B8峡库区经济发展与生态环境保护研究2.docx
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B8峡库区经济发展与生态环境保护研究2
三峡库区经济发展与生态环境保护研究
第三章三峡库区蓄水后的经济效益分析和环境态势
第一节三峡库区蓄水后发电、航运、防洪的效益分析
3.1.1三峡库区蓄水后发电效益分析
水电是一种清洁可再生能源,没有烟尘、废渣、废水、废气等造成的环境污染。
发电是三峡工程的一个重要的经济效益,三峡电厂的投入使用能改变我国现在的能源结构,增大对水能的开发利用,根据三峡电厂的设计方案,三峡电厂装机容量为18200MW,装26台700MW的发电机组,分设左右岸两个厂房,左岸厂房14台机组,右岸厂房12台机组。
考虑以后的增容扩建,在右岸的百岩尖山下预留了6台机组的地下厂房位置。
下图为三峡工程完建后,三峡电厂在丰水年、平水年、枯水年的预计发电量。
表3-1
三峡工程建成后(26台机组)丰、平、枯来水代表年电站月、年电量表(单位:
亿KW·h)图表来源:
《三峡工程与可持续发展》
实际的发电量情况又是如何?
三峡大坝蓄水后,三峡电厂开始发电,2003年三峡电厂发电86亿千瓦时,2004年发电391.4亿千瓦时,2005年发电491亿千瓦时,2006年发电492.5亿千瓦时,2007年发电616亿千瓦时。
截止2007年11月27日,三峡工程投产发电的机组为19台,总装机容量为1330万千瓦。
2007年来水偏枯,假设26台机组全部投产发电,2007年发电估计量为616*26/19=842.95亿千瓦时,与上图所预测的发电量相差无几。
由此表明,三峡电厂的发电量是能够实现预期目标,实现其经济效益。
三峡电厂的发电,可以替代火电站煤的使用。
我国能源资源分布不均,呈现“北煤南水”的特点,煤炭资源主要集中在华北、西北,约占全国的70%,水资源主要集中在南方,其中西南地区占了约67%。
在资源分布不均的情况下,以水电代替火电,一则可以减少煤的消耗,使有限的煤炭资源用于其他行业;二则减少煤炭运输所占的运输量。
同时,用水电替代火电,能减少对环境的污染。
根据国家发改委提供的数据,火电厂平均1千瓦时供电煤耗量为360g标准煤,也就是说1kg标准煤能发电2.78度电,三峡电厂2007年的发电量就替代了火电站2217.6万吨标准煤。
在火电的发电过程中存在能耗,能量不能完全转化,因此实际上替代的煤的数量大于2217.6万吨。
三峡电厂发电后,向华中、华东、川东电网送电,缓解了华东、华中、紧张的局面,为我国能源安全做出了贡献。
三峡工程的地理位置十分优越,它距上海市1180公里,合肥市720公里,南京市880公里,全部在经济输电范围以内,是未来国家大电网的中心主导电站,是向华东、华中地区供电最经济、最合理的电源开发方案。
三峡工程对改善这两个地区的能源结构具有重要的战略意义,并可促进全国跨大区联合电力系统的形成和发展,实现水电跨流域补偿调节和水火电联合运行,可获得巨大的联网效益,并且大大提高电网运行质量和效益。
三峡工程建成后,滔滔江水为三峡电厂发电,并为三峡至葛洲坝区间的航运梯级进行反调节,再为葛洲坝水电站发电,还可充分提高葛洲坝水电站的发电能力。
同时,三峡工程又是长江流域水能资源滚动开发的基础。
中国对水力能源采取流域“梯级开发、滚动发展”的方针,三峡工程作为长江流域六大水电基地之一,对长江上游干流水能开发起着关键的作用。
长江干流从石鼓至宜宾段(此段长江干流又称金沙江)长约1330公里,落差1560米,多年平均流量4920立方米/秒,可规划8个梯级电站,总装机容量4570万千瓦,其水力资源占长江流域总量的30%左右,是实现“西电东送”重要基地之一,对西南部地区的未来发展有着重要的作用。
3.1.2三峡库区蓄水后航运效益分析
素有“黄金通道”之称的长江,是沟通我国东南沿海和西南腹地的交通大动脉。
重庆以下的川江航道自古以来险峻而闻名于世,风景虽独特却不利于船舶通行,从丰都至坝址,在自然状态下窄深河段比较多,水流又急又险,对通行的船舶航行构成威胁,少量的淤沙浅滩在枯水期又因水深不足而造成航行困难。
