在我國的能源版圖中，金沙江是一座巨大的寶藏。金沙江作為長江的上游河段，奔騰不息，蘊(yùn)藏著極為豐富的水能資源，其蘊(yùn)藏的水力資源達(dá)1億多千瓦，占長江水力資源的40%以上。這一得天獨(dú)厚的自然條件，讓人們看到了改變能源困境的希望。一旦金沙江的水能得到充分開發(fā)，將為國家源源不斷地輸送清潔電力，對(duì)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民族的繁榮昌盛貢獻(xiàn)不可估量的力量。

▏初步規(guī)劃

一、規(guī)劃確定（1990-1991年）

改革開放后，國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)能源的需求也日益增長。1990年，國務(wù)院以國發(fā)〔1990〕56號(hào)文批復(fù)同意了《長江流域綜合利用規(guī)劃簡(jiǎn)要報(bào)告》，正式確定金沙江干流下游河段按烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四級(jí)開發(fā)。這一規(guī)劃的確定，標(biāo)志著白鶴灘水電站的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

1991年，能源部水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織人員實(shí)地查勘、全面研究后，提出了《關(guān)于金沙江查勘和布置前期工作的報(bào)告》，上報(bào)原能源部和水利部，并在主持召開的昆明計(jì)劃會(huì)議上，部署了金沙江規(guī)劃工作。在這次統(tǒng)一安排下，華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)起了白鶴灘梯級(jí)電站的開發(fā)研究工作，肩負(fù)起了為白鶴灘水電站的建設(shè)提供技術(shù)支持的重任。

此后，華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究克服了重重困難，開展了大量的水文、水能和地質(zhì)勘測(cè)等基礎(chǔ)工作，只為獲取最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。

二、深入研究（2001-2006年）

2001年，電站預(yù)可行性研究工作正式列入國家計(jì)委前期工作項(xiàng)目計(jì)劃，經(jīng)過嚴(yán)格的招標(biāo)程序，最終確定由華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)勘測(cè)設(shè)計(jì)工作任務(wù)。

2002年11月底，國家計(jì)委明確電站的項(xiàng)目業(yè)主為中國長江三峽工程開發(fā)總公司，這一決策為白鶴灘水電站的建設(shè)提供了強(qiáng)大的資金和技術(shù)支持，也使得項(xiàng)目的推進(jìn)更加有序。此后，華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院加快了工作進(jìn)度，于2005年4月完成了預(yù)可行性研究工作，詳細(xì)論證了電站建設(shè)的可行性和初步方案。

2006年6月，白鶴灘水電站預(yù)可行性研究報(bào)告順利通過國家審查。預(yù)可行性研究階段的設(shè)計(jì)方案包括：電站總裝機(jī)容量1200萬千瓦、年平均發(fā)電量559.5億千瓦時(shí)、總庫容191.45億立方米、設(shè)計(jì)洪水流量4.03萬立方米每秒、涉及約10萬移民、混凝土雙曲拱壩高277米、地下主廠房尺寸393×29×75.65米。這一系列數(shù)據(jù)和方案的確定，為白鶴灘水電站的后續(xù)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

▏建設(shè)攻堅(jiān)

一、工程奠基（2010-2017年）

2010年，在經(jīng)過多年的籌備和規(guī)劃后，白鶴灘水電站正式啟動(dòng)前期籌建工作，這標(biāo)志著這座舉世矚目的超級(jí)工程終于邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

建設(shè)者們首先面臨的是邊坡開挖和石渣處理的難題。壩區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造類型以層間層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)火成巖為主，工程地質(zhì)性質(zhì)很弱，極易風(fēng)化和變形。而壩基則是柱狀節(jié)理玄武巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)，裂隙多、易松弛，這種地質(zhì)狀況對(duì)水庫大壩的建設(shè)來說是世界級(jí)難題。為了開挖66米高的邊坡，建設(shè)者們需要小心翼翼地操作大型機(jī)械設(shè)備，避免對(duì)周邊地質(zhì)造成破壞。同時(shí)，由于金沙江仍在流淌，石渣不能直接排入江中，否則會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。經(jīng)過反復(fù)研究和試驗(yàn)，建設(shè)者們想出了一個(gè)巧妙的辦法，他們?cè)谶吰律贤诙矗ㄟ^這些洞將石渣運(yùn)走。這個(gè)方法不僅解決了石渣處理的難題，還減少了對(duì)金沙江的污染，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

