豐滿水電站

豐滿水電站位於中華人民共和國吉林省吉林市豐滿區的第二松花江上，距吉林市區 16 千米，是中國第一座大型水力發電站，曾是中國乃至亞洲最大的水力發電站，被稱為 “中國水電之母”。豐滿水電站始建於 1937 年，後於 2010 年代因先前長年累積的結構安全性問題而進行重建，於 2020 年 9 月 25 日竣工。豐滿水電站安裝有 8 臺水輪機組，裝機容量 148 萬千瓦，理論年發電量為 17.09 億千瓦時。同時，豐滿水電站在上游形成松花湖，在下游形成霧凇，一年四季皆能為吉林市帶來巨大的旅遊效益。

歷史

1.1 滿洲國時期

豐滿水電站位於吉林市南郊的小豐滿地區。小豐滿原名 “小風門”，因境內有猴嶺、喇古嶺雙峰對峙，其狀如門，風力很大，故名小風門。

1933 年，滿洲國產業部組織 “滿洲河川綜合調查處”，對松花江水系進行調查，最終選定小豐滿地區，修建豐滿水力發電所。1936 年 12 月 28 日，滿洲國第 210 號敕令決定於次年 1 月 1 日起成立由經濟部大臣直接領導的水力電氣建設局，負責松花江水電開發。該局工務處長本間德雄具體提出建設豐滿水電站的有關方案，獲得滿洲國政府批准。壩體確定為混凝土式重力壩，設計 10 臺水輪發電機組，其中第一期 8 臺（六臺 6.5 萬千瓦，兩臺 7 萬千瓦）、第二期 2 臺（兩臺 1500 千瓦自用機組）。大壩全部工程設計由本間德雄指導；發電所廠房設計由日本早稻田大學教授內藤多仲負責。豐滿水電站工程在當時被譽為 “亞洲第一工程”。

1937 年 6 月 18 日，滿洲國經濟部水力電氣建設局召開第一次水力電氣建設委員會，決定在豐滿設定吉林工程處，負責有關施工。施工技術人員主要是從日本電力公司、朝鮮長津江水電公司、國道局招收的日本、朝鮮技術人員 500 餘人；同時亦有從哈爾濱工業大學和瀋陽、吉林工業學校分配的中國技術人員 50 至 60 人。此外，國際運輸、共榮木材、東亞土木、神谷組等日本建築企業負責專業施工。

1937 年 10 月 25 日，右岸攔江圍堰開工；11 月 5 日，水力電氣建設局舉行攔江壩開工典禮，時任滿洲國總理張景惠參加。11 月 6 日，豐滿發電所全面破土動工；至 1938 年 4 月，右岸完成截流。6 月，開始掘鑿河床基礎，攔江壩混凝土澆灌工程開工。10 月 3 日，舉行大壩定礎儀式；所謂 “定礎”，即決定大壩基礎位置。1938 年 10 月末，開始左岸截流工程；至 1940 年 4 月，左岸截流完成，大壩開始全面施工。1940 年 10 月 3 日，舉行大壩上樑儀式，同時，左、右岸壩段混凝土對進澆灌連成整體。

1942 年，1 號水輪發電機組開始安裝；7 月至 8 月，4 號水輪發電機組和所內用 2 臺水輪發電機組也相繼安裝。同年 10 月 17 日，臨時排水路關閉，開始截流蓄水。11 月 7 日，完成截流。1943 年 1 月，水庫蓄水達到發電水位。截至 1942 年底，豐滿發電所本體混凝土澆築進度達 59%。

豐滿發電所的土建材料，主要來源於滿洲國各地。建築攔河壩所用 50 萬噸水泥，主要來源於吉林市哈達灣地區的大同洋灰公司（冀東水泥吉林水泥廠的前身），少數靠本溪湖等地供應；230 萬立米的沙石，主要取於永吉縣的大長屯及豐滿上游大屯等地；5 萬噸鋼材來源於鞍山鋼鐵公司。

