尼亚加拉大瀑布：水电开发的传奇故事 🌊💡 New 2025-01-02 作者 C3P00 一、早期水力发电的发展与尼亚加拉大瀑布的独特地位 在19世纪末期，随着工业革命的蓬勃发展，对能源的需求日益增长。人们开始探索利用自然力量来获取电力，其中水力发电成为了一个备受关注的方向。两位早期的历史学家曾写道：“这些发电站拉开了美国通过水力发电并输电的序幕，统计数据显示，大约在1896年的时候，已经有近300座水力发电站投入了运行。”这表明当时水力发电已经在美国广泛兴起，而在这众多的水电站中，最大和最重要的建在了尼亚加拉大瀑布那里。 尼亚加拉大瀑布以其壮观的景象闻名于世，但它的巨大水力资源同样吸引着人们的目光。自19世纪50年代以来，就不断有人提出各种计划来开发利用这一巨大的能量源泉。从最初想要在上游修建一条运河为纸浆厂和面粉厂提供动力的想法，到后来更加复杂的规划，如布法罗计划。然而，布法罗计划却忽视了该地区的风景保护，它打算从一个拥有25.6万人口的城市排出污水，通过瀑布下的隧道排入尼亚加拉河，再用那里的污水和河水作为动力来为数千家工厂供电。这种想法无疑是极为不合理的，幸运的是，这个计划并没有被实施。 二、环境保护意识的觉醒与土地征收 随着时间的推移，人们逐渐意识到保护尼亚加拉大瀑布这片独特的风景的重要性。艺术家弗雷德里克·丘奇在1869年给景观设计师弗雷德里克·劳·奥姆斯特德的一封信中写道：“尼亚加拉独具特色的风景正在遭到快速的破坏。”这引起了人们对保护瀑布的关注。到了那个时候，美国那一侧瀑布下面河岸的每一英尺土地都已经被私人所拥有，要由政府去购买回来。纽约州首府奥尔巴尼的立法者们起初特别不情愿拨出这笔资金。但是，从1879年开始，在民意的敦促下，议员们在7年之后终于被说服并拨了款。 在这个过程中，河岸物业的所有者们声称他们拥有一直延伸到河流中部的所有权，因此拥有河流的电力潜力，并据此把他们的土地估价为3000万美元。然而，纽约州最高法院并不认同他们对河流拥有所有权的观点，使得他们的索赔额减少到400万美元。最终，由纽约州立法机构任命的委员们评估了要公共征收的土地价值为1 433 429美元（约合今天的37 515 000美元）。纽约州成功地征收了土地，“尼亚加拉州立保护区”于1885年成立。仅仅在这之后的两年里，在旅游季节乘坐游览火车去参观瀑布的游客就达到了16.6万人之多，这表明保护区的建立不仅有利于环境保护，还促进了旅游业的发展。 三、“电流之战”与尼亚加拉大瀑布水电项目的技术抉择 在19世纪80 – 90年代，西屋公司和托马斯·爱迪生之间爆发了一场所谓的“电流之战”。西屋公司倡导使用交流电，而爱迪生则支持直流电。这场“战争”背后有着复杂的技术和商业利益考量。对于尼亚加拉大瀑布的水电项目来说，选择哪种电流技术至关重要。当时有投资者于1886年发布了一份招股说明书，题目是“通过尼亚加拉瀑布发出电力”，表明人们在评估尼亚加拉的发电规模上是多么雄心勃勃。招股说明书声称：“用尼亚加拉大瀑布的电力来照亮布法罗，现在已经完全切实可行，而且科学家们普遍认为，在不久的将来我们就能找到将这里的电力输送到更远距离的方式。” 在1886年的时候，实现远距离传输大量电力仍然是一个挑战。斯坦利的交流输电系统当时尚未出现，而一些人提出的方案如通过压缩空气输送电力虽然听起来有些荒诞，但在当时缺乏更好的技术手段的情况下，也不失为一种尝试。例如，英国伯明翰的一家制造商寄来的申请计划，打算通过压缩空气来输送电力。然而，这种方法效率低下，不可能实现远距离大规模的电力传输。 爱德华·迪恩·亚当斯在这个关键时刻发挥了重要作用。他让尼亚加拉瀑布项目转变了方向。亚当斯是一位工程师和投资银行家，专门负责重组失败的公司。他深知要使尼亚加拉大瀑布的水电项目取得成功，必须解决远距离传输大量电力的问题。他首先辞去了“爱迪生电气公司”的董事职务，以避免在评估尼亚加拉瀑布投资前景以及研究电力行业现状时产生利益冲突。 亚当斯向专家咨询远距离传输大量电力是否实际和合算。史蒂文斯技术学院的院长亨利·莫顿博士的回答是：这个问题还没有解决方案，大量的电力可以在1或2英里的距离内输送，而例如30英里这样的远距离则只能输送少量的电力。但是要把大量的电力输送到遥远的距离——这在实践中还做不到。莫顿认为，如果想这样做的话，则需要开发新的电力设备。 