在施工過程中，安全問題始終是重中之重。建設(shè)者們?cè)谶吰律下裨O(shè)了上千支多點(diǎn)位移計(jì)，對(duì)邊坡的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，時(shí)刻關(guān)注著邊坡的細(xì)微變化。一旦發(fā)現(xiàn)邊坡有異常變形，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，建設(shè)者們可以及時(shí)采取措施，確保施工人員的安全。有一次，在雨季的時(shí)候，一個(gè)叫馬脖子的地方突然崩塌了兩千多方的石頭。這些石頭從上百米的高處滾落下來，聲勢(shì)驚人。但由于多點(diǎn)位移計(jì)提前監(jiān)測(cè)到了邊坡的變形，建設(shè)者們及時(shí)疏散了現(xiàn)場(chǎng)人員，成功避免了一場(chǎng)可能發(fā)生的重大事故。

經(jīng)過長達(dá)7年的艱苦努力，2017年4月12日，白鶴灘水電站大壩主體工程混凝土開始澆筑。首倉混凝土的澆筑，為這座未來的超級(jí)工程奠定了第一塊堅(jiān)實(shí)的基石，這標(biāo)志著工程建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

二、大壩建設(shè)（2017-2021年）

大壩是水電站的核心建筑物，其建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)工程的安全和效益。白鶴灘水電站大壩為300米級(jí)混凝土雙曲拱壩，最大壩高289米，壩頂弧長709米，主體混凝土澆筑總量為803萬立方米。在國際壩工界，有一句名言叫“無壩不裂”，因?yàn)榛炷猎跐仓^程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，澆筑體積越大，產(chǎn)生的熱量越多，熱脹冷縮帶來的變形也越大，這使得大體積混凝土溫控防裂成為特高拱壩建設(shè)面臨的世界難題。

為了解決這一難題，建設(shè)者們采用了一系列先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新的方法。他們使用了低熱硅酸鹽水泥，這種水泥的發(fā)熱量比傳統(tǒng)水泥低4-5度，從源頭上減少了混凝土內(nèi)部的溫度升高。同時(shí)，他們還研發(fā)了一套智能通水系統(tǒng)，該系統(tǒng)就像給大壩安裝了一個(gè)“智能大腦”。在混凝土澆筑完成后，系統(tǒng)可以自動(dòng)感知壩體內(nèi)部的溫度變化，并根據(jù)溫度的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)通水的流量，對(duì)大壩混凝土進(jìn)行精準(zhǔn)化溫控。傳統(tǒng)的通水方式需要人工去測(cè)量水溫，然后再手動(dòng)調(diào)節(jié)通水量，不僅效率低下，而且難以做到精準(zhǔn)控制。而智能通水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化，大大提高了溫控的效果。

在大壩建設(shè)過程中，建設(shè)者們還面臨著高溫、大風(fēng)等惡劣氣候條件的挑戰(zhàn)。白鶴灘壩址所在區(qū)域?qū)儆诘湫偷母蔁岷庸葰夂颍曛杏?個(gè)月的月平均氣溫超過20℃，高溫季節(jié)時(shí)間長。同時(shí)，這里的風(fēng)速也很大，七級(jí)以上大風(fēng)天氣超過240天。在高溫環(huán)境下，混凝土的凝結(jié)速度會(huì)加快，容易出現(xiàn)裂縫。而大風(fēng)則會(huì)影響混凝土的澆筑質(zhì)量，增加施工難度。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，建設(shè)者們采取了一系列措施。他們?cè)诨炷林刑砑恿司從齽娱L混凝土的凝結(jié)時(shí)間。在大風(fēng)天氣時(shí)，他們會(huì)調(diào)整施工時(shí)間，選擇風(fēng)力較小的時(shí)段進(jìn)行混凝土澆筑。同時(shí)，他們還搭建了防風(fēng)屏障，減少大風(fēng)對(duì)混凝土澆筑的影響。

經(jīng)過近4年的日夜奮戰(zhàn)，2021年5月31日，白鶴灘水電站大壩全線澆筑到頂。大壩的全線到頂，標(biāo)志著白鶴灘水電站主體工程土建基本完工，為后續(xù)的機(jī)組安裝和蓄水發(fā)電奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、機(jī)組安裝（2019-2022年）

