松花江上筑大壩

◎ 文 | 田宗偉 楊貴民 編輯 | 謝澤

在祖國的東北大地上，有一條發源于長白山天池，橫貫吉黑兩省的河流，這就是東北松花江。這條河流曾因為一首抗日歌曲《松花江上》而聲名遠揚，這條河流更因為白山水電站的建設而聞名于世。

筑壩松花江

白山水電站位于吉林省東南部山區樺甸縣與靖宇縣交界的松花江上游的白山鎮，是一座以發電為主，兼有防洪等綜合利用效益的大型水電站。

松花江的水力資源十分豐富，該地區多年平均降雨在350毫米～1000毫米。建國初期，松花江上游只有豐滿電站一座大型水庫，每當發生大洪水時，豐滿電站就得加大泄洪量，給下游兩岸人民帶來了嚴重的災難。當時的國務院水利部會同吉林、黑龍江兩省水利部門研究決定，在松花江上游另修建水電站，以期充分利用松花江水力資源，在興利前提下達到除害的目的。白山水電站因此應運而生。

白山大壩壩址位于松花江上游兩江口（頭道江、二道江匯合處）下游12公里處水域，該水域河段名叫老惡河。老惡河兩岸群山峭立、谷深江窄，河道落差大，是一條水道險關。老惡河一帶地方還有一名叫龍王廟，是因一清朝官員夜間乘船順利通過該河段而在老惡河附近為龍王修廟一座而得名。1958年，水電站勘測設計總局在紅石砬子至兩江口長49公里的峽谷中，選取了長約兩公里的白山大壩壩段進行實地查勘，最后選定現大壩壩址。

白山大壩壩址以上流域面積為19000平方公里，建壩前沿河灘哨相間，水流湍急，其中老惡河灘哨中低水位時，河寬僅一百余米，最大流速可達7米/秒。流域位于長白山脈的西北坡，周圍河流眾多，其南為鴨綠江上游，東為圖們江，北為牡丹江，西為揮發河，西南為渾江流域。流域為森林區，植被良好，水土流失甚微，含沙量很少，多年平均年輸沙量為111萬噸。

庫區分布著大片的古老混合巖、片麻巖及中生代火山碎屑巖、砂頁巖、花崗巖等，巖石堅硬，飽和抗壓強度250公斤平方厘米，透水性極弱。兩岸地下水出露較高，地下水分水嶺亦在設計蓄水位以上。庫岸由堅硬巖石構成，階地不發育，覆蓋層不厚，植被良好。壩址區河谷呈“V”型，谷底寬80米～120米。

造福白山黑水

發電效益白山水電站是在東北地區嚴重缺電的情況下投入運行的。上世紀九十年代白山電站二期工程兩臺機組投產時，東北電網總裝機容量大約2600萬千瓦，水電僅占16%，即400萬千瓦左右。而東北電網的峰荷與谷荷之差就高達500萬千瓦，也就是說，400萬千瓦的水電即使都用來調峰也不夠，何況有的水電站因為要滿足灌溉、下游用水等需要，機組僅能作為滿足基荷需要的電源。而能用于調峰的水電機組容量僅僅200多萬千瓦，主力就是白山水電站，其150萬千瓦的裝機容量都可以用來調峰，而且電站位于整個電網的中部，供電的線耗損失較小，十分經濟。

白山電站大壩泄洪 攝影/尉青連

隨著新中國水電事業的飛速發展，東北電網機組裝機的總容量也在不斷攀升，到1999年時，東北電網裝機容量達到3591萬千瓦，這個時候白山電站裝機容量150萬千瓦，占東北電網裝機總容量的4.18%。到2019年8月，東北電網裝機容量達到15000萬千瓦，白山電站因新增兩臺單機容量15萬千瓦的抽水蓄能機組，總裝機容量達到180萬千瓦，占東北電網裝機總容量的1.2%。從表面上看，白山電站機組裝機容量在整個東北電網中的占比在逐漸減小，但隨著電網中風電、光伏、核電比例的增加，白山電站在電網中調峰、填谷、事故備用的作用更大了。