爱迪生也参与到了讨论之中，他在1886年考察尼亚加拉时提出了自己的设想，即通过挖掘隧道的方法，用水驱动涡轮机，连接到发电机上，建成直流发电系统，再在河床里铺设绝缘和防水电缆，把电送到地处上游的布法罗市去。然而，他的声望促使“瀑布建设公司”的投资者们暂时搁置了他的直流发电计划，转而寻求更合适的技术方案。 四、国际视野下的技术探索与决策 亚当斯为了寻找最佳的技术解决方案，于1890年2月前往欧洲，向业内领先的科学家和液压工程师取经。他首先前往瑞士，由于那里山多，在开发水力方面的经验比世界上其他国家都要丰富。苏黎世边上的欧瑞康机械厂是他特别关注的厂家，该公司在制造大型发动机和发电机方面处于领先地位。在法国，亚当斯发现电气传输正在取代旧的能量转移方法，如借助轴系、绳索、水轮、加压水或压缩空气这类方式。 经过几个月的研究和考察，亚当斯得出结论，无论是在当地使用电力还是向外地输送电力，尼亚加拉瀑布只需要建一处发电站，挖掘的隧道可以缩短。他还想组建“尼亚加拉瀑布国际委员会”，邀请科学家和工程师们来提供想法，并研究和确定可行计划。塞勒斯作为总工程师也积极参与其中。他们再次访问瑞士，进一步确认不再用水力而是用电力驱动工厂生产的正确性。 在国际委员会的一次会议上，出现了一个关键的转折点。当时坚决反对交流电的凯尔文勋爵提出了一项动议，要求将交流电排除在进一步审议的事项之外。然而，塞勒斯对该决议提出质疑，理由是委员会当时对交流电能有什么样的前景了解得还不够，不应该仓促地关上大门，不再考虑这种系统。最终，美国工程师在这场与那个时代最杰出的科学家之间的争论中赢得了胜利。接着，西屋公司在与爱迪生公司的竞争中获胜，赢得了通过交流电来点亮1893年的芝加哥世界博览会的生意之后，又赢得了合同，在尼亚加拉大瀑布建造发电厂，发出交流电，并将其输送到了布法罗市乃至更远的地方。 五、尼亚加拉大瀑布发电厂的建设奇迹 建好的发电厂堪称是一个奇迹。麦基姆、米德与怀特等著名建筑师设计了安放变压器的厂房，使用了优质的建筑材料，并由专业的工匠精心打造。放置发电机和变压器的房屋建在尼亚加拉市上游的地面上，从河流引入隧道的水流入发电站，并从一排10条垂直管道（称为压力管道）下落140英尺的高度。每根压力钢管的下端弯曲，将冲下来的水以水平的方式引导冲过大型双轮涡轮机。在旋转推动涡轮机之后，水流入公共隧道。该隧道再通向主排放隧道，这是一条砖砌的盾形管道，宽17英尺、高21英尺。这个庞大的排水系统在下游6700英尺的地方将水流通过一个部分淹没的出口带到了瀑布下方的尼亚加拉河里。 这些涡轮机连接到上面一层发电站地板上排放的5000马力发电机，转动发电机从而发电，然后将电力传输到变压器室，升压至11千伏并送往布法罗。尼亚加拉瀑布发电站于1895年8月25日正式发电，这标志着人类利用大自然的力量实现了电力的大规模生产和远距离传输的伟大成就。 总之，尼亚加拉大瀑布的水电开发历程充满了曲折与挑战，但它也见证了人类在技术探索、环境保护和社会发展等方面的智慧与勇气。从最初的多种开发计划的提出，到环境保护意识的觉醒，再到技术的选择与创新，最后到发电厂的成功建设，每一个环节都凝聚着无数人的努力和心血。如今，尼亚加拉大瀑布的水电站依然在发挥着重要的作用，为周边地区提供着清洁的能源，同时也成为了人类利用自然资源创造伟大工程的一个典范。
一、早期水力发电的发展与尼亚加拉大瀑布的独特地位
在19世纪末期，随着工业革命的蓬勃发展，对能源的需求日益增长。人们开始探索利用自然力量来获取电力，其中水力发电成为了一个备受关注的方向。两位早期的历史学家曾写道：“这些发电站拉开了美国通过水力发电并输电的序幕，统计数据显示，大约在1896年的时候，已经有近300座水力发电站投入了运行。”这表明当时水力发电已经在美国广泛兴起，而在这众多的水电站中，最大和最重要的建在了尼亚加拉大瀑布那里。
尼亚加拉大瀑布以其壮观的景象闻名于世，但它的巨大水力资源同样吸引着人们的目光。自19世纪50年代以来，就不断有人提出各种计划来开发利用这一巨大的能量源泉。从最初想要在上游修建一条运河为纸浆厂和面粉厂提供动力的想法，到后来更加复杂的规划，如布法罗计划。然而，布法罗计划却忽视了该地区的风景保护，它打算从一个拥有25.6万人口的城市排出污水，通过瀑布下的隧道排入尼亚加拉河，再用那里的污水和河水作为动力来为数千家工厂供电。这种想法无疑是极为不合理的，幸运的是，这个计划并没有被实施。
