俄羅斯遠東地區水電站的綜合利用

[俄羅斯]

E.V.多德 等

俄羅斯遠東地區水電站的綜合利用

[俄羅斯]

E.V.多德 等

俄羅斯水電公司擁有50多座水電站，其總裝機容量為24.7GW。這些水電站遍布全國各地，在社會、經濟和公共基礎設施方面發揮著重要作用。根據該公司的章程，落實國家相關水電政策是其重要的戰略目標之一。2013年，阿穆爾河發生了災難性洪水，為了減小洪水隱患，必須對水電行業的發展規劃進行修改。對推出的一些新舉措進行了介紹，其中的綜合性開發利用是這一系列措施中的重點。

水電站；綜合利用；遠東地區；俄羅斯

2013年，俄羅斯的特大洪水造成了至少10億美元的經濟損失，使16.8萬多人的生活受到影響。受災地區包括俄羅斯阿穆爾(Amur)河的流經區域，其長度達2 000 km。據相關專家介紹，這次洪水的統計概率為200～300 a一遇，然而這些概率的估算結果是建立在穩定的氣候環境條件下的，現今已并不適用。阿穆爾沿岸地區(Priamurye，阿穆爾河附近)的洪水，雖然不是嚴重泛濫，但仍會造成重大損失。比如，在阿穆爾河的支流結雅(Zea)河流域，每5 a中有3 a都會出現高水位的現象。為了更好地對洪水進行控制，同時也使其電力基礎設施能夠得以開發，1984年，位于阿穆爾河中游地區的結雅水電站建成投運。由于該電站庫容較大，可以發揮削峰滯洪的作用，因而有效地減輕了14場大洪水的危害，其中就包括2007年和2013年2場災難性的大洪水。

根據相關指示，在遠東地區正在開展一系列勘測工作，以減輕洪水災害。可以從以下3個方面來解決阿穆爾地區季風洪水的問題：

(1) 水庫調節，包括對發電量的調節；

(2) 建防洪壩；

(3) 將受到洪水威脅的人員疏散或將他們及其財物轉移至安全區。

為了使遠東地區免受洪澇災害，目前許多機構都在開展大量的研究工作，試圖制定出一套適宜的洪水防治措施。俄羅斯水電公司(RusHydro)也開展了一些科學研究，并提出了在阿穆爾河流域修建新水電站的計劃。研究提出，在居民區應采用綜合性方式來設計防洪方案。日常的建筑工程外加一些防護性措施能夠更好地發揮水庫的多種作用，并可有效降低大壩的需求高度。

俄羅斯水電公司計劃修建4座水電站，即下結雅(Nizhne-zeyskaya)水電站、謝列姆賈(Selemdzhinskaya)水電站、基柳依(Gilyuiskaya)水電站以及下尼曼(Nizhne-nimanskaya)水電站，預計總裝機容量達到1 762 MW，這些水電站的修建將為防洪減災發揮重要作用。

俄羅斯所有水庫基本都具有多種效益。除了電力部門之外，這些水庫也被其他一些利益相關者用于社會和經濟其他領域。防洪便是其中很重要的一個方面。

必須對上述方案進行效益評估。在做出修建水電站的決定時，首先要考慮的不是電力銷售或發電量帶來的經濟效益，而應考慮如何讓水庫發揮其最大效應，從而為發展當地電力基礎設施、提高當地的吸引力、替代低環保效能、加強防洪以及增強生產力等方面做出貢獻。這樣，除了政府機構和水電公司之外，還會吸引大量對該項目感興趣的潛在投資者。

對大型水利工程的效益開展評估已成為國際間密切合作的一部分。俄羅斯水電公司與他國電力公司開展合作，共同組織、籌資、建造并運營位于阿穆爾河上裝機容量2 000 MW、具有防洪效益的水電站。按照合約規定，對阿穆爾河流域及哈巴羅夫斯克邊疆區(Khabarovsk Krai)擬建工程的預算支出應不超過2 300億盧布(約為35億美元)。

