水电工业布局

同火电相比，水电站布局的要求比较复杂，考虑的因素更多。从宏观布局说，要正确处理发电同其它方面的关系。大中型水电站的建设，是河流综合利用的一个重要环节，牵涉面广，各方面的关系错综复杂。从国民经济的需要看，发电、防洪灌溉、城市用水、航运、过鱼、漂木等，对河流有不同的要求。这些要求，有统一的方面，也有矛盾的方面。河流本身干支流之间、上中下游之间，也是相互联系、相互制约的。这些关系处理得好，可以得到很大的综合效益；处理不当，就会顾此失彼，造成很大浪费。完全靠市场机制自发调节，这个问题往往不能完满解决，这就需要有国家的干预，通过统一规划，在错综复杂的利害关系中，权衡轻重，两利相权取其重，两害相权取其轻，正确安排水电站的建设规模和布局，协调各方面的矛盾。也就是水力资源的开发，必须有全面观点，坚持综合利用的原则，从整体出发，安排好总体布局，不能零敲碎打。所谓综合利用原则，就是要以国家最小的投资修建水工建筑物，尽可能合理利用水资源，综合地满足有关部门所提出的要求。河流规划，包括水电资源开发布局规划的基本任务，就是根据综合利用的原则，从经济上的合理性，技术上的可能性，反复论证各种方案，从中选出最优开发方案或利大害小方案。在进行经济技术论证时，必须注意：

第一、各有关部门要从全局的最高利益着眼，密切协作配合，不能只从本部门的角度来考虑问题。如果各有关部门，都只强调本部门的需要，仁者见仁，智者见智，就会导致问题的复杂和混乱，以致顾此失彼。在这里，各部门的要求都不应是绝对的，而应有一个变化的幅度，即每一部门都应有最高和最低的要求，提出用这个或另一个办法解决的方案，这样才能比较研究， 求得最经济合理的统一解决方案。

第二、在论证经济效益时，要从全流域或整条河流的角度考虑，而不仅局限于一个梯级。就发电而言，仅就一个梯级看，可能投资很多，而装机容量不大，但如果它能对其它若干梯级起调节作用，减少其它梯级水库库容，

增大其它梯级的保证出力，从全面看，可能就是经济的。

第三、综合利用不是平均利用。在综合利用的前提下，还要根据流域内的自然经济条件，确定水力资源的主要任务和次要任务，分清主次、轻重、缓急，各有侧重。首先满足国民经济最迫切的需要，同时兼顾其它，兼顾发展的远景。当有关各方面的要求矛盾很大时，要看一定时期内全国的经济技术条件能否统一起来。如果一时还没有这种可能性，就应当缓办或另作考虑， 不能只看到某一方面的急需而轻率上马。以上是河流开发利用的根本指导思想，也是水电资源开发布局的根本依据。

从微观布局说，还需要认真考虑河流的各种自然因素，如水力资源的蕴藏量（主要是落差和流量），地形地质条件，河水的含沙量等，考虑社会经济条件，如建设地区的人力物力的平衡，对外交通条件等。

水电资源的开发布局，包括以下几个环节或几个层次：

第一、河流开发顺序的选择。一个国家，如果河流众多，水力资源丰富， 不可能同时都进行开发，水电资源开发重点的选择，不仅要考虑资源的多少， 更重要的是要根据不同时期国民经济发展的综合需要和经济技术的可能性。一般说，大江大河水电资源丰富，开发的自然条件也可能比较优越，但开发利用的难度也较大，对技术、资金的要求也较高；相反有些河流水电资源较少，但技术要求相对简单，或者是开发地区的技术经济条件较好，对河流开发利用的要求也较迫切，这就有可能成为一定时期内开发的重点。从中国走过的道路来看，大体上是由小到大，由东及西。1957 年前全国水利资源开发的重点，主要是在东部沿海地区的中小河流；1958 年以后，逐步转向黄河干流中上游、长江中游的主要支流；70 年代开始，又进一步转向黄河干流上游、长江中上游主要支流、西南的某些国际水系、珠江水系的西江。这样的开发顺序，是同全国生产布局的逐步西移、纵深发展的战略步骤是一致的。

第二、同一水系干支流开发先后的选择。大江大河都有许多支流，构成一个个复杂的水系，对于一个大的水系来说，也不可能干支流一起都开发。是先开发干流，还是先开发支流？这里既要考虑各水系的自然特点，也要考虑各水系在兴利除害两方面不同的要求。如中国的长江和黄河两大水系，黄河是先开发干流，长江则是先开发支流。当然先搞支流，也必须积极研究干流的总体开发规划，因为干支流不可分，如果干流梯级开发方案迟迟不能确定，支流的开发，就容易发生同干流的将来开发规划不相适应的矛盾。

