梦启新安江
2019-11-06谢泽编辑田宗伟
◎ 文 | 谢泽 编辑 | 田宗伟
烟雨缥缈中的新安江大坝 摄影/ 黎明
新安江水电站位于浙江省建德市境内的新安江铜官峡谷,是中国第一座自行设计、自制设备、自行施工建设的大型水电站,被人们誉为“长江三峡的试验田”。新安江电站大坝为混凝土宽缝重力坝,最大坝高105米,水库总库容216亿立方米。电站总装机容量为85.0万千瓦,年发电量18.6亿千瓦时。电站于1957年4月开工,1960年4月第一台机组发电,工程于1965年竣工。1 978年10月全部投产,至今已安全稳定运行近60年。当前,新安江电站主要担负华东电网调峰、调频和事故备用,并有防洪、灌溉、航运、养殖、旅游、水上运动、林果业等综合效益。
新安江水电站是社会主义制度集中力量办大事的范例,是中国水利电力事业史上的一座丰碑、中国人民勤劳智慧的杰作。新安江电站的建设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送了大量人才。新安江水电站先后向富春江、葛洲坝、紧水滩、天荒坪等电站和地方建设输送管理和技术人才1000多人。以两院院士、中国工程院副院长潘家铮为代表的杰出水电专家,以及柴松岳、葛洪升、孙华锋、苏立清、钟伯熙等一批优秀人物,就是在新安江水电站经过锻炼,先后走向水电战线各个战场和领导岗位的。
三年实现发电:新中国的水电奇迹
开发新安江水电站原是国家第二个五年计划的项目,随着社会主义改造基本完成,社会主义建设在全国全面展开,这时,华东地区,尤其是沪、杭、宁等长江三角洲地区的经济增长与电力供求矛盾日益突出。为满足长江三角洲地区,特别是上海市工农业生产发展的电力需求,1956年春,国家水利电力工业部提出了提前建设新安江水电站的请求。
我国在第二个五年计划中计划建设容量在60万千瓦以上的电站有九座。这九座电站中的任何一个电站要提前上马,不仅关系到国家计划的改变,更关系到国家的财力以及建设电站所需的各项物资、技术、人员等能否保证。面对水利电力工业部的请求,周恩来总理在多次主持国务院会议进行研究,听取各方专家的意见,进行深入论证后,于1956年6月20日亲自批准将我国第一座大型水力发电站——新安江水电站项目提前列入国家第一个五年计划和1956年计划项目,工程立即上马。
由上海勘测设计院编制的初步设计书经批准后,从1956年8月起,新安江水电站工程着手进行内外交通、生产生活用房、施工附属企业等准备工程施工。1957年4月,新安江水电站主体工程正式动工兴建。两万名职工云集在新安江两岸、上下游10公里范围内的建设现场,在浙江、安徽和上海各界人民的大力支援和全国近百个科研院校、工矿企业的协作下,自力更生,艰苦奋斗,施工进度不断加快,工期一再提前。1957 年8 月开工后,工程量达10 万立方米的第一期木箱填石围堰仅用115 天,到1 月21日就实现合龙。右岸河床大坝基础石方开挖工程迅速展开,1958年混凝土浇筑工作面陆续移交。大坝混凝土于1958年2月18日开始浇筑,比原计划提前半年,到1958年8月,大坝右坝体就升出了水面。同年10月1日左岸二期围堰实现合龙,新安江水电站工程由一岸施工到全河段施工,工程建设进入了一个新阶段。
新安江大坝 摄影/ 帅以正
正在运行的新安江水电站 摄影/ 黎明
1959年9月21日,新安江水电站最后一个导流底孔顺利封堵,水库提前15个月开始蓄水。同年底,由哈尔滨电机厂试制成功的第一台7.25万千瓦水轮发电机组安装完毕,1960年4月开始发电,比原定计划提前了20个月。电站从正式开工到首台机组发电,只花了3年时间;1960年5月,第二台机组发电;9月,电站通过220千伏新安江-杭州-上海高压输电线路向杭州、上海送电。至1977年10月最后一台机组安装调试完成,新安江水电站全部机组共66.25万千瓦全部投入系统发电。1999年4月,新安江水电站增容改造,2005年完成后装机容量提升为82.75万千瓦,额定总出力提高27%以上。