對類似具有綜合效益的多用途水庫進行工程評估具有一定難度。

1 洪水影響

與濱海邊疆區一樣，阿穆爾河地區可以說是俄羅斯遠東地區發展和開發程度最好的區域之一。阿穆爾地區坐落于阿穆爾河的左岸，由位于河流中間區域的左岸盆地區域和一些地勢較低的區域組成。從行政上來劃分，阿穆爾河地區由俄羅斯聯邦的3個行政區組成(阿穆爾地區、哈巴羅夫斯克邊疆區和猶太自治區)，人口總數為231.7萬。該區域的跨境貿易發展潛力很大。

阿穆爾河地區既有群山連綿，又有河谷平原。該地區降雨模式受季風氣候的影響。夏季和秋季有持續性降水，降水強度為3～20 mm/h，可能導致漲水并發生洪水。由于阿穆爾河調節能力極小，尤其是在俄羅斯境內，天然河流徑流量是影響水位以及偶爾導致洪水危害的主要因素。

徑流量的大小極其不穩定。比如，2013年8月，哈巴羅夫斯克地區附近的最大流量比90 a前的最小流量要高出300倍。

該地區的地理特征使降雨量在相當程度上加大了洪水的危害作用。 其與眾不同的地形學因素主要包括以下幾個方面：

(1) 高密度的排水管網有利于降雨和融雪迅速匯入河流；

(2) 河流從山谷地區一瀉千里流入平原地區，在這一過程中抑制了平原地區地表水的快速流失，從而為其深層地下水的長期保持提供了保障；

(3) 河谷橫截面日益變窄，漲水時可能會導致漫灘，從而形成一條另外的小支流；

(4) 在河床河谷有很多在建工程，在流域的山谷森林區域也有很多污染物，這些都可能造成漫灘，并形成另外的小支流；

(5) 阿穆爾河主要流域地區的土壤滲透力較差，有時候會出現降水無法完全滲透的狀況；

(6) 在中游河段和地勢較低的河段，河床比降較小，因此這些斷面的洪水波變化也較緩。

惡劣的氣候環境會使洪水的危害性增大。阿穆爾河下游地區大部分的泥石流都發生在9月。此外，在與東西伯利亞和鄂霍次克(Okhotsk)海相鄰的阿穆爾地區，冬季寒冷，夏季較短，屬于典型的大陸性氣候。很多阿穆爾河周邊地區的氣候往往與最北部一些地區的氣候非常相似。在布拉戈維申斯克(Blagoveshchensk)地區，1月份的平均氣溫為-21.5℃，而阿穆爾河北面區域1月份的平均氣溫可低至-31℃。該地區冬季氣溫通常是在無明顯過渡的情況下在0℃上下陡然變化。

可以將受洪水影響的地區劃分為以下3類。

(1) 一般類型。洪水淹沒一般建筑物或農田。

(2) 嚴重類型。洪水淹沒居民區和商業用地。

(3) 災難類型。洪水漫灘平原階地并完全淹沒農田和居住區域。

據歷史數據顯示，在阿穆爾河地區，僅有以下幾種類型的洪水記載在冊。詳見表1。

表1 阿穆爾河地區幾種類型的洪水情況

從歷史上看，阿穆爾地區的發展離不開其最大的水上交通要道——阿穆爾河。該地區的主要城市(布拉戈維申斯克，哈巴羅夫斯克及阿穆爾河畔共青城(Komsomolsk-on-Amur))以及發展最迅速的農業地區都坐落在阿穆爾河河谷以及河谷的主要入流地區，如結雅河和布列亞(Bureya)河。當洪水來襲時，一般情況下，農田地區損失都特別慘重(超過總損失的41%)；工業設施以及公共基礎設施也常受到重創(超過總損失的30%)。20世紀中葉，由于防洪體系的缺失，每年平均有超過30%的農產品因此受損。盡管洪水對人口沒有造成很大程度上的直接危害，但對人類活動的影響卻是巨大的。因為超過25%的人口都居住在阿穆爾河可能發生洪水的地區。

