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栉风沐雨 沧桑百年——我国水电建设艰难而辉煌的历程

2011-05-18张建新

中国三峡 2011年1期
关键词:水电水电站工程

张建新

2010年10月26日,是长江三峡水利枢纽工程一个永载史册的日子——

这天,三峡工程试验性蓄水首次达到设计要求的175米高程。这是三峡工程建设运行的一个重要里程碑。这一天,三峡工程向世人发出庄严宣告:三峡工程从此将义不容辞地肩负起中国人民赋予它的伟大使命!

星光初亮石龙坝

1910年8月21日,大清宣统二年七月十七,由云南民间资本集资兴建的中国大陆第一座水电站——石龙坝水电站,在昆明市郊滇池出口螳螂川上开工建设,开创了中国人自己建设水电站的历史。此前的1878年,法国建成世界上第一座水力发电站——耶格水电站,装机25kW;石龙坝水电站初始装机480kW,电站建设按国际招投标程序采购工程设计、机电设备,聘请了两名德国工程技术人员进行设计和工程指导,而拦水坝、引水渠、发电厂房等水工建筑物则由中国当地的泥瓦工、木工、石匠们施工,水轮发电机组由德国福伊特和西门子公司制造,整个工程由云南民族工商业翘楚人物进行全过程建设管理运营,工程还同步建成了当时我国电压等级最高(23kV)、线路最长(34km)的输变电线路,建造了真正意义上中国第一座水电站并运行至今,为昆明送去了第一缕现代工业之光,开始了中国水电事业艰难而辉煌的征程。

不堪回首小丰满

辛亥革命虽然结束了满清政府的统治,但旧中国积弱积贫、体大力衰、军阀混战、一盘散沙。“九一八事变”后,日本帝国主义逐步发动侵华战争,为了“以战养战”,关东军以“创造东北产业之原动力”为名,在1933年指令伪“满洲国”产业部对松花江进行综合调查,1936年伪“满洲国”政府将在丰满修建水力发电站列入开发计划。1937年5月,日伪水电局长、日本水力发电专家本间德雄正式提交《丰满发电所计划书》,标志着丰满发电站的建设正式开始。

丰满水电站设计装机容量56万kVA(相当于48.8万kW),于1937年7月正式动工修建,1942年8月截断江流,开始蓄水;1943年3月两台机组开始发电,但直到1945年日本投降国民党政府接收时,电站实际装机容量仅13.25万kW。工程实际投资约2.37亿日元,全部由伪“满州国”国债支付。也就是说,是用当时东北老百姓的钱修建了丰满水电站。

丰满水电站工程浩大,当时生产力低下,没有像样的施工机械,主要靠人工完成。伪满洲国在中国东北、内地骗招了大批劳工。从1937年到1941年,参加修建丰满水电工程的劳工总数超过12万人。劳工的生活条件和劳动条件极为恶劣,仅1938年即减员劳工14512人,其中,除极少数得以逃跑外,大多数人是病死、累死、因各种工伤事故死亡,或惨遭日伪杀害的。丰满水电站工程的“万人坑”,就是中国劳工用血肉之躯筑成丰满大坝的历史见证。

高峡平湖 摄影/黄正平

1948年东北解放后,人民政府即委托苏联彼得格勒水电设计院做出丰满水电站修复和扩建工程的设计;首先采取加固大坝措施,接着在坝基和坝体内进行钻孔灌浆,至1953年土建工程基本完成后陆续安装新的发电机组,经三次改扩建,现总装机容量达100.25万kW,是东北电网中的一座骨干电站。

旧中国命运多舛,民不聊生,水电建设坎坷艰难,水电开发速度远不及欧美等强国,国民党政府统治的37年中,只建设过一些小水电站,总装机容量约1万kW;直到1949年解放,全国大陆水电总装机仅16.3万kW(含小丰满),当年发电量7.1亿kWh。

