錢江晚報.小時新聞記者 鄭琳 文/攝
新安江電站九孔洩洪 帥以政攝
2020年7月7日凌晨，新安江電站上遊歙縣等地，遭遇五十年一遇的洪水。10時，電站建站61年來第7次正式洩洪，次日9時，電站首次九孔全開。很多同學都在新聞上看到了九孔洩洪的震撼場面，不禁要問：
水電站能扛多大的洪水？洩洪的水可以發電嗎？水電站是如何工作的？
記者親自來到新安江水電站，邀請運維部書記盧江，和黨建部負責人帥以政兩位專家來為大家解密。
新安江電站黨建負責人帥以政
盧江 新安江電廠運行維護部黨支部書記、高級工程師、高級技師、國家電網公司專家
新安江大壩能扛「萬年一遇」大洪水
今年的這次洪水，不僅讓新安江水電站首次開了九孔洩洪，還一舉破了水庫水位、實際庫容、出庫流量3項紀錄！
抵擋了這樣的洪水，對於已經61歲的新安江水電站來說，是不是非常厲害？
其實不是。因為，新安江水電站是錢塘江控制性水利工程，在設計時，就以能扛住「萬年一遇洪水」的標準來規劃的。
洩洪以後的新安江電站
什麼是「萬年一遇」的洪水？我們可以從這個數據來窺見一二——洪水流量是48500立方米每秒，一個標準遊泳池的容量是2500立方米。也就是說，新安江大壩理論上可以承受一秒鐘19.4個遊泳池的入庫水量。
今年的洪水，最大入庫洪峰是22100立方米，僅為「萬年一遇」標準的45.6%。對於電站大壩的承受力來說，這個水量還只是「小菜」。
除了入庫洪峰值，其他幾個數值也很重要。
「萬年一遇」的校核洪水位是114米，而本次洪水的最高水位是108.39米。
新安江水電站總庫容是216.26億立方米，約等於1513個西湖。本次洪水最大實際庫容是180.86億立方米，還可以再來240多個西湖才會灌滿。
大家看到9孔洩洪，最大的出庫流量達到了7680立方米每秒。但這也並不是電站的能力上限，因為水位的關係，新安江水電站實際上具有的最大下洩流量是13200立方米每秒。
所以雖然開了全部九個孔，實際上洩洪能力才用到58%。
在距離新安江電站下遊4公裡的羅桐埠段，古人曾在那裡記載洪水的高度。根據史料顯示，新安江歷史上有記載的最大洪水是276年前的清乾隆九年，最大洪峰25200立方米，比今年的還大。而最早的一次有記載的洪水是481年前的明嘉靖十八年，約為16000-18000立方米每秒。
水力發電原理 姬臣製圖
洩洪的水可以發電嗎？
新安江水電站有九個洩洪孔，它們到底長什麼樣？
走在壩頂上，可以看到巨大的橘紅色的起重機，像樓房一樣矗立著。起重機下面就是溢洪道和溢洪門。溢洪門高10.5米，寬14.47米，重83噸，是個大閘門。
壩頂的起重機
閘門的上沿是海拔109.5米，一旦水位高過109.5米，溢洪門就吊不起來了。洪水來的時候，就由上方的兩臺起重機把閘門吊起來。所以，洪水在達到這個高度前要把九個閘門都打開。
在水位低於106.5米的「汛限水位」以前，新安江水庫的水位可以由華東電網調度。因為大家都知道，水電站的水就是電能的來源，在沒有危險的時候，水都是用來發電的。
一旦水位高過106.5米，就有了洪災的危險。調度權就要轉交給浙江省防汛指揮部，決定是否洩洪、如何洩洪。
那麼洩洪的水流還可以用來發電嗎？
不能。因為溢洪門和發電機取水口不是同一個通道。。發電機取水口的高度大多在海拔73-85米，要低於溢洪門的下沿。
發電機的轉輪中心線所在位置是海拔24米，靠近大壩的底部。新安江電站共有9個發電機組，其中4號機組是最早建造的。在4號機組旁邊的牆上掛著周恩來總理的題詞：「為我國第一座自己設計和自製設備的大型水力發電站的勝利建設而歡呼！」
水輪發電機
新安江大壩是「空心」的
裡面有個「寬縫」
大家在電視裡看到水壩的時候，可能會以為那是個實心的大塊頭。實際上，大壩內部是「空心」的，許多設備都設置在大壩內部，工作人員也經常需要進入。
乘坐電梯進入大壩內部，就像是進入了一個高層建築。
大壩有9層
新安江大壩一共有9層。第9層是壩頂；1層和2層是發電機層，發電機組就在這裡面。
3層到6層被稱為「廊道」，這是縱橫交錯的通道，就像地道戰裡的防空地道一樣。廊道是以海拔高度命名的，比如「38廊道」，意思是這個廊道海拔高度38米。
所以這四層廊道分別是38廊道、61廊道、70廊道和85廊道。
廊道裡陰暗潮溼，走在裡面很容易迷路。據說有時候還會遇到蛇，所以廊道灑有驅蛇藥粉。
工作人員需要時不時進來各種維護和檢測。
除了這些細長的廊道，新安江大壩裡還有若干個「寬縫」，縫寬5—8.5米，走進去是一個非常幽深的空間。寬縫的作用很多，有利於壩體散熱、壩基排水、降低壩基揚壓力，以及節約混凝土工程量。所以新安江大壩是一個「混凝土寬縫重力壩」。
興趣小組：
水電站如何發電
電網如何分配電能
水力發電的原理，是利用水位落差，驅動水輪發電機發電。
水從高處落下，其勢能轉變成了水輪轉動的機械能。機械能再通過發電機轉變成電能。
水輪發電機的原理，就是初中科學課本裡學過的法拉第電磁感應定律：閉合的導體切割磁場能產生電場。水輪機轉動時，帶動轉子產生旋轉的磁場，當定子線棒置於這個旋轉磁場周圍，就相當於閉合導體在切割磁場，電能就產生了。
新安江電站發出的電是13800伏，通過變壓器升到22萬伏，送到華東電網。
華東電網屬於國家電網的一部分，位於中國東部，包含上海、浙江、江蘇、安徽、福建五省市，是全球最大單一國家區域電網。
今年到目前為止，華東電網最大瞬時用電負荷是2.56億千瓦，而整個華東電網的裝機容量有4.39億千瓦，並且還有5000萬千瓦區外來電，因此用電總體是供大於求。
華東電網中的水電有2000萬千瓦，新安江電站裝機85萬千瓦，每小時85萬度電。
電能的一大問題是難以存儲，所以發電廠發出的電，必須通過電網及時分配給用戶使用，不能多也不能少，否則會造成電網頻率變化。而交流電頻率是電能質量的一個很重要的指標，直接關係到許多電能驅動設備的產品質量。交流電頻率的國家標準是50HZ，華東電網的合格範圍是50正負0.1HZ。一個白熾燈在40HZ下就會明顯閃爍了，而高精尖的儀器對交流電的頻率更為敏感。
考考你
出題老師 : 杭州市建蘭中學科學教研組長 曹健
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