山河為證，黃河上的“中國紅”探訪李家峽水電站

◎ 文 | 王芳麗 編輯 | 任紅

鳥瞰李家峽水電站 供圖：黃河上游水電開發(fā)有限責任公司

我們印象中的黃河，滾滾黃流奔騰不息，泥沙淤積異常嚴重，有的地方河床抬高，甚至形成地上懸河。但上游的黃河，有另一番模樣——

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。

新中國成立后，黃河上游梯級電站逐漸成型，這其中叫得響名字的，有中國首座百萬千瓦級水電站——劉家峽水電站，還有被稱為黃河“龍頭”電站的龍羊峽電站……

而于80年代后期開工建設(shè)的李家峽電站，單機容量40萬千瓦，首次突破龍羊峽水電站的32萬千瓦，總裝機容量達到200萬千瓦。

在中國水電領(lǐng)先世界的今天，李家峽水電站的成績也許平平無奇，然而正是因為有了許多像劉家峽、龍羊峽、李家峽這樣的先行者，在壩工技術(shù)和機組國產(chǎn)化的道路上不斷摸索，中國水電才得以不斷勇攀高峰，領(lǐng)先世界。

輝煌還將延續(xù)，但歷史不會被遺忘。李家峽電站在黃河干流電站中，究竟扮演著怎樣的角色？在中國水電史上，又有怎樣的風采？讓我們一起走近李家峽電站現(xiàn)場，一睹這位水電“老將”的發(fā)展現(xiàn)狀。

銅墻鐵壁，擁抱逝水流年

時間回到1987年，李家峽電站經(jīng)過10年的勘察、設(shè)計工作，終于正式動工興建了。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。

李家峽電站興建之時，正是水電機組國產(chǎn)化和壩工技術(shù)發(fā)展的黃金時期，大批總裝機百萬千瓦級水電站都在這一時期開工建設(shè)，雖有部分前人經(jīng)驗可供借鑒，但每個電站的自然條件差別巨大，電站建設(shè)者們面對的依然是一條條荊棘之路。因而這一時期的電站，普遍都帶有一點實驗性質(zhì)，那就是敢于創(chuàng)新，大膽使用新技術(shù)，為后來的筑壩技術(shù)和機組國產(chǎn)化水平的提升提供了寶貴的經(jīng)驗。

李家峽水電站作為當時西北最大的水電站，創(chuàng)造了許多至今仍然值得一提的領(lǐng)先成績：

國內(nèi)首臺單機容量?40萬千瓦機組；大型引水壓力鋼管裸露于大壩表面（背后）設(shè)計方案，屬國內(nèi)首創(chuàng)；首次采用壩后（廠房）梅花狀雙排機組布置；最大壩高165米，是當時中國最高的雙曲拱壩。

也許只有去過李家峽，才知道創(chuàng)造出這樣的成績有多難。

2021年8月，我們踏上第一批“中國大壩行”項目的最后一站，探訪黃河上的李家峽和龍羊峽。李家峽離西寧市區(qū)不算遠，驅(qū)車一個多小時就到了，道路十分平坦寬闊。一路上我們被公路兩旁藏族、回族、漢族等民族特色建筑所吸引，一直向車外張望。道路兩旁裸露的山體“千瘡百孔”，造型非常奇特，只可惜一晃而過，未能窺得全貌，于是我們迫切地盼望快點到達目的地，好仔細觀賞。

當我終于站在李家峽水電站的觀景平臺上，頓時被眼前景象所震撼。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)。陪同的工作人員告訴我們，這附近不遠處就是坎布拉森林公園，以丹霞地貌著稱。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，你會驚嘆于大自然的鬼斧神工，但當我們真正站在這片土地上，腦袋里只有一個想法——這樣的地方也能建電站？

坎布拉國家森林公園 圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

據(jù)說當時建設(shè)工人們剛到李家峽的時候，也有這樣的疑惑，他們戲稱李家峽峽谷為“紅帽子白身子”，即頂部為紅砂巖，底部為風化灰白巖石。李家峽水電站是黃河上首個采用招標方式建設(shè)的大型水電站，而電站主體工程的中標者正是曾經(jīng)建設(shè)了劉家峽、龍羊峽兩座百萬千瓦級大型水電站的水電四局。1987年8月，水電四局的工人們發(fā)揮水利建設(shè)者吃苦耐勞的“鐵人”精神，迅速從龍羊峽的“戰(zhàn)場”上揮師到李家峽，以十年時間鑄就鋼鐵般穩(wěn)固的李家峽。

