最近南方持續暴雨,大家的關注點再次集中到三峽大壩,各種聲音讓這一工程變得更為復雜。建設三峽是對是錯?利大于弊,還是弊大于利?這些都不是輕易能夠回答的問題。
筆者作為一個水電業從業人員,為大家做一些水電站建設的解讀,或許有利于對各種疑問加深理解。
水電站的首要功能是發電
我們經常說的水電站有很多種,三峽只是其中之一,在業內,它叫做常規水電站。除此之外,還有抽水蓄能電站、潮汐電站等,這里略過,只談常規水電站。
常規水電站是建立在河道上的一種綜合工程設施,目前多數常規水電站的首要功能,是發電,而非防洪。 水電站的建設漫長而復雜,其中第一步是規劃。
首先要做的是流域規劃。流域規劃基本確定河流治理開發的方針和任務,基本選定梯級開發方案和近期工程。 流域規劃之后,專業的勘察設計單位就可以有針對性地進行預可行性研究(簡稱“預可研”),預可研階段包括環保、水保、征地移民、水文,地質、工程布置、機電、金結、消防、施工、安全、節能降耗、社會穩定分析、概預算、經評等專業工作,最終的成果匯總成預可研報告,報告將會提交到專業審查機構進行審查,審查通過,才可以進行下一個環節,即可行性研究工作(簡稱“可研”)。
可研工作會繼續對上述環保、水保、征地移民……社會穩定分析、概預算、經評等諸專業進行深度研究,各專業也會提出自己的專業分析報告。 分析報告提交到專門審查機構再度進行審查。審查機構出具審查意見,勘察設計單位針對審查意見進行修改,直到合格。 合格的可研報告將提交給發改委能源局進行核準。核準通過,才有可能開展電站建設的建設招標環節,一個水電站才能正式開工建設。
三峽工程情況非常特殊,則提交到全國人大進行表決通過。 從流域規劃到核準,是個漫長的過程,很多規劃中的電站因各種問題沒辦法開工,大家普遍關注的環保問題,只是這諸多問題中的一個。 三峽工程立項之初,有個講法說要“點亮半個中國”。這其中是不是存在夸大其詞,我不做評論。不過如果做個計算,可能更說明問題。
三峽的流域規劃是1955年開始,一直到1994年正式開工,第一步走了39年。2009年三峽正式建成,裝機2250萬千瓦時,即一小時發電2250萬度(此時考慮極端情況32臺機組全部滿額發電)。現在說說燈泡的事兒,現在大多數家庭用的都是LED燈,每家發5個10W的燈泡,2250萬度電,可以照亮900萬個家庭一小時。大家如果感興趣,可以自己算一下其它的瓦數配比和年份。這其中,1955年、1970年、1994年和2009年這幾個年份對三峽工程更重要,不同年份,結論和重要性都不一樣,也會影響到工程決策。
水電站怎么防洪
很多人都會問,如果沒有三峽工程,中下游會怎樣?仔細看看下邊的內容,或許能找到你要的答案。 大壩是擋水的建筑物,擋住的水就會在壩前方形成自己的特征水位,它們從大壩的底端向上依次為:死水位,防洪限制水位,正常蓄水位,防洪高水位,設計洪水位,校核洪水位。
水庫庫容有很多種,其中有兩個是和防洪有直接關系的,一是防洪庫容,它是防洪限制水位和防洪高水位之間的庫容。二是調洪庫容,它是防洪限制水位和校核洪水位之間的庫容。這兩個庫容最能直觀說明一個水庫和水電站的防洪和調洪的能力,而非什么千年一遇或者萬年一遇。
大家平常所見到設計洪水位百年一遇,千年一遇,并不是說一百年、一千年出現一次。它對應著一個概念,叫重現期。重現期是指某隨機變量的取值在長時期內平均多少年出現一次,又稱多少年一遇。 根據《防洪標準》GB50201-94的規定,我國采用洪水的重現期表示防護對象的防洪標準。
三峽的防洪標準是千年一遇,它針對的是防洪標準中的設計標準。設計標準為千年一遇是指,當發生小于或等于千年一遇洪水時,保證防護對象(大壩)的安全或防洪設施的正常運行。 但真正的運行和防洪過程要復雜得多,限于篇幅,不能完全展開講解。
非汛期時,水庫水位通常會控制在正常蓄水位。當汛期來臨之前,水庫會預泄,將壩前最高水位控制在防洪限制水位,以便蓄洪。現在暴雨來臨,大壩水位飛漲,很快到達正常蓄水位,又很快到達防洪高水位,這個過程,叫做蓄洪。 此時暴雨并沒有停歇的跡象,預計壩前水位很快要達到設計洪水位,設計洪水位是大壩計算穩定的主要依據,是水庫遇到大壩的設計洪水時,水庫經調洪后在壩前達到的最高水位。
但是暴雨還在持續,已經達到設計洪水位,很快就會到達校核洪水位,校核洪水位是水庫在正常運作下,短期允許達到的最高水位,一旦到達并長期保持在這個水位,大壩的穩定性將會受到極大威脅。 在這個水位被抬高的過程中,遇到暴雨減小,洪峰消退的時候,就要在不對下游造成更大影響的情況下泄流一部分洪水,以待下次洪峰的來臨。而這個削減洪峰,待洪峰過后,所攔蓄的洪水,再逐漸泄入河道的過程叫滯洪。