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，形成了水電建設的絕佳環境。

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，在壩工技術和機組國產化的道路上不斷摸索，中國水電才得以不斷勇攀高峰，領先世界。

輝煌還將延續，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場，一睹這位水電“老將”的發展現狀。

銅墻鐵壁，擁抱逝水流年

時間回到1987年，李家峽電站經過10年的勘察、設計工作，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，正是水電機組國產化和壩工技術發展的黃金時期，大批總裝機百萬千瓦級水電站都在這一時期開工建設，雖有部分前人經驗可供借鑒，但每個電站的自然條件差別巨大，電站建設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，那就是敢于創新，大膽使用新技術，為后來的筑壩技術和機組國產化水平的提升提供了寶貴的經驗。

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

國內首臺單機容量?40萬千瓦機組；大型引水壓力鋼管裸露于大壩表面（背后）設計方案，屬國內首創；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。李家峽離西寧市區不算遠，驅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。山體在自然環境的侵蝕下，形成如柱如塔、似壁似堡、似人似獸的奇特形態。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：圖蟲創意

據說當時建設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的大型水電站，而電站主體工程的中標者正是曾經建設了劉家峽、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揮水利建設者吃苦耐勞的“鐵人”精神，迅速從龍羊峽的“戰場”上揮師到李家峽，以十年時間鑄就鋼鐵般穩固的李家峽。

李家峽水電站所處位置的巖層是10億年前地殼活動時，從地球深處噴發的堆積體，在地質學上稱為“4-5類”的“圍巖”，其特點是裂縫發育迅速，峽底巖層斷槽縱橫，為黑云更長質帶狀混合巖，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。這種復雜的地質條件，在當時已建和在建的電站中都極為特殊罕見。

據當時李家峽電站的施工日志記載：在全長1176米的導流洞主洞開挖中，累計塌方314次。廣大建設者為解決這一問題，開始普遍推行“新奧法”施工，即控制爆破的噴、錨、網、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。據說當時有一位瑞典專家在李家峽導流洞施工現場考察后曾驚呼：這簡直是在面包里面打洞子！

李家峽水電站 供圖：黃河上游水電開發有限責任公司

不僅洞子難打，大壩主體建設和邊坡治理同樣是一場硬仗。

李家峽工程初設審定壩型為拱形整體重力壩。由于河床壩基發育有多條順河向斷層，且多組構造相交切，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，節約混凝土工程量，壩型最后調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。據了解，由于大壩基礎和兩岸壩肩地質條件復雜，為了保證電站建設的質量，建設者們采用了許多新技術。例如，對雙曲拱壩壩肩巖體深層抗滑穩定采用抗剪傳力洞混凝土網格置換及大噸位預應力錨索加固；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，質量和安全經受住了時間的考驗，裂縫、變形等問題都在預測范圍內，邊坡及滑坡體也因上述舉措保持在較為穩定的狀態。可以說，李家峽水電站的建設為后來國內外復雜地基、高拱壩地基處理及干旱地區邊坡治理都提供了寶貴的經驗。

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。后來鑒于壩址地質條件不良，拱壩壩肩不穩定等因素，不得不放棄開辟地下廠房的想法。最終建設者們想到了雙排機組廠房布置，但這種形式在國內沒有先例，電站就組織專家到前蘇聯雙排機組廠房布置電站及莫斯科水電設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年投產發電。二期工程的5號機組，已于2022年4月開工擴容，預計在2023年投產發電。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號發電機，則是主動選擇了蒸發冷卻新技術，屬于國內首例。

蒸發冷卻是當時新型冷卻技術，不僅可以提高材料利用率，降低發電機定子繞組運行溫度及溫差和發電機定子熱應力，減少事故隱患，更重要的是比常規的水內冷具有更好的優越性。首先，由于其為自循環系統，不需要另外的水處理設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。即使發生冷卻介質泄漏，也不會產生事故，可采用減負荷運行，讓發電機空冷運行或少介質蒸發冷卻運行，待停機后再維修，這是水內冷發電機無可比擬的。