2019年，白鶴灘水電站開始進(jìn)行機(jī)組安裝工作。電站共安裝16臺(tái)我國自主研制、全球單機(jī)容量最大的百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1600萬千瓦。這些機(jī)組是白鶴灘水電站的“心臟”，它們的安裝精度和質(zhì)量直接影響到電站的發(fā)電效率和運(yùn)行安全。

機(jī)組安裝是一項(xiàng)極其復(fù)雜和精細(xì)的工作，需要高超的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。每臺(tái)機(jī)組的重量都超過了8000噸，其中轉(zhuǎn)輪的直徑超過8米，重量約350噸。要將這些龐然大物精準(zhǔn)地安裝到地下廠房的指定位置，難度可想而知。建設(shè)者們首先在地下廠房?jī)?nèi)搭建了一個(gè)大型的安裝平臺(tái)，平臺(tái)的平整度誤差要求控制在極小的范圍內(nèi)。然后，他們使用大型起重機(jī)將機(jī)組的各個(gè)部件逐一吊運(yùn)到安裝平臺(tái)上，進(jìn)行組裝和調(diào)試。在組裝過程中，建設(shè)者們需要對(duì)每個(gè)部件的尺寸、位置進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整，確保它們之間的配合精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在機(jī)組安裝過程中，建設(shè)者們還攻克了許多技術(shù)難題。例如，水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)輪是最核心的部件之一，它的設(shè)計(jì)和制造難度非常大。為了滿足高水頭下能發(fā)出百萬千瓦電量，同時(shí)保證轉(zhuǎn)輪的運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)性能良好，研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合東電和哈電，制作了三十多個(gè)轉(zhuǎn)輪模型進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化。經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn)和改進(jìn)，最終成功研制出了性能卓越的轉(zhuǎn)輪。這個(gè)轉(zhuǎn)輪不僅在單機(jī)容量上實(shí)現(xiàn)了巨大跨越，而且在效率、穩(wěn)定性等方面都達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

2021年6月28日，白鶴灘水電站首批機(jī)組成功發(fā)電。當(dāng)電流從發(fā)電機(jī)組中源源不斷地輸出時(shí)，整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)一片歡騰。這不僅是白鶴灘水電站建設(shè)的一個(gè)重要里程碑，也是中國水電事業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。它標(biāo)志著中國在水電裝備制造和安裝技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)到了世界頂尖水平。此后，建設(shè)者們繼續(xù)努力，加快了后續(xù)機(jī)組的安裝和調(diào)試工作。2022年5月20日，機(jī)組總裝工作全部完成。2022年12月20日，隨著9號(hào)機(jī)組正式并網(wǎng)運(yùn)行，白鶴灘水電站16臺(tái)百萬千瓦機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。至此，白鶴灘水電站全面建成，成為了世界水電史上的又一座豐碑。

四、蓄水通航（2021-2022年）

2021年4月6日，白鶴灘水電站正式開始蓄水。蓄水是水電站建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它關(guān)系到水電站的發(fā)電、防洪、航運(yùn)等多種功能的實(shí)現(xiàn)。在蓄水過程中，建設(shè)者們需要密切關(guān)注大壩的安全和水位的變化。他們通過安裝在大壩和庫區(qū)的各種監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大壩的變形、應(yīng)力、滲流等參數(shù)，確保大壩的安全穩(wěn)定。同時(shí)，他們還根據(jù)水位的上升情況，逐步調(diào)整水電站的運(yùn)行方式，確保蓄水工作的順利進(jìn)行。

隨著水位的不斷上升，2021年10月24日，白鶴灘水電站水庫首次蓄水至正常蓄水位825米。此時(shí)，庫區(qū)形成了一個(gè)巨大的人工湖泊，湖水清澈，波光粼粼，周圍群山環(huán)繞，景色十分壯觀。蓄水至正常蓄水位后，白鶴灘水電站的發(fā)電能力得到了充分發(fā)揮，每年可發(fā)電624.43億千瓦時(shí)。這些清潔電能通過輸電線路源源不斷地輸送到華東地區(qū)，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)大的能源支持。

