錢江晚報·小時新聞 記者 鄭琳
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9孔全開。很多同學都在新聞上看到了九孔洩洪的震撼場面。
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？
小編親自來到新安江水電站，邀請運維部副主任盧江，和黨建部負責人帥以政兩位專家來為大家解密。
吳崇遠 攝新安江大壩能扛「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9孔洩洪，還一舉破了入庫洪峰、水庫水位、實際庫容、出庫流量4項紀錄！
這樣的洪水，對電站來說是不是非常厲害了呢？
其實不是。因為，新安江水電站是錢塘江控制性水利工程，在設計的時候，就以能扛住「萬年一遇洪水」的標準來規劃的。
什麼是「萬年一遇」的洪水？它的洪水流量是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。
而今年的洪水，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，因為水壓的關係，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9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。
新安江電站在洩洪的時候，會首先打開位於中間的5號閘門。接下來為了能夠讓大壩受力平衡，會對稱地開閘。5號以後是3號和7號；接著是1號和9號； 4號和6號；2號和8號。
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60噸，是個大閘門。
洪水來的時候，就由上方的兩臺起重機把閘門吊起來。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。所以，洪水在達到這個高度前要把9個閘門都打開。
在水位低於106.5米的「汛限水位」以前，千島湖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，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。因為洪水流量太大太快，根本來不及引入發電機。
並且，溢洪門是建在發電廠上面的。發電機用的水有專門的取水口，它們的高度大多在海拔73-85米，要低於溢洪門的下沿99米。
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。所以在發電機組大廳裡，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利發電站的勝利建設而歡呼！」
吳崇遠 攝新安江大壩是「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。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；7層是熱工儀表校驗室；8層是水機班。
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做灌漿、排水、各種維護和檢測。其中一項是檢測壩體有沒有位移。方法是在廊道裡打一個垂直的洞，放一根垂線下去，檢查偏移。
除了這些細長的廊道，新安江大壩裡還有巨大的「寬縫」，縫寬5—8.5米，走進去是一個非常幽深的空間。這個寬縫的作用很多，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「混凝土寬縫重力壩」。
吳崇遠 攝興趣小組：
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。水輪轉動的時候，產生旋轉的磁場，當電磁線棒置於這個旋轉磁場中，就相當於閉合導體在切割磁場，電能就產生了。
新安江發電站發出的電是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、安徽四個地區，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，新安江電站能發電85萬千瓦。
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，否則就浪費了。
因此，現在發電廠普遍面臨的問題，反而是用戶用電不夠多。這就導致水電廠、火電廠的發電機組平時運行的機會太少。運轉少了，機組的轉動慣量就不夠，這樣會導致轉動頻率降低，從而影響發出的交流電的頻率。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。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
出題人：杭州建蘭中學科學教研組長 曹健
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