第三、梯级布置和第一期工程的选择。在各大河流上建设某一个水电站时，仅仅利用了整个河流的一小段，在这一小段的上下游，还可修建一系列水电站。也就是说，每个水电站只是河流梯级开发中的一个梯级。为了不使某一水电站的建设妨碍了上下游各级水电站和整个河流的开发利用，就必须先进行河流综合利用规划，确定整个河流开发的梯级布置，并在其中选择出适于首先开发的一个或几个点作为第一期工程。

梯级布置除选定各梯级的位置外，还需要考虑到河流径流量需要调节的程度，选定几个关键性的调节水库。调节水库的位置很重要，如太偏上游， 控制的面积就太小，流量不大，调节作用不显著；如偏于下游，上游的一系列水电站就得不到调节的效益。所以较大河流的梯级开发，一般都有几个大水库分布在各河段上。如黄河干流的梯级布置有 3 个大水库，分布在 3 个河段上，中间还有一系列中小型水库，互相配合，以取得最大的拦洪和调节流量的效果。河流梯级布置方案，需符合以下要求：（1）符合综合利用的原则，

最大限度地满足各有关部门的要求；（2）能得到最大的发电效益，而各梯级的总出力和总发电量是最大的；（3）使全部梯级造成的总淹没损失最小；（4）能在梯级中选出既能解决当前的任务，又符合河流总体的开发要求的第一期工程。

黄河是中国进行梯级开发的第一条大河流，从上游的龙羊峡到出海口3600 多公里的河段上，一共规划布置 46 个梯级，全部造成后，总出力达 2300

万千瓦，年发电 1100 亿度，灌溉面积由原来的 1600 多亩扩大到 11000 多万

亩。这个梯级布置方案，基本上是合适的。从已建成的 5 个大中型水电站和正在建设中的水电站的实践来看，除三门峡由于问题较大而经济效益比原规划大大降低以外，其它几个经济效益都是比较好的。

红水河的梯级布置先后经过 4 次规划。1959 年和 1960 年两次规划，由于强调防洪，在中下游河段布置高坝大库，淹没耕地和迁移人口过多，未能实施；1973 年第三次规划，又偏重于低水头径流式水电站，全河段布置 12 个梯级，淹没耕地和迁移人口大大减少，但忽视必要的调节水库，也忽视了水能资源的合理开发利用和综合利用的要求，装机容量和发电量较小，也未能实施；1980 年第四次规划，明确了以发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运、水产等综合利用的要求，并吸取了前 3 次规划的经验教训，较好地处理了上游与下游、近期与远景、需要与可能、工程效益与淹没损失等方面的关系， 确定了 10 级开发。具体规划内容是：（1）从全河段的实际条件出发，在上游高山峡谷地区，利用有利的地形、地质条件，在淹没损失相对较小的地方， 拟修建调节性能好的天生桥、龙滩等多年调节水库，提高全河段的发电和综合利用效益；而在中、下游丘陵平原相间、灰岩为主、人烟稠密的地段，则采用低中水头梯级，修建大流量的河床式电站，低坝高闸，以避开不利的地质条件和大量的淹没损失；（2）尽量做到上、下游各梯级之间紧密衔接，不损失水头，以充分利用水能资源；（3）将枢纽位置尽可能选在具有隔水条件的地段，尽量避开岩溶地区；（4）使防洪、航运、灌溉等综合利用效益在规划中占据应有地位，但又突出以发电为主的要求。同前 3 次梯级布置方案相

比，第四次规划综合效益高，一些显著指标对比见表 34 所示。

表 34 红水河 4 次梯级布置方案综合效益对比

资料来源：电力工业计划司水电处：《红水河梯级水电站》，《水力发电》1982 年第 4 期。

由上表可见，1980 年梯级布置方案，水库调节性能好，发电效益大，特别是保证出力大大提高，克服了 1973 年方案的主要缺陷；水库淹没较小，平

均亿度电淹地 272 亩，迁移人口 300 人，克服了 1959 和 1960 年方案的主要

缺陷。

在梯级布置方案基本确定后，要进一步确定梯级开发的顺序，选出第一期工程，即需要而又可能提前开发的工程。第一期工程的选择，需要更具体地了解工程所在地区的地形、地质、水文、气象和其它自然条件，电站供电区的经济情况和负荷情况，电站在系统中的地位和作用，根据这些资料，研究确定水电站的一些基本数据。一般有：（1）控制流域面积（平方公里）， 水库的正常高水位（米），洪水位（米），坝顶高度（米），坝轴线长度（米）， 水库总库容（立方亿米），其中有效库容（包括防洪库容、发电调节库容）， 径流调节系数（％），枯水期调节流量（米 ³/秒），土石方工程量（万立方米），施工期（年）；(2）装机容量（万千瓦），保证出力（万千瓦），多年平均年发电量（亿度），度电成本（元/度），径流利用系数（％），输电距离（公里）；淹没农田（万亩），迁移人口（万人）；（3）总投资（亿元）， 度电投资（元/度），等等。这些数据，也就是水电站的基本参变数，其中最基本的是水库正常高水位的选择，装机容量的确定和淹没损失的计算。根据这些参变数，分别形成几个方案，进行比较论证。

