重煥活力的尼亞加拉

宋鐵軍

在尼亞加拉，最壯麗的大瀑布美景與歷史最悠久的水電站和諧相處了半個多世紀。

每個站在尼亞加拉大瀑布前的人都會感嘆：這是五大湖上的明珠，是上帝賜予美國和加拿大兩國的瑰寶。壯觀的景象每年吸引了全球上千萬的游客，為兩國帶來滾滾財源；而充沛的水利資源，則提供了取之不盡用之不竭的清潔能源，百年歷史的水電站依然煥發活力。

尼亞加拉值得驕傲的，不僅是氣勢磅礴的景象，更是百年來人類與自然的和諧。

美國水利的發祥地

來尼亞加拉之前，從《能源》雜志編輯那里領受的任務是，拍一組照片，表現尼亞加拉水電站的前世今生。到了美國紐約州的尼亞加拉瀑布城，領略了美景，眺望了對岸的加拿大，才發現任務很難完成。

作為一名普通的游客，在瀑布景區找到水利的因素還是很難。直觀的有兩處：一是尼亞加拉瀑布公園里發明家尼古拉斯·特斯拉的雕像，尼亞加拉最早的水電站建成后，利用特斯拉的交流電技術建設了世界上第一條電網，將電力輸送到幾十公里外。還有一處在加拿大一側，距離最著名的景觀馬蹄瀑布咫尺之遙，有一處變電站的遺址。水電站在哪兒？查看地圖才發現，都在幾公里之外，遠離景區。

在紐約州電力局的規劃中，尼亞加拉所在的地區（包括布法羅市、尼亞加拉瀑布城、劉易斯頓市）屬于西紐約地區，水電是這里的主要能源。這里也是美國水利的發祥地。

尼亞加拉河橫跨美國紐約州與加拿大安大略省的邊界，是連接伊利湖和安大略湖的一條水道，全長僅54公里，海拔卻從174米直降至75米，上游河段河面寬闊，從距伊利湖北岸32公里起河道變窄，水流加速，在一個90°急轉彎處，河道上橫亙了一道石灰巖構成的斷崖，形成了尼亞加拉瀑布。水勢澎湃，濤聲震天。

133年前，也就是1881年，尼亞加拉河上的第一個水力發電站建成，瀑布上傾瀉的水流被轉化成電力，驅動了當地磨坊的機器，點亮了村莊街道的路燈。1897年，第一座10萬匹馬力的發電站建成，同年，美國西屋公司在尼亞加拉水電站的首臺交流發電機投入運行，并為35公里外的水牛城供電，從此確立了現代電網的基礎。特斯拉發明的交流發電機和多相交流輸電技術運用于發電站。

此后，尼亞加拉河兩岸相繼建成十多座大大小小的發電站，所生產的電力足以供應美國紐約州和加拿大安大略省總需求的四分之一。

尤其值得一提的，水電影響了一個美國著名城市的興衰。由于尼亞加拉瀑布發電站和電網，布法羅成為北美洲第一個大規模供電的城市，因此有“光城”之稱。電力促進了鋼鐵、面粉業等工商業發展，并吸引了來自愛爾蘭、意大利、德國和波蘭的移民。這個邊陲小城一度發展成美國第七大城市，和最富有的五大城市之一。布法羅在上世紀四五十年代達到鼎盛階段，甚至當時紐約的許多建筑也是模仿布法羅而建的。而它的衰落，則是因為其他城市的崛起。

今日布法羅成為紐約州的文化、教育和醫療中心之一。2005年被《讀者文摘》選為美國最清潔城市第三位。2001年被《今日美國報》選為“美國最友善城市”。但它也有尷尬一面，很多游客只是途經這里，去幾十公里外的尼亞加拉瀑布游覽。這里有著名的香辣雞翅，以及最著名的“奧巴馬香辣雞翅套餐”。

1956年，尼亞加拉水電遭遇一場災難，由于滑坡，最大的水電站嚴重受損，電力生產大幅削減，導致成千上萬的制造業工作崗位岌岌可危，周邊城市的經濟發展停滯不前。為充分發揮尼亞加拉河上的水電潛力，1957年，美國國會通過了尼亞加拉水電站重建方案，并授予為期50年的聯邦的許可證。