豐滿發電所各種裝置皆從國外訂購。1938 年時，豐滿發電所向美國西屋電氣（當時美國嚴守中立）、瑞士（瑞士為中立國）、德國福伊特、德國電氣總公司（AEG）（德國為日本盟國）及日本日立訂購發電裝置，共計 8 套，總容量 52.5 萬千瓦，計劃 1940 年起交貨。但自 1939 年起，第二次世界大戰全面爆發，德國、瑞士裝置因在海運中途輪船被擊沉，僅到貨一半；美國與日本作戰，推遲供貨；日本裝置亦因 “軍備生產第一” 而推遲。至 1945 年初，除 3、5 兩臺水輪機組之主機外，其餘裝置全數到齊。

1943 年 2 月 15、20 日，2 臺 1250 千瓦發電所用機組投入執行；3 月 25 日，1 號發電機組開始發電；4 月 1 日，以 154 千伏向新京（長春）送電。5 月 13 日，4 號機組投產；15 日，在新京和豐滿兩地同時舉行儀式，慶祝豐滿發電所發電。此後，又建成至哈爾濱、撫順的高壓輸電網。1944 年 6 月 22 日、12 月 25 日，又先後建成 2、7 號發電機組。1945 年日本戰敗投降時，8 號機組幾乎完成，3 號機組正在安裝，土建工程完成 87%。

豐滿水電站最初設計預算為 6740 萬日元，後由於戰爭所累，逐步增長至 2.5 億日元，其中人工費僅佔總預算的 6.4%，用地和淹沒賠償費僅佔 2.8%。

豐滿水電站是在中國勞工的白骨之上建造起來的。水電站建設期間，共投入勞工 103,410 人，多是日本侵略者用法西斯手段從佔領區各處抓來的老百姓。時任永吉縣警務科長野崎茂在戰後供認，自 1936 年至 1943 年，七年間共有 5,110 名勞工死亡；僅其在永吉任職的兩年就有 1,160 名勞工死亡。慘死的勞工遺骸被扔進 “萬人坑” 中。1963 年，豐滿發電廠在 “萬人坑” 上設定展室；1964 年由吉林市總工會接管，向全市開放；1997 年定名為吉林市勞工紀念館。豐滿萬人坑遺址於 1983 年 11 月 24 日被列入第三批吉林省文物保護單位，並於 2019 年 10 月 7 日被列入第八批全國重點文物保護單位。

至 1945 年日本戰敗投降時，八臺機組有 4 臺安裝發電，總裝機容量 26.5 萬千萬。

1.2 續建竣工

1945 年 9 月，蘇聯進駐豐滿水電站，拆除搬走除 1、4 號機組和 2 臺廠用機組外的幾乎全部裝置，計有 5.5 臺發電機、5 臺水輪機、5 臺主變及高壓斷路器及施工用機車、水泥輸送機、空氣壓縮機等，當作戰利品運至蘇聯。剩下的兩臺發電機組總裝機容量 13 萬千瓦。這些裝置均安裝在亞塞拜然的明蓋恰烏爾水電站。據日本技術人員估算，此批裝置價值達 1 千萬美元。1950 年 2 月 14 日簽訂《中蘇友好同盟互助條約》時，蘇聯外交部長維辛斯基和中國國務院總理兼外交部長周恩來就 “蘇聯政府將蘇聯經濟機關在東北自日本所有者手中所獲得之財產無償地移交中華人民共和國政府的決定” 交換了照會，但蘇聯始終未有歸還此批裝置。

1946 年 5 月 29 日，國民政府資源委員會水利發電工程總處美籍工程師約翰・柯登來豐滿進行調查，並且給出了續建意見。柯登認為大壩穩定性不足，應當降低溢流壩段底坎增強洩流能力，並在縱縫處鑿豎井回填混凝土。此措施僅得到少部分實施，溢流壩底坎被炸低 1 至 1.5 米。

1948 年 3 月 8 日，國民革命軍第六十軍撤離吉林時計劃破壞豐滿發電廠，但在當班值長張文斌的周旋下，國民黨工兵將次要部位當作主要部位，炸燬配電盤，使得豐滿發電廠停止發電，但大壩和全部水輪機組儲存了下來。次日，吉林市解放。此後至 1950 年 9 月 30 日，共完成混凝土澆築 15.97 萬立方米。