兩臺抽水蓄能機組投入商業運營前的1983年～2004年，白山電站5臺機組發電總量為359億千瓦時；兩臺抽水蓄能機組投入商業運營后的2005年～2019年8月31日，白山電站7臺機組發電總量為304億千瓦時。從第一臺機組投產發電至今，白山電站累計發電量為663億千瓦時，為推動東北地區經濟和社會發展做出了重大貢獻。

防洪效益白山水電站位于松花江上游，下游有紅石水電站和豐滿水電站，以及吉林市、哈爾濱市等重要城鎮。電站于1982年11月下閘蓄水后，白山水庫與豐滿水庫聯合調度，在防洪上起到了“攔蓄洪水、削減洪峰、滯洪錯峰”的重要作用。

1995年，松花江流域發生了特大洪水，白山和豐滿聯合調度，為下游豐滿水庫削減洪峰71%，攔蓄洪水14.5億立方米，白山大壩最高水位418.35米，超過歷史最高水位。白山與豐滿水庫進行洪水聯合調度，為下游吉林省減免淹沒耕地165萬畝、人口150萬人，合計減免經濟損失176.8億元。同時使黑龍江松花江干流沿岸774萬畝耕地、294萬人及哈爾濱等大中城市免遭災害。

白山電站大壩（壩前） 攝影/ 楊貴民

2010年，松花江流域再次發生特大洪水，由于白山、豐滿水庫的攔洪削峰作用，使松花江豐滿水庫上游70年一遇特大洪水，削減為20年一遇洪水。使水庫下游吉林省150萬人，110萬畝耕地和京哈公路、鐵路等免遭洪水侵害，減免經濟損失684億元。

2013年，松花江流域再次發生了特大洪水，白山、豐滿水庫通過科學調度，采取提前預泄等手段，充分發揮水庫的攔洪削峰作用，將上游超過20年一遇的大洪水削減為一般洪水，有效減輕了下游的防洪壓力，為取得整個松花江流域防汛抗洪工作的勝利做出了重要貢獻。

漁業效益白山大壩下閘蓄水后逐步形成現在的白山水庫。白山水庫正常高水位時，水庫面積達19000平方公里，地跨靖宇、樺甸、撫松3個縣市，流域內植被良好，樹枝落葉進入庫內成為魚類天然的飼料，水庫成為很好的養殖場所。

白山水庫采用聯合經營開發的模式，由白山水庫漁業管理委員會進行管理。漁管會成立于1985年，30多年來，累計向庫區投入資金2000多萬元，近十年每年投入資金100余萬元，每年投放各種魚苗5000萬余尾，魚卵5億左右。庫區捕撈船只150余艘，漁民500余人，每艘船年收入15萬元左右，庫區漁民收入超過230多萬元。

白山電站廠房 攝影/黎明

生態人文效益白山電站又是吉林市愛國主義教育基地，這里經常有游人前來參觀，對人們了解電力生產的概況、了解民族電力工業的發展起到了積極作用。白山水庫的修建美化和凈化了自然環境，為開發旅游產業創造了條件。1990年，吉林省人民政府為保護森林生態和水資源，把因建設白山電站形成的白山湖和下游的紅石湖、松花湖定為吉林省松花江三湖自然保護區。白山湖處于北溫帶大陸性季風氣候區內，四季分明，春季干燥多風、夏季溫熱多雨、秋季多晴涼爽，冬季氣候嚴寒，成為人們休閑旅游的好去處。