除了發(fā)電，白鶴灘水電站的蓄水還改善了庫區(qū)的航運(yùn)條件。在蓄水前，金沙江白鶴灘段水流湍急，礁石林立，通航條件非常惡劣。蓄水后，庫區(qū)水位上升，水流變得平緩，航道得到了極大的改善。為了進(jìn)一步發(fā)展庫區(qū)的通航事業(yè)，建設(shè)者們還在庫區(qū)建設(shè)了一系列的航運(yùn)設(shè)施，如碼頭、船閘等。這些設(shè)施的建成，使得庫區(qū)的航運(yùn)能力得到了大幅提升，促進(jìn)了區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)交流和發(fā)展。如今，一艘艘貨船和客船在庫區(qū)的水面上穿梭往來，成為了一道亮麗的風(fēng)景線。

▏全面運(yùn)營

2022年12月20日，隨著9號(hào)機(jī)組正式并網(wǎng)運(yùn)行，白鶴灘水電站16臺(tái)百萬千瓦機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，標(biāo)志著這座歷經(jīng)多年建設(shè)的超級(jí)工程全面建成，正式開啟了全面運(yùn)營的新篇章。

在發(fā)電效益方面，白鶴灘水電站展現(xiàn)出了強(qiáng)大的實(shí)力。電站總裝機(jī)容量達(dá)1600萬千瓦，多年平均發(fā)電量可達(dá)624.43億千瓦時(shí)。這些清潔電能通過“白鶴灘-浙江”“白鶴灘-江蘇”兩條±800千伏特高壓直流輸電工程，源源不斷地輸送到華東地區(qū)。截至2025年6月28日，白鶴灘水電站累計(jì)發(fā)電超1960億千瓦時(shí)。以每千瓦時(shí)0.281元的平均上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，其發(fā)電收益約為550億元。這些電力極大地緩解了華東地區(qū)的能源短缺問題，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。同時(shí)，與傳統(tǒng)火電相比，白鶴灘水電站每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1968萬噸，減排二氧化碳約5160萬噸，氮氧化物約15萬噸、二氧化硫17萬噸，對(duì)改善我國能源結(jié)構(gòu)，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義。

在防洪方面，白鶴灘水電站發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電站水庫總庫容約206億立方米，其中防洪庫容75億立方米。它可與上游的烏東德、溪洛渡等水庫聯(lián)合調(diào)度，通過科學(xué)合理地調(diào)節(jié)水庫水位，有效攔蓄洪水，將長江中下游荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)從十年一遇提升至百年一遇。在汛期，當(dāng)長江流域遭遇強(qiáng)降雨，洪水來臨時(shí)，白鶴灘水電站可以提前騰出庫容，攔蓄洪水，減輕下游地區(qū)的防洪壓力。例如，在2023年汛期，長江流域出現(xiàn)了多次強(qiáng)降雨過程，白鶴灘水電站通過精準(zhǔn)的調(diào)度，成功攔蓄了大量洪水，保障了下游地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

在生態(tài)保護(hù)方面，白鶴灘水電站也做出了積極貢獻(xiàn)。在枯水期，它會(huì)增加下泄流量，為長江中下游生態(tài)敏感區(qū)，如洞庭湖、鄱陽湖等地補(bǔ)水，緩解水資源短缺的問題，改善濕地生態(tài)環(huán)境，保護(hù)魚類及水生生物棲息地。同時(shí)，電站還采用了一系列生態(tài)友好型技術(shù)，如分層取水技術(shù)，減少對(duì)水溫的影響，保護(hù)水生生物的生存環(huán)境。此外，通過人工繁殖放流等措施，助力中華鱘、達(dá)氏鱘等珍稀魚類種群的恢復(fù)。

在航運(yùn)方面，白鶴灘水電站改善了庫區(qū)的通航條件。水庫蓄水后，上游金沙江部分河段水位抬升，水流趨于平緩，形成了約180公里的庫區(qū)航道，可通航500噸級(jí)船舶。這結(jié)束了該河段“灘多流急”的通航難題，促進(jìn)了云南、四川沿江地區(qū)的物資運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)交流。如今，一艘艘貨船在庫區(qū)航道上穿梭往來，運(yùn)輸著各種貨物，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

作者 | 幾維鳥 畢業(yè)于新西蘭林肯大學(xué)。對(duì)大眾科普知識(shí)擁有濃厚興趣，曾在多個(gè)科普期刊上發(fā)表過科普文章。關(guān)注事實(shí)，積極探索前沿科技。

初審 | 陳嘉琦、李書豪

復(fù)審 | 魏星華

終審 | 韓永林

來源: 吉林科普微窗