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1,第二章水力发电站的环境保护,水力发电站的环境保护,2,2-1水力发电站概述,水是一种清洁的可再生能源。水力发电不需用燃料，故本身没有大气、水体等污染。但它在给人类带来巨大利益的同时，也会带来一定的环境危害。,按照水电站利用水源的性质，可分为三类:,水力发电站是将水能转换为电能的综合工程设施。包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备。它利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节天然水流的流量，并将它输向水轮机，经水轮机与发电机的联合运转，将集中的水能转换为电能，再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。,3,2-1水力发电站概述,常规水电站：利用天然河流、湖泊等水源发电；抽水蓄能电站：利用电网中负荷低谷时多余电力，将低处下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电网负荷高峰时放水发电，尾水至下水库，从而满足电网调峰等电力负荷的需要；潮汐电站：利用海潮涨落所形成的潮汐能发电。,按照水电站对天然水流的利用方式和调节能力，可以分为两类：,径流式水电站：没有水库或水库库容很小，对天然水量无调节能力或调节能力很小的水电站；蓄水式水电站：设有一定库容的水库，对天然水流具有不同调节能力的水电站。,4,2-1水力发电站概述,此外，还常采用以下分类方法：,按水电站利用水头的大小，分为高水头（水头大于250m）、中水头（1570m）和低水头（水头低于15m）水电站。,按水电站的开发方式，即按集中水头的手段和水电站的工程布置，可分为坝式水电站、引水式水电站，和坝-引水混合式三种基本类型。这是工程建设中最通用的分类方法。,按水电站装机容量的大小，分为大型（装机容量10万100万kW）、中型（500010万kW）和小型（5000kW以下）水电站。,5,2-1水力发电站概述,三峡水电站大坝高185米，蓄水高175米，水库长600余公里，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组，是全世界装机容量最大的水力发电站。,三峡水电站,6,2-1水力发电站概述,三峡电站总装机容量达到了2250万千瓦，年发电量约1000亿度，是葛洲坝水电站的5倍，大亚湾核电站的10倍，约占全国年发电总量的3%，占全国水力发电的20%。,三峡水电站,7,2-1水力发电站概述,三峡工程分三期进行。工程始建于1993年初，同年11月8日实现大江截流，2003年6月1日起，三峡大坝开始下闸蓄水，7月10日，第一台机组并网发电。,三峡水电站泄洪图,8,2-2水力发电站对水环境的影响,水电站对水环境的影响是多方面的。它影响水文、淤积与冲刷、水温、水质等。不同种类的工程，其影响的内容也不同。,水电工程是通过改变河流水文状况和结构达到兴利目的。在江河上建造蓄水式水电站，拦断河流使上游形成人工湖泊，改变原有河道的天然状态，引起河道上、下游的水文状态显著变化。,1水文影响因素水文的变化与流域面积、植被覆盖率、大气降水、地下水对河道补给情况、蒸发与渗透率等因素有关，而流速与流量主要受地形与地貌的约束。,一.水文影响,9,2-2水力发电站对水环境的影响,2特征拦河建库后，上游的径流受到抑制，在一定的距离内水面与容积发生变化。蓄积水量越大，径流调节的程度越高，就越增加淹没范围并扩大浸没面积。在多泥沙河流上蓄积水量容易产生淤积。筑坝蓄水改变了原有的来水、来沙过程，改变了下游河床的冲淤特性。,10,2-2水力发电站对水环境的影响,3对策在水工设计中，要全面考虑防洪、发电、灌溉、航运与供水等的要求，以确定下泄流量。最理想的情况是，使下泄水流恰好满足下游冲淤平衡，又不改变下游河床的水文、水力特性。,在水利工程中的淤积与冲刷是常遇到的实际问题。可能产生淤积的环节是输水工程的渠道，蓄水工程的水库库区，水电厂的前池、引水口与尾水放流处等；而可能产生冲刷的主要有输水工程的渠道、蓄水工程的下游及电厂的尾水放流处。,二.淤积与冲刷影响,11,2-2水力发电站对水环境的影响,1影响因素岩石风化程度、崩坍情况；植被的种类与分布、覆盖层厚度、地形高度与坡度；河流的流量、河床的坡降及输沙特性；森林采伐、道路兴建、植树造林、拦河与治山等人类活动因素。