在2003年6月三峡工程蓄水以前,通过葛洲坝水利枢纽多年(1981年——2003年)平均货运量为958万吨,最大的货运量为1800万吨。
三峡工程蓄水后,川江航道的条件得到了很大改善,这一段航道水深有了大幅度增加,重庆长寿以下的涪陵、万州等港口都变成了深水良港。
在枯水期万州水深增加近40m、巫山增加近70m。
蓄水后,宽谷河段最小航宽已增至200m以上。
峡谷河段因受岸壁约束,航宽增幅不大,一般为40~100m。
航道的弯曲半径有些段落在建库前仅为750m,建库后普遍增加至1000m。
蓄水后,因水位抬高,过水断面增大,水流平缓,无论是汛期还是枯水期,水流流速均有明显降低。
在自然状况下,汛期水流流速一般在3m/s以上,局部急流滩可达5m/s以上;在枯水期,平均流速虽小,但局部急流滩也可达4~5m/s。
三峡工程蓄水后,观测到的汛期流速也只有2.0~3.5m/s。
三峡工程蓄水后,库区航道的水深、航宽、弯曲半径、水流速度得到了很大改善,同时也改善了下游荆江河段的航道条件。
通过三峡水库的调节,可增加宜昌以下的枯水流量,由天然情况下的3000~4000m3/s提高到5860m3/s。
蓄水后,通过三峡工程的年货运量逐年上升:
2004年,通过三峡的年货运量为4039万吨;2005年通过三峡的年货运量为4394万吨,比上年增长8.79%;2006年通过三峡的年货运量为5024万吨,比上年增长14.34%;2007年通过三峡的年货运量为6056.5万吨,比上年增长20.55%。
由以上的统计数据可知,蓄水后的货运量逐年增加,长江航运的优势也逐渐显示出来。
要保持长江航运的优势,还需要对长江航道进行管理、疏浚,减少泥沙淤积,堵塞河道。
到三峡工程完建时,库区正常蓄水位175m,汛期水位145m,川江航道的单向通过能力将提高到5000万吨(2030年,设计水平年)。
三峡工程的通航设施永久船闸和升船机也是根据这个通过能力来设计的。
三峡永久船闸为双线设计,五级连续船闸,每天通航时间为22小时,设计年通航天数为335天,年通航保证率为91.78%,设计单向通过能力达5000万吨,船闸通过的单体船只最大为3000吨,万吨船队可以直接通过船闸。
永久船闸是以大吨位的货运为主,而升船机是以客运为主,兼顾小吨位货运。
升船机设计日平均运行39闸次,客运通过能力为494万人次,货运为626万吨。
三峡工程的通航设施,把货运和客运区别开来,有利于提高过坝效率,提高过坝的货运量和客运人数。
从三峡永久船闸的设计来看,要达到设计的通过能力,需要统一现有船型、船队的标准,提高船只的吨位,大吨位的、标准的船只能提高船闸的空间利用率,从而提高每次通闸的能力。
而航道条件的改善,也有利于大吨位船只通航。
三峡蓄水后,水运能力提高,加上库区铁路运输、公路运输的快速发展,形成了良好的水陆联运输网络,库区的运载能力大大提高,见下表。
表3-2
2005年
区县
全社会货运量
(万吨)
全社会客运量
(万人次)
2005年
同比+-%
2005年
同比+-%
重庆市
39200
7.9
63425
-0.1
库区15区县合计
12447
10.6
30906
17.7
库区12区县合计
9231
12
23252
16.1
万州
1478
21.9
5384
14.7
涪陵
1446
29.8
2581
3.6
渝北
1759
27
1343
100.4
巴南
713.9
-17.1
3455
20.1
长寿
2798
8
7815
31.7
丰都
388
6
1636
4
武隆
260
3.6
462
4.1
忠县
173
34
1113
19.3
开县
646
-10.9
1020
-1.3
云阳
310
15.7
1505
16.8
奉节
528
7.8
549
9.6
巫山
594
3.3
464
0.9
巫溪
156
6.1
314
10.6
石柱
454
20.1
409
7.1
江津
743
-3
2856
6.2
表3-3
