水利水电站尾水复用技术的实践与经济效益分析

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王凯 史湘龙

陕西省宝鸡市冯家山水库管理局电站管理所 邮编:721405

摘要

随着水资源短缺问题的日益严峻,水利水电站尾水复用技术的研究与应用受到广泛关注。尾水作为水利水电站运行中的废弃资源,具有流量稳定、水质优良等特点,能够为农业灌溉、生态修复和发电余热利用等领域提供重要支持。文章通过分析尾水复用的主要技术路径,结合国内典型实践案例,探讨其在经济效益上的具体表现,并对未来技术发展方向提出建议。研究表明,尾水复用不仅能有效提升水资源利用率,还在节能减排和经济增长方面具有显著优势。


关键词

水利水电站;尾水复用;经济效益;实践案例;可持续发展

正文


水资源作为全球最重要的自然资源之一,其可持续利用已成为社会发展的重要议题。水利水电站尾水是电站运行过程中排放的资源,具有高效稳定的利用潜力,但长期以来未得到充分重视。近年来,随着生态保护与经济发展需求的提高,尾水复用技术的研发和推广成为关注焦点。通过将尾水资源化利用,不仅可以减轻水资源短缺压力,还能在农业、工业及生态环境改善中发挥积极作用,为可持续发展提供了重要技术支撑。

一、水利水电站尾水复用技术的概述

(一)尾水的特性分析

水利水电站尾水通常是电站发电过程中排放的冷却水或过剩水流,具有一系列有利于复用的特点。首先,尾水的水量充足且流量稳定,为连续性使用提供了保障。其次,其水质相对清洁,温度通常高于周围环境水体2-5℃,含有较低浓度的悬浮物和微量的营养物质,使其在农业灌溉、工业冷却及其他应用中具有显著的潜力。此外,尾水的排放位置固定且流向明确,便于通过管道或渠道进行收集和输送。这种特性不仅降低了尾水再利用的技术难度,还为大规模工程应用提供了便利,为农业灌溉、生态补水和工业用水系统提供了稳定的资源支持。(二)尾水复用的主要技术

1、尾水直接利用技术

尾水直接利用技术主要应用于农业灌溉和生态补水领域,通过管道系统将尾水输送到灌溉区域,利用自然重力流动代替机械抽水设备,减少能源消耗[1]。这种技术能够显著提升灌溉效率,减少对地下水的依赖,同时降低水资源获取成本。尾水直接利用技术通常结合区域地形特点设计输水网络,实现均匀、高效的水分分配,有效支持农业生产和生态环境的维护。

2、尾水净化与再利用技术

尾水净化技术旨在通过一系列处理工艺提升尾水水质,使其满足工业用水或城市供水的标准。常用的技术包括物理沉淀,用于去除悬浮物;膜过滤技术,通过超滤或反渗透膜去除水中的微粒和溶解性杂质;以及臭氧氧化技术,用于深度降解有机污染物。这些技术的组合应用能够显著提升尾水的净化效率,最终输出高品质水源,满足工业生产、清洗冷却及城市公共用水的需求。

3、尾水与发电余热利用技术

尾水中的热量资源通过热交换设备可进一步利用,用于温室种植、养殖或区域供暖。该技术利用尾水的温差特性,通过热交换器将热能传递至供暖管网或循环系统,为温控设备提供稳定的热源。在温室农业中,尾水余热可创造适宜的种植环境,提升作物的产量和品质。在供暖领域,这种技术有效减少传统燃料的消耗,实现节能降碳的目标,同时提供了清洁的可再生能源使用路径。

(三)尾水复用的技术优势

尾水复用技术具有显著的优势。首先,它能够大幅提高水资源的利用效率,通过直接利用、净化处理或余热回收等方式,将传统废弃的尾水转化为可用资源,减少了对天然水资源的依赖。其次,尾水复用有助于降低环境污染,通过科学的尾水处理与回收,减少了尾水排放对河流、湿地等生态系统的影响。此外,该技术还能显著降低运行成本,尤其是在农业灌溉和工业用水领域,通过节约水源和能源消耗,帮助用户减少长期费用支出。这些优势使尾水复用成为资源节约与环境保护的重要技术路径。