新安江水力发电厂 摄影/王亚平/CFP

意气风发新安江

新中国建立时百废待兴,但中国共产党的领导和社会主义制度的建立,为我国水电发展奠定了政治基础。

1954年,由毛泽东主席点题,随后浙江省委书记谭震林拍板、苏联专家选定坝址,周恩来总理亲临现场指导,数万建设者风餐露宿艰苦奋战,20余万移民献出土地,开始建设并在1960年发电投产的新中国“自主设计、自制设备、自己建设”的第一座现代化大型水电站——新安江水电站,就是我国水电建设的光辉范例。

新安江水电站坝型为混凝土宽缝重力坝,最大坝高105m,坝顶长度465.4m,是当时全国第一座百米以上的高坝大库。总装机容量66.25万kW,设计年发电量18.6亿kWh,兼有防洪、灌溉、养殖、旅游等效益。现在国人皆知的旅游胜地千岛湖,实际上就是新安江水库,已成为国家级示范森林公园。

新安江工程于1956年6月被列为国家“一五”计划,1957年开工,1960年4月即投产发电,是社会主义制度能够集中力量办大事的范例,是中国水利电力事业上的一座丰碑,为国家建设大型水电站积累了宝贵经验,也为国内多座大中型水电站输入了大量人才。

在第一个五年计划和1964年开始的“三线建设”时期,中国掀起了两次水电建设的高潮,自力更生建设了福建古田溪、浙江黄坛口、安徽佛子岭、北京官厅、辽宁大伙房、四川狮子滩、江西上犹江、云南以礼河、广东流溪河、湖南双牌、贵州猫跳河等一大批中小型水电站,就连新疆和西藏民族自治地区也分别在1955年和1956年建设投产了乌鲁木齐乌拉泊水电站(2400kw)、西藏夺底水电站(660kw);同时期规划和建设了河南三门峡、甘肃刘家峡、盐锅峡、宁夏青铜峡、湖北丹江口、湖南柘溪、凤滩、广西西津、大化、四川龚嘴、贵州乌江渡等大型水电站;湖北葛洲坝、吉林白山、湖南东江、陕西安康、青海龙羊峡等大型特大型水电工程也开工建设。我国的水电建设者还在“履行社会主义国际义务”中走出国门,于1969年开工援建了装机50万kW的阿尔巴尼亚菲尔泽水电站,援建了装机7.4万kW的刚果布昂水电站等国际工程,为国家赢得了荣誉。

这一时期建设的河南三门峡水电工程,由于对黄河泥沙问题的严重性估计不足,片面强调尊重苏联专家的意见,加之急于求成,在对自然规律的认识上存在盲目性,造成工程蓄水后泥沙很快淤积、工程失效、不得不进行重大修改的重大失误,给我国水电建设战线提供了一个深刻教训。

这一时期,国家分别于1954年、1958年、1977年对全国水能资源进行了三次大规模普查,共查勘全国大小河流1400余条,计算河道长度38万余km,查明全国大陆水能资源蕴藏量6.8亿kw,可开发利用量3.8亿kw。初步摸清了我国的水能资源“家底”,为国家制定中长期能源规划、设计和调整能源结构奠定了重要的基础。

1.刘家峡水库大坝 摄影/牛文怡/CFP

2.龚嘴电站电站总装机70万KW,自1971年建成发电30年来,累计发电837.55亿KW.h,实现直接产值70多亿元,相当于电站投资的10多倍。 摄影/彭国平CFP

3.丹江口大坝 摄影/王虎/CFP

4.清江隔河岩大坝 摄影/魏启扬

万里长江第一坝

在中国“三线建设”如火如荼的1970年,湖北宜昌及鄂西、川东地区都成为三线建设重点,一大批国防军工企业和科研单位落户于此,电力严重短缺。

湖北省党政领导认真研究了“长江流域规划办公室”(简称长办)一位普通技术员邱忠恩先上葛洲坝的建议后认为,既然现在战备时期不能上三峡,先上葛洲坝既可解决缺电问题、又可为三峡工程作实战准备,于是众口一词:上葛洲坝!