黄河梯级开发的第一期工程选址，曾经制定了 7 个比较方案，经过分析

比较，淘汰了 5 个，剩下邙山和三门峡 2 个方案，进一步比较，最后选定了三门峡方案。

红水河在不同的梯级布置方案中，曾提出过不同的开发顺序。50 年代末的规划推荐最末一级——大藤峡为第一期工程，当时采用高坝（正常高水位75 米）方案，其优点是调节性能好，交通与施工条件有利，接近负荷中心， 但由于淹没损失太大，未能实施；70 年代为弥补这一缺陷，把正常高水位降至 45 米，但由于在上游具有调节性能的电站建成之前，这个电站保证出力太低，且在汛期要停止发电，不能解决当前的迫切需要，因此放弃了把大藤峡作为第一期工程的设想，而选择了靠近负荷的规模中等的大化水电站作为第一期工程，提前开工修建，以满足广西用电的要求。但大化梯级规模偏小， 两期工程总装机容量才 60 万千瓦，单独运行时保证出力只 10.5 万千瓦，全

河梯级投入运行后，也才 35.9 万千瓦，远远不能适应华南地区对能源的需求；1980 年方案，曾考虑继大化之后，首先开发天生桥和龙滩，然后建大藤峡。龙滩是全河控制性的关键工程，水库总库容 274 亿立方米，是全河 10 个梯级中库容最大的一个，一旦开发，可以改善下游各梯级电站的施工和运行条件，提高保证出力和电能质量。但工程量大，施工期是各梯级中最长的

（15 年），淹没耕地和迁移人口也是最多的，总投资也最大，近期上马有困难。天生桥低坝工程简单，投资少，工期短，见效快，淹没损失少，而且可以分期建设，第一期工程量小，可装机 80 万千瓦；与天生桥低坝梯级靠近的天生桥高坝，是全河另一个关键性梯级，库容大，调节性能好，装机和保证出力大，且可增加下游天生桥低坝、岩滩、大化 3 个电站的保证出力，增加天生桥低坝的发电量，效益显著；岩滩梯级地质条件最好，工程较简单，但装机和保证出力也相当大。因此确定继大化之后，首先开发上述 3 个梯级， 然后再开发龙滩和大藤峡，并在适当时机开发几个小梯级。

梯级开发顺序确定后，最后是各河段、各枢纽水资源利用侧重点的确定。由于具体情况的不同，各河段、各个水利枢纽在综合利用的前提下，利用的侧重点又各不相同。如红水河从天生桥到来宾段，两岸高山峡谷，地势陡峻， 河槽深切，比降很大，可开发水能资源达 1000 万千瓦，是西江水系水能资源

最集中的河段，沿岸又富有有色金属资源，这一段综合利用的重点是发电， 兼顾防洪、航运、灌溉；来宾凤凰峡到大藤峡（属黔江水系）一段，河流进入低山丘陵区，河床平缓，滩地发育，两岸有连片耕地，人烟较为稠密，这一段尽管河流流量大，水资源更丰富，但落差较小，可开发的水能量比上一河段少得多，这一段综合利用就以防洪、发电、航运并重，兼顾其它。黄河干流各河段，同样由于自然、经济条件的差异，龙羊峡到青铜峡一段，主要是发电，结合防洪、灌溉和河运；青铜峡到河口镇一段，主要为灌溉和航运， 发电意义不大；河口镇到龙门一段，主要为发电和水保；龙门到邙山间，主要是防洪、灌溉，兼顾发电与航运；邙山以下主要为航运与灌溉。

具体到每个水利枢纽侧重点也有差别。一般可分为两大类：（1）以发电为主，兼顾其它。这类枢纽，主要从功能经济效益来考虑，在淹没损失相对较小的情况下，尽可能提高径流的利用程度，以增加电站的出力，多发电；

1. 以防洪、灌溉为主，结合水利工程发电。这类水利枢纽，主要考虑农业上的经济效益，发电是相对次要的。前一类多位于水能资源丰富、开发条件较好的地区，或能源资源缺乏、对电能需要迫切的地区；后一类则多位于洪涝旱灾威胁较大，对防洪灌溉要求急迫的农业区域，或者是河水流量大而落差小的平原地区。