李家峽水電站所處位置的巖層是10億年前地殼活動時，從地球深處噴發(fā)的堆積體，在地質(zhì)學上稱為“4-5類”的“圍巖”，其特點是裂縫發(fā)育迅速，峽底巖層斷槽縱橫，為黑云更長質(zhì)帶狀混合巖，黑云角閃斜長片巖，間夾有花崗偉晶巖脈，破碎的巖體隨處可見。這種復(fù)雜的地質(zhì)條件，在當時已建和在建的電站中都極為特殊罕見。

據(jù)當時李家峽電站的施工日志記載：在全長1176米的導(dǎo)流洞主洞開挖中，累計塌方314次。廣大建設(shè)者為解決這一問題，開始普遍推行“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，制服了塌方問題。據(jù)說當時有一位瑞典專家在李家峽導(dǎo)流洞施工現(xiàn)場考察后曾驚呼：這簡直是在面包里面打洞子！

李家峽水電站 供圖：黃河上游水電開發(fā)有限責任公司

不僅洞子難打，大壩主體建設(shè)和邊坡治理同樣是一場硬仗。

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。

我們在現(xiàn)場看到的李家峽水電站，大壩橫立在V形峽谷之中，橫向縱向都是光滑的弧面，與壩肩相連的兩岸山體，也都用混凝土做了硬化處理。據(jù)了解，由于大壩基礎(chǔ)和兩岸壩肩地質(zhì)條件復(fù)雜，為了保證電站建設(shè)的質(zhì)量，建設(shè)者們采用了許多新技術(shù)。例如，對雙曲拱壩壩肩巖體深層抗滑穩(wěn)定采用抗剪傳力洞混凝土網(wǎng)格置換及大噸位預(yù)應(yīng)力錨索加固；對近壩大型庫岸滑坡采用“削頭”減載和“壓腳”措施；對下游消能區(qū)滑坡則采用大型模袋混凝土護坡，輔以錨索加固及加強排水等處理措施。

山體破碎，就把兩岸山體用錨索像納鞋底一樣“縫”的緊致牢固，再大面積噴上混凝土，李家峽頓時就變得銅墻鐵壁一般，擁抱著奔流而下的黃河。我所常見的大壩，兩岸邊坡基本都是青草如茵，而李家峽的邊坡由根據(jù)山體走勢建成一個個混凝土多邊形，上面布滿了密密麻麻的錨索，看起來十分具有“科技感”。

大壩建成后的20多年間，質(zhì)量和安全經(jīng)受住了時間的考驗，裂縫、變形等問題都在預(yù)測范圍內(nèi)，邊坡及滑坡體也因上述舉措保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)?？梢哉f，李家峽水電站的建設(shè)為后來國內(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。

披荊斬棘，在實驗中前行

李家峽電站大壩壩高為165米，壩基最寬處達45米，壩頂寬僅8米。由于壩址所在地峽谷過于狹窄，規(guī)劃的5臺40萬千瓦的機組無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臺明廠房和2臺窖洞式地下廠房。后來鑒于壩址地質(zhì)條件不良，拱壩壩肩不穩(wěn)定等因素，不得不放棄開辟地下廠房的想法。最終建設(shè)者們想到了雙排機組廠房布置，但這種形式在國內(nèi)沒有先例，電站就組織專家到前蘇聯(lián)雙排機組廠房布置電站及莫斯科水電設(shè)計總院進行考察咨詢，并最終確定了這種方案。這是中國首次采用雙排機組布置的水電站，也是世界上最大的雙排機布置的水電站。

