哥伦比亚河的开发利用
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发布时间：2022-04-22 08:45
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时间：2022-07-14 23:00
河流综合开发利用规划及开发过程
1.河流综合开发利用规划及开发过程：由于哥伦比亚河流域涉及加拿大西南部和美国西北部，因此，只有通过合作与协调才能充分合理地开发利用这一水资源。
(1)哥伦比亚统一委员会成立之前的协调规划。1920年美国通过了联邦水力发电法，多目标开发第一次受到重视。该法要求非联邦实体在建设水电工程之前必须获得许可证。要获得许可证，建设者必须证实其方案对改善通航条件、开发水力资源以及其它有益于公共事业资源是最优综合方案。并明确规定，其方案应保证不因发电而影响航运、防洪、旅游和河流的其它用途。在20世纪20年代，一家公用电力公司根据联邦水力发电法兴建了石岛水电站。
1927年，美国国会授权陆军工程师团进行河流普查，以编制最有效地利用河流满足航运、发电、防洪和灌溉等目标的总体规划。1931年完成了哥伦比亚河于流规划报告。建议在大古力建高坝蓄水灌溉，解决灌溉中部华盛顿高原肥沃而干旱的土地问题。当时认为防洪是一个次要的问题，可以通过在局部河段修建防洪堤求得解决，但1948年的大洪水证明当时不重视防洪问题是一个重大的失误。30年代初，美国经济萧条，为了刺激经济的增长，*决定作为联邦工程，由陆军工程师团负责修建以航运和发电为主的邦纳维尔水电站，由垦务局负责修建大古力水电站，主要的目标是灌溉和发电。
1936年，美国国会通过了防洪法，该法规定“干流通航河段及其支流的防洪由联邦*专门管理”。虽然该法没有立即对哥伦比亚河干流的开发方案产生影响。然而，在1938年它导致核准在人口众多的威拉米特河流域建一系列多目标的水库。
1937年美国国会通过了邦纳维尔工程法案，从而解决了邦纳维尔水电站和大古力水电站电力销售问题。同年，美国内政部成立了邦纳维尔电管局，专门负责输送和销售邦纳维尔水电站的电力。
1938年陆军工程师团根据地区经济发展的需要对1931年的流域水资源开发规划报告进行了重新审查，提出了修订报告。报告建议在斯内克河下游增加一系列通航梯级。报告为1945年国会授权兴建麦克纳里水电站和斯内克河下游工程提供了依倨。
1934年成立了西北太平洋区域规划委员会，这是联邦、州和地方*协调规划的首次尝试。第二次世界大战期间，该委员会停止了活动。1946年成立了哥伦比亚统一委员会。
(2)哥伦比亚统一委员会与四北太平洋流域委员会的协调规划。成立哥伦比亚统一委员会，目的在于协调联邦、州和其它公共事业单位对该区水资源开发工程的规划、建设和管理。哥伦比亚统一委员会是由美国农业部、陆军、内政部、联邦电力局和邦纳维尔电力管理局5个机构的代表组成的特别委员会，其中有7个州的代表参加哥伦比亚统一委员会的会议，报告本州的活动，但他们没有表决权。哥伦比亚统一委员会是一个咨询与协调机构，而不是规划组织。
1948年陆军工程师团受命重新审查哥伦比亚河水资源开发规划报告，井于1948年完成了研究工作。规划报告包括厂所有的支流，其成果被称为控制性规划总报告。报告将发电放在首位，其次是灌溉，再次是防洪。1948年5月，即该报告编制工作安排后不久，哥伦比亚河遭受了一次洪水袭击，波特兰及其相邻地区洪灾尤为严重。这次洪灾使防洪问题得到重视，于是，将发电与防洪的一致性列为规划原则。
在陆军工程师团完成规划报告的同时．美国垦务局也完成厂对哥伦比亚河流域的第一次综合规划报告。在规划一系列大型蓄水水库的问题上，两报告有不同的见解。鉴于这点，两个机构针对各自的规划进行了协调，最后，向国会递交一份统一的规划报告。
从20世纪30年代起，本区大部分的电力是由联邦水电工程提供的。邦纳维尔水电站、大古力水电站、亨格里霍斯水电站、麦克纳里水电站、阿尔本尼瀑布水电站、契夫约瑟夫水电站和达尔斯水电站及几个小型水电站均由联邦*授权并投资兴建。