由于這些原因，防洪便成為了促進該區域社會經濟良好發展的關鍵因素。為了防洪和維持電力基礎設施的正常運作，以保障阿穆爾河中部地區的發展，蘇維埃社會主義共和國聯盟(USSR)，即前蘇聯科學院的專家們以及前蘇聯國家計劃委員會研究處的委員們建議在阿穆爾河最大的入流處修建結雅水電站。自1984年建成至今，結雅水電站水庫借助強大的納洪庫容，已經有效地防止了14場洪水的發生，其中包括2007年和2013年發生的災難性特大洪水。2009年，布列亞水電站的建成，對阿穆爾河的另外一條匯入河流——布列亞河的洪水調節也發揮了重要作用。

2 阿穆爾河地區2013年大洪水

阿穆爾河地區2013年的特大洪水主要是由于太平洋氣旋過境時間較長，使得阿穆爾河中游地區降水豐沛，最終使流域集水區水位驟升而產生的。根據專家們的評價，此類特大洪水屬于200～300 a一遇。因此，一些在阿穆爾河中游地區形成的洪水波順流而下，在2個月之內到達河口地區。包括阿穆爾河支流區域在內的洪水淹沒區，由西至東綿延4 000 km。也就是說，洪水淹沒區遍及俄羅斯聯邦的阿穆爾地區、猶太自治區、哈巴洛夫斯克和濱海邊疆區。

2013年的特大洪水導致整個阿穆爾河中游和下游地區的洪水，水位高出洪泛區高程3～5 m，且持續了3個多月。來自俄羅斯聯邦國家水文研究所水文氣象和環境監測服務中心的消息稱，在哈巴洛夫斯克地區，洪峰期間最大流量達到46 000 m3/s， 這一數值基本上是該河道水文站所監測到的多年平均流量最高值(24 700 m3/s)的2倍。 根據官方相關數據，此次自然災害導致受災人員超過了16 800人，給遠東地區造成的經濟損失將近10億美元。

在這些災害事件中，結雅和布列亞水電站最大程度地發揮了其防洪功能。正是由于結雅水庫具有強大的蓄水庫容，即使在2013年7月31日水庫的入庫流量達到了11 700 m3/s的情況下，結雅水電站的最大泄洪量也并未超過5 000 m3/s。從7月中旬到8月中旬，結雅水庫的總來水量超過了19 km3，這一數值是從20世紀初以來同時期來水量中的最大值。在洪峰期間，結雅水庫蓄集了超過12 km3的水，整個水庫幾乎蓄滿。正因為如此，結雅和布拉戈維申斯克地區避免了洪水災害的發生。在6～7月期間，布列亞水庫的消落深度再創新低，尤其是在2013年特大洪水的早汛期，當入庫流量高達3 500 m3/s，而泄洪量低于1 200 m3/s時，該水庫為攔蓄洪水發揮了巨大作用。在7月中旬到8月中旬的洪水期間，在總來水量為10.5 km3的情況下，布列亞水庫累計攔蓄了近5 km3的水量。

結雅和布列亞水庫攔蓄的水量占到了總來水量的2/3，因此這2座水庫為削減洪峰流量發揮了重要作用。結雅水庫在洪水調度方面發揮的另一重要作用是，它能夠對結雅河上游的洪水徑流以及該河未經調節的洪水來水進行聯合防治，尤其是對位于水電站下游的烏爾坎(Urkan)河和謝列姆賈河區域。如果沒有結雅和布列亞水庫的話，2013年阿穆爾流域中游地區洪水一旦泛濫，就會造成毀滅性的后果，其造成的各種損失將無法計量。