1950 年 2 月，蘇聯電站部（後來的蘇聯動力和電氣化部，現為俄羅斯聯邦能源部）水電設計院派出以愛金別爾克為組長的設計專家小組到豐滿發電廠，進行四個月的勘測、調查。至 1951 年，由蘇聯設計院莫斯科分院編制全套的設計書，編號為 366，後稱《366 號設計書》，經政務院批准為豐滿水電站續建的技術設計。

續建使用的水輪機組和發電機多由蘇聯製造；蘇聯並於 1953 年派遣水輪發電機安裝支援小組來到豐滿。1953 年 4 月 27 日，裝機容量 7.25 萬千瓦的 7 號機組投產。這是中國第一臺自行安裝的大型水輪發電機組。燃料工業部部長陳鬱在竣工典禮上剪綵。1953 年 7 月、1954 年 9 月、1955 年 3 月、1956 年 8 月，又有 4 臺裝機容量為 7.25 萬千瓦的發電機組投產。

3 號機組發電機利用現場遺留的德國制轉子、主軸，由哈爾濱電機廠配製定子，其他裝置由蘇聯製造，裝機容量為 6 萬千瓦。1959 年 3 月開始安裝，1960 年 8 月併網。至此豐滿水電站一期工程全部竣工投入使用。

至 1960 年，豐滿水電站的機組配置為：1 號機組為瑞士產，容量 6.5 萬千瓦；4 號機組為德國產，容量 6.5 萬千瓦；3 號機組為組裝件，容量 6 萬千瓦；2、5 至 8 號機組為蘇聯產，容量 7.25 萬千瓦；廠用機組 1 臺，容量 0.125 萬千瓦，合共 55.375 萬千瓦，為當時中國僅次於水豐水電站的第二大水電站。

1969 年 10 月至 1980 年 10 月，因豐滿水電站早期建設遺留的 5 條 154 千伏高壓供電線路全數升壓為 220 千伏。1975 年至 1981 年，豐滿水電站技術人員對 5 臺蘇聯制發電機進行增容改造，單臺機組容量提升至 8.5 萬千瓦，總裝機容量曾提升至 61.5 萬千瓦（在二期工程投產後恢復為 7.25 萬千瓦額定容量）。

後來擔任國務院總理、全國人大常委會委員長的李鵬，曾於 1955 年 3 月至 1960 年 9 月在豐滿水電站工作，任副廠長兼總工程師，這是李鵬留學回國後的第一個崗位。後來豐滿水電站重建工程開工時，李鵬亦有致信祝賀。

1.3 二期工程

1988 年 4 月 1 日，豐滿發電廠二期擴建工程開始施工。土建工程由水電六局承擔，機電安裝由發電廠自行組建的工程公司負責。計劃安裝 2 臺 8.5 萬千瓦機組。工程利用設計大壩預留的兩條引水鋼管建設。1991 年 12 月、1992 年 6 月分別投產。

1.4 三期工程

1970 年，豐滿水電站在左岸增設洩水洞。1979 年 5 月 28 日巖塞爆破成功。洩水洞全長 688.5 米。1984 年 9 月 18 日完成驗收，開閘放水試驗成功。

三期擴建工程利用該洩水洞引水建設，安裝 2 臺 14 萬千瓦機組。工程由東北勘測設計研究院設計，主裝置由哈爾濱電機廠和朝陽變壓器廠生產；水電六局承擔土建和一次裝置安裝；豐滿發電廠檢修公司承擔二次裝置安裝。1995 年 4 月 18 日開工；1997 年 12 月 8 日、1998 年 7 月 21 日分別投產。三期擴建工程完成後，豐滿水電站有機組 12 臺，總裝機容量 100.25 萬千瓦。

