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我国水能水利资源发展现状

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我国水能水利资源发展现状_第1页
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-、中国水能资源特点与水电建设成就 中国水能蕴藏量 1 万 kW 以上的河流 300 多条,水能资源丰富程度居世界第一全国水力资源普查结果表明,我国水能蕴藏量为 6.76 亿 kW,相应的年电量可达 6.02 万亿kW.h,总计约占世界总量的 1/6全国可划分为 12 大水电基地(表 1) 1.中国水能资源的特点 中国水能资源有三大特点 一是资源总量十分丰富,但人均资源量并不富裕以电量计,我国可开发的水电资源约占世界总量的 15%,但人均资源量只有世界均值的 70%左右,并不富裕到 2050 年左右中国达到中等发达国家水平时,如果人均装机从现有的 0.252kW 加到 1kW,总装机约为15 亿 kW,即使 6.76 亿 kW 的水能蕴藏量开发完毕,水电装机也只占总装机的30%-40%水电的比例虽然不高,但是作为电网不可或缺的调峰、调频和紧急事故簧用的主力电源,水电是保证电力系统安全、优质供电的重要而灵活的工具,因此重要性远高于 30%~40% 二是水电资源分布不均衡,与经济发展的现状极不匹配从河流看,我国水电资源主要集中在长江、黄河的中上游,雅鲁藏布江的中下游,珠江、澜沧江、怒江和黑龙江上游,这七条江河可开发的大、中型水电资源都在 1000 万 kW 以上,总量约占全国大、中型水电资源量的 90%。

全国大中型水电 100 万 kW 以上的河流共 18 条,水电资源约为 4.26 亿kW,约占全国大、中型资源量的 97% 按行政区划分,我国水电主要集中在经济发展相对滞后的西部地区西南、西北 11 个省、市、自治区,包括云、川、藏、黔、桂、渝、陕、甘、宁、青、新,水电资源约为4.07 亿 kW,占全国水电资源量的 78%,其中云、川、藏三省区共 2.9473 亿 kW,占57%而经济相对发达、人口相对集中的东部沿海 11 省、市,包括辽、京、津、冀、鲁、苏、浙、沪、穗、闽、琼,仅占 6%改革开放以来,沿海地区经济高遮发展,电力负荷增长很快,目前东部沿海 11 省、市的用电量已占全国的 51%这一态势在相当长的时间内难以逆转为满足东部经济发展和加快西部开发的需要,加大西部水电开发力度和加快"西电东送"步伐已经进行了国家层面的部署 三是江、河来水量的年内和年际变化大中国是世界上季风最显著的国家之一,冬季多由北部西伯利亚和蒙古高原的干冷气流控制,干旱少水,夏季则受东南太平洋和印度洋的暖湿气流控制,高温多雨受季风影响,降水时间和降水量在年内高度集中,-般雨季2~4 个月的降水量能达到全年的 60%~80%。

降水量年际间的变化也很大,年径流最大与最小比值,长江、珠江、松花江为 2~3 倍,准河达 15 倍,海河更达 20 倍之多这些不利的自然条件,要求我们在水电规划和建设中必须考虑年内和年际的水量调节,根据情况优先建设具有年凋节和多年凋节水库的水电站,以提高水电的供电质量,保证系统的整体效益 2.中国水电建设成就 炎黄子孙为了生存,早在 4000 年前就开始兴修水利,至春秋战国,水利工程已有相当规模,建设水科也非常先进但是,现代化的水电建设起步很晚,直至 1910 年才开始在云南漠泡出口水道(螳螂洲)修建第一座水电站一石龙坝水电站,装机 472kW到 1949 年底,全国水电装机仅 16.3 万 kW,占全国总装机 8.8%,水电装机总量居世界第 20 位新中国成立后,尤其是改革开放以来,水电事业有了突飞猛进的发展,到 2000 年底,装机达到 7935 万 kW,占总装机 24.8%20 世纪 90 年代的年均增长达 433 万 kW,更遥遥领先于世界其他国家新中国水电建设的巨大成就主要表现在三方面 -是水电装机容量由世界第 20 位跃居世界第二新中国成立后,在大规模经济建设的推动下,结合江河治理,我国水电事业持续快速发展。

