重焕活力的尼亚加拉

宋铁军

在尼亚加拉，最壮丽的大瀑布美景与历史最悠久的水电站和谐相处了半个多世纪。

每个站在尼亚加拉大瀑布前的人都会感叹：这是五大湖上的明珠，是上帝赐予美国和加拿大两国的瑰宝。壮观的景象每年吸引了全球上千万的游客，为两国带来滚滚财源；而充沛的水利资源，则提供了取之不尽用之不竭的清洁能源，百年历史的水电站依然焕发活力。

尼亚加拉值得骄傲的，不仅是气势磅礴的景象，更是百年来人类与自然的和谐。

美国水利的发祥地

来尼亚加拉之前，从《能源》杂志编辑那里领受的任务是，拍一组照片，表现尼亚加拉水电站的前世今生。到了美国纽约州的尼亚加拉瀑布城，领略了美景，眺望了对岸的加拿大，才发现任务很难完成。

作为一名普通的游客，在瀑布景区找到水利的因素还是很难。直观的有两处：一是尼亚加拉瀑布公园里发明家尼古拉斯·特斯拉的雕像，尼亚加拉最早的水电站建成后，利用特斯拉的交流电技术建设了世界上第一条电网，将电力输送到几十公里外。还有一处在加拿大一侧，距离最著名的景观马蹄瀑布咫尺之遥，有一处变电站的遗址。水电站在哪儿？查看地图才发现，都在几公里之外，远离景区。

在纽约州电力局的规划中，尼亚加拉所在的地区（包括布法罗市、尼亚加拉瀑布城、刘易斯顿市）属于西纽约地区，水电是这里的主要能源。这里也是美国水利的发祥地。

尼亚加拉河横跨美国纽约州与加拿大安大略省的边界，是连接伊利湖和安大略湖的一条水道，全长仅54公里，海拔却从174米直降至75米，上游河段河面宽阔，从距伊利湖北岸32公里起河道变窄，水流加速，在一个90°急转弯处，河道上横亘了一道石灰岩构成的断崖，形成了尼亚加拉瀑布。水势澎湃，涛声震天。

133年前，也就是1881年，尼亚加拉河上的第一个水力发电站建成，瀑布上倾泻的水流被转化成电力，驱动了当地磨坊的机器，点亮了村庄街道的路灯。1897年，第一座10万匹马力的发电站建成，同年，美国西屋公司在尼亚加拉水电站的首台交流发电机投入运行，并为35公里外的水牛城供电，从此确立了现代电网的基础。特斯拉发明的交流发电机和多相交流输电技术运用于发电站。

此后，尼亚加拉河两岸相继建成十多座大大小小的发电站，所生产的电力足以供应美国纽约州和加拿大安大略省总需求的四分之一。

尤其值得一提的，水电影响了一个美国著名城市的兴衰。由于尼亚加拉瀑布发电站和电网，布法罗成为北美洲第一个大规模供电的城市，因此有“光城”之称。电力促进了钢铁、面粉业等工商业发展，并吸引了来自爱尔兰、意大利、德国和波兰的移民。这个边陲小城一度发展成美国第七大城市，和最富有的五大城市之一。布法罗在上世纪四五十年代达到鼎盛阶段，甚至当时纽约的许多建筑也是模仿布法罗而建的。而它的衰落，则是因为其他城市的崛起。

今日布法罗成为纽约州的文化、教育和医疗中心之一。2005年被《读者文摘》选为美国最清洁城市第三位。2001年被《今日美国报》选为“美国最友善城市”。但它也有尴尬一面，很多游客只是途经这里，去几十公里外的尼亚加拉瀑布游览。这里有著名的香辣鸡翅，以及最著名的“奥巴马香辣鸡翅套餐”。

1956年，尼亚加拉水电遭遇一场灾难，由于滑坡，最大的水电站严重受损，电力生产大幅削减，导致成千上万的制造业工作岗位岌岌可危，周边城市的经济发展停滞不前。为充分发挥尼亚加拉河上的水电潜力，1957年，美国国会通过了尼亚加拉水电站重建方案，并授予为期50年的联邦的许可证。