3 綜合水電規劃

2013年的特大洪水發生之后，針對遠東地區居民區，俄羅斯總統和聯邦政府提出了一些防洪減災任務，要求制定并實施一系列的防洪措施。針對這些任務，開展了多項研究工作。

(1) 在阿穆爾河的各支流上新建一些水電設施項目，由列寧格勒(JSC Leningrad)水電項目股份公司負責實施。

(2) 對2013年發生特大洪水而導致阿穆爾河河道的變化進行評估，包括建立阿穆爾河數字模型并開展仿真計算。在此基礎上，對俄羅斯聯邦境內的一些防洪措施提出建議，該項工作由俄羅斯科學院水問題研究所負責實施。

(3) 阿穆爾河流域聚居區的防洪工程項目，由能源結構科研所股份公司負責實施。

俄羅斯遠東地區用電量及電力峰荷值預測情況詳見表2。為給遠東地區制定防洪措施采取了以下2個主要方法：

(1) 通過修建堤壩或擴大河道容量來實施河道整治；

(2) 通過修建具有綜合效益的水庫來實現河道治理(主要用于防洪和供電)。

同時，將禁止對該地區實施開發列為一項單獨的措施進行考慮。但該方法對阿穆爾河地區而言并不合理，尤其是該地區接近阿穆爾河的中游和下游，具有非常寬廣的洪泛區。

作為多目標開發水利系統的一部分，修建水庫有助于解決國家主要政策中優先加速遠東地區發展所出現的各種問題。具體包括：

(1) 提高“宏觀區域”內的生活標準；

(2) 為提高經濟增長率和加快區域社會發展創造條件；

表2 用電量及電力峰荷值預測(俄羅斯遠東地區)

(3) 保證對區域內所實施各個項目的投資力度；

(4) 通過引進生產管理過程中的新技術和新方法以及采取降低價格的措施，使俄羅斯東部地區的經濟效益從根本上得以提高；

(5) 加快東部地區基礎設施的建設；

(6) 通過快速、大規模地發展加工業和制造業以及高科技產業，縮小結構性差異。

綜上所述，只要合理規劃、設計和實施綜合性水電系統，就有助于地區經濟的綜合發展，同時也可為地區防洪提供保障。

修建綜合性水庫可以帶來很多可能的效益，如發電、防洪和改善社會環境(包括提供生態系統服務)等。此外，與小型河道整治措施不同的是，這些工作將覆蓋大片區域并且效果持久。

3.1 發 電

與俄羅斯大多數亞洲地區情況不同，阿穆爾河地區可用水電資源蘊藏量的開發率比較低。在阿穆爾河及其在俄羅斯境內的支流，水電經濟可開發量超過58 TWh/a，但是得以開發利用的僅有12.1 TWh/a。此外，遠東地區的綜合發電系統與當前阿穆爾河地區經濟之間的關系非常密切，但由于缺乏與周邊電網系統的可靠聯系，因此存在發電量過剩的情況。目前，遠東綜合發電系統的能源消耗總量為 31.7 TW·h，該發電系統裝機為9 246.6 MW，其中水電站裝機容量為3 340 MW。

在大力發展地方經濟的大背景下，擬通過實施國家規劃和確保投資項目的順利進行，來提高有效的電力消耗量。國家規劃及投資項目包括修建東方港航天運載器綜合體、天然氣和石油運輸項目開發、軌道基礎設施及當地自然資源的開發和加工。阿穆爾-黑河500kW高壓線路工程的實施，使電力出口的可能性得以提高。