改革开放后,水电建设的步伐进一步加快除中国外,水电增长最快的其他几个国家,如美国、巳西、曰本、加拿大,年均投产强度只有 90-100 万 kW而我国自 1993 年以后已连续 7 年投产强度超过 300 万kW/年,其中 1994 年和 1997 年,超过 400 万 kW,1998 年达到 533 万 kW,1999 年更创历史新高,达 790 万 kW这样的发展速度,在世界水电建设史上是绝无仅有截至 1999年底,全国水电装机 7297 万 kW,比 1982 年全国电力总装机容量 7236 万 kW 还大,目前在世界的排位仅次于美国,居第二位 二是水电建设技术已具世界水平新中国成立时,我国水电除东北伪满时期修建的丰满、水丰、镜泊湖水电站外,几平没有什么大水电从 50 年代起,我国自行设计和建设了浙江新安江水电站、甘肃刘家峡水电站、吉林白山水电站、湖北葛洲坝水电站、四川二滩水电站等一批大型水电站,目前正在建设当今世界最大的长江三峡水电站50 年来,我们修建了 5 万多座水电站,其中大中型水电站 230 多座,己经建成发电的百万 kW 以上的电站就有 18座我国也是世界上筑坝最多的国家,建设各种类型的拦河坝8万多座。

大规模的建设实践使中国的水电技术脐身世界水平,部分领域已进人世界先进行列,如我国正在兴建世界上最大的常规水电站(1820 万 kW 的三峡水电站) ,已经建成世界上最大的抽水蓄能电站(240 万 kW 的广州抽水蓄能电站) ,在高坝技术方面也有独特建树 三是初步建立起适应市场经济的、有中国特色的水电开发、建设机制1982 年吉林红石水电站建设开始试行投资、工期、质量等总承包 1984 年云南鲁布革水电站的隧洞施工,第一次引用外资,对世界银行贷款实行国际招标,1988 年广州抽水蓄能电站建设开始全面实施以业主贡任制、招标承包制、建设监理制为主要内容的新的水电建设管理体制这些体制创新理顺了生产关系,解放了生产力 二、中国水电建设技术成就 新中国成立以来我国水电事业发展很快,坝工技术也有了长足的进步除对常规坝型外,重点对碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝的设计和筑坝技术,开展了大规模的研究和广泛的应用对在特定条件下建设高坝方面,如复杂地形、地质条件,高地震烈度区,在狭窄河谷宣泄大洪水等,进行过专题攻关此外,还围绕设计与施工中的关键技术问题,开展了多学科的综合研究,取得了可喜的成就 1.坝型的优选 从我国的资源、建筑材料及劳动力优化出发,优选坝型可以达到优化利用资源、改善生态环境、提高社会和经济效益的目的。

在碾压混凝土坝、钢筋混凝土面板堆石坝和高薄拱坝等方面,应用广泛,成就突出 (1)碾压混凝土坝 我国自 1986 年成功地建成第一座碾压混凝土坝以来,已建和正在设计的该类坝约有50 座碾压混凝土坝是我国坝工发展有前景的坝型之一近期已建、在建和即将开工建设的高度 100m以上的碾压混凝土坝有龙滩(216m) 、江垭(131m) 、百色(126m) 、大朝山(121m) 、棉花滩(111m) ,其中碾压混凝土量均超过整个大坝混凝土量的 60%以上正在施工的龙滩水电站碾压混凝土量占 65%左右,施工月高峰浇筑强度超过 25 万m3,达到世界先进水平   我国的碾压混凝土筑坝技术,创立了自己的独特经验,以高掺粉煤灰,低稠度、薄层、全断面、快速短间歇连续填筑为特点的我国碾压混凝土筑坝技术在国际上独树一帜 (2)混凝土面板堆石坝技术 混凝土面板堆石坝是近二三十年发展起来的一种新坝型,我国的混凝土面板堆石坝虽然起步晚,但起点高、发展快10 多年来,已建、在建和拟建面板堆石坝坝高在 100m以上的就有 10 多座,如在建的广西区南盘江天生桥一级面板堆石坝坝高 178m,责州省乌江洪家波面板堆石坝坝高 232m。