,2影响作用库区的淤积减少了水库有效容积，抬高了水库末端河床，阻塞会减少引水量，对库区周围土地村庄也构成威胁；淤积减少输水工程的有效引水量；,12,2-2水力发电站对水环境的影响,淤积发生在发电厂的尾水放流处则降低发电厂的发电量；冲刷导致渠系建筑物的废弃和沿程下切，造成两岸淘刷，最终破坏输水工程。,三.水温影响易引起水库内水温分层，使水库下层的水体水温常年维持在较稳定的低温状态。低温水下泄对农作物、鱼类和珍惜濒危水生生物将会造成不利影响。,对于缓解水库分层现象带来的生态影响，可采取的措施有：在工程设计时考虑采用分层取水措施，比如在表层取水；,13,2-2水力发电站对水环境的影响,合理利用水库洪水调度运行方式；采用放空洞泄洪，改善库区水体水温结构；尽量采用宽浅式过水断面的灌溉渠道。,库内流量减小使稀释自净能力减小，故物理变化、化学反应速率减慢，生成物容易积聚；库水按温度分层后，使底部冷水层变成因终年得不到光合作用缺氧的“死水”，此层成为厌氧微生物层；,四.水质影响,14,2-2水力发电站对水环境的影响,主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响。（1）对降雨量的影响降雨量有所增加；降雨时间的分布发生改变。,大坝阻拦来水下泄，使水体内不溶解的固态物质不断沉降，其中有毒物质使水质恶化；库水下泄都会改变水的物理性质，使下游农田得不到含有有机质的肥水，而影响农作物的产量。,五.气象影响,15,2-2水力发电站对水环境的影响,（2）对气温的影响对局部气候的影响主要反映在改变气温、湿度和降水量方面。,1盐分；2营养元素；3微量元素,六.化学影响,16,2-3水力发电站对生态环境的影响,一.概述水利工程在防洪、灌溉、供水和发电等方面起重要作用的同时，其建设和运行对河流生态系统结构和功能产生多种影响，水利工程对于生态系统胁迫的主要原因，是由于工程在不同程度上影响河流形态的均一化和不连续化导致生物群落多样性的下降。其对生态可能产生的消极影响归纳为以下六个主要方面：,水坝阻隔的影响阻隔使江河水的自然流态发生变化，打破了河流自然生态系统平衡。如洄游生物迁徙途径破坏、上游泥沙淤积、下游河道冲刷、河口后退、水体自净能力下降等。,17,2-3水力发电站对生态环境的影响,水库淹没的影响水库蓄水对上游的淹没，导致的土地、自然文化遗产、景观、移民、动植物栖息地、生物物种多样性等的损失和破坏。,水库调蓄的影响对库区及其周边地区的地质构造、地下水位、气候等产生影响，可能会诱发地震、山体滑坡、地下水位抬升引起的土地盐碱化和沼泽化、水质富营养化、水面蒸发量增加等。,溃坝风险的影响因洪水、地震、战争等可能导致的溃(垮)坝，使下游地区的人民生命和财产安全的风险增加。,18,2-3水力发电站对生态环境的影响,调水工程的影响跨流域调水，对调出流域的下游因水量减少产生的生态影响，如供水安全、河道断流、河口萎缩等；对调入流域的影响主要有工程沿线的移民安置、水质污染、水生微生物传播疾病等。,灌溉的影响主要是灌区的过量引水，导致河道断流，河流生态退化，地下水位下降，以及不当的灌溉方式带来的土壤次生盐渍化等。,19,2-3水力发电站对生态环境的影响,2影响原因筑坝建库后，自然流动的水体变成了人为流动的水体，流量与流速都按照人的意志改变，导致微生物也产生相应变化。水利水电工程对微生物的影响，还与库区周围的植被与底质有很大关系。蓄水之后库区周围的植被会成为微生物的饵料被微生物慢慢地吞噬，使微生物大量繁殖。而另一方面，不同的底质又对微生物的变化起抑制作用。,二.对微生物影响,20,2-3水力发电站对生态环境的影响,3富营养化是指营养富集的过程及其引起的后果。其突出表现是藻类大量繁殖使水体中的溶解氧急剧减少，甚至使水体处于严重缺氧状态，且分解出的产物具有毒性，使水质严重破坏。,三.对植物影响1浮游植物；2高等水生植物。,四.对动物影响1浮游动物；2底栖动物；3野生动物。,21,2-3水力发电站对生态环境的影响,五.对鱼类影响大坝的建设对洄游鱼类造成影响。,1影响因素（1）氮气过饱和影响所谓“氮气过饱和”，是指水体中溶解的空气超过了在一定温度与压力条件下的正常含量。这会对鱼类产生危害。（2）水文条件影响（3）水温影响（4）洄游的阻碍作用,22,2-3水力发电站对生态环境的影响,2保护措施（1）在珍稀保护、特有、具有重要经济价值的鱼类洄游通道建闸、筑坝，须采取过鱼措施。对拦河闸和水头较低的大坝，宜修建鱼道、鱼梯、鱼闸等永久性过鱼建筑物；对高坝大库，宜设置升鱼机，配备鱼泵、过鱼船，及采取人工网捕过坝措施。（2）工程建成运行造成鱼类资源量减少，应实施人工增殖放流措施。（3）工程建设使鱼类“三场”和重要栖息地遭到破坏和消失，应尽量选择适宜河段人工营造相应水生生境。,23,2-3水力发电站对生态环境的影响,（4）工程建设造成珍稀保护、特有鱼类资源量下降，影响鱼类种群稳定，除了人工增殖措施外，可在社会和自然条件适宜河段设立鱼类保护区和禁渔区。