山河为证，黄河上的“中国红”探访李家峡水电站

◎ 文 | 王芳丽 编辑 | 任红

鸟瞰李家峡水电站 供图：黄河上游水电开发有限责任公司

我们印象中的黄河，滚滚黄流奔腾不息，泥沙淤积异常严重，有的地方河床抬高，甚至形成地上悬河。但上游的黄河，有另一番模样——

发源于巴颜喀拉山冰雪中的一湾清水，在高山峡谷中左突右冲，巨大的地势落差使得黄河之水高速奔流，形成了水电建设的绝佳环境。

新中国成立后，黄河上游梯级电站逐渐成型，这其中叫得响名字的，有中国首座百万千瓦级水电站——刘家峡水电站，还有被称为黄河“龙头”电站的龙羊峡电站……

而于80年代后期开工建设的李家峡电站，单机容量40万千瓦，首次突破龙羊峡水电站的32万千瓦，总装机容量达到200万千瓦。

在中国水电领先世界的今天，李家峡水电站的成绩也许平平无奇，然而正是因为有了许多像刘家峡、龙羊峡、李家峡这样的先行者，在坝工技术和机组国产化的道路上不断摸索，中国水电才得以不断勇攀高峰，领先世界。

辉煌还将延续，但历史不会被遗忘。李家峡电站在黄河干流电站中，究竟扮演着怎样的角色？在中国水电史上，又有怎样的风采？让我们一起走近李家峡电站现场，一睹这位水电“老将”的发展现状。

铜墙铁壁，拥抱逝水流年

时间回到1987年，李家峡电站经过10年的勘察、设计工作，终于正式动工兴建了。坝址选在青海省尖扎县与化隆县交界处的李家峡峡谷中段，距离上游龙羊峡水电站108.6公里，是黄河上游规划的第三座大型水电站。

李家峡电站兴建之时，正是水电机组国产化和坝工技术发展的黄金时期，大批总装机百万千瓦级水电站都在这一时期开工建设，虽有部分前人经验可供借鉴，但每个电站的自然条件差别巨大，电站建设者们面对的依然是一条条荆棘之路。因而这一时期的电站，普遍都带有一点实验性质，那就是敢于创新，大胆使用新技术，为后来的筑坝技术和机组国产化水平的提升提供了宝贵的经验。

李家峡水电站作为当时西北最大的水电站，创造了许多至今仍然值得一提的领先成绩：

国内首台单机容量 40万千瓦机组；大型引水压力钢管裸露于大坝表面（背后）设计方案，属国内首创；首次采用坝后（厂房）梅花状双排机组布置；最大坝高165米，是当时中国最高的双曲拱坝。

也许只有去过李家峡，才知道创造出这样的成绩有多难。

2021年8月，我们踏上第一批“中国大坝行”项目的最后一站，探访黄河上的李家峡和龙羊峡。李家峡离西宁市区不算远，驱车一个多小时就到了，道路十分平坦宽阔。一路上我们被公路两旁藏族、回族、汉族等民族特色建筑所吸引，一直向车外张望。道路两旁裸露的山体“千疮百孔”，造型非常奇特，只可惜一晃而过，未能窥得全貌，于是我们迫切地盼望快点到达目的地，好仔细观赏。

当我终于站在李家峡水电站的观景平台上，顿时被眼前景象所震撼。山体在自然环境的侵蚀下，形成如柱如塔、似壁似堡、似人似兽的奇特形态。陪同的工作人员告诉我们，这附近不远处就是坎布拉森林公园，以丹霞地貌著称。丹霞地貌是由红色沙砾岩构成，岩体表面丹红如同彩霞。奇峰、方山、洞穴、峭壁是其主要地貌特征。如果单从审美的角度去看，你会惊叹于大自然的鬼斧神工，但当我们真正站在这片土地上，脑袋里只有一个想法——这样的地方也能建电站？