大宽缝重力坝:新安江的“轻巧”设计
新安江水电站的坝址,选择在靠近下游的铜官峡谷中,地质条件复杂。历经了远古时期剧烈的地质构造运动,整个底层发生了倒转,产生了褶皱,使基岩中出现了大大小小的断层、破碎带、节理和裂隙。经过漫长岁月,基岩表面强烈风化,特别在断层和裂隙相交处,往往破碎成碎块。在这样的条件下修建一座高水头大坝,是一个巨大的设计施工难题。
为解决这个难题,勘测设计人员对铜官峡的复杂地质情况做了详细的调查,充分掌握了地质资料,选择了一条最合适的坝轴线。针对坝基地质缺陷,首先进行大量开挖,把表层破碎岩石尽量爆破挖除。然后再进行灌浆修补工作,用钻机在岩石中钻出孔后,用高压水冲洗岩石内的裂隙节理,再用高压将水泥浆灌入裂隙中,把破碎的岩石胶结成一个牢固的整体。此外对坝基上的一些断层、页岩、破碎带等,都作了细致的加固工程。新安江电站蓄水后,精密观测测量结果显示,坝基渗漏量合乎标准,大坝未出现不利的沉陷、断裂、错动和坍方,完全满足了设计要求。
新安江水电站的拦河坝是一座混凝土重力坝,坝体全长466.5米,最大坝高105米。这座大坝的最大特点在于坝体内设有巨大的宽缝。
重力坝需要分段施工,相邻坝段间会形成一条横向伸缩缝。一般重力坝的这条横缝往往宽约1厘米,缝间设止水系统防止漏水。而宽缝重力坝相邻的坝段除了上下游两端相靠外,在内部会留出一个空腔,这个空腔就被称为宽缝。新安江水电站拦河坝的宽缝宽度,已达坝体总宽度的40%以上,可以称为大宽缝重力坝。
新安江水电站设置宽缝,主要是为了改善坝体工作条件,增加大坝安全性,减少工程量。蓄水后,水在高压之下沿着基础面渗透进来,会形成扬压力,抵消大坝自重,影响大坝安全运行。大坝设置宽缝后,渗透水可以从宽缝中排出,减小扬压力,工程量也大为减低。新安江宽缝重力坝总混凝土量就比实体重力坝节约二三十万立方米。此外,宽缝对大坝的温控、施工、维护、检查都创造了更为有利的条件。
新安江电站运行期间,工程人员通过坝体埋设的测量设备对大坝应力和变形情况进行了观测,证实新安江电站宽缝重力坝的安全性和可靠性。通过在新安江电站上的设计实践,我国的宽缝重力坝设计理论实践获得极大的发展。
多姿千岛湖:新安江水库的大用途
新安江水电站运行已接近60年,其综合利用效益十分显著,不仅对电网安全稳定经济运行起到突出作用,而且在防洪、航运、排灌、渔业、供水、林果业、旅游业、水上运动、生态工程等方面取得显著综合效益,为华东地区的社会经济发展提供了巨大的支持。
发电效益:新安江水电站是华东电网中的一座大型水电站,以发电为主。其发电效益除体现在提供廉价清洁能源外,更重要的是为电力系统提供大量的调峰、调频及事故备用能量,对系统的安全经济运行发挥着重要保障作用。截止到2018年,新安江水电站累计发电956亿千瓦时,为电网安全运行作出重大贡献。
防洪效益:新安江历来水量分布不均,河水骤涨陡落,洪涝灾害频繁。新安江水库自1959年蓄水后,除1966年7月试验性泄洪和其余六个年份的九次泄洪外,其他时间从未泄洪。通过电站调节,百年一遇、千年一遇、万年一遇的洪峰流量可被削减66%、63%、58%,大大减轻了洪水对下游地区的危害,使下游农业产量连续稳产高产。
新安江与兰江的洪水主要威胁建德、桐庐、富阳三县城镇,富春江水电站以及沿岸30万亩农田。新安江水电站建成后,水库总库容178.4亿立方米,在水库正常运行情况下,汛期防洪限制水位为106.5米,相应该水位以上的9.5亿立方米的库容均为防洪库容。由于兰江流域干流没有调节性能较好的建库地形,下游的防洪主要依靠新安江水库对兰江洪水的错峰调洪来实现。新安江水库虽只控制富春江水电站以上流域面积的三分之一,但发生20年到10000年一遇洪水,经新安江水库调节或错峰调节后,其洪峰流量将比天然洪峰流量削减22-28%,使下游20余万亩农田免除20年一遇的洪水灾害,且两岸河滩地上不能筑堤防护的10万亩农亩亦可减免洪灾所带来的损失,下游建德、桐庐、富阳等城市的抗洪能力提高到抵御100年一遇的洪水后,在发生特大洪水时也可减轻洪涝灾害的破坏程度。