二、水利水电站尾水复用的实践案例分析

(一)四川某水电站尾水复用生态湿地修复案例

四川某水电站针对尾水排放对下游水环境的影响,设计了一套生态湿地修复系统。该项目通过引导尾水流入下游人工湿地,再结合湿地植物和微生物的自然净化作用,不仅实现了尾水资源化利用,还大大改善了下游的水生态环境[2]。湿地修复项目选用的植物以水生芦苇和美人蕉为主,这些植物具有较强的净化能力,能够有效去除尾水中的氮、磷等营养物质。此外,还引入了功能性微生物群,通过降解有机污染物和氨氮,进一步提高了尾水的水质。

该项目自运行以来,取得了显著成效。两年内,人工湿地的面积从初始的500亩扩大到600亩,有效提升了湿地的调蓄能力。同时,下游水体透明度增加了20%,鱼类种群丰富度显著提升,其中,经济价值较高的鲤鱼和鲫鱼种群密度增加了15%。湿地修复不仅改善了生态环境,还为当地居民提供了可持续的渔业资源和旅游发展机会,带动了区域经济发展。

(二)华东某电站尾水农业灌溉系统案例

华东某水电站在尾水复用方面实施了以农业灌溉为核心的技术方案。项目通过建设尾水输送管道和分配设施,将尾水直接输送至下游农田灌溉区,覆盖了近万亩农田。尾水的流量和水质经精准监测,符合灌溉用水的要求,且含有微量营养元素,能够在一定程度上促进作物生长。系统采用分区滴灌与喷灌技术,通过管网均匀分配尾水,不仅提高了水的利用率,还减少了传统灌溉的水资源浪费。

项目实施后,每年可节约地下水开采量约1000万立方米,相当于减少了30%的地下水抽取量,极大缓解了当地的地下水过度开采问题。此外,灌溉农田的产量平均提高了12%,其中小麦、玉米等作物的生长周期缩短了约5天,农户收益得到明显提升。这一系统的成功实践表明,尾水复用在农业生产中的应用不仅能够节约水资源,还显著增强了农业的抗旱能力,助力当地农业可持续发展。

三、尾水复用的经济效益

尾水复用项目的经济效益体现在成本节约与长期收益的双重优势。项目初始投资通常在500万至2000万元之间,根据具体技术和规模而有所不同。然而,得益于尾水的高效利用,项目的长期效益非常显著。例如,某中型尾水复用项目年均节省用水费用约800万元,投资回收期仅需3年,大幅降低了运营成本。同时,在农业领域的应用表现尤为突出,尾水复用使灌溉水价下降约20%,直接降低了农民的用水成本,并间接提升了作物的单位产量。数据显示,区域农业总产值每年因此增加约1亿元,为地方经济发展提供了持续动力。

此外,尾水复用还具有资源循环利用的附加价值[3]。通过尾水热能的二次利用,可用于供暖、温室种植和工业冷却设备,显著降低传统能源的消耗成本。例如,将尾水热能用于区域集中供暖,每年可减少供暖费用数百万元,同时减少化石能源使用,进一步提升项目的环境和经济效益。这些实例表明,尾水复用技术不仅可以快速实现成本回收,还能够在农业、工业和能源领域创造多层次的经济收益,是推动可持续发展的重要路径。

总结:尾水复用技术在水资源优化配置中发挥了重要作用,其在农业灌溉、工业用水、生态补水及能源利用等方面的实践证明了其显著的经济效益和环境效益。通过直接利用、净化处理以及热能回收等技术手段,尾水资源化利用显著提高了水资源的利用效率,降低了传统水资源开发的压力,同时为区域经济和社会发展提供了有力支撑。成功案例表明,尾水复用不仅是一项有效的技术实践,也是一种兼具经济与生态价值的可持续发展模式,为水资源管理提供了宝贵经验。

参考文献

[1]马静,高阳,谢葆青,等.尾水处理技术应用与智能化发展浅析[J].江苏农机化,2023.05.013.

[2]尚文.高负荷潜流人工湿地处理工业污水厂高盐尾水的中试试验[J].净水技术,2023.s1.019.

[3]阿蓉.市政尾水深度处理对比及应用研究[D].西北师范大学,2023.002261.


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