坎布拉国家森林公园 图片来源：图虫创意

据说当时建设工人们刚到李家峡的时候，也有这样的疑惑，他们戏称李家峡峡谷为“红帽子白身子”，即顶部为红砂岩，底部为风化灰白岩石。李家峡水电站是黄河上首个采用招标方式建设的大型水电站，而电站主体工程的中标者正是曾经建设了刘家峡、龙羊峡两座百万千瓦级大型水电站的水电四局。1987年8月，水电四局的工人们发挥水利建设者吃苦耐劳的“铁人”精神，迅速从龙羊峡的“战场”上挥师到李家峡，以十年时间铸就钢铁般稳固的李家峡。

李家峡水电站所处位置的岩层是10亿年前地壳活动时，从地球深处喷发的堆积体，在地质学上称为“4-5类”的“围岩”，其特点是裂缝发育迅速，峡底岩层断槽纵横，为黑云更长质带状混合岩，黑云角闪斜长片岩，间夹有花岗伟晶岩脉，破碎的岩体随处可见。这种复杂的地质条件，在当时已建和在建的电站中都极为特殊罕见。

据当时李家峡电站的施工日志记载：在全长1176米的导流洞主洞开挖中，累计塌方314次。广大建设者为解决这一问题，开始普遍推行“新奥法”施工，即控制爆破的喷、锚、网、顶、撑等综合措施，尤其是洞身的混凝土衬砌中，采用取消拱座（以深锚筋装代替）先浇拱顶、后浇边墙的“吊顶”浇筑新工艺，制服了塌方问题。据说当时有一位瑞典专家在李家峡导流洞施工现场考察后曾惊呼：这简直是在面包里面打洞子！

李家峡水电站 供图：黄河上游水电开发有限责任公司

不仅洞子难打，大坝主体建设和边坡治理同样是一场硬仗。

李家峡工程初设审定坝型为拱形整体重力坝。由于河床坝基发育有多条顺河向断层，且多组构造相交切，岩体整体性较差，河床顺河断层的处理难度较大。为提高工程的安全可靠度，节约混凝土工程量，坝型最后调整为将大部分荷载传向两岸岩体的三圆心双曲拱坝。

我们在现场看到的李家峡水电站，大坝横立在V形峡谷之中，横向纵向都是光滑的弧面，与坝肩相连的两岸山体，也都用混凝土做了硬化处理。据了解，由于大坝基础和两岸坝肩地质条件复杂，为了保证电站建设的质量，建设者们采用了许多新技术。例如，对双曲拱坝坝肩岩体深层抗滑稳定采用抗剪传力洞混凝土网格置换及大吨位预应力锚索加固；对近坝大型库岸滑坡采用“削头”减载和“压脚”措施；对下游消能区滑坡则采用大型模袋混凝土护坡，辅以锚索加固及加强排水等处理措施。

山体破碎，就把两岸山体用锚索像纳鞋底一样“缝”的紧致牢固，再大面积喷上混凝土，李家峡顿时就变得铜墙铁壁一般，拥抱着奔流而下的黄河。我所常见的大坝，两岸边坡基本都是青草如茵，而李家峡的边坡由根据山体走势建成一个个混凝土多边形，上面布满了密密麻麻的锚索，看起来十分具有“科技感”。

大坝建成后的20多年间，质量和安全经受住了时间的考验，裂缝、变形等问题都在预测范围内，边坡及滑坡体也因上述举措保持在较为稳定的状态。可以说，李家峡水电站的建设为后来国内外复杂地基、高拱坝地基处理及干旱地区边坡治理都提供了宝贵的经验。

披荆斩棘，在实验中前行

李家峡电站大坝坝高为165米，坝基最宽处达45米，坝顶宽仅8米。由于坝址所在地峡谷过于狭窄，规划的5台40万千瓦的机组无法在坝后布局成一整排。最初李家峡水电站的厂房布置形式，选择的是坝后3台明厂房和2台窖洞式地下厂房。后来鉴于坝址地质条件不良，拱坝坝肩不稳定等因素，不得不放弃开辟地下厂房的想法。最终建设者们想到了双排机组厂房布置，但这种形式在国内没有先例，电站就组织专家到前苏联双排机组厂房布置电站及莫斯科水电设计总院进行考察咨询，并最终确定了这种方案。这是中国首次采用双排机组布置的水电站，也是世界上最大的双排机布置的水电站。

