我所看到的美国水电——从阿肯色河梯级水电开发看生态水力学的发展（何学民）

1．阿肯色河流域概况

阿肯色河是北美洲密西西比河主要支流。河流总长度2330千米，是美国第四长河。下游主要流经大平原，总落差3475米。由于流经干旱地区，水流混浊，因而含沙量较高。

阿肯色河主要支流有卡内迪恩河、弗迪格里斯河等，建有多处水利工程——美国工程师兵团和垦务局修建了32座水库及17级船闸，使得从阿肯色州到奥克拉荷马州的吐尔沙附近的开吐沙（阿肯色河口）之间可以通航。这些水利水电水运工程经过科学调度，可以有效地满足洪水控制、航运、供水、水电、娱乐、水质和鱼类及野生生命的需要 。

阿肯色河流域面积为160000平方英里，包含东南7个州，直到田纳西州的孟菲斯市以南100英里处汇入密西西比河。降雨量从西部地区的15英吋到河口的50英吋。大多数降雨发生在5月份和6月份。美国工程师兵团和垦务局在阿肯色河流域所修建的工程中，有10座安装有发电设施。另外，大河水坝管理局运营管理着主要支流中的一条支流上的三座工程，其中的两座工程具有防洪库容。

2．阿肯色河水电站布局

在阿肯色河上，美国工程师兵团和垦务局修建了32座水坝，其中最主要的是：考偶（KAW，库容344000AF），凯斯顿（KEYSTONE，库容351000AF，发电装机容量70MW），偶腊呷（OOLAGAH库容544000AIr），盆洒蔻拉（PENSACOLA，库容586000AF，发电装机容量86MW），费瑞（MARKHAM FERRY，塘坝式，发电装机容量108MW），撒理纳（SALINA，抽水蓄能，发电装机容量260MW），吉普森（FORTGIBSON，塘坝式，发电装机容量45MW），福尔斯（WEBBERSFALLS，塘坝式，发电装机容量60MW），腾刻勒（TENKILLER，库容371000AF，发电装机容量37MW），尤佛拉（EUFAULA，库容1481000AF，发电装机容量90MW），克尔（ROBT．S．KERR，塘坝式，发电装机容量110MW），奥匝克（OZARK，塘坝式，发电装机容量100MW），达登内拉（DARDANELLE，塘坝式，发电装机容量、124MW）。

枢纽布置：在阿肯色河上游，考偶水坝是龙头水库，在一条支流汇人阿肯色河之后，美国又修建了凯斯顿水坝，这也是具有调节能力的水库。在随后的支流．VER—DIGRIS河流上修建了偶腊呷水库，在牛韶河上修建了盆洒蔻拉水库，在伊里诺伊河上修建了腾刻勒水库，在加拿大河流上修建了尤佛拉水库，这些水库都是具有调节能力的水库。其余甜别是没有凋节能力的水电站。

在美国工程师兵团小石区的运营下，达登内拉湖和和闻斯偌湖构成了美国阿肯色州最富盛名的娱乐休闲地。达登内拉湖宽2英里，长50英里，有315英里的水岸线。闻斯偌湖位于达登内拉水坝下游，也同样风光秀丽，令游人流连忘返。

3.　阿肯色河的开发简史

1541年一位名叫弗兰赛斯克的西班牙人在发现密西西比河之前发现了阿肯色河。1787年的宪章规定，阿肯色河是一条可以航行的河流，能够与密西西比、盛老伦斯河连接的河运体系，将成为高级公路并永远免费，同时也将成为美国人永久的居留地。不交税，也不交捐。

这一法令成为阿肯色水运的基础政策。1803年，美国收购了露易斯安娜州，也包括了阿肯色河流域。这一次收购使美国的面积翻了一倍。1824年，美国国会提出河流改进法案，授权总统使用工兵力量，从商业和军事角度对具有重要价值的道路和水道进行测量和踏勘。