當時，建筑大師、后來擔任紐約電力局主席的羅伯特·摩西預計，重建后的尼亞加拉發電項目一期將在三年內完成。工程果然如期完成，其中一座發電站以他的名字命名。

羅伯特·摩西水電站又名尼亞加拉水電站，距離最近城市為劉易斯頓。水電站進水口位于瀑布上游，通過兩條凈寬14米，高20米的城門形隧洞引水至前池，經13條直徑7.3-8.7米的壓力鋼管引入水電站水輪機。尾水泄入尼亞加拉河。廠房為半露天式，全長561米，裝13臺15萬千瓦機組，總裝機容量195萬千瓦，平均年發電量150億千瓦時。

重建后的尼亞加拉發電成為當時西方規模最大的水利發電項目，時任美國總統約翰F.肯尼迪稱其為：“杰出的工程成就、展現給世界的范例”。尼亞加拉水電站的聲譽吸引了來自世界各地的工程師和游客。

又一個50年，活力重現

進入新世紀，歷經百年滄桑的尼亞加拉水電站重新煥發活力。

紐約州電力局這樣介紹尼亞加拉：“這是一個偉大的世界自然奇觀。同時，尼亞加拉大瀑布的動能也可以產生最經濟的水力能源。”

今天，尼亞加拉瀑布發電站是紐約州最大的電力機構，發電量為2400萬千瓦。這種低成本的電力，每年為居民和企業節約數億美元。

2007年9月1日，紐約州電力局獲得了新的聯邦的許可證，尼亞加拉發電站將繼續提供清潔、穩定的、無碳的水力發電，有效期和上次一樣，仍為50年。

尼亞加拉發電站位于瀑布下游約4英里，包括兩個主要設施：羅伯特·摩西發電站和劉易斯頓發電站，分別有13臺和12臺渦輪機組。在兩個發電站之間，是一個可容納7.4億加侖的水池；劉易斯頓發電站還配置有一個1900英畝的水庫，提供額外的水利供應。

尼亞加拉大瀑布城下的導管，以每秒37.5加侖的速度，將河水引到劉易斯頓，在那里，河水流經羅伯特·摩西發電站的渦輪發電機，將機械能轉化為電能。

在晚上，當電力需求低時，劉易斯頓發電站成為一個泵站，將前池的水輸送到水庫。而在白天，當用電高峰來臨時，劉易斯頓又開始啟動發電機，像摩西發電站一樣發電。利用這種方式，水可以產生兩倍的效能。

2006年，紐約州電力局投入3億美元，完成了羅伯特·摩西發電站的升級和現代化改造，所有13個渦輪機都被替換，發電設備也進行了改造，使得發電站能在21世紀發揮最大的效能。2012年，又投入4.6億劉易斯頓發電站項目升級改造。

美國和加拿大共同擁有尼亞加拉河的資源。半個世紀多以來，兩國履行了承諾，維護了瀑布的美景。

的確，如何既保持尼亞加拉大瀑布的美景，同時又滿足對電力的需求？必須實現完美的平衡。美國和加拿大于1950年簽署條約，規定了引水發電的用水量。從伊利湖流入尼亞加拉河的河水，平均流量為每秒20萬立方英尺（150萬加侖）。協議要求在每年四月到十月旅游旺季的白天，流量必須保持在每秒10萬立方英尺，晚上和一年內其他幾個月，流量可以減少一半。

此外，兩個國家的設計都是在自己的國土上，從瀑布的上游開挖引水水渠，通過直徑巨大的地下管道將水輸送到大壩前面的水庫。水利設施是建設在地下或隧洞中，因此，不會破壞景區原貌。

1996年至2005年間，加拿大安大略電力公司對SAB2發電站進行了升級改造，使其發電能力大幅提升，為此需要引更多的水發電，于是，開鑿了尼亞加拉隧洞。SAB1和SAB2水電站全部為地下廠房，隧洞外，就是壯麗的大瀑布。

來這里的游客，如果時間充裕，可以到瀑布北部幾公里外的尼亞加拉瀑布發電站游客中心參觀，這里有互動展覽，3D 照片展覽，包括水電渦輪機、計算機游戲和關于水電如何產生的講解。

展覽館里中有一幅標語：“科學家總是在尋求更清潔、更有效的生產和輸送電力的方法。”