3.2 防 洪

從洪水量和最大流量的角度來看，以1984年發生的最大洪水為例進行分析，這場洪水造成了128個居民區(8 140座房屋)、2 800 km公路、468座橋梁、900 km通訊線路、240個畜牧場、18座儲油罐以及36.4萬hm2農用地被淹。據聯邦水文氣象和環境監控服務中心稱，考慮到結雅河中游最高水位1～2 m以下的洪水，以及布拉戈維申斯克附近下游河段最高水位1 m以下的洪水，結雅水庫蓄集了幾立方千米的來水，這次洪水涉及的范圍非常大。

2013年洪災期間，利用布列依和結雅水電站的水庫對流量實施控制，使得阿穆爾河中游的水位下降了1.7～2.1 m(洪水波標高)，在洪峰期間下降了0.4～0.5 m。此外，超出警戒水位的持續時間減少了2～3次。

在前蘇聯時期，也曾采取過修建水電工程來防洪的措施，其中有部分方案是專為防洪而設計的。通過將防洪庫容及水位提升到永久水位以上，即可以減少或者避免洪災的發生。結雅水電站就是實例之一。該電站水庫的多年調節能力保持在 32.1 km3，永久水位為315 m。

水電項目設計中的參數確定相當復雜，因為需要考慮到防洪能力。實際上，防洪所需的冗余蓄水能力導致發電效率降低，也對經濟造成了不利影響。表3列出了下布列依水電站的主要參數以及受保護的相關區域。在這種情況下，必須尋求私營企業的幫助，以實施地區供水基礎設施的建設。

3.3 社會和環境服務

原則上，修建水庫意味著會對生態系統造成額外的壓力，并且會淹沒具有經濟和娛樂價值的土地。但是，從地區的穩定發展、促進基礎設施開發和防洪等角度出發，對項目進行綜合性評估，并采取其他一些補償措施，則可以在為生態系統服務的同時，重新考慮水庫建設。

對一些必要措施應進行規劃和謹慎評估，以便使目前或即將生活在被調研區域的居民(即當前居民及其子孫后代)能夠受益。這就意味著在研究“生態系統價值”的變化規律時，還應將可以提升當地吸引力的環境及相關社會經濟因素納入考慮范疇。

表3 布列依水電站和下布列依水電站的主要特征參數

注：1盧布=0.0168美元

雖然該項目可能有私營企業參與投資，然而目前，仍未制定由已經規劃好的水電系統所提供的生態服務系統進行經濟評估的程序。在布列亞河上修建下布列依水電站時，需考慮與布列依水電站下游生態系統保護相關的一些實際工作。該項目涉及的一系列環保措施可以有效減少生態系統的壓力。在下布列依水電站項目范圍內，可以帶來很多的社會效益和環境效益，具體如下：

(1) 將打造一個布列依大型自然公園，以保護稀有植物和動物物種，并發展旅游業和開展娛樂活動；

(2) 水庫將有助于增加魚類的種類；

(3) 水庫蓄水可用于農業發展；

(4) 發電所帶來的收入可以增加各級預算，以資助當地的社會開發；

(5) 將采取一些其他措施來提高附近地區的美感和娛樂價值。

為了實現以上目標，都需要從長期可持續發展的角度(20 a以上)來進行經濟評估。

4 水電工程的防洪潛力

在為阿穆爾河地區防洪選擇優先開發的主要水電系統時，必須考慮該河流的幾大主要支流，因為這些支流影響到阿穆爾河在哈巴羅夫斯克廠址高達75%的流量，其中包括：①結雅河，22%，流量1 860 m3/s；②布列亞河，10.5%，流量888 m3/s等。

如果實施水電方案控制阿穆爾河及其各主要支流的流量，則結雅河和布列亞河獲益最多。阿穆爾河區域潛在水電項目及在建水電站特征見表4。

布列依水電站位于布列亞河上，距離河口175 km。該水庫位置控制了河流超過90%的流量。修建下布列依水電站及一座防洪補償水庫，從而增加額外庫容0.685 km3，保證對阿穆爾河區域中一些居民區提供防洪保護。