2006年
区县
全社会货运量
(万吨)
全社会客运量
(万人次)
2006年
同比±%
2006年
同比±%
重庆市
42807
9.2
61228
1.3
库区15区县合计
13184
5.9
35615
15.2
库区12区县合计
9882
7.1
26170
12.5
万州区
1648
11.5
5408
0.4
涪陵区
1397
-3.4
2690
4.2
谕北区
1392
-20.9
1905
41.8
巴南区
901
26.2
4390
27.1
长寿区
3030
8.3
9992
27.9
江津区
1009
35.8
3150
10.3
丰都县
435
12.1
1840
12.5
武隆县
253
-2.7
842
4.3
忠县
191
10.4
1106
-0.6
开县
657
1.7
1031
1.1
云阳县
365
17.7
1753
16.5
奉节县
573
8.5
601
9.5
巫山县
616
3.7
495
6.7
巫溪县
156
327
4.1
石柱县
561
23.6
445
8.8
3.1.2三峡库区蓄水后防洪效益分析
三峡工程作为一个水利工程,防洪是其重要的生态功能。
历史上,长江流域就是洪水多发的流域,长江中下游沿江一带在隋朝以前居住的人口较少,虽然发生多次洪水,但是经济损失较小,有洪水而无洪灾;到唐朝以后,长江中下游沿江居住的人口逐渐增多,随着经济的发展,土地开发利用的范围也越来越广,洪灾也越来越严重。
据史料记载自公元前185年汉初至1911年清末,长江中下游发生较大洪灾214次,平均约10年一次,且有逐渐频繁的趋势。
根据中国水文大事记(公元前21世纪—1840年)记载:
长江流域洪水次数为22次,其中,长江上游3次(占13.6%)、中下游地区19次(占72.7%)。
近160年来,长江发生特大洪水8次,其中3次发生在上游(1860年、1870年和1981年),5次发生在中下游(1849年、1931年、1935年、1954年和1998年)。
可见中下游发生洪水的概率远远大于上游。
历史上,云梦泽是滞蓄长江洪水的天然场所,云梦泽消失后,荆江南岸的洞庭湖代替云梦泽的功能,但是随着泥沙淤积,洞庭湖的面积和容积萎缩,滞蓄长江洪水的能力日益削弱。
荆江河道的改变,湖泊体系的滞蓄能力下降,当发生大的洪水时,将对沿江地区产生极大的破坏,包括经济损失、生态损失等等。
在未修建三峡工程前,主要是依靠防洪堤、蓄滞洪区以及非工程措施来防洪泻洪。
三峡工程完建后,纳入长江中下游的防洪体系,是其中的一个骨干工程。
三峡工程完建进入正常运行后,具有221.5亿m3防洪容量,可以提高中下游的防洪能力。
在遭遇大洪水时,通过三峡工程的调度,可以减轻对荆江两岸防洪堤的压力,使荆江河段的防洪标准提高到百年一遇(即百年一遇以下洪水不需要分洪)。
三峡工程的防洪调度方式主要有两种:
一是对荆江河段进行防洪补偿的调度方式。
通过三峡水库的防洪调度,遭遇百年一遇洪水时控制沙市水位不超过44.5m,控制枝城流量不超过56700m3/s。
在此情况下,不启用荆江分洪区就可使荆江河段的防洪标准达到百年一遇,并留有安全裕度。
二是对城陵矶进行补偿的调度方式。
当城陵矶水位不超过33.95m时,控制荆江流量不超过56700m3/s;当城陵矶水位超过33.95m时,控制城陵矶流量不超过60000m3/s,但三峡水库下泄流量不小于发电装机过流量25000m3/s。
有了三峡工程的防洪调度,并不代表中下游就可安枕无忧了。
由于长江河道的安全泄量与长江峰高量大的洪水矛盾十分突出,三峡工程的防洪容量只有221.5亿m3,三峡工程的防洪库容相对长江年径流量和一次洪水量而言并不算大。
同时中下游还有80万m2的集水面积,当遭遇1954年型洪水时,按照对荆江河段和对城陵矶的补偿调度方式,仍有398亿m3,336亿m3超量洪水需要分泄。
中下游的防洪任务仍是艰巨的,需要按照防洪体系的规划,认真实施,而不是把防洪的任务全依赖到三峡工程。
三峡工程在提高中下游的防洪能力的同时,对库区的防洪又有什么影响?