在50年代末60年代初，联邦*采取鼓励私人公司参与兴建水电工程的*，致使发电量大大增长。虽然他们无力兴建较大的水电工程，但是，他们联合起来可以兴建普里斯特滩水电站、瓦纳普姆水电站、石河段水电站和韦尔斯水电站等工程。
1958年陆军工程师团完成了对哥伦比亚河流域资源开发规划报告的修改工作，这次研究通过对蓄水库方案的比较使一系列上游蓄水库的规划工作前进了一步，报告中建议将位于清水河下游已建的德沃夏克水电站作为上游蓄水库群的一个组成部分。
1961年哥伦比亚河的第三个规划经美国第87届国会通过。该规划的主要内容是兴建有调节特大洪水能力的水力发电工程以适应日益增长的电力需求，改善哥伦比亚一斯内克河航运系统，提高灌溉供水量，并与加拿大*谈判兴建加拿大境内的哥伦比亚河诸水库。
在哥伦比亚河流域加拿大境内兴建上游蓄水库的愿望已有多年。1961年1月17日．美加两国*签订了共同开发哥伦比亚河水资源条约。该条约规定通过共同开发哥伦比亚河水资源，确保水力发电、防洪和其它各种效益，使美加两国共同受益。条约的内容包括在加拿大境内和美国境内建一些蓄水工程，发电和防洪效益由两国均分。
根据这一条约，加拿大*决定在其境内的哥伦比亚河段修建库容为180亿立方米的水库群，以控制和调节哥伦比亚河的流量。为达到这一目的，加方将修建以下几座大坝：①在不列颠哥伦比亚省麦克里附近，拦截哥伦比亚河，修建一个库容为86亿立方米的水库；②在不列颠哥伦比亚省阿罗湖河口，修建一个库容为95亿立方米的水库；③在邓肯湖附近，利用不列颠哥伦比亚省的库特奈河下游的一个或一个以上坝址，修建库容为17亿立方米的水库。
哥伦比亚河条约于1 9年9月生效，在此之前，曾就下述事项达成了协议：①两国*就条约的附件达成协议，详细阐明条约各条款的内容；②加拿大*与不列颠哥伦比亚省签订工程承包合同，并规定加拿大的兴建工程及履行条约的职责；③在不列颠哥伦比亚省水利电力管理局和美国电力公司共同体之间签订一项电力买卖合同，加拿大方面将各水库所发的电力卖给美国，供电限期为30年。
西北太平洋区域的水电工程发展得相当快。仅哥伦比亚河水系，就有已建和在建大型工程47个。另外，本区域还有约100个附属水利工程。
(3)1965年以后的规划。1965年美国国会通过了水资源规划法(PI —-80)，自此，河流规划与管理进入了一个新时期。1967年成立了西北太平洋流域规划委员会，作为哥伦比亚统一委员会的替代机构。该委员会肩负着对该区水资源及相关土地资源的开发、管理和保护的规划协调工作。西北太平洋流域委员会不同于哥伦比亚统一委员会，因为该委员会在为联邦、州、州际、地方和私人企业对哥伦比亚河水资源及其相关的土地资源开发、管理和制定综合协调计划时具有法律效果。
70年代末国会又一次指示陆军工程师团重新审查哥伦比亚河流域的水资源的开发规划报告。这次研究的主要对象是已建的一系列工程。研究这些工程运行方式的改进和搞清这此些工程应增建的附属工程。1983年完成了修改后的系统规划报告。
1945年成立的哥伦比亚河水源管理局作为原来哥伦比亚统一委员会(后为西北太平洋流域委员会)的一部分，负责监督哥伦比亚河日常管理活动。哥伦比亚水源管理局由哥伦比亚河流域的7个州代表和主要的联邦机构的代表，如邦纳维尔电力管理局、美国陆军工程师团、垦务局、以及国家气象局、水土保持局和渔业及野生动物机构的代表组成。该管理局每月召开一次会议，审查诸如1977年旱季如何为鱼类的迁徙提供足够的河水流量，如何保持城区在7月份有足够高的水位这样的水系管理问题。哥伦比亚河水源管理局没有管理权，它的任务是进行协调工作，在过去的34年里，该管理局起到了协调作用。
干支流梯级开发方案
2.干支流梯级开发方案：1932年，美国陆军工程兵团向国会提出美国境内哥伦比亚河干流的开发规划。据此，1933年开工兴建大古力和邦纳维尔两座大水电站。1948年哥伦比亚河发生了一次洪水，受灾严重，防洪问题开始受到重视。当年重新提出了包括防洪在内的综合利用流域规划，以后又经多次修改补充。规划建议美国境内的哥伦比亚河干流分12级开发(见哥伦比亚干、支流大水电站位置示意图)。主要在大古力建高坝，回水至加拿大边境。其余各梯级坝都不高，水库不大，基本上为中、低水头径流电站。另外，在支流上布置了一系列水库，共计有效库容301亿立方米，以便共同调节径流，这样，干支流大小水库合计总库容633亿立方米，相当于年径流总量2340亿立方米的27%，对防洪和发电所需的调节库容还是不够的。