从1880年到1905年，修建了12条灌溉渠道，从阿肯色河引水灌溉的土地面积为5000ACRE。到了1890年，仅堪萨斯州从阿肯色河饮水灌溉的土地面积就达到20，818ACRE。由于引用大量的水到科罗拉多州进行灌溉，结果在1900到1910年之间，每年的7到8月份，阿肯色河都出现了断流现象。

阿肯色河1927年发生的洪水，袭击了阿肯色峡谷地区，8到10英尺的洪水——流量为750，000立方英尺，席卷而过，冲毁了大部分河堤，导致了阿肯色河防洪协会的成立。

1935年7月，美国工程师兵团向国会作出报告，阿肯色河流的通航在技术上是可行的，但是经济上不一定合理。1946年7月24日，美国国会通过了《河流及港口法案》，授权建设麦可兰——克尔航行系统。

这一计划要求使阿肯色河流从奥克拉荷马州的卡吐沙到密西西比河之间，通过水力发电、娱乐休闲、洪水控制水运航行的功能。

1954年，阿肯色河流航行系统被推迟开发。每年都有数百万吨泥沙淤积在河道里，影响航运，人们必须寻找有效的办法，能够有效地使河流实现自净功能，并减少携带的泥沙。著名科学家爱因斯坦的儿子一时任美国加州伯克莱大学水力学教授的小爱因斯坦，提出“将河流淘深，裁弯取直，缩窄河道”三大措施，从而“快水冲沙”解决了泥沙问题。经过密西西比州威克伯格的美国水道实验站验证，这一方案是可行的。随后，阿肯色航运系统开始筹备建设。

1956年，美国俄克拉荷马州的国会议员贝克说服总统艾森豪尔向阿肯色河流航运工程拨款，次年阿肯色河航运工程的闸坝开始建设和施工。虽然在1963年1月1日，奥克拉荷马州的参议员克尔——一位坚定的阿肯色河流的航运支持者去世，但在阿肯色州参议员麦克兰继续积极筹措资金下，仍然完成阿肯色河航运工程的建设。

1965年4月，达丹内尔船闸和水坝的第10号机组并网发电。1967年6月，瑙瑞奥船闸和l号水坝投人运行。到1970年12月，阿肯色河可以通航450英里，从密西西比河直到奥克拉荷马吐尔沙附近的卡吐沙。

阿肯色河被驯服以后，使得卡吐沙成为全世界最繁华的内陆港口。总长度为445英里、最小水深9英尺阿肯色河航运工程共有17座闸坝，其中12座位于阿肯色州，5座位于奥克拉荷马州。

4．美国阿肯色河流开发的鱼类问题

尽管小爱因斯坦的泥沙理论为开发阿肯色河流的水运事业的发展作出了贡献，但是阿肯色河流的航运系统经过几十年的运行，仍然受到很多人的指责：“鱼类象人一样喜欢各种各样的生存环境，河流中的鱼，需要狭窄，需要宽阔；需要深潭，也需要浅滩；需要激流，也需要缓流；需要直流也需要旋流；需要淤泥，需要沙石；需要阳光，也需要阴影。但是人工将河流裁弯取直，影响了鱼类的生存环境。”

溯河鱼类的问题，给水利水电水运开发带来了难题，传统的水力学知识很难进一步分析和解决这一问题，迫切需要探索新的途径研究水流对动植物生命及肌体的影响。

5．生态水力学的萌芽及进展

为了解决鱼类与水电开发的关系，人们提出水力学理论需要进一步发展，并提出将生态科学和水力学复合在一起，从生态科学的角度研究水力学、于是生态水力学作为一门新的学科就诞生了。

生态水力学是跨学科研究，不但涉及到生态科学和水力学，也涉及到法律、机构、政策、技术评估等很多方面。从1990年开始，经过6年的紧张筹备，1996年国际水力学协会（IAHR）成立了生态水力学研究分会，目的是推动水力工程水文和生态问题的整合与发展。美国爱达荷大学博斯（BOISE）分校1998年成立了美国首家生态水力学研究小组（ECOHYDRAULICSRE 相关热词搜索： 阿肯色 水力学 梯级 我所 美国