在征求各方面意见后,周总理让湖北省向政治局写出正式报告。报告送到毛泽东那里,于是有了那段高瞻远瞩的批示:

“赞成兴建此坝。现在文件设想是一回事。兴建过程中将要遇到一些现在想不到的困难问题,那又是一回事。那时,要准备修改设计。”

1970年12月30日,万里长江第一坝——葛洲坝水电工程正式开工。

葛洲坝水电工程是完全由中国自行研究、设计、在长江干流上建设的第一座特大型水利枢纽,兼顾发电、防洪和通航功能。在长江流域规划中属于三峡水利枢纽工程的反调节工程,是长江三峡水利枢纽的重要组成部分。

大坝位于三峡出口南津关下游约3km处,全长2606.5m,最大坝高53.8m,三座船闸设计年单向通过能力为5000万t,其中1号2号船闸可通行万吨级船队。电站安装发电机组共21台,设计总装机容量271.5万kW,平均年发电量141亿kWh,电站以500kV和220kV输电线路并入华中电网,并通过500kV直流输电线路向距离1000km的上海输电120万kW。它是当时我国最大的电站,也是全世界最大的径流式电站。

葛洲坝工程于1970年12月30日开工,1981年1月3日大江开始截流。6月21日三江船闸正式通航,7月31日二江电站一号机组并网发电。至1988年葛洲坝工程全部完成,工程总投资48.48亿元。

葛洲坝工程建设时正处于我国生产力水平较低、工业基础较弱的计划经济时期,施工设备差、工程范围大,土石方工程量达10,804万m3,混凝土浇筑量1,145.8万m3,钢筋制安22.3万t,金属结构制作安装7.7万t,水电机组制造安装271.5万kW,工程施工强度和技术难度都堪称举国之最。

工程兴建过程中进行了大量科研技术工作,解决了大量复杂的技术问题。在枢纽布置方面创造性地采取“一体两翼”、“静水通航、动水冲沙”的方案,合理解决了水流、泥沙之间的矛盾;建设过程中创造了100多项中国水电施工新纪录,将中国水电工程施工技术一举推向世界先进水平!

葛洲坝工程建成后发挥了巨大的经济效益和社会效益,培养锻炼了一支具有高水平的巨型水利水电工程的科研、设计、施工、管理队伍,为中国的水电建设积累了宝贵的经验,也确实为兴建长江三峡工程进行了实战准备。

鲁布革电站 摄影/许云华/CFP

改革潮头鲁布革

党的十一届三中全会确立了新时期“一个中心、两个基本点”的基本路线,国家改革开放的政策为中国水电建设的发展注入了创新前进的活力,云南鲁布革水电站有幸成为了中国水电建设体制改革大潮的弄潮儿。

坐落在滇黔边界黄泥河上装机60万kW的鲁布革水电站在1981年6月经国家批准建设,1984年3月12日,中国驻美大使章文晋代表中国政府签署了《关于鲁布革水电站利用世界银行1.54亿美元贷款的协议》,鲁布革工程成为我国第一个利用世界银行贷款的水电建设项目。但是根据与世界银行的协议,工程引水隧洞工程必须按照国际惯例进行国际招标。在与八国承包商的竞争中,日本大成公司以8463万元最低报价中标。

大成公司派到中国来的仅是一支30人的管理队伍,他们从中国水电十四局雇用了424名劳务工人并发放原标准3倍的工资,采用了先进的施工设备,编制网络进度计划进行管理;隧洞开挖23个月,单头月平均进尺222.5m,相当于我国同类工程的2至2.5倍;还创造了单头进尺373.7m的国际先进纪录。1986年10月隧洞全线贯通,工程质量优良,工期比合同提前了5个月。

1985年底,在引水隧洞工程示范作用强烈冲击下,水电十四局开始在鲁布革厂房工程试行外国先进管理方法,在全国率先进行项目法施工的尝试。他们建立了精干的项目机构,使用配套的先进施工机械,优化施工组织设计,改革内部分配办法,产生了我国最早的“项目法施工”雏形。通过试点,提高了劳动生产力和工程质量,加快了施工进度,取得显著效果。随后水电部还在鲁布革试行了国际通行的工程监理制(工程师制)和项目法人负责制等管理办法,取得了投资省、工期短、质量好的经济效果。