2002 年在大壩下游 10.3km 處建設永慶反調節水庫，作為豐滿三期擴建工程的配套。2002 年 9 月 19 日開工，2005 年 11 月 12 日投入試執行，2006 年 10 月竣工。在豐滿大壩至永慶水壩間形成了阿什湖，它的總面積約 4 平方公里，正常蓄水位 192.2 米，相應庫容 1036 萬立方米；死水位 189.3 米，調節庫容 828 萬立方米。永慶反調節水庫解放了豐滿 60MW 基荷，增加了調峰能力，同時確保在豐滿所有機組全停時確保松花江下游 161m3/s（包括引松入長工程向長春供水 11m3/s）流量工業和城市用水需要。也即，豐滿電廠擔負著大電網調峰、調頻、備用任務，日內下洩流量變化巨大。為了確保水電站下游供水、灌溉、航運和生態需要，最小下洩流量 161m3/s，將佔用 60MW 發電能力。興建永慶反調節水庫就釋放了這個瓶頸。此後，豐滿水電站轉變為完全調峰電廠，發電時間為每日 2 次調峰發電。

1.5 重建工程

國家電監會於 2004 年開始組織豐滿水電站大壩第二輪定檢。2006 年 2 月，國家電網公司向國家發改委報送《關於豐滿發電廠水庫大壩全面加固工程按基本建設程式開展前期工作的請示》，並在 4 月得到國家發改委批覆，同時確定 “徹底解決、不留後患、技術可行、經濟合理” 的原則。由於 1995 年首次定檢發現的一些問題沒有實質性改進，尤其是溢流壩段的滲漏和凍脹開裂問題較為嚴重，2007 年被國家電監會大壩安全監察中心評定為 “病壩”，安全換證註冊等級定為丙級，限制水位執行使得有效庫容降低了 13%。2009 年 7 月 30 日，國家電網公司組織召開豐滿水電站大壩全面治理方案論證會，會議成立了以潘家錚院士為組長，四位院士、三位設計大師、有關專家等 13 名成員組成的專家組。“下游重建” 和 “灌漿加固” 被確定為重點研究方案，方案設計單位分別是中國水電顧問集團旗下的東北勘測設計研究有限責任公司和華東水電勘測設計院，兩個方案的設計投資分別為 53.7 億和 23 億。經深入論證、充分比選，才最終確定採用重建方案。2010 年 2 月，國家發改委發函〔2010〕356 號同意 “下游重建” 方案，全面開展可行性研究階段前期工作，重建方案投資上升到接近 100 億元。2010 年 2 月，吉林省人民政府透過其工作報告宣佈將於年內開始大壩移址重建工作，並表示豐滿水電站重建期間的電力空缺將由當時即將開始興建的靖宇核電站填充。2011 年 12 月，可研設計報告透過審查，豐滿大壩重建費用最終由中國國際工程諮詢公司評估為 95.36 億元。

2012 年 10 月 11 日，豐滿水電站全面治理（重建）工程專案獲得國家發展改革委核准。2012 年 10 月 29 日，豐滿水電站重建工程開工儀式在吉林市舉行。時任省委書記孫政才，省委副書記、省長王儒林，國家電網公司總經理劉振亞出席儀式。該工程總投資 90.79 億元，在原大壩下游 120 米處新建一座大壩，恢復原電站功能和任務，不改變水庫特徵水位。電站新建 6 臺單機 20 萬千瓦混流式水輪發電機組，保留原三期工程 2 臺 14 萬千瓦機組，總裝機容量達到 148 萬千瓦，屆時年均發電量 17.09 億千瓦時，以 500 千伏電壓接入吉林電網。電站樞紐由攔河壩、洩洪消能、引水發電、過魚設施等建築物和保留的三期電站組成。新建大壩為碾壓混凝土重力壩，壩長 1068 米，最大壩高 94.5 米。水庫正常蓄水位 263.5 米，死水位 242 米，總庫容 103.77 億立方米，調節庫容 56.72 億立方米，具有多年調節能力。當時計劃工程總工期 78 個月（至 2019 年 5 月），首臺機組發電 63 個月（至 2018 年 2 月）。此次重建工程，是全球首例百億庫容、百萬裝機、近百米高的大型水電站的重建工程。業主為國網新源控股有限公司豐滿大壩重建工程建設局；主要承建單位為中國電建水電十六局和水電六局；輔助承建單位為水電一局、水電二局、水電三局和水電八局；監理單位為中國電建北京勘測設計研究院。