（5）对存在气体过饱和影响的水电水利工程，需采取对策措施，如调整泄流建筑物形式；在保证防洪安全的前提下，适当延长泄流时间，降低泄流量；多种设施合理组合泄流措施等。,1浸没在浸没区，因土壤中的通气条件差，而造成土壤中的微生物活动减少，肥力下降，影响作物的生长。,六土壤,24,2-3水力发电站对生态环境的影响,2沼泽化、潜育化水位上升引起地下水位上升，土壤出现沼泽化、潜育化，过分湿润致使植物根系衰败，呼吸困难。3盐碱化由库岸渗漏补给地下水经毛细管作用升至地表，在强烈蒸发作用下使水中盐分浓集于地表，形成盐碱化。土壤溶液渗透压过高，可引起植物生理干旱。,25,2-4水力发电站对社会环境的影响,一淹没损失大型水库不仅要淹没大量的土地、房屋、工矿企业、道路与公共设施，而且还会淹没设计水位以下的所有自然资源和文化古迹。这样，带来的不仅仅是经济问题，更重要的是社会问题。因此，要对经济与社会问题进行详细全面的评估。只有在效益大于损失的时候，兴建水利水电工程才是合理的。,二旅游业发展在兴建水利水电工程时，应因地制宜，保持和改善原有的旅游资源。,26,2-4水力发电站对社会环境的影响,三人口增长兴建水电工程，特别是大型工程，必然会使工程周围厂矿、企业、商业、社会服务行业及旅游业等得到发展。工程兴建地区人口数量也随之增长。,1农业生产水利水电工程为农业提供了良好的灌溉条件，使上、下游农田获益。特别是干旱地区，获益更为显著。但是，用水库灌溉也带来新的问题，即冷害对农田灌溉的影响。,四社会经济,27,2-4水力发电站对社会环境的影响,2交通运输水利水电工程有利于交通运输业的发展。但交通运输业的发展是以牺牲自然环境与部分生态平衡作为代价的。在规划交通运输业时，应考虑有关环境保护的因素。,五人群健康水利水电工程对保护人类健康会起良好的作用，但也会在一定范围破坏或改变原来的生物群落，使病原体赖以生存、循环的宿主和媒介发生变化，导致传染病的传播和蔓延。,3第三产业兴建水库会使周围出现一批城镇，促进了商业与旅游业的发展。,28,2-5水库诱发地震及地震对坝体的影响,在原来没有或很少地震的地方，因水库蓄水引发的地震称水库地震。水库破坏了自然环境的稳定和平衡，可诱发地震。水库诱发地震是因为水库蓄水改变了库区岩体的应力平衡状态，在一定条件下导致释放地壳应变能量而引发地震。,一水库诱发地震水库地震大都发生在地质构造相对活动区，且均与断陷盆地及近期活动断层有关。水库蓄水是引起岩体中应力集中和能量释放而产生地震的直接原因。水体荷载产生的压应力和剪应力破坏地壳应力平衡，引起断层错动，产生地震。地震一般是水库蓄水达一定时间后发生，多分布在水库下游或水库区，有时在大坝附近。,29,2-5水库诱发地震及地震对坝体的影响,我国水库诱发地震有如下特点：（1）位于少震区或弱震区。诱震水库大部分位于少震区或弱震区，坝址地震基本烈度I6度的占78%。这是因为大多数水库不具备有利的诱发地震的构造条件，少震区或弱震区往往处于低应力状态，构造能积累速率缓慢，地震重复间隔时间长，水库蓄水作用易于打破库区应力平衡，提前释放构造能的机会较多。,（2）位于碳酸盐地区。诱震水库位于碳酸盐岩地区的比较多，共计有13座。,30,2-5水库诱发地震及地震对坝体的影响,（3）多发生于高坝大库。全国约有25%的100m以上高坝，曾诱发水库地震，高于全世界的统计值（12%）。,3水库地震的形成条件水库蓄水以后由于局部地壳受力状态的改变，确实会引起一些地震的发生。水库诱发地震分为两种情况，一种是在原本没有地震断裂带的地区，由于水坝的建设以后形成水库，水库蓄水改变了原来的地应力分布，从而产生了局部的地震。另一种情况是由于水库蓄水地区域原来就是地震区，有明显的地震断裂带存在。,31,2-5水库诱发地震及地震对坝体的影响,原有的地应力积累就已经孕育着地震的发生，由于水库蓄水打破了原有的受力平衡，导致了原有地震的延迟或者提前发生。,1地震对坝体的影响地震时坝顶最易遭到破坏。这是因为，坝体振动，坝顶的加速度最大造成的。地震对大坝的影响主要有两个方面：一是地震引起地基失效，包括不均匀沉陷、变位、裂缝、增大渗透压力、坝基渗漏及边坡失稳和断层错动；二是地震对结构的振动和影响等。,二地震对坝及环境的影响,32,2-5水库诱发地震及地震对坝体的影响,2地震对环境的影响主要是次生灾害。在斜坡陡峻的山区发生地震，极易引起滑坡、岩崩、泥石流等地质灾害，因而毁坏房屋、农田和矿井。而在水库地区发生地震，则由于滑坡可能引起涌浪波及大坝的安全。,
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