经过多年的研究协商，加拿大在干流上游修建了3座水库，共提供有效库容191亿立方米，对其下游美国一系列水电站可增加平均出力280万kW，还有防洪作用。这些效益由两国平分。
河流综合开发利用现状
3．河流综合开发利用现状：哥伦比亚河流域水资源的开发利用，经过60～70年的努力，已取得了相当大的经济效益，到目前为止，在整个流域内已建成39座装机容量超过25万kW的大型水电工程，其中，干流14座，支流25座。
下面将从防洪、水力发电、航运、灌溉、河口整治和统一调度等方面分别叙述。
(1)防洪。哥伦比亚河的洪水历时较长，而且比较有规律，一般都在5、6、7月三个月，而以6月最大。综合利用水库在汛前留出防洪库容，汛末蓄满，可将防洪和兴利较好地结合。哥伦比亚河的防洪标准，按历史最大洪水，即14年发生的35000立方米/秒考虑。上游干支流水库拦洪调节后，下游约翰迪水库再专留防洪库容24．7亿立方米，可使最大流量降至22000立方米/秒，配合下游地区的堤防，足以满足防洪要求。
1972年哥伦比亚河曾发生了一次大洪水，天然洪水流量达29500立方米/秒，由于干支流水库拦洪，使下泄流量降到17600立方米/秒，下游范库佛市的洪水位比天然情况降低了3m，避免了2．5亿美元洪灾损失。这次洪水中各水库起到的拦洪作用：加拿大在上游建的两水库占28%，大古力水库29%，约翰迪水库3%，几座支流水库22%。
(2)水力发电。哥伦比亚河的水能资源极为丰富，全流域可开发水电站装机容量6380万kW，年发电量；达2485亿kW·h，其中加拿大境内可开发装机容量871万kW，年发电量347亿kW·h；美国境内可开发装机容量5509万kW，年发电量2138亿kW·h。至1991年底，全流域已装机3600万kW，年发电量1606亿kW．h，分别占可开发水能资源的65%和75%，其中加拿大境内已装机540万kW，年发电量232亿kW·h，美国境内3060万kW，年发电量1374亿kW·h。
加、美两国在哥伦比亚河干流上共分16级开发，加拿大已建3级，美国已建11级，共14级，利用水头735m，水库总库容583亿立方米，有效库容332亿立方米，现有总装机2199万kW，最终装机可达2998万kW，年发电量881亿kW·h，后期发电量可达1155亿kW·h。其中100万kW以上的水电站有8座，最大为大古力水电站，现有装机9万kW。
加美两国在全流域大小支流上规划兴建的大、中、小型水电站1053座，共计有效库容426．4亿立方米，装机容量2934万kW，年发电量1088亿kW·h。现已有装机容量12万kW，年发电量558亿kW·h，开发利用率分别为44%和51%。其中加拿大规划可开发装机容量270万kW，年发电量127亿kW·h，已建电站装机182万kW，年发电量96亿kW·h，分别为可开发数的67%和76%。美国境内可开发装机容量26万kW，年发电量961亿kW·h，已建电站总装机1107万kW，年发电量462亿kW·h，分别为可开发数的42%和48%。两国在各支流上已建258座大、中、小型水电站，其中单站装机25万kW以上的大水电站16座。2．5万～25万kW的中型水电站40座，2．5万kW以下的小水电站202座。
(3)航运。哥伦比亚河口至波特兰市和范库佛市河道长185km，开辟水深12．2m、宽183m的航道，可通过2．6万t海轮。
在范库佛市以上，沿哥伦比亚河干流上溯到支流斯内克河的刘伊斯顿市计长500km，落差210m，现已在干流和斯内克河上建成8级共9座船闸。
(4)灌溉。哥伦比亚河流域可灌农田60万公顷，1984年该流域所在3个州的灌溉面积已发展到325．4万公顷，占全国灌溉面积的13%，其中喷灌面积186．7万公顷，为该区灌溉面积的57%。
(5)河口整治。河口区潮汐作用通常比径流对水位的影响大。主航道在逐渐变宽的岸线沿弯曲河道摆动，经过许多岛屿和浅滩，最后在失望角和亚当斯角之间进入太平洋。