李家峡水电站厂房 供图：黄河上游水电开发有限责任公司

我们到李家峡电站采访时，有幸见到了双排机组的布局。只见两排机组呈高低落差布局，其前后机组的尾水管为上下两层重叠布置，上面两台机组，下面也是两台，但下面一排还留有一个空位，电站工作人员说那是规划时留给5号机组的。此时，一期工程四台机组分别于1997年、1998年、1999年投产发电。二期工程的5号机组，已于2022年4月开工扩容，预计在2023年投产发电。我们来得还不算晚，见到了尚在“成长”中的李家峡。

如果说双排机组布置的实验性质是迫于坝址的限制，不得已而为之，那么李家峡水电站的4号发电机，则是主动选择了蒸发冷却新技术，属于国内首例。

蒸发冷却是当时新型冷却技术，不仅可以提高材料利用率，降低发电机定子绕组运行温度及温差和发电机定子热应力，减少事故隐患，更重要的是比常规的水内冷具有更好的优越性。首先，由于其为自循环系统，不需要另外的水处理设备和不占用厂房面积，其次，消除了由于泄漏和氧化物堵塞造成事故的可能性。即使发生冷却介质泄漏，也不会产生事故，可采用减负荷运行，让发电机空冷运行或少介质蒸发冷却运行，待停机后再维修，这是水内冷发电机无可比拟的。

我们在现场了解到，4号发电机自1999年12月10日正式投入运行至今，蒸发冷却系统运行安全可靠，系统维护量很少，因此将于2023年投产发电的5号机组，也将使用这项技术。

从李家峡水电站主厂房走出来，我们被坝后4个巨大的引水压力钢管所吸引。说实话，这是我第一次见到裸露在大坝表面的引水设施，就像四根巨大的“吸管”排列在坝后，我们从底下仰视，就像走进了巨人的世界。工作人员告诉我们，这种设计方案是李家峡在国内首创的，而且这些引水压力钢管的整体卷制在当时还取得了技术上的重大突破。由于李家峡水电站发电机组的引水压力钢管长达920米，内径宽达8米，管壁厚度约2～4厘米，总量达到5000多吨，用传统的“瓦片组圆法”制造面临着工期长及工艺复杂的问题。技术人员便积极探索新技术，最终成功研发出平台平面对接钢板，一次卷制成型的新工艺。这项工艺不仅减少了制作工序，为工程建设节省了高贵时间，在造价上也节省了约350万元的资金，这在当时是国内首创，在国际上也处于领先水平。

李家峡水电站泄洪 供图：黄河上游水电开发有限责任公司

除此之外，还有大型组合悬臂键槽钢模板取代木制模板、“塑料拔管”取代“盒式灌浆”、混凝土施工缝面处理剂代替人工凿毛处理施工缝面、缆机不摘（挂）钩快速运输混凝土等新技术、新工艺、新材料的运用，都为中国水电技术的攀升贡献了宝贵经验。

梯级调度，综合效益再放大

黄河上游来水先后流经青海、甘肃、宁夏 3省（自治区），水量大而稳定，水库淹没损失小，水电建设工程地质条件优越，河段全长 918 千米，集中落差约1324米，高海拔河段水利资源丰富，水电开发条件好，经济指标优越，是我国水电资源中的“富矿”，被列入国家重点开发的八大水电基地之一。

航拍青海黄南州尖扎县康扬镇和黄河 图片来源：视觉中国

谈到黄河上游水电开发企业，首先应提国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司（以下简称：黄河公司）,该公司主要承担黄河上游水电站的开发、建设、生产和经营等，于1999年10月成立。2000年，李家峡电站正式划转黄河公司。迄今为止，黄河公司拥有黄河上游龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡、大通河流域、陕西嘉陵江、西藏波罗等水电站18座，并按照“流域、梯级、滚动、综合”的开发原则，科学开发、管理水电资源，逐渐形成黄河上游水电基地。