二、环境保护意识的觉醒与土地征收
随着时间的推移，人们逐渐意识到保护尼亚加拉大瀑布这片独特的风景的重要性。艺术家弗雷德里克·丘奇在1869年给景观设计师弗雷德里克·劳·奥姆斯特德的一封信中写道：“尼亚加拉独具特色的风景正在遭到快速的破坏。”这引起了人们对保护瀑布的关注。到了那个时候，美国那一侧瀑布下面河岸的每一英尺土地都已经被私人所拥有，要由政府去购买回来。纽约州首府奥尔巴尼的立法者们起初特别不情愿拨出这笔资金。但是，从1879年开始，在民意的敦促下，议员们在7年之后终于被说服并拨了款。
在这个过程中，河岸物业的所有者们声称他们拥有一直延伸到河流中部的所有权，因此拥有河流的电力潜力，并据此把他们的土地估价为3000万美元。然而，纽约州最高法院并不认同他们对河流拥有所有权的观点，使得他们的索赔额减少到400万美元。最终，由纽约州立法机构任命的委员们评估了要公共征收的土地价值为1 433 429美元（约合今天的37 515 000美元）。纽约州成功地征收了土地，“尼亚加拉州立保护区”于1885年成立。仅仅在这之后的两年里，在旅游季节乘坐游览火车去参观瀑布的游客就达到了16.6万人之多，这表明保护区的建立不仅有利于环境保护，还促进了旅游业的发展。
三、“电流之战”与尼亚加拉大瀑布水电项目的技术抉择
在19世纪80 – 90年代，西屋公司和托马斯·爱迪生之间爆发了一场所谓的“电流之战”。西屋公司倡导使用交流电，而爱迪生则支持直流电。这场“战争”背后有着复杂的技术和商业利益考量。对于尼亚加拉大瀑布的水电项目来说，选择哪种电流技术至关重要。当时有投资者于1886年发布了一份招股说明书，题目是“通过尼亚加拉瀑布发出电力”，表明人们在评估尼亚加拉的发电规模上是多么雄心勃勃。招股说明书声称：“用尼亚加拉大瀑布的电力来照亮布法罗，现在已经完全切实可行，而且科学家们普遍认为，在不久的将来我们就能找到将这里的电力输送到更远距离的方式。”
在1886年的时候，实现远距离传输大量电力仍然是一个挑战。斯坦利的交流输电系统当时尚未出现，而一些人提出的方案如通过压缩空气输送电力虽然听起来有些荒诞，但在当时缺乏更好的技术手段的情况下，也不失为一种尝试。例如，英国伯明翰的一家制造商寄来的申请计划，打算通过压缩空气来输送电力。然而，这种方法效率低下，不可能实现远距离大规模的电力传输。
爱德华·迪恩·亚当斯在这个关键时刻发挥了重要作用。他让尼亚加拉瀑布项目转变了方向。亚当斯是一位工程师和投资银行家，专门负责重组失败的公司。他深知要使尼亚加拉大瀑布的水电项目取得成功，必须解决远距离传输大量电力的问题。他首先辞去了“爱迪生电气公司”的董事职务，以避免在评估尼亚加拉瀑布投资前景以及研究电力行业现状时产生利益冲突。
亚当斯向专家咨询远距离传输大量电力是否实际和合算。史蒂文斯技术学院的院长亨利·莫顿博士的回答是：这个问题还没有解决方案，大量的电力可以在1或2英里的距离内输送，而例如30英里这样的远距离则只能输送少量的电力。但是要把大量的电力输送到遥远的距离——这在实践中还做不到。莫顿认为，如果想这样做的话，则需要开发新的电力设备。
爱迪生也参与到了讨论之中，他在1886年考察尼亚加拉时提出了自己的设想，即通过挖掘隧道的方法，用水驱动涡轮机，连接到发电机上，建成直流发电系统，再在河床里铺设绝缘和防水电缆，把电送到地处上游的布法罗市去。然而，他的声望促使“瀑布建设公司”的投资者们暂时搁置了他的直流发电计划，转而寻求更合适的技术方案。
四、国际视野下的技术探索与决策
亚当斯为了寻找最佳的技术解决方案，于1890年2月前往欧洲，向业内领先的科学家和液压工程师取经。他首先前往瑞士，由于那里山多，在开发水力方面的经验比世界上其他国家都要丰富。苏黎世边上的欧瑞康机械厂是他特别关注的厂家，该公司在制造大型发动机和发电机方面处于领先地位。在法国，亚当斯发现电气传输正在取代旧的能量转移方法，如借助轴系、绳索、水轮、加压水或压缩空气这类方式。
经过几个月的研究和考察，亚当斯得出结论，无论是在当地使用电力还是向外地输送电力，尼亚加拉瀑布只需要建一处发电站，挖掘的隧道可以缩短。他还想组建“尼亚加拉瀑布国际委员会”，邀请科学家和工程师们来提供想法，并研究和确定可行计划。塞勒斯作为总工程师也积极参与其中。他们再次访问瑞士，进一步确认不再用水力而是用电力驱动工厂生产的正确性。
在国际委员会的一次会