我們在現場了解到，4號發電機自1999年12月10日正式投入運行至今，蒸發冷卻系統運行安全可靠，系統維護量很少，因此將于2023年投產發電的5號機組，也將使用這項技術。

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，這種設計方案是李家峽在國內首創的，而且這些引水壓力鋼管的整體卷制在當時還取得了技術上的重大突破。由于李家峽水電站發電機組的引水壓力鋼管長達920米，內徑寬達8米，管壁厚度約2～4厘米，總量達到5000多噸，用傳統的“瓦片組圓法”制造面臨著工期長及工藝復雜的問題。技術人員便積極探索新技術，最終成功研發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，為工程建設節省了高貴時間，在造價上也節省了約350萬元的資金，這在當時是國內首創，在國際上也處于領先水平。

李家峽水電站泄洪 供圖：黃河上游水電開發有限責任公司

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、新工藝、新材料的運用，都為中國水電技術的攀升貢獻了寶貴經驗。

梯級調度，綜合效益再放大

黃河上游來水先后流經青海、甘肅、寧夏 3省（自治區），水量大而穩定，水庫淹沒損失小，水電建設工程地質條件優越，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，水電開發條件好，經濟指標優越，是我國水電資源中的“富礦”，被列入國家重點開發的八大水電基地之一。

航拍青海黃南州尖扎縣康揚鎮和黃河 圖片來源：視覺中國

談到黃河上游水電開發企業，首先應提國家電投集團黃河上游水電開發有限責任公司（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、建設、生產和經營等，于1999年10月成立。2000年，李家峽電站正式劃轉黃河公司。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”的開發原則，科學開發、管理水電資源，逐漸形成黃河上游水電基地。

在黃河水量實施統一調度之前，黃河上游梯級水電站是以發電為主，兼顧防洪、防凌、灌溉、供水等綜合效益。隨著沿黃社會經濟的快速發展，沿黃地區綜合用水要求越來越高，按照國務院頒布實施的《黃河水量調度條例》，黃河上游梯級水電站的運用目標從以發電為主，轉變為以防洪、防凌、灌溉、供水等綜合利用為主，兼顧發電，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化調度、補償調節，在滿足年內各個時期不同綜合任務的同時，在西北電網中也發揮著重要的調峰、調頻和事故備用等作用，保障了西北電網長周期安全穩定運行，在新能源接納方面發揮著重要作用。

李家峽水電站自從成為黃河上游滾動開發的母體電站以后，綜合效益被進一步放大。在發電方面，李家峽水庫的總庫容為16.5億立方米，為日、周調節，而其上游的龍羊峽水電站總庫容則達到247億立方米，為多年調節水庫，當黃河上游水電站形成梯級調度，龍羊峽水電站則可以根據實際情況為下游梯級電站科學補水，聯合調度，保證下游電站高效、穩定發電。從投運之初，李家峽水電站就主動承擔起西北區域內省間送電的重任，多年來持續將“清潔黃河電”沿黃河流域送至甘肅、寧夏，據不完全統計，僅2008至2020年累計送電甘肅、寧夏就高達94.32億千瓦時，在黃河流域高質量發展之路上首當其沖。

除發電外，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，就高度重視生態環保，通過開展環境保護和水土保持基礎調研及論證工作，制定了預防水土流失和改善生態環境的各項有效措施。在正式開工建設后，更是建設了生活區污水處理站、垃圾堆放場、環境保護監測站等環保系統。電站建成后，李家峽水電站又在魚類繁殖、濕地恢復、水土保持方面持續發力。

在魚類繁殖方面，通過低層排水發電，保障出庫水溫常年維持低溫水狀態，為小型鰍科魚類繁殖提供重要的水溫環境。“近幾年我們還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。”李家峽水電站的工作人員告訴我們。

在濕地恢復和水土保持方面，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。通過發揮庫區的攔沙作用，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境容量，保障了該河段生態環境用水的水質標準。

紙上了解到的只是冰冷的數據，但當我們經過李家峽電站沿岸，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，就像曾經李家峽的建設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。”的確，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，又在新時代繼續發光發熱，為中國的能源改革貢獻出自己的力量。