新安江一带阳光充足,有适宜早稻生长的良好环境,但夏至前后往往受暴雨洪水的威胁,造成减产。据统计,只要新安江流量超过每秒l0000立方米,下游三县就损失粮食近2.5万吨,加上冲毁房屋、公路、桥梁以及其他公共设施,损失难以计数。新安江水库已多次拦蓄了大于每秒l0000立方米的洪水,大大减轻下游因洪水造成的损失。
航运效益:新安江水库在正常蓄水位108米情况下,有水面573平方千米,使坝址上游原来九曲十八弯、急流浅滩的河流变成一碧平湖,客货运得到良好发展。
新安江属山区河流,洪枯流量相差悬殊,原来一年只有240天通航。而且在屯溪到街口、街口到铜官、铜官到建德市梅城三段航区分别有礁石、浅滩27、30、19处之多,最大的浅滩长2000米,只能通航3-5吨的木船,没有动力船,每年货运量为5-8万吨,没有客运航线。
水库建成后,由于航运条件的改善,上下游的客货运航线大为增加。电站上下游有五吨以上的船只千余艘,货运量、客运量也逐年增大,基本满足了流域内社会经济发展对于水运的需求。
发展水产养殖:新安江的自然鱼产量每年原为50吨,最高也只有105吨。水库蓄水后,库区常年宜渔水面达到400平方千米,占浙江全省水库养鱼面积的50%。新安江库区持续放养鱼苗,捕鱼量逐年增加,1966年最高捕捞量达2560吨以上,至上世纪八十年代末,鱼产量已稳定在3600-4000吨。新安江水库在全国八大水库中,捕捞量、产量、经济效益均列榜首。
顶潮供水:钱塘江下游江水因受潮汐的影响,潮区界可上溯到距河口约140千米的富春江水电站坝下。由于受海水潮汐的影响,增大了江水中的含氯度。据调查,在新安江水库未建成之前,钱塘江水含氯度大于300p.p.m的情况年年发生,1955-1960年平均每年有51天,最多121天。
为了解决钱塘江中含氯度大的问题,采取了顶潮冲淡的办法。河口海岸研究所的研究成果表明:在大潮水时,要求日平均流量大于每秒360立方米才能达到顶潮冲淡的目的;当小潮水时也要求在每秒100-150立方米之间,才能避免杭州市人民吃咸水。调查的典型材料表明:1962-1987年流量小于每秒100立方米的天数有679天,其中619天由于新安江水库合理调度放水顶托咸潮,避免了杭州市民吃咸水,并减少和避免工矿企业生产用水含氯度过高造成的经济损失。
2014年,杭州开工建设千岛湖配水工程,将利用千岛湖的一级饮用水源,从本质上提升城市供水品质。
促进旅游事业发展:新安江蓄水形成了著名的千岛湖景区,库区由于自然环境清静优美、水质清洁,气候宜人,且名胜古迹多,被列为全国重点风景区之一。
新安江水电站和库区千岛湖带动了安徽省歙县、浙江省建德市、淳安县等周边地区旅游事业日益发展,经济效益逐年增长。至2018年,仅建德市接待游客1117万人次,实现旅游总收入108.9亿元。
灌溉效益:新安江水库上、下游约有6.2万亩农田靠江水灌溉,其中电站上游有1.2万亩,下游有5万亩,此外,下游还有5万多亩农田使用新安江水电站的廉价电力进行提水灌溉或排涝。新安江水电站建成后,不但降低了农灌成本,而且供电稳定,较低的发电尾水水温对防止早稻高温逼热、晚稻青枯死苗有一定的作用,为农田丰产创造条件。
除以上列举的几大效益外,新安江水电站在改善局地小气候、促进林果业发展、促进周边城镇和工农业发展等方面也发挥着重要的作用。
新安江水电站从勘测设计到建成发电至今,已走过60多年的历程。60多年的艰苦创业,60多年的沧桑巨变,寄托了水利兴邦的世纪夙愿,承载了绿色水电的光荣梦想,奠定了水电王国的伟业基石,在新中国大型水电的建设、发展史上写下了浓墨重彩的一页。
新安江水库千岛湖摄影/ 陈佳 / 东方 IC