李家峽水電站廠房 供圖：黃河上游水電開發(fā)有限責任公司

我們到李家峽電站采訪時，有幸見到了雙排機組的布局。只見兩排機組呈高低落差布局，其前后機組的尾水管為上下兩層重疊布置，上面兩臺機組，下面也是兩臺，但下面一排還留有一個空位，電站工作人員說那是規(guī)劃時留給5號機組的。此時，一期工程四臺機組分別于1997年、1998年、1999年投產(chǎn)發(fā)電。二期工程的5號機組，已于2022年4月開工擴容，預(yù)計在2023年投產(chǎn)發(fā)電。我們來得還不算晚，見到了尚在“成長”中的李家峽。

如果說雙排機組布置的實驗性質(zhì)是迫于壩址的限制，不得已而為之，那么李家峽水電站的4號發(fā)電機，則是主動選擇了蒸發(fā)冷卻新技術(shù)，屬于國內(nèi)首例。

蒸發(fā)冷卻是當時新型冷卻技術(shù)，不僅可以提高材料利用率，降低發(fā)電機定子繞組運行溫度及溫差和發(fā)電機定子熱應(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)備和不占用廠房面積，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，也不會產(chǎn)生事故，可采用減負荷運行，讓發(fā)電機空冷運行或少介質(zhì)蒸發(fā)冷卻運行，待停機后再維修，這是水內(nèi)冷發(fā)電機無可比擬的。

我們在現(xiàn)場了解到，4號發(fā)電機自1999年12月10日正式投入運行至今，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)運行安全可靠，系統(tǒng)維護量很少，因此將于2023年投產(chǎn)發(fā)電的5號機組，也將使用這項技術(shù)。

從李家峽水電站主廠房走出來，我們被壩后4個巨大的引水壓力鋼管所吸引。說實話，這是我第一次見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，就像走進了巨人的世界。工作人員告訴我們，這種設(shè)計方案是李家峽在國內(nèi)首創(chuàng)的，而且這些引水壓力鋼管的整體卷制在當時還取得了技術(shù)上的重大突破。由于李家峽水電站發(fā)電機組的引水壓力鋼管長達920米，內(nèi)徑寬達8米，管壁厚度約2～4厘米，總量達到5000多噸，用傳統(tǒng)的“瓦片組圓法”制造面臨著工期長及工藝復(fù)雜的問題。技術(shù)人員便積極探索新技術(shù)，最終成功研發(fā)出平臺平面對接鋼板，一次卷制成型的新工藝。這項工藝不僅減少了制作工序，為工程建設(shè)節(jié)省了高貴時間，在造價上也節(jié)省了約350萬元的資金，這在當時是國內(nèi)首創(chuàng)，在國際上也處于領(lǐng)先水平。

李家峽水電站泄洪 供圖：黃河上游水電開發(fā)有限責任公司

除此之外，還有大型組合懸臂鍵槽鋼模板取代木制模板、“塑料拔管”取代“盒式灌漿”、混凝土施工縫面處理劑代替人工鑿毛處理施工縫面、纜機不摘（掛）鉤快速運輸混凝土等新技術(shù)、新工藝、新材料的運用，都為中國水電技術(shù)的攀升貢獻了寶貴經(jīng)驗。

梯級調(diào)度，綜合效益再放大

黃河上游來水先后流經(jīng)青海、甘肅、寧夏 3?。ㄗ灾螀^(qū)），水量大而穩(wěn)定，水庫淹沒損失小，水電建設(shè)工程地質(zhì)條件優(yōu)越，河段全長 918 千米，集中落差約1324米，高海拔河段水利資源豐富，水電開發(fā)條件好，經(jīng)濟指標優(yōu)越，是我國水電資源中的“富礦”，被列入國家重點開發(fā)的八大水電基地之一。

航拍青海黃南州尖扎縣康揚鎮(zhèn)和黃河 圖片來源：視覺中國

談到黃河上游水電開發(fā)企業(yè)，首先應(yīng)提國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限責任公司（以下簡稱：黃河公司）,該公司主要承擔黃河上游水電站的開發(fā)、建設(shè)、生產(chǎn)和經(jīng)營等，于1999年10月成立。2000年，李家峽電站正式劃轉(zhuǎn)黃河公司。迄今為止，黃河公司擁有黃河上游龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽、積石峽、大通河流域、陜西嘉陵江、西藏波羅等水電站18座，并按照“流域、梯級、滾動、綜合”的開發(fā)原則，科學開發(fā)、管理水電資源，逐漸形成黃河上游水電基地。