2013 年開始籌建期工程專案施工；2014 年開始主體工程專案施工；2014 年 10 月 18 日，豐滿水電站全面治理（重建）工程圍堰順利實現合龍。2015 年 4 月 24 日，新大壩首倉混凝土澆築，新壩進入主體施工階段。2015 年 7 月，豐滿水電站新右岸電廠封頂。2018 年 10 月完成大壩主體混凝土澆築施工。舊豐滿水電站大壩於 2018 年 12 月 12 日開始爆破拆除，涉及到的壩體長度為 18 米、寬度為 13.5 米、高度為 4.2 米。採用的是鬆動爆破方式，即將舊壩目標壩體爆破鬆動然後利用機械進行清理。僅拆除老壩 240 米至 267.7 米這部分壩段，老壩剩餘部分的阻擋使得庫區 240 米以上水體才能進入新壩的壩前區域。至 2019 年 5 月 20 日 11 時 16 分，拆除至舊壩後水位 241.1 米處，松花湖水透過拆除的缺口流過舊壩，新建的大壩至此開始承擔蓄水作用。至 2019 年 6 月 5 日，舊壩兩側的水平面達到齊平。

2019 年 7 月 13 日至 16 日，新大壩 1 號水力發電機組進行並順利完成 72 小時試運轉。2019 年 9 月 20 日，豐滿水電站首臺機組 —1 號機組正式投產發電，國家電網在豐滿水電站舉行了正式的投產發電大會，宣告豐滿水電站新大壩 1 號水力發電機組正式投產。11 月 16 日，新大壩 2 號水力發電機組投產。

技術

2.1 舊壩

根據本間德雄的初步設計，大壩為混凝土重力壩；壩頂高程為 266.5 米，壩高 91 米，底寬 61 米，壩頂長 1080 米，由 60 個 18 米長的壩段組成。滿水位 266 米，總庫容 125 億立方米，是當時僅次於美國鮑爾德和福特佩克水庫的世界第三大人工湖。設計控制面積 4.25 萬平方公里，設計多年平均來水量 163 億立方米，平均流量 520 立方米每秒，洪峰流量 1.5 萬立方米每秒。

2010 年前後，豐滿水電站舊壩最終狀態下引數為：壩長 1080 米，最大壩高 91.7 米，壩頂高程 267.7 米，壩寬 9 至 13.5 米；正常蓄水位 263.5 米，死水位 242.0 米，最大庫容 109.88 億立方米，相應庫容 88.49 億立方米，死庫容 26.85 億立方米，調節庫容 61.64 億立方米；壩體總裝機 10 臺，容量 72.25 萬千瓦時；多年平均來水量 143 億立方米；壩址控制流域面積 4.25 萬平方公里，多年平均入庫流量 429m3/s；汛期限制水位在 2008 年降低至 257.9 米；防洪庫容 24.57 億立方米；大壩按防禦 500 年一遇洪水標準設計，防禦 10000 年一遇洪水標準校核；左岸設定洩水洞，安裝有 2 臺機組，容量 28 萬千瓦時；10 臺機組、11 孔溢流門及洩水洞的總洩流量為 12258m3/s。

自 1942 年開始，在舊壩上游形成水庫，又稱松花湖。

根據 2012 年的重建計劃，舊壩左岸起第 6 至 43 壩段（左邊距離左岸 90 米，長 684 米）將會拆出一個高 27.5 米的豁口，左岸 90 米、右岸 306 米的壩體將整體作為遺址保留。

2018 年 10 月 16 日，國家能源局登出豐滿水電站舊壩的安全註冊登記證；同年 12 月 12 日舊壩開始拆除。

2.2 新壩

新的豐滿水電站大壩位於舊壩下游 120 米處。新壩為碾壓混凝土重力壩，設計全長 1068 米，高 94.5 米；水庫正常蓄水位 263.5 米，死水位 242 米，總庫容 103.77 億立方米，調節庫容 56.72 億立方米；壩頂高程 269.50 米；全壩分 56 個壩段；混凝土總量為 276 萬立方米，其中碾壓及變態混凝土約 184.41 萬立方米；新壩樞紐洩洪能力提高至 22767m3/s。