老電站里的高科技

電站設計先進白山水電站是一座技術先進，經濟效益很高的水電站。大壩壩頂弧長676.5米，最大壩高149.5米，壩型為三心圓混凝土重力拱壩，壩體幾何尺寸達到了當時國內外先進水平，是當時全國最高的重力拱壩。一期工程的地下廠房由主廠房、副廠房、開關站、尾閘室、引水洞等大小37個洞室組成，是當時世界少有、中國最大的地下水工建筑群。電站的設計獲水電建設總局一級設計獎，地下廠房的設計獲國家計委、國家建委設計金獎。

機組全部使用彈性塑料金屬推力瓦白山水電站初期投產的5臺機組全部使用傳統的烏金推力瓦，這種推力瓦曾多次發生燒瓦停機事故。同時，由于推力瓦的限制，機組出力只能帶到30萬千瓦的設計容量，內在潛力挖掘不出來，影響了大機組調峰、調頻作用的發揮。從1992年到1994年三年間，白山發電廠購置5套彈性塑料金屬瓦安裝到5臺機組上，不僅提高了發電設備的可靠性，還提高了機組的發電能力。改造后，白山水電站機組提高出力10%，每臺機組由30萬千瓦增容到33萬千瓦，5臺機組共增容15萬千瓦，相當于新建一座中型水電站。

開辟了滅磁新途徑1986年，白山水電站與中國科學院合肥等離子體物理研究所合作，在白山2號機組上采用了“人工過零”非線性電阻滅磁裝置，獲得成功，并推廣應用到1號、3號機組上，解決了大型發電機組勵磁系統中存在的滅磁開關容量不夠，轉子絕緣水平不夠，和轉子過電壓保護不完備問題，開辟了滅磁新途徑，這項技術具有國際水平。

水輪機改造2019年6月，電廠完成了對5臺30萬千瓦機組水輪機的改造，在保留現有水輪機流道、安裝高程不變的前提下，結合電站實際運行的水能參數，選用參數水平、穩定性、空蝕性能均佳的轉輪，并對頂蓋、接力器、底環、活動導葉、主軸、拐臂、濾水器、測壓管路等部件進行更換，增設純機械過速保護裝置，解決了轉輪葉片空蝕、裂紋嚴重，頂蓋剛強度不足、活動導葉變形嚴重、密封效果差等問題。改造后機組擺度、振動和漏水量等數據降低40%～60%，優于國家標準規定要求，機組安全性、穩定性和運行效率得到大幅度提高。

白山電站水庫 攝影/黎明

先進的水情自動測報系統1986年，初步建成了白山流域水情自動測報系統。針對該系統運行后暴露出的同頻干擾、超站干擾引起數據震蕩等問題，于1990年、1994年和1998年先后對白山流域的測報站網進行技術改造，提高了該測報系統整體性能，使雨量測報更加準確，實現了水庫調度自動化，為合理調度水庫和做好防汛度汛工作提供了可靠依據，戰勝了1991年、1995年和2000年的大洪水，取得了發電和防洪雙豐收。尤其是1995年，在流域內發生百年一遇洪水時，白山水庫發揮了調洪作用，及時攔蓄洪峰，減輕了下游豐滿電站泄洪的壓力，從而減少了豐滿下游兩岸人民生命財產的損失。

國內領先國際先進的計算機監控系統白山計算機監控系統由樺甸調度中心、白山站、紅石站三個子系統通過計算機網絡連接組成，該系統建設歷時3年，工程規模大，技術要求高，開發內容多，實用性強。1999年3月末，該系統通過國家電力公司的階段性驗收和技術鑒定，與會專家評價該系統在國內水電站首次采用了具有國際先進水平的快速以太網技術，首次在電力監控系統應用上實現110公里100兆速率光纖傳輸，通訊采用隨機傳送和周期傳送相結合的辦法，提高了系統的實時響應性和系統數據的可靠性，可對被控機組實現遠方監控，在大型梯級水電廠遠方集中監控總體技術方面居國內領先水平，國際先進水平，具有良好的經濟效益和社會效益，同時也為大型梯級水電站計算機監控系統提供了運行經驗。

白山電站全景 攝影/孫文革