▲李家峽水庫(kù) 供圖/黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
我想象中的黃河,滾滾黃流奔騰不息。但上游的黃河,另有一番模樣——
發(fā)源于巴顏喀拉山冰雪中的一灣清水,在高山峽谷中左突右沖,巨大的地勢(shì)落差使得黃河之水高速奔流,形成了水電建設(shè)的絕佳環(huán)境。
新中國(guó)成立后,黃河上游梯級(jí)電站逐漸成型,這其中叫得響名字的,有中國(guó)首座百萬(wàn)千瓦級(jí)水電站——?jiǎng)⒓覎{水電站,還有被稱(chēng)為黃河“龍頭”電站的龍羊峽水電站……
而于上世紀(jì)80 年代后期開(kāi)工建設(shè)的李家峽水電站,單機(jī)容量40 萬(wàn)千瓦水電機(jī)組,首次突破龍羊峽水電站的32 萬(wàn)千瓦,是我國(guó)當(dāng)時(shí)已投產(chǎn)的單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組。總裝機(jī)容量達(dá)到 200 萬(wàn)千瓦,是當(dāng)時(shí)西北最大的水電站。
新中國(guó)成立后,黃河上游梯級(jí)電站逐漸成型,這其中叫得響名字的,有中國(guó)首座百萬(wàn)千瓦級(jí)水電站——?jiǎng)⒓覎{水電站,還有被稱(chēng)為黃河“龍頭”電站的龍羊峽水電站……
而于上世紀(jì)80 年代后期開(kāi)工建設(shè)的李家峽水電站,單機(jī)容量40 萬(wàn)千瓦水電機(jī)組,首次突破龍羊峽水電站的32 萬(wàn)千瓦,是我國(guó)當(dāng)時(shí)已投產(chǎn)的單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組??傃b機(jī)容量達(dá)到 200 萬(wàn)千瓦,是當(dāng)時(shí)西北最大的水電站。
銅墻鐵壁,記錄火熱歲月
時(shí)間回到 1987 年,李家峽水電站經(jīng)過(guò) 10 年的勘察、設(shè)計(jì)工作,終于正式動(dòng)工興建了。壩址選在青海省尖扎縣與化隆縣交界處的李家峽峽谷中段,距離上游龍羊峽水電站 108.6 公里,是黃河上游規(guī)劃的第三座大型水電站。
李家峽水電站作為當(dāng)時(shí)西北最大的水電站,創(chuàng)造了許多至今仍然值得一提的領(lǐng)先成績(jī):國(guó)內(nèi)首臺(tái)單機(jī)容量 40 萬(wàn)千瓦機(jī)組;大型引水壓力鋼管裸露于大壩表面(背后)設(shè)計(jì)方案,屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng);首次采用壩后(廠房)梅花狀雙排機(jī)組布置;最大壩高 165 米,是當(dāng)時(shí)中國(guó)最高的雙曲拱壩。
當(dāng)我站在李家峽水電站的觀景平臺(tái)上,頓時(shí)被眼前景象所震撼。連片紅色山體在自然環(huán)境的侵蝕下,形成如柱如塔、似壁似堡、似人似獸的奇特形態(tài)。附近不遠(yuǎn)處就是坎布拉森林公園,以丹霞地貌著稱(chēng)。丹霞地貌是由紅色沙礫巖構(gòu)成,巖體表面丹紅如同彩霞。奇峰、方山、洞穴、峭壁是其主要地貌特征。如果單從審美的角度去看,你會(huì)驚嘆于大自然的鬼斧神工,但當(dāng)我們真正站在這片土地上,腦袋里只有一個(gè)想法——這樣的地方也能建電站?