长江是一条雨洪型河流,因为强降暴雨引发的洪水,峰高量大。
在三峡入口夔门。
江面由1000m收为100多m宽,后面的十几个峡口也是江面狭窄,当出现洪水时,是否会出现“壅水效应”也是值得关注的一个问题。
虽然三峡工程的泄水设施能力很大,但是其汛期的蓄水高度也有145m,当出现“壅水效应”时,势必会抬高库区的水位,对库区造成危害。
同时水利坡度也应是关注的一个问题,这个问题涉及到三峡工程的防洪容量能否达到221.5亿m3,中国水利界权威、清华大学的张光斗教授解释说,长江上游的水源源不断地流进库区,上下游的水面始终存在一定坡度。
并且这一坡度要受水库水深的影响,水越深坡度越小,水越浅坡度越大。
他还说,即使三峡工程全部竣工后,坝前水位达到175米,库区水面的坡度也依然存在,只是会比现在要小一些。
这个具体的水利坡度是多少,根据沿江的采样点,是可以测算出来的。
精确的计算出水利坡度,才能真正计算出三峡工程的防洪容量,才有利于对中下游的防洪调度。
第二节三峡库区成库后水环境、水土流失、地质灾害现状分析
3.2.1三峡库区成库后的水环境现状分析
水环境是自然界中由水量、水质、水能及水循环等要素组成的整个水圈的总称,包括大气水环境、地表水环境和地下水环境。
水环境是自然界一切生命赖于生存的基本条件,水环境质量的优劣,对生态环境、大气环境、土壤环境及社会环境等都有直接和间接的影响。
由陆面蒸发
上空陆地形成局部水循环,使水成为自然界中可更新的资源。
在库区形成以后,库区的降水和蒸发情况有怎样的变化,先看一下三峡气象观测结果。
表3-4三峡库区1996年——2006年降水量表
站名
降水量96(mm)
降水量97(mm)
降水量98(mm)
降水量99(mm)
降水量00(mm)
降水量01(mm)
重庆
1398.3
898.8
1508.0
1305.6
1017.8
813.9
长寿
1139.6
1016.0
1553.8
1458.7
1079.7
800.4
涪陵
1373.5
956.3
1602.3
1313.1
979.3
831.9
万州
1080.6
964.6
1388.9
1181.2
1395.5
848.6
奉节
1043.0
759.9
1430.4
1170.7
1138.9
969.3
巫山
1041.3
788.8
1364.2
937.7
1101.8
876.2
巴东
1269.3
780.7
1473.1
1021.6
1073.7
849.4
秭归
1248.3
679.7
1541.9
1230.5
1525.9
1301.3
坝河口
1439.8
945.3
1361.2
978.8
1284.7
1182.2
宜昌
1420.1
1056.0
1259.7
962.1
1305.3
844.7
平均
1245.3
884.6
1448
1156
1190
932
站名
降水量02(mm)
降水量03(mm)
降水量04(mm)
降水量05(mm)
降水量06(mm)
重庆
1421.0
1033.2
1188.4
1020.3
842.8
长寿
1232.3
1078.6
1365.4
1133.3
872.8
涪陵
1216.2
1168.1
1269.5
1086.3
840.3
万州
1072.7
1461.2
1314.9
1144.6
893.2
奉节
1290.6
1366
1153.3
893.2
763.5
巫山
1071.8
1179.5
1074.3
913.2
767.7
巴东
1097.8
1113.5
1094.6
1032.8
873.7
秭归
1682.2
1014.8
868.1
976.5
1083.8
坝河口
1442.6
1220.7
897.3
975.9
987.1
宜昌
1632.1
1240.6
950.7
1030.7
927.6
平均
1315.9
1187.6
1117.7
1020.7
885.3
表3-5三峡库区1996年——2006年蒸发量表
站名
蒸发量96(mm)
蒸发量97(mm)
蒸发量98(mm)
蒸发量99(mm)
蒸发量00(mm)
蒸发量01(mm)
重庆
960.7
1048.0
1012.5
916.7
1015.2
1140.7
长寿
988.4
985.5
1022.2
955.3
986.4
1187.9
涪陵
1043.6
1174.4
1027.5
1059.4
1134.9
1201.5
万州
1078.8
1096.0
1250.6
1223.0
1087.5
1276.7
奉节
1220.6
1421.0
1329.5
1282.1
1231.7
1345.4
巫山
1434.4
1635.0
1539.2
1517.5
1544.5
1797.5
巴东
1345.8
1545.0
1375.8
1434.2
1633.2
1730.1
秭归
1376.2
1601.0
1228.4
1283.9
1283.1
1337.1
坝河口
1152.3
1401.0
1338.3