当时，建筑大师、后来担任纽约电力局主席的罗伯特·摩西预计，重建后的尼亚加拉发电项目一期将在三年内完成。工程果然如期完成，其中一座发电站以他的名字命名。

罗伯特·摩西水电站又名尼亚加拉水电站，距离最近城市为刘易斯顿。水电站进水口位于瀑布上游，通过两条净宽14米，高20米的城门形隧洞引水至前池，经13条直径7.3-8.7米的压力钢管引入水电站水轮机。尾水泄入尼亚加拉河。厂房为半露天式，全长561米，装13台15万千瓦机组，总装机容量195万千瓦，平均年发电量150亿千瓦时。

重建后的尼亚加拉发电成为当时西方规模最大的水利发电项目，时任美国总统约翰F.肯尼迪称其为：“杰出的工程成就、展现给世界的范例”。尼亚加拉水电站的声誉吸引了来自世界各地的工程师和游客。

又一个50年，活力重现

进入新世纪，历经百年沧桑的尼亚加拉水电站重新焕发活力。

纽约州电力局这样介绍尼亚加拉：“这是一个伟大的世界自然奇观。同时，尼亚加拉大瀑布的动能也可以产生最经济的水力能源。”

今天，尼亚加拉瀑布发电站是纽约州最大的电力机构，发电量为2400万千瓦。这种低成本的电力，每年为居民和企业节约数亿美元。

2007年9月1日，纽约州电力局获得了新的联邦的许可证，尼亚加拉发电站将继续提供清洁、稳定的、无碳的水力发电，有效期和上次一样，仍为50年。

尼亚加拉发电站位于瀑布下游约4英里，包括两个主要设施：罗伯特·摩西发电站和刘易斯顿发电站，分别有13台和12台涡轮机组。在两个发电站之间，是一个可容纳7.4亿加仑的水池；刘易斯顿发电站还配置有一个1900英亩的水库，提供额外的水利供应。

尼亚加拉大瀑布城下的导管，以每秒37.5加仑的速度，将河水引到刘易斯顿，在那里，河水流经罗伯特·摩西发电站的涡轮发电机，将机械能转化为电能。

在晚上，当电力需求低时，刘易斯顿发电站成为一个泵站，将前池的水输送到水库。而在白天，当用电高峰来临时，刘易斯顿又开始启动发电机，像摩西发电站一样发电。利用这种方式，水可以产生两倍的效能。

2006年，纽约州电力局投入3亿美元，完成了罗伯特·摩西发电站的升级和现代化改造，所有13个涡轮机都被替换，发电设备也进行了改造，使得发电站能在21世纪发挥最大的效能。2012年，又投入4.6亿刘易斯顿发电站项目升级改造。

美国和加拿大共同拥有尼亚加拉河的资源。半个世纪多以来，两国履行了承诺，维护了瀑布的美景。

的确，如何既保持尼亚加拉大瀑布的美景，同时又满足对电力的需求？必须实现完美的平衡。美国和加拿大于1950年签署条约，规定了引水发电的用水量。从伊利湖流入尼亚加拉河的河水，平均流量为每秒20万立方英尺（150万加仑）。协议要求在每年四月到十月旅游旺季的白天，流量必须保持在每秒10万立方英尺，晚上和一年内其他几个月，流量可以减少一半。

此外，两个国家的设计都是在自己的国土上，从瀑布的上游开挖引水水渠，通过直径巨大的地下管道将水输送到大坝前面的水库。水利设施是建设在地下或隧洞中，因此，不会破坏景区原貌。

1996年至2005年间，加拿大安大略电力公司对SAB2发电站进行了升级改造，使其发电能力大幅提升，为此需要引更多的水发电，于是，开凿了尼亚加拉隧洞。SAB1和SAB2水电站全部为地下厂房，隧洞外，就是壮丽的大瀑布。

来这里的游客，如果时间充裕，可以到瀑布北部几公里外的尼亚加拉瀑布发电站游客中心参观，这里有互动展览，3D 照片展览，包括水电涡轮机、计算机游戏和关于水电如何产生的讲解。

展览馆里中有一幅标语：“科学家总是在寻求更清洁、更有效的生产和输送电力的方法。”