松花江上筑大坝

◎ 文 | 田宗伟 杨贵民 编辑 | 谢泽

在祖国的东北大地上，有一条发源于长白山天池，横贯吉黑两省的河流，这就是东北松花江。这条河流曾因为一首抗日歌曲《松花江上》而声名远扬，这条河流更因为白山水电站的建设而闻名于世。

筑坝松花江

白山水电站位于吉林省东南部山区桦甸县与靖宇县交界的松花江上游的白山镇，是一座以发电为主，兼有防洪等综合利用效益的大型水电站。

松花江的水力资源十分丰富，该地区多年平均降雨在350毫米～1000毫米。建国初期，松花江上游只有丰满电站一座大型水库，每当发生大洪水时，丰满电站就得加大泄洪量，给下游两岸人民带来了严重的灾难。当时的国务院水利部会同吉林、黑龙江两省水利部门研究决定，在松花江上游另修建水电站，以期充分利用松花江水力资源，在兴利前提下达到除害的目的。白山水电站因此应运而生。

白山大坝坝址位于松花江上游两江口（头道江、二道江汇合处）下游12公里处水域，该水域河段名叫老恶河。老恶河两岸群山峭立、谷深江窄，河道落差大，是一条水道险关。老恶河一带地方还有一名叫龙王庙，是因一清朝官员夜间乘船顺利通过该河段而在老恶河附近为龙王修庙一座而得名。1958年，水电站勘测设计总局在红石砬子至两江口长49公里的峡谷中，选取了长约两公里的白山大坝坝段进行实地查勘，最后选定现大坝坝址。

白山大坝坝址以上流域面积为19000平方公里，建坝前沿河滩哨相间，水流湍急，其中老恶河滩哨中低水位时，河宽仅一百余米，最大流速可达7米/秒。流域位于长白山脉的西北坡，周围河流众多，其南为鸭绿江上游，东为图们江，北为牡丹江，西为挥发河，西南为浑江流域。流域为森林区，植被良好，水土流失甚微，含沙量很少，多年平均年输沙量为111万吨。

库区分布着大片的古老混合岩、片麻岩及中生代火山碎屑岩、砂页岩、花岗岩等，岩石坚硬，饱和抗压强度250公斤平方厘米，透水性极弱。两岸地下水出露较高，地下水分水岭亦在设计蓄水位以上。库岸由坚硬岩石构成，阶地不发育，覆盖层不厚，植被良好。坝址区河谷呈“V”型，谷底宽80米～120米。

造福白山黑水

发电效益白山水电站是在东北地区严重缺电的情况下投入运行的。上世纪九十年代白山电站二期工程两台机组投产时，东北电网总装机容量大约2600万千瓦，水电仅占16%，即400万千瓦左右。而东北电网的峰荷与谷荷之差就高达500万千瓦，也就是说，400万千瓦的水电即使都用来调峰也不够，何况有的水电站因为要满足灌溉、下游用水等需要，机组仅能作为满足基荷需要的电源。而能用于调峰的水电机组容量仅仅200多万千瓦，主力就是白山水电站，其150万千瓦的装机容量都可以用来调峰，而且电站位于整个电网的中部，供电的线耗损失较小，十分经济。

白山电站大坝泄洪 摄影/尉青连

随着新中国水电事业的飞速发展，东北电网机组装机的总容量也在不断攀升，到1999年时，东北电网装机容量达到3591万千瓦，这个时候白山电站装机容量150万千瓦，占东北电网装机总容量的4.18%。到2019年8月，东北电网装机容量达到15000万千瓦，白山电站因新增两台单机容量15万千瓦的抽水蓄能机组，总装机容量达到180万千瓦，占东北电网装机总容量的1.2%。从表面上看，白山电站机组装机容量在整个东北电网中的占比在逐渐减小，但随着电网中风电、光伏、核电比例的增加，白山电站在电网中调峰、填谷、事故备用的作用更大了。

两台抽水蓄能机组投入商业运营前的1983年～2004年，白山电站5台机组发电总量为359亿千瓦时；两台抽水蓄能机组投入商业运营后的2005年～2019年8月31日，白山电站7台机组发电总量为304亿千瓦时。从第一台机组投产发电至今，白山电站累计发电量为663亿千瓦时，为推动东北地区经济和社会发展做出了重大贡献。

防洪效益白山水电站位于松花江上游，下游有红石水电站和丰满水电站，以及吉林市、哈尔滨市等重要城镇。电站于1982年11月下闸蓄水后，白山水库与丰满水库联合调度，在防洪上起到了“拦蓄洪水、削减洪峰、滞洪错峰”的重要作用。

1995年，松花江流域发生了特大洪水，白山和丰满联合调度，为下游丰满水库削减洪峰71%，拦蓄洪水14.5亿立方米，白山大坝最高水位418.35米，超过历史最高水位。白山与丰满水库进行洪水联合调度，为下游吉林省减免淹没耕地165万亩、人口150万人，合计减免经济损失176.8亿元。同时使黑龙江松花江干流沿岸774万亩耕地、294万人及哈尔滨等大中城市免遭灾害。

白山电站大坝（坝前） 摄影/ 杨贵民

2010年，松花江流域再次发生特大洪水，由于白山、丰满水库的拦洪削峰作用，使松花江丰满水库上游70年一遇特大洪水，削减为20年一遇洪水。使水库下游吉林省150万人，110万亩耕地和京哈公路、铁路等免遭洪水侵害，减免经济损失684亿元。