哥伦比亚河口潮汐属太平洋海岸的日不等型，带有从高*到低低潮的长振幅，平均潮差1．98m，台风暴潮最*位比平均低低潮位高3．54m，经测定河口潮棱柱体为5．78亿立方米。
通常由于太平洋潮汐的影响，哥伦比亚河的下游河口有逆向流动，受海潮影响的河段，深入内地约234km。哥伦比亚河最基本的特征就是河况的连续变化力图在海洋动力与河流动力之间建立平衡。这种平衡是十分敏感的。当口门地区对河流动力作任何调整时，不论其如何小，总伴随着海洋动力的相应变化。结果，在努力改善通航条件的整个过程中，口门经历了很多变化，口门状况也呈现出很多不同的情况。
1885年拦门沙最小水深普遍只有6．1m。为了获得9．1m深的稳定航道，1885年10月建造了一条南导堤，从亚当斯角向北延伸7．2km，沿北岸设置了4道防波堤。15年航道水深增至9．4m，但这种效果是短暂的，后来沿导堤北边形成了克拉索沙嘴，并逐渐发育成与亚当斯角相连的实体，至1902年，航道分汊成3股，水深复又减小为6．7m左右，航运条件不断恶化。
1905年实施了12．2m航道水深的口门治导规划，延长南导堤，结合疏浚建造北导堤和防波堤，以保证2．4km长，12．2m深的进口航道。南堤延伸后，1911年河口恢复了单一航道，通过拦门沙的航道水深增至7．3m，北导堤工程始于1913年8月，至1917年8月竣工，全长3．9km。当时拦门沙上的航道水深已增至12．2m，以后又不断刷深，到1927年底，水深达到14．3m。
然而，在航道条件改善的同时，北导流堤北面浅滩亦随之发展，并几乎沿全部堤身形成一块滩地向外延伸。克拉索沙嘴继续发育，至1931年，由于向西和向北扩淤，使口门水深减小到13．1m。而且，航道向北导流堤方向靠拢，使北导流堤尾端航道一侧水深进一步增大。为了防止航道继续向北移动，沿沙岛南岸建造了4道透水坝，并于1939年建成了从失望角往南延伸的A导流堤。尽管如此，在克拉索沙嘴继续西移的同时，对北导流体起保护作用的浅滩不断被冲蚀，导流堤航道一侧出现沉陷，危及堤身安全。1939年不得不把北导流堤尾部建成混凝土块体。1951年克拉索沙嘴继续移动，同时12．2m等深线沿进口航道北边显著向东和向南移动。1952两导流堤间第一次形成一个口门内浅滩。为了维持航道的稳定，1939年以来，每年都需对克拉索沙嘴一侧进行清淤。1948年挖泥量达到133，8万立方米左右。
为了适应现代远洋航运的需要，1954年对原有口门工程进行了改造。首先，通过疏浚使整条810m宽的航道水深达到14．6m，然后，计划在取得足够经验后再。沿北岸建造B导流堤。1956年和1957年的疏浚表明，尽管疏浚后航道水深可达14．6m，但一到冬季就出现严重淤积。这两年大约有75%的疏浚泥沙倾倒在南导流堤尾端以南1．6km的外海区，其余的泥沙倾倒在口门附近的深水区。
1958年进行原型测量表明，疏浚倾倒的泥沙重又回到航道上来。因此，后来改变了疏浚抛泥方法，集中把泥沙倾倒到较远的外海区，情况有所好转。
根据潮汐水力学委员会的提议，建造了哥伦比亚河下游河口区综合水力模型。通过模型试验，为今后河口整治规划提供了科学依据。新的整治规划设想是：在亚当斯角现南导流堤正南方向的深水区开挖一条人工运河，用以联接口门上游河道和太平洋。为了消除或减小盐水通过运河入侵河口地区，有必要在运河进口处的亚当斯角修建一个挡潮闸。同时，有必要建造一条新的、较短的南石堤，用以稳定新堤与南导流堤之间的进口新航道。在有了这样一条新的进港航道及挡潮闸以后，就可以放弃现在的口门，封闭航道任其自然淤积。当淤积后的控制水深减小到1885年以前的状态时，河口的盐水入侵作用将不再是河口形态变化的控制因素。随着老航道水深变浅，即使在最小调节流量(约4245立方米/秒)下，河流的淡水也将充满整个河槽，预计那时将不再出现目前这样的入侵河口的明显的异重流。同时，可以预计为了防洪、发电、航运和灌溉，哥伦比亚河上游地区将修建一系列水库群体系，水库群库容对年径流进行调节，将会大大改变河口的水流形态。枯水流量的增大就会增加河流冲刷能力将底沙带往深海区．这样，在可预见的将来，就可能以合理的代价去获取哥伦比亚河口的战略价值。