除面板堆石坝和面板砂砾石坝坝型外,我国还创新发展出土心墙与混凝土面板坝结合的堆石坝、喷混凝土堆石坝、溢流面板堆石坝和趾板建在深厚覆盖层上的面板堆石坝等新坝型,对建在强地震区的混凝土面板坝(如黑泉面板坝,按8度设防)也有独到之处 (3)高混凝土拱坝技术我国已建成的高度超过 30m以上的拱坝已有 300 多座,是世界上拱坝最多的国家之一20 世纪80 年代以来,我国陆续建成高度大于 100m以上的拱坝多座已建设的双曲拱坝有黄河李家峡(坝高 165m、B/H=0.163) 、雅窘江二滩(坝高 250m、B/H=0.232) ,在建和拟建的有乌江构滩(坝高 225m) 、黄河拉西瓦(坝高250m) 、澜沧江小湾(坝高 292m)金沙江溪浴渡(坝高 295m) 尤其是在 300m级特高混凝土拱坝专门技术和在高地震烈度区高拱坝的合理体型研究方面,我国在高拱坝应力控制标准、高拱坝建设全过程仿真技术、高拱坝设计判据理论依据、高拱坝孔口配筋理论、设计方法等方面的研究己取得突破性进展,为在我国兴建 300m高混凝土拱坝挺供了坚实的科学理论依据 以小湾和溪浴渡为代表的我国建设中的混凝土双曲薄拱坝,代表了世界拱坝技术的最高水平。

小湾水电站坝高 292m,装机 4200MW,泄洪总功率 46000MW(比二滩水电站多7000MW) ,坝体受总水推力 170MN,地震基本烈度为8度溪洛渡水电站坝高 295m,装机容量 15 000MW,泄洪总功率为 100 000MW,地震烈度为8度溪浴渡水电站坝体受总水推力为 200MN,比世界最高水平高出 2~3 倍 (4)混凝土重力坝筑坝技术 在我国的大坝建设中,混凝土重力坝是主要的坝型之一,正在兴建的三峡水电工程大坝(坝高 175m)也是实体重力坝三峡工程重力坝身泄洪量大,泄洪建筑物结构复杂,大坝下泄干年一遇流量是 68 000m3/s,万年一遇加 10%的洪水也都集中在坝身宣泄坝身孔数之多、尺寸之大实属罕见  20 世纪80 年代以来,我国重力坝的设计理论与施工技术取得新的进步,在坝工设计中广泛应用了有限单元分析法、可靠度设计理论、坝体优化、坝体温度应力仿真计算、断裂力学、坝体裂缝及扩展追踪、新的坝体泄洪消能工技术,为三峡工程等重力坝建设奠定了坚实的基础 2.高坝大流量泄水建筑物及消能工技术 我国水电工程泄水建筑物的特点.一是高水头、大流量、窄河谷、单宽流量大;二是低水头、低佛氏数、宽河谷。

这两种泄洪水流的消能技术都是非常难处理的世界上最大的伊太普水电站的泄洪功率为 5 亿 MW,而我国的大型电站(如二滩、构皮滩、小湾和溪浴渡等工程)消能要求大都是在河床宽80~110m的范围内,其泄洪功率接近或超过了叫 5亿 MW,如构皮滩 3.16 亿 MW,二滩 3.9 亿 MW,小湾 4.6 亿 MW,溪洛渡 9.8 亿 MW 我国水电工程不仅泄洪功率大,而且泄洪、导流流量也大,泄洪建筑的单宽流量和流速均很大我国还有多座水头超过 200m以上的高坝的泄洪建筑物,流速大于 50m/s.,泄洪建筑的单宽流量都大于 200m3/s 的黄河小浪底水电站,最大含沙量为800kg/m3 以上,泄洪建筑物的消能工设计不仅要考虑水头高、流量大,而且还要考虑高水头高遮水流空化和有泥沙磨蚀的情况 在泄洪建筑物及消能工的研究方面,我国采取了多种途径和方式,如在设计泄洪安排上,采用联合消能工技术为一体,即坝身、坝上、隧洞和水垫塘联合消能,圆满地解决了实践中出现的技术难题 3.钢筋混凝土引水岔管技术 在 20 世纪 60 年代,我国洪门口水电站引水管就采用了钢筋混凝土岔管90 年代我国建成的广州天荒坪大型抽水蓄能电站,水头高达 700~800m,引水岔管主洞直径 8~9m、支洞直径 3.5~4.2m,由于充分利用围岩的支承作用,钢筋混凝土衬砌体厚仅为 0.6m。

对抽水蓄能电站钢筋混凝土引水岔管的安全进行的大量科学实验,研究清楚了岔管和围岩联合受力,为今后设计和建造数量更多、难度更大的抽水蓄能电站积累了经验 4.高坝地墓及高边坡预应力锚固处理技术 在混凝土坝修建过程中经常遇到不良地质条件,如断层破碎带、节理、裂隙等密集带或软弱夹层,需要进行处理。

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