遗憾的是,按照人类现有的技术水平,调节水资源的时空分布矛盾,同时解决水多﹑水少这对最主要水资源矛盾的最重要途径就是修建大型水库,拦蓄洪水,变水害为水利。然而这就需要占用一定土地,从而改变一部分地区的生态功能。相对来说,水库占用土地形成水面之后,是把原来的自然生态转变为水库的湿地生态。可能短期内会产生一定的影响,但从长远来看是符合生态文明发展需要的。
  目前,我国的水电开发建设,除了满足电力能源需求这一个动因之外,很大程度上还取决于水资源调控的需求。事实上,水资源开发比水电开发更重要,水资源的开发是满足生存的需要,水电开发是满足发展的需要。如果仅从发电的作用看,中国的水电开发似乎也是一种可以替代的选择。然而,从目前人类社会解决水资源时空分布矛盾的手段的唯一性来看,中国的大型水电开发,就是一种无可替代的必然选择。在很多情况下,为了建设某些重要的水库,并保证其安全,即使不够经济,我们也一定要进行水电开发。因为水资源的调控是一种社会公益,它非常需要借助水电的开发,才能很好地发挥作用。
  有时候,相对于人类社会必不可少的水资源调控来说,水电的能源作用,甚至可以认为是附加的。例如,我国的三峡工程,如果不是为了防洪和供水的需要,必须建设一个大水库,完全可以采用多级开发,例如,建设十个类似葛洲坝水电站(基本上不建设水库)。那样的话,三峡的总发电量,几乎可以不受影响,而所谓“迁移了大量的居民,淹没了大面积的土地”等一系列生态影响几乎都不会存在。然而,我们为什么不能采用分级开发三峡呢?因为我国建设三峡工程的首要目标,就是防洪和供水,而不是发电。而要实现这个防洪和供水的目标,就必须建设一个特大型的三峡水库。
  站在人类生态文明的角度上看,科学地建设大型水库,不仅不是破坏生态,而且还是有利于人类社会生存和发展的最重要的生态和环境保护措施。我们认为大型水库的生态环境影响“利大于弊”的根本理由,在于我们认为,人类社会的发展与进化是利大于弊的文明。
  (责任编辑/冷林蔚)
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