新壩設定過魚設施，設計方案為 “升魚機 + 魚道” 方案，由運魚軌道車將魚從下游 189.00～194.00 米處提升至上游庫區 252.00～260.00 米處。但有學者質疑該種設計由於水庫庫區的靜水條件和附近的遊船碼頭可能會對魚類洄游繁殖造成的不利影響。

新壩安裝有 6 臺水力發電機組，均為哈爾濱電機廠生產，單臺容量為 20 萬千瓦。每臺水力發電機組分為轉子、定子、轉輪、主軸等部分，轉子主要由中心體、扇形支臂、磁軛、磁極和附件組成，現場拼裝，設計半徑 6.66 米，重量約 565 噸；定子機座分成 6 瓣，同樣現場拼裝，外徑 18.1 米，高度 1.92 米，起吊重量 363 噸；轉輪直徑 6.99 米，高 4.1 米，重量 178.5 噸，轉輪與水輪機主軸聯軸後總重 240 噸，一次吊裝。

影響

3.1 人文

豐滿水電站在 1949 年新中國成立時，是中國內地以至亞洲最大的水力發電站，被印在第二套人民幣的 5 角券上。

流經豐滿水電站發電機組的松花江水，在冬季水溫仍保持在 4 攝氏度以上，因而松花江吉林市段冬季幾乎不結冰；大量水汽自江面上蒸發出來；而吉林市冬季氣溫可低至零下十餘度，因而水汽迅速凝結至松花江兩岸的樹木枝幹上，形成霧凇。霧凇各地皆有，但以冬季吉林市為最盛。吉林霧凇名列中國四大自然奇觀。

豐滿水電站水庫又稱松花湖。松花湖 1988 年成為國家級風景名勝區，至 2018 年時為國家 4A 級旅遊景區。

3.2 供電

豐滿水電站曾是東北電網的骨幹發電廠。滿洲國時期豐滿水電站聯網發電兩年又五個月，發電 12.35 億千瓦時；1951 年至 1960 年發電量 166 億千瓦時。1961 年起，由於吉林熱電廠等電廠投產，豐滿水電站的任務逐漸轉為向遼寧、黑龍江輸電以及東北電網電能調節、調相、調峰、調頻等。1991 至 2002 年間總髮電量 175.6 億千瓦時（含 1993 年以後以豐滿水電站 1、4 號機組設定的隆華水電站）。至 2006 年，豐滿水電站完全轉為調峰電廠。

3.3 水利

豐滿水電站和上下游白山水電站、紅石水庫、永慶反調節水壩聯合排程，使得下游流域對百年一遇級洪水抵抗能力大大增強。1953 年以後，豐滿水庫所在流域洪峰超過 7000 立方米每秒的大洪水總共發生過 8 次，分別發生於 1953 年、1957 年、1960 年、1964 年、1971 年、1975 年、1995 年和 2010 年，水庫削減下游洪峰分別為 56.1%、63.8%、79.2%、44.6%、56.9%、76.3%、72%、79%。但遇到來源位於豐滿水電站下游的洪水（如 2010 年、2017 年溫德河流域洪水則無能為力。在 2010 年 7 月、8 月的松花江超百年一遇的大洪水中，豐滿大壩的最大下洩流量控制在每秒 4500 立方米，有效緩解了下游防洪壓力。

3.4 移民和上游淹沒

在豐滿水電站建造期間，上游居民 8000 戶 5.2 萬餘人被迫遷移。

本間德雄設計豐滿水電站時以不淹沒樺甸縣城和蛟河火車站為準，將壩高定為 266.5 米。但該設計沒有考慮到回水頂託的影響，若考慮到該影響，樺甸縣城必然被淹沒。因而 1943 年至 1955 年期間又人工興建樺甸大堤，作為豐滿水庫的副壩。1995 年 7 月，輝發河暴雨，樺甸大堤幾乎全線漫堤；7 月 31 日大堤決口 2 處，縣城成為澤國，水深 9 米，死亡 13 人。