1441.6
1432.6
1408.3
宜昌
1213.3
1362.0
1282.2
1307.8
1346.0
1461.5
平均
1181.4
1326.9
1240.6
1242.2
1269.5
1389
站名
蒸发量02(mm)
蒸发量03(mm)
蒸发量04(mm)
蒸发量05(mm)
蒸发量06(mm)
重庆
606.5
563.4
669.6
1156.6
1356.4
长寿
1164.1
1140.7
1083
1092
1354.9
涪陵
693.2
706.9
663.8
1162.8
1279.1
万州
667.7
627.4
697.3
1219.4
1416.8
奉节
825.2
718.9
819.4
1241.9
1481.8
巫山
1583.3
1085.1
1456.7
1379.9
1634.4
巴东
1577.7
1463
1624.5
1537.6
1698.7
秭归
1151.6
1306.6
1437.1
1161.8
1211.9
坝河口
1234.0
1135.3
1331.9
1189.3
1227.7
宜昌
1323.1
1219.7
1457.1
1400.3
1396.3
平均
1082.6
996.7
1124
1254.2
1405.8
图3-1
图3-2
从图一可看出,从1996年到2006年库区平均降水量起伏变化很大,且偏离常年平均降水量很多。
从2002年开始,库区平均降水量呈下降趋势。
从图二可看出,从1996年到2000年库区平均蒸发量起伏不大,处于可接受的波动范围,但是从2001年到2006年蒸发量变化增大,特别是2003年以后呈上升趋势。
降水量和蒸发量的改变都会影响局部水循环,且当降水量是呈下降趋势,而蒸发量呈上升趋势时,对库区的气候、植被、土壤的影响不可小视。
三峡工程蓄水后,水流速度减患,水体的自净能力下降,水污染的情况会更加突出,必须加强对水质的监测,并采取相应的应对措施。
对三峡库区的水质监测包括对长江干流监测、长江支流监测、岸边污染带监测、敏感期“水华”预警监测。
2000年到2006年的监测数据显示,长江干流的总体水质情况尚好:
2001年,年度均为Ⅱ类,汛期水质较差;2002年,年度以到达或优于Ⅲ类为主,汛期水质较差;2003年,年度达到或优于Ⅲ类;2004年,年度达到或优于Ⅲ类;2005年,年度均为Ⅲ类;2006年,水质有所下降,断面达标率为66.7%。
而库区支流水质较差,主要是石油类、总磷、大肠杆菌超标。
受排入长江支流的污水的影响,总磷、氮超标,使支流中度营养状态和富营养状态,出现“水华”现象。
支流的水质将会影响长江干流的水质,为保证长江干流的水质,必须严格控制长江支流的污水排放,污水必须处理达标后才能向江水中排放。
污染减少,水质提升后,“水华”现象就会消失。
为确保蓄水后三峡库区的水质良好,在2001年到2010年,国家将投入近400亿元巨资治理三峡库区及其上游水污染,分批建成的150多座污水处理厂、170多座城市垃圾处理厂,将使三峡库区的污水及垃圾处理率达到85%以上。
局时,污染状况将会得到很大的改善。
维持长江水环境的良好状态,才能充分利用水资源,持续创造经济效益和社会效益。
3.2.2三峡库区成库后的水土流失现状分析
三峡库区及长江上游流域的环境地质条件比较脆弱,是我国严重的水土流失区域。
表3-6水土流区等级划分
无明显水土流失区
植被覆盖率90%以上
土壤侵蚀量500吨/(平方公里·年)以下
轻度水土流失区
植被覆盖率90—70%;
土壤侵蚀量500—2500吨/(平方公里·年)
中度水土流失区
植被覆盖率在70—50%
土壤侵蚀量2500—5000吨/(平方公里·年),
强度水土流失区
植被覆盖率50—30%
土壤侵蚀量5000——8000吨/(平方公里·年)
极强度水土流失区
植被覆盖率30%以下,在坡度大于25°
土壤侵蚀量8000—13000吨/(平方公里·年)
表3-7三峡库区不同土地利用的年侵蚀量与入库泥沙量
图表来源:
《三峡工程对生态与环境的影响及对策研究》
三峡库区林地——灌丛——草地——农地面积逐渐增加,水土流失也从轻度水土流失区向中度水土流失区、强度水土流失区恶化。
水土流失的情况非常严重,水土流失带走的物质量远远大于进入土壤的物质量,使土壤中的物质循环得不偿失,自然生态系统的自我修复能力也受到严重破坏。
库区旱地多为坡耕地,且多为25°以上的坡耕地,所在区域雨量充沛且集中,坡面又缺少工程或生物防护措施,农业生态环境十分脆弱,造成了水土流失严重。
坡耕地是造成水土流失的一个主要原因。
当地农民以树木、灌木等作为主要的能源,大量砍伐薪材,也是造成水土流失的一个重要原因。
在坝区施工时,大量的土石方开挖,破坏了原有植被,也造成一定范围的水土流失。
1998年12月,国务院总理朱镕基在视察三峡工程和库区
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- B8 库区 经济发展 生态环境 保护 研究