在黄河水量实施统一调度之前，黄河上游梯级水电站是以发电为主，兼顾防洪、防凌、灌溉、供水等综合效益。随着沿黄社会经济的快速发展，沿黄地区综合用水要求越来越高，按照国务院颁布实施的《黄河水量调度条例》，黄河上游梯级水电站的运用目标从以发电为主，转变为以防洪、防凌、灌溉、供水等综合利用为主，兼顾发电，也就是黄河上游梯级水库运行须遵循“以水定电”原则，通过开展黄河上游梯级水电优化调度、补偿调节，在满足年内各个时期不同综合任务的同时，在西北电网中也发挥着重要的调峰、调频和事故备用等作用，保障了西北电网长周期安全稳定运行，在新能源接纳方面发挥着重要作用。

李家峡水电站自从成为黄河上游滚动开发的母体电站以后，综合效益被进一步放大。在发电方面，李家峡水库的总库容为16.5亿立方米，为日、周调节，而其上游的龙羊峡水电站总库容则达到247亿立方米，为多年调节水库，当黄河上游水电站形成梯级调度，龙羊峡水电站则可以根据实际情况为下游梯级电站科学补水，联合调度，保证下游电站高效、稳定发电。从投运之初，李家峡水电站就主动承担起西北区域内省间送电的重任，多年来持续将“清洁黄河电”沿黄河流域送至甘肃、宁夏，据不完全统计，仅2008至2020年累计送电甘肃、宁夏就高达94.32亿千瓦时，在黄河流域高质量发展之路上首当其冲。

除发电外，李家峡的防洪、灌溉、防凌、供水等综合效益在黄河公司统一管理黄河上游梯级电站后，都得到进一步提升，这里就不再赘述。我想特别讲讲生态效益的提升，因为这是我们探访李家峡水电站时，有最直观感受的一点。

李家峡水电站在筹建之初，就高度重视生态环保，通过开展环境保护和水土保持基础调研及论证工作，制定了预防水土流失和改善生态环境的各项有效措施。在正式开工建设后，更是建设了生活区污水处理站、垃圾堆放场、环境保护监测站等环保系统。电站建成后，李家峡水电站又在鱼类繁殖、湿地恢复、水土保持方面持续发力。

在鱼类繁殖方面，通过低层排水发电，保障出库水温常年维持低温水状态，为小型鳅科鱼类繁殖提供重要的水温环境。“近几年我们还打算建一个鱼类增殖站，以便更好地保护黄河上游的水生生态。”李家峡水电站的工作人员告诉我们。

在湿地恢复和水土保持方面，李家峡水电站蓄水后,近年位于龙羊峡下游、李家峡回水的贵德湿地面积明显增加。通过发挥库区的拦沙作用，李家峡水电站减少水土流失量约1155万方，极大地提高了电站所在河段枯水期的水环境容量，保障了该河段生态环境用水的水质标准。

纸上了解到的只是冰冷的数据，但当我们经过李家峡电站沿岸，能清晰地看到、触摸到山坡上茂密的植被，是那种低矮、坚硬地高原灌木丛和草类，就像曾经李家峡的建设者和如今李家峡的运营者一样，坚韧地扎根在这片土地上。“库区植物以前覆盖率没有这么高，我们是看着它一点点绿起来的。”的确，从西宁一路走来，我们也感受到越靠近电站，草木越茂密。

离开李家峡的那天，阳光格外明媚，我们中途停车，站在高处俯瞰黄河，只见“又高又瘦”的李家峡电站，拥抱着一库清澈的黄河水。河水犹如一颗“祖母绿”宝石，镶嵌在红色的丹霞山体中。走了一会儿再停车看，“祖母绿”变成了“深海蓝”，我们惊叹，水还是那片水，不知是变了天光还是变了角度，水色就不一样了。但不管是蓝是绿，都如宝石般晶莹剔透，光泽闪耀，是难得一见的人间美景。

远远望去，李家峡就像黄河上的“中国红”，在中国水电史上留下浓墨重彩的一笔，又在新时代继续发光发热，为中国的能源改革贡献出自己的力量。