鲁布革工程开创了利用外资、项目管理体制改革和建设模式改革的先河,在水电建设管理上乃至全国基本建设领域形成了“鲁布革冲击波”,使80年代中后期开工的广州抽水蓄能电站、广西岩滩、云南漫湾、福建水口、湖北隔河岩五个百万千瓦级水电站均采用了外资贷款和多渠道筹资建设方式,并相继实行了业主负责制、招标承包制、建设监理制,这些项目在工期、质量、造价控制等方面取得了公认的成绩和进步,成为中国水电建设战线上改革开放时期的“五朵金花”。

于1991年9月正式开工建设、装机330万kW的四川二滩水电站,是我国首次完全按照国际上通行的土木工程菲迪克条款进行国际招标、并将大坝和发电厂房两个主体工程标的授予国际承包商联营体的当时国内最大的水电工程。中国施工单位通过参加联营体或工程分包,逐步学会和熟悉掌握了国际土木工程菲迪克条款的运作规则和管理经验,培训了大批管理技术人员,为日后中国适应WTO环境下水电施工队伍走出国门承包国际水电工程打下了基础。

山清水秀索风营

2005年2月10日,中共中央总书记胡锦涛视察了贵州乌江水电开发公司索风营水电站建设工地。索风营水电站是乌江干流规划梯级电站的第二级。下游距乌江渡水电站74.9km,装机容量60万kW,年平均发电量20.11亿kWh。工程以发电为主,兼有养殖、旅游等效益。

“开发乌江、建设绿色水电公园”是乌江水电开发的管理目标之一。按照环保工程“三同时”原则,索风营在筹建初期便提出了建设绿色水电公园和科普教育基地的规划,施工区完成绿化总面积近20万m2,有效控制了水土流失,美化了库区环境。通过在工程建设同时实施环保措施,“绿色水电公园”如今已经呈现在人们眼前,这里自然生态保护完好,峡谷两岸风光秀丽,库区鸳鸯、白鹭、野鸭等飞鸟成群,并有珍稀鸟类蓑羽鹤出没其间,索风营水电站已经成为乌江七峡中一颗璀璨的水电环保明珠。

事实上,索风营水电站只不过是我国水电建设一直以来十分重视环境保护工作的一个缩影。早在20世纪50年代,《三峡水利枢纽初步设计要点报告》中就对工程可能引起的一些环境影响问题如库尾回水、库岸稳定、地震、泥沙、生物、水库淹没和移民、自然疫源性疾病等,进行了专题调查研究,取得了大量成果并编入了报告中。以后,这类环境影响研究工作一直没有间断,直至1992年国家环保部门正式批准《三峡工程环境影响报告书》。

1983年3月,水电规划总院召开全国水电工程环境影响评价专题会议并下发文件,要求各级设计单位和工程管理局,在水电工程项目可行性研究阶段和初步设计阶段,都必须同时编制“工程项目环评报告书”。

1986年完成的《河流水电规划编制规范》目录中明确设定了水文泥沙、工程地质、水库淹没、环境影响四个必须章节;因此,至80年代后期,几乎所有的水电工程建设项目和河流流域开发规划的勘测设计研究工作中,环境影响评价分析和环保措施已经成为一项必不可少的内容。

与其他行业相比,中国水电建设是最早开展工程项目环境影响评价的行业之一,也是最早开展规划环境影响评价的行业之一。

建设中的三峡升船机 摄影/刘华

举世无双大三峡

长江三峡工程曾经是中国人民的一个伟大的梦。

1917年,孙中山先生就有开发长江三峡水力资源的设想。20世纪40年代,国民政府和美国垦务局合作,对三峡工程也做过一些勘测、设计和研究工作,美国著名水电工程师萨凡奇博士1944年实地考察后,为三峡工程画出了第一张设计蓝图。当然,那时的研究程度都很浅,提出的建设方案也近似于梦想。

新中国成立后,这个梦逐渐向现实接近,但仍然经历了漫长曲折的路。终于,我们在历史和现实的博弈中,改革开放的总设计师邓小平同志承接了新中国中央领导集体和全国人民的意志,充分发扬社会主义民主集中制的优势,以非凡的胆略开工建设了三峡水利枢纽工程,使百年三峡梦想从宏伟蓝图变成了伟大的工程实践。