在黃河水量實施統(tǒng)一調(diào)度之前，黃河上游梯級水電站是以發(fā)電為主，兼顧防洪、防凌、灌溉、供水等綜合效益。隨著沿黃社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，沿黃地區(qū)綜合用水要求越來越高，按照國務(wù)院頒布實施的《黃河水量調(diào)度條例》，黃河上游梯級水電站的運用目標從以發(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，也就是黃河上游梯級水庫運行須遵循“以水定電”原則，通過開展黃河上游梯級水電優(yōu)化調(diào)度、補償調(diào)節(jié)，在滿足年內(nèi)各個時期不同綜合任務(wù)的同時，在西北電網(wǎng)中也發(fā)揮著重要的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等作用，保障了西北電網(wǎng)長周期安全穩(wěn)定運行，在新能源接納方面發(fā)揮著重要作用。

李家峽水電站自從成為黃河上游滾動開發(fā)的母體電站以后，綜合效益被進一步放大。在發(fā)電方面，李家峽水庫的總庫容為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容則達到247億立方米，為多年調(diào)節(jié)水庫，當黃河上游水電站形成梯級調(diào)度，龍羊峽水電站則可以根據(jù)實際情況為下游梯級電站科學補水，聯(lián)合調(diào)度，保證下游電站高效、穩(wěn)定發(fā)電。從投運之初，李家峽水電站就主動承擔起西北區(qū)域內(nèi)省間送電的重任，多年來持續(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，僅2008至2020年累計送電甘肅、寧夏就高達94.32億千瓦時，在黃河流域高質(zhì)量發(fā)展之路上首當其沖。

除發(fā)電外，李家峽的防洪、灌溉、防凌、供水等綜合效益在黃河公司統(tǒng)一管理黃河上游梯級電站后，都得到進一步提升，這里就不再贅述。我想特別講講生態(tài)效益的提升，因為這是我們探訪李家峽水電站時，有最直觀感受的一點。

李家峽水電站在籌建之初，就高度重視生態(tài)環(huán)保，通過開展環(huán)境保護和水土保持基礎(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)境的各項有效措施。在正式開工建設(shè)后，更是建設(shè)了生活區(qū)污水處理站、垃圾堆放場、環(huán)境保護監(jiān)測站等環(huán)保系統(tǒng)。電站建成后，李家峽水電站又在魚類繁殖、濕地恢復(fù)、水土保持方面持續(xù)發(fā)力。

在魚類繁殖方面，通過低層排水發(fā)電，保障出庫水溫常年維持低溫水狀態(tài)，為小型鰍科魚類繁殖提供重要的水溫環(huán)境?！敖鼛啄晡覀冞€打算建一個魚類增殖站，以便更好地保護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。通過發(fā)揮庫區(qū)的攔沙作用，李家峽水電站減少水土流失量約1155萬方，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)標準。

紙上了解到的只是冰冷的數(shù)據(jù)，但當我們經(jīng)過李家峽電站沿岸，能清晰地看到、觸摸到山坡上茂密的植被，是那種低矮、堅硬地高原灌木叢和草類，就像曾經(jīng)李家峽的建設(shè)者和如今李家峽的運營者一樣，堅韌地扎根在這片土地上。“庫區(qū)植物以前覆蓋率沒有這么高，我們是看著它一點點綠起來的?！钡拇_，從西寧一路走來，我們也感受到越靠近電站，草木越茂密。

離開李家峽的那天，陽光格外明媚，我們中途停車，站在高處俯瞰黃河，只見“又高又瘦”的李家峽電站，擁抱著一庫清澈的黃河水。河水猶如一顆“祖母綠”寶石，鑲嵌在紅色的丹霞山體中。走了一會兒再停車看，“祖母綠”變成了“深海藍”，我們驚嘆，水還是那片水，不知是變了天光還是變了角度，水色就不一樣了。但不管是藍是綠，都如寶石般晶瑩剔透，光澤閃耀，是難得一見的人間美景。

遠遠望去，李家峽就像黃河上的“中國紅”，在中國水電史上留下濃墨重彩的一筆，又在新時代繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱，為中國的能源改革貢獻出自己的力量。