2013年，松花江流域再次发生了特大洪水，白山、丰满水库通过科学调度，采取提前预泄等手段，充分发挥水库的拦洪削峰作用，将上游超过20年一遇的大洪水削减为一般洪水，有效减轻了下游的防洪压力，为取得整个松花江流域防汛抗洪工作的胜利做出了重要贡献。

渔业效益白山大坝下闸蓄水后逐步形成现在的白山水库。白山水库正常高水位时，水库面积达19000平方公里，地跨靖宇、桦甸、抚松3个县市，流域内植被良好，树枝落叶进入库内成为鱼类天然的饲料，水库成为很好的养殖场所。

白山水库采用联合经营开发的模式，由白山水库渔业管理委员会进行管理。渔管会成立于1985年，30多年来，累计向库区投入资金2000多万元，近十年每年投入资金100余万元，每年投放各种鱼苗5000万余尾，鱼卵5亿左右。库区捕捞船只150余艘，渔民500余人，每艘船年收入15万元左右，库区渔民收入超过230多万元。

白山电站厂房 摄影/黎明

生态人文效益白山电站又是吉林市爱国主义教育基地，这里经常有游人前来参观，对人们了解电力生产的概况、了解民族电力工业的发展起到了积极作用。白山水库的修建美化和净化了自然环境，为开发旅游产业创造了条件。1990年，吉林省人民政府为保护森林生态和水资源，把因建设白山电站形成的白山湖和下游的红石湖、松花湖定为吉林省松花江三湖自然保护区。白山湖处于北温带大陆性季风气候区内，四季分明，春季干燥多风、夏季温热多雨、秋季多晴凉爽，冬季气候严寒，成为人们休闲旅游的好去处。

老电站里的高科技

电站设计先进白山水电站是一座技术先进，经济效益很高的水电站。大坝坝顶弧长676.5米，最大坝高149.5米，坝型为三心圆混凝土重力拱坝，坝体几何尺寸达到了当时国内外先进水平，是当时全国最高的重力拱坝。一期工程的地下厂房由主厂房、副厂房、开关站、尾闸室、引水洞等大小37个洞室组成，是当时世界少有、中国最大的地下水工建筑群。电站的设计获水电建设总局一级设计奖，地下厂房的设计获国家计委、国家建委设计金奖。

机组全部使用弹性塑料金属推力瓦白山水电站初期投产的5台机组全部使用传统的乌金推力瓦，这种推力瓦曾多次发生烧瓦停机事故。同时，由于推力瓦的限制，机组出力只能带到30万千瓦的设计容量，内在潜力挖掘不出来，影响了大机组调峰、调频作用的发挥。从1992年到1994年三年间，白山发电厂购置5套弹性塑料金属瓦安装到5台机组上，不仅提高了发电设备的可靠性，还提高了机组的发电能力。改造后，白山水电站机组提高出力10%，每台机组由30万千瓦增容到33万千瓦，5台机组共增容15万千瓦，相当于新建一座中型水电站。

开辟了灭磁新途径1986年，白山水电站与中国科学院合肥等离子体物理研究所合作，在白山2号机组上采用了“人工过零”非线性电阻灭磁装置，获得成功，并推广应用到1号、3号机组上，解决了大型发电机组励磁系统中存在的灭磁开关容量不够，转子绝缘水平不够，和转子过电压保护不完备问题，开辟了灭磁新途径，这项技术具有国际水平。

水轮机改造2019年6月，电厂完成了对5台30万千瓦机组水轮机的改造，在保留现有水轮机流道、安装高程不变的前提下，结合电站实际运行的水能参数，选用参数水平、稳定性、空蚀性能均佳的转轮，并对顶盖、接力器、底环、活动导叶、主轴、拐臂、滤水器、测压管路等部件进行更换，增设纯机械过速保护装置，解决了转轮叶片空蚀、裂纹严重，顶盖刚强度不足、活动导叶变形严重、密封效果差等问题。改造后机组摆度、振动和漏水量等数据降低40%～60%，优于国家标准规定要求，机组安全性、稳定性和运行效率得到大幅度提高。

白山电站水库 摄影/黎明

先进的水情自动测报系统1986年，初步建成了白山流域水情自动测报系统。针对该系统运行后暴露出的同频干扰、超站干扰引起数据震荡等问题，于1990年、1994年和1998年先后对白山流域的测报站网进行技术改造，提高了该测报系统整体性能，使雨量测报更加准确，实现了水库调度自动化，为合理调度水库和做好防汛度汛工作提供了可靠依据，战胜了1991年、1995年和2000年的大洪水，取得了发电和防洪双丰收。尤其是1995年，在流域内发生百年一遇洪水时，白山水库发挥了调洪作用，及时拦蓄洪峰，减轻了下游丰满电站泄洪的压力，从而减少了丰满下游两岸人民生命财产的损失。

国内领先国际先进的计算机监控系统白山计算机监控系统由桦甸调度中心、白山站、红石站三个子系统通过计算机网络连接组成，该系统建设历时3年，工程规模大，技术要求高，开发内容多，实用性强。1999年3月末，该系统通过国家电力公司的阶段性验收和技术鉴定，与会专家评价该系统在国内水电站首次采用了具有国际先进水平的快速以太网技术，首次在电力监控系统应用上实现110公里100兆速率光纤传输，通讯采用随机传送和周期传送相结合的办法，提高了系统的实时响应性和系统数据的可靠性，可对被控机组实现远方监控，在大型梯级水电厂远方集中监控总体技术方面居国内领先水平，国际先进水平，具有良好的经济效益和社会效益，同时也为大型梯级水电站计算机监控系统提供了运行经验。

白山电站全景 摄影/孙文革