长江三峡工程是全世界最宏伟、最复杂的超级土木工程,世界上没有哪一个工程可以望其项背。它由枢纽建筑物工程、水库移民工程、输电工程三大部分组成,每一部分都是世界之最。

枢纽建筑物工程主要由超级大坝、超级水电站、超级通航建筑物等三大建筑物组成:

三峡大坝主坝是世界上最大的混凝土重力坝,混凝土浇筑量为2800万m3。坝体上共分层布置泄洪、冲沙、排漂、发电各类过水通道99孔,每孔过水通道均需设置2~3道控制闸门及相应启闭机械;坝体内纵横交错各种用途的廊道,埋设和安装了数万公里的电缆电线、数以万计的各类管道和仪表仪器,俨然地下迷宫。大坝主坝轴线全长2309.47m;茅坪溪副坝轴线全长1840m。

三峡水电站由左岸电站、右岸电站、右岸地下电站、保安电源电站组成,共安装全世界最大单机容量70万kW水轮发电机组32台,5万kW机组2台,总装机容量2250万kW,年均发电量约950亿kWh,是全世界各类发电站中总装机容量最大的发电站。

三峡通航建筑物由双线五级船闸和垂直升船机组成,五级船闸总水头113m,设计年单向通过能力货运量5000万t,双线五级船闸每一级闸室有效尺寸为280m×34m×5m(长×宽×槛上水深)。可通过万吨级船队。是全世界最大的船闸。

升船机为垂直均衡重式,由承船厢、卷扬提升设备、平衡重、承重塔柱及柱顶机房等组成。承船厢外廓尺寸为132.0m×23.4m×10.0m,带水总重量为11800t,一次可通过一条3000t级客货轮。三峡升船机是全世界最大的升船机。

三峡水库总移民人数达116万人,是一项具有自然科学和社会科学双重属性的巨大系统工程,水库淹没涉及湖北省宜昌市所辖的“三县一区”;重庆市所辖的“十县六区两市”。淹没总面积1084Km2,其中陆地面积632Km2,水库总长度为662.9km,水库库岸总长度5930km。是全世界移民人数最多、难度最大的水电工程。

三峡输变电工程是三峡工程三大组成部分之一,也是全世界最大的输变电群体工程。

总体建设规模为:交流线路55个单项工程,线路总长度6519km,交流变电33个单项工程,变电总容量2275万kVA;直流线路3个单项工程,线路总长度2965km、换流站6座总容量1800万kW,全部输变电工程建成后具有向华中900万kW、华东720万kW、广东300万kW、川渝200万kW的送电能力。

今天,全世界最宏伟、最复杂的超级土木工程——宏伟壮丽的长江三峡工程已经由梦想变成了现实,中国水电建设者用铁的事实向全世界证明:中国人民能够建造任何型式、任何规模的水电工程!

三峡左岸电站厂房 摄影/郑斌

西部大开发任重古远

进入新世纪,广西龙滩、云南小湾、景洪、四川瀑布沟、锦屏一二级、贵州构皮滩、青海拉西瓦、金沙江溪洛渡、向家坝等一大批大型特大型水电站在国家西部大开发战略和“西电东送”战略实施之后相继开工或投产发电,2004年和2005年,我国水电装机容量和年发电量先后跃居世界第一;2010年10月,以小湾水电站4号机组投产为标志,中国水电装机已突破2亿kW。

今天,中国水电在国际水电市场也开始崭露头角,苏丹的麦洛维水电站,马来西亚的巴贡水电站,缅甸的太平江水电站,巴基斯坦尼鲁姆-杰卢姆水电站等,均由中国水电建设者建造并提供设备,水电施工已成为我国在国际市场上具有较强竞争力的行业之一,中国水电人的身影和业绩已誉满天下!

中国经济社会的可持续发展离不开能源,水力发电集一次能源和二次能源开发为一体,发电过程没有任何污染物和温室气体排放,是当今世界上最成熟、最经济、最可能进行大规模开发利用的可再生能源。在科学发展观的指引下,民生水电、绿色水电、生态水电、和谐水电,中国水电事业前程似锦,中国水电人任重道远!

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