▲青海省尖扎縣坎布拉國(guó)家森林公園 供圖/視覺(jué)中國(guó)
據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)建設(shè)工人們剛到李家峽的時(shí)候,也有這樣的疑惑,他們戲稱(chēng)李家峽峽谷為“紅帽子白身子”,即頂部為紅砂巖,底部為風(fēng)化灰白巖石。這種復(fù)雜的地質(zhì)條件,在當(dāng)時(shí)已建和在建的電站中都極為罕見(jiàn)。
據(jù)當(dāng)時(shí)李家峽水電站的施工日志記載:在全長(zhǎng) 1176 米的導(dǎo)流洞主洞開(kāi)挖中,累計(jì)塌方314次。廣大建設(shè)者為解決這一問(wèn)題,開(kāi)始普遍推行“新奧法”施工,即控制爆破的噴、錨、網(wǎng)、頂、撐等綜合措施,尤其是洞身的混凝土襯砌中,采用取消拱座(以深錨筋裝代替)先澆拱頂、后澆邊墻的“吊頂”澆筑新工藝,制伏了塌方問(wèn)題。據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)有一位瑞典專(zhuān)家在李家峽導(dǎo)流洞施工現(xiàn)場(chǎng)考察后曾驚呼:這簡(jiǎn)直是在面包里面打洞子!
不僅洞子難打,大壩主體建設(shè)和邊坡治理同樣是一場(chǎng)硬仗。李家峽工程初設(shè)審定壩型為拱形整體重力壩。由于河床壩基發(fā)育有多條順河向斷層,且多組構(gòu)造相交切,巖體整體性較差,河床順河斷層的處理難度較大。為提高工程的安全可靠度,節(jié)約混凝土工程量,壩型最后調(diào)整為將大部分荷載傳向兩岸巖體的三圓心雙曲拱壩。
▲李家峽水電站的三圓心雙曲拱壩 供圖/黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
兩岸山體破碎,就用錨索像納鞋底一樣把山體“縫”得緊致牢固,再大面積噴上混凝土,李家峽頓時(shí)就變得銅墻鐵壁一般,擁抱著奔流而下的黃河。大壩建成后的 20 多年間,質(zhì)量和安全經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn),邊坡及滑坡體也保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)??梢哉f(shuō),李家峽水電站的建設(shè)為后來(lái)國(guó)內(nèi)外復(fù)雜地基、高拱壩地基處理及干旱地區(qū)邊坡治理都提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
披荊斬棘,在實(shí)驗(yàn)中前行
李家峽水電站大壩壩高為 165 米,壩基最寬處達(dá) 45 米,壩頂寬僅 8 米。由于壩址所在地峽谷過(guò)于狹窄,規(guī)劃的5 臺(tái) 40 萬(wàn)千瓦的機(jī)組無(wú)法在壩后布局成一整排。最初李家峽水電站的廠房布置形式,選擇的是壩后 3 臺(tái)明廠房和 2 臺(tái)窖洞式地下廠房。后來(lái)受限于壩址地質(zhì)條件,不得不放棄開(kāi)辟地下廠房的想法。最終建設(shè)者們想到了雙排機(jī)組廠房布置,但這種形式在國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例,電站就組織專(zhuān)家到前蘇聯(lián)雙排機(jī)組廠房布置電站及莫斯科水電設(shè)計(jì)總院進(jìn)行考察咨詢(xún),并最終確定了這種方案。這是中國(guó)首次采用雙排機(jī)組布置的水電站,也是世界上最大的雙排機(jī)組布置的水電站。
我們到李家峽水電站采訪時(shí),有幸見(jiàn)到了雙排機(jī)組的布局。只見(jiàn)兩排機(jī)組呈高低落差布局,其前后機(jī)組的尾水管為上下兩層重疊布置,此時(shí),一期工程四臺(tái)機(jī)組已分別于1997 年、1998 年、1999 年投產(chǎn)發(fā)電。二期工程的 5 號(hào)機(jī)組,于 2022 年 4 月開(kāi)工擴(kuò)容,預(yù)計(jì)在 2023 年投產(chǎn)發(fā)電。我們來(lái)得還不算晚,見(jiàn)到了尚在“成長(zhǎng)”中的李家峽。
▲李家峽水電站廠房 供圖/黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