表4 阿穆爾河區域潛在水電項目及在建水電站的主要特征參數

注：*分別代表夏季和秋季期間，**表示備用容量

在布列亞河最大的支流——尼曼河上距離河口686km處修建下尼曼水電站，將會控制布列亞河幾乎全部的流量，并能夠保護沿河的居民區。這座下尼曼水庫庫容為1～3 km3，可將布列依水電站流量從7 000 m3/s減至6 000 m3/s，從而減少洪水對阿穆爾河中游猶太自治區及阿穆爾河地區附近區域的破壞。修建下尼曼水電站的另一優勢是靠近貝爾加-阿穆爾公路。沿公路的電力設施可保證電力需求穩定，并可以促進貨物的運輸。

在結雅河流域，已規劃的基柳依、下結雅和謝列姆賈水電站水庫都極具開發利用潛力。

下結雅水電站位于結雅水電站下游，其水庫可為結雅水電系統進行反調節。如果另修一座庫容為1.7 km3的防洪水庫，其容量可達1.7 km3，則可實現旁側入流，這樣，即使是出現100 a一遇的洪水，也可以使下游河段免受洪水災害。該防洪庫容允許來自結雅水電系統的泄洪流量達7 000 m3/s。

已建議在現有的結雅水電系統上游、結雅河的支流基柳依河修建基柳依水電站。該電站水庫庫容1～3 km3，可以抵御500 a一遇或是更大的洪水。在發生100～500 a一遇洪水時，結雅水電站的流量將被限制在3 500 km3/s以下，這樣就可以使下游地區免遭洪災。同時，可使結雅河下游和阿穆爾河中游地區的所有居民受益。根據初步估算，由于該水庫的建設，將使結雅河洪泛區容易被淹沒的區域減少5500 hm2。在基柳依水庫的洪泛區內，沒有任何居民區和公共基礎設施，尤其是沒有自然保護區。

謝列姆賈河為結雅河的最大支流，為河口提供了近30%的來水量，且該流量未經調節。在夏季和秋季的豐水期，謝列姆賈河的流量在其河口處超過了結雅河的流量。在距離謝列姆賈河的河口124 km處修建的謝列姆賈水庫，其預備防洪庫容為3.8 km3。如果加上結雅和下結雅梯級水電站的開發，則可達到蓄滯洪水的效果，從而保障結雅河整個下游地區和阿穆爾河中游地區的防洪能力。

為了選擇承包商對修建下尼曼、下結雅、基柳依和謝列姆賈等水電站開展可行性研究，近期俄羅斯水電公司將會發布新的招標公告。目前該公司根據與其他公司達成的協議，對在阿穆爾河流域各支流上修建防洪水電設施的方案進行可行性研究，旨在共同開發俄羅斯聯邦境內的水電項目。按照協議規定，將成立一家中俄合資公司，以便在遠東南部地區實施各項工程。根據可行性研究報告，合資公司的董事會和管理層將依據可能達成的長期能源供應合同，對項目的經濟可行性及其出口前景進行評估，從而決定今后將進一步采取的行動。俄羅斯水電公司將與中方合作，按照可行性研究的結果，共同建設基礎設施。

5 結 語

為了應對阿穆爾河地區的防洪工作所面臨的挑戰，可以優先修建綜合水電設施。這樣有助于減小河流的最大洪水流量并避免洪災發生，還可減少實施其他一些防洪措施所需的相關費用。此外，能為穩定區域開發提供適當的條件。總體而言，提升水庫和水電開發的環境價值，有助于改善水電站建設的形象，并增強這些地區的經濟吸引力。因此，必須制定研究和量化生態系統服務效果的規程。具有防洪功能的水電設施建設與滿足對電量較高的要求密切相關。在阿穆爾河地區，得益于聯邦計劃所涉及的區域優先開發。

田奕姍 白 韌 譯

(編輯：唐湘茜)

2017-01-15

1006-0081(2017)05-0008-06

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