如果說(shuō)布置雙排機(jī)組是迫于壩址的限制,不得已而為之,那么李家峽水電站的4 號(hào)發(fā)電機(jī),則是主動(dòng)選擇了蒸發(fā)冷卻新技術(shù),屬于國(guó)內(nèi)首例。
蒸發(fā)冷卻是當(dāng)時(shí)新型冷卻技術(shù),不僅可以提高材料利用率,降低發(fā)電機(jī)定子繞組運(yùn)行溫度及溫差和發(fā)電機(jī)定子熱應(yīng)力,減少事故隱患,更重要的是比常規(guī)的水內(nèi)冷具有更好的優(yōu)越性。首先,由于其為自循環(huán)系統(tǒng),不需要另外的水處理設(shè)備;其次,消除了由于泄漏和氧化物堵塞造成事故的可能性,即使發(fā)生冷卻介質(zhì)泄漏,也可以讓發(fā)電機(jī)空冷運(yùn)行或少介質(zhì)蒸發(fā)冷卻運(yùn)行,待停機(jī)后再維修,這是水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)無(wú)可比擬的。
我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)了解到,4 號(hào)發(fā)電機(jī)自 1999 年12 月 10 日正式投入運(yùn)行至今,蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠,系統(tǒng)維護(hù)量很少,因此將于 2023年投產(chǎn)發(fā)電的 5 號(hào)機(jī)組,也將使用這項(xiàng)技術(shù)。
從李家峽水電站主廠房走出來(lái),我們被壩后 4 個(gè)巨大的引水壓力鋼管所吸引。這是我第一次見(jiàn)到裸露在大壩表面的引水設(shè)施,就像四根巨大的“吸管”排列在壩后,我們從底下仰視,仿佛走進(jìn)了巨人的世界。工作人員告訴我們,這種設(shè)計(jì)方案是李家峽在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的。
▲李家峽水電站壩后 供圖/黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
而且這些引水壓力鋼管的整體卷制在當(dāng)時(shí)還取得了技術(shù)上的重大突破。由于李家峽水電站發(fā)電機(jī)組的引水壓力鋼管長(zhǎng)達(dá) 920 米,內(nèi)徑寬達(dá)8 米,管壁厚度約 2-4 厘米,總量達(dá)到 5000 多噸,用傳統(tǒng)的“瓦片組圓法”制造面臨著工期長(zhǎng)及工藝復(fù)雜的問(wèn)題。技術(shù)人員便積極探索新技術(shù),最終成功研發(fā)出平臺(tái)平面對(duì)接鋼板,一次卷制成型的新工藝。這項(xiàng)工藝簡(jiǎn)化了制作工序,為工程建設(shè)節(jié)省了寶貴的時(shí)間和資金,這在當(dāng)時(shí)是國(guó)內(nèi)首創(chuàng),在國(guó)際上也處于領(lǐng)先水平。
梯級(jí)調(diào)度,綜合效益再放大
黃河上游河段全長(zhǎng) 918 千米,集中落差約 1324 米,高海拔河段水利資源豐富,水電開(kāi)發(fā)條件好,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越,是我國(guó)水電資源中的“富礦”,被列入國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的八大水電基地之一,建成、在建和規(guī)劃建設(shè)的水電站達(dá)到39座。
▲黃河上游梯級(jí)電站示意圖 供圖/黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
隨著沿黃社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,沿黃地區(qū)綜合用水要求越來(lái)越高,按照國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《黃河水量調(diào)度條例》,黃河水量實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度,上游梯級(jí)水電站的運(yùn)用目標(biāo)從以發(fā)電為主,轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑篮?、防凌、灌溉、供水等綜合利用為主,兼顧發(fā)電,梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行遵循“以水定電”原則,優(yōu)化調(diào)度、補(bǔ)償調(diào)節(jié)。
黃河上游梯級(jí)電站實(shí)行聯(lián)合調(diào)度以后,李家峽水電站綜合效益被進(jìn)一步放大。在發(fā)電方面,李家峽水庫(kù)的總庫(kù)容為 16.5 億立方米,為日、周調(diào)節(jié),而其上游的龍羊峽水電站總庫(kù)容則達(dá)到 247 億立方米,為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。當(dāng)黃河上游水電站形成梯級(jí)調(diào)度,龍羊峽水電站則可以根據(jù)實(shí)際情況為下游梯級(jí)電站科學(xué)補(bǔ)水,聯(lián)合調(diào)度,保證下游電站高效、穩(wěn)定發(fā)電。從投運(yùn)之初,李家峽水電站就主動(dòng)承擔(dān)起西北區(qū)域內(nèi)省間送電的重任,多年來(lái)持續(xù)將“清潔黃河電”沿黃河流域送至甘肅、寧夏,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),僅 2008 至 2020 年累計(jì)送電甘肅、寧夏就高達(dá) 94.32 億千瓦時(shí)。通過(guò)聯(lián)合調(diào)度,李家峽水電站防洪、灌溉、防凌、供水等綜合效益也得到進(jìn)一步提升。
此次探訪李家峽水電站,最直觀的感受是其生態(tài)效益的發(fā)揮。李家峽水電站在籌建之初,就高度重視生態(tài)環(huán)保,通過(guò)開(kāi)展環(huán)境保護(hù)和水土保持基礎(chǔ)調(diào)研及論證工作,制定了預(yù)防水土流失和改善生態(tài)環(huán)境的各項(xiàng)有效措施。電站建成后,李家峽水電站又在魚(yú)類(lèi)繁殖、濕地恢復(fù)、水土保持方面持續(xù)發(fā)力。
在魚(yú)類(lèi)繁殖方面,通過(guò)低層排水發(fā)電,保障出庫(kù)水溫常年維持低溫水狀態(tài),為小型鰍科魚(yú)類(lèi)繁殖提供重要的水溫環(huán)境?!敖鼛啄晡覀冞€打算建一個(gè)魚(yú)類(lèi)增殖站,以便更好地保護(hù)黃河上游的水生生態(tài)?!崩罴覎{水電站的工作人員告訴我們。
在濕地恢復(fù)和水土保持方面,李家峽水電站蓄水后 , 近年位于龍羊峽下游、李家峽回水的貴德濕地面積明顯增加。通過(guò)發(fā)揮庫(kù)區(qū)的攔沙作用,李家峽水電站減少水土流失量約 1155 萬(wàn)方,極大地提高了電站所在河段枯水期的水環(huán)境容量,保障了該河段生態(tài)環(huán)境用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
紙上了解到的只是冰冷的數(shù)據(jù),但當(dāng)我們經(jīng)過(guò)李家峽水電站沿岸,能清晰地看到、觸摸到山坡上茂密的植被,是那種低矮、堅(jiān)硬的高原灌木叢和草類(lèi),就像曾經(jīng)李家峽的建設(shè)者和如今李家峽的運(yùn)營(yíng)者一樣,堅(jiān)韌地扎根在這片土地上。
“庫(kù)區(qū)植物以前覆蓋率沒(méi)有這么高,我們是看著它一點(diǎn)點(diǎn)綠起來(lái)的?!钡拇_,從西寧一路走來(lái),我們也感受到越靠近電站,草木越茂密。
▲李家峽水庫(kù) 供圖/圖蟲(chóng)創(chuàng)意
離開(kāi)李家峽的那天,陽(yáng)光格外明媚,我們中途停車(chē),站在高處俯瞰黃河,只見(jiàn)“又高又瘦”的李家峽水電站,擁抱著一庫(kù)清澈的黃河水。河水猶如一顆“祖母綠”寶石,鑲嵌在紅色的丹霞山體中。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去,李家峽就像黃河上的“中國(guó)紅”,在中國(guó)水電史上留下濃墨重彩的一筆,又在新時(shí)代發(fā)光發(fā)熱,為中國(guó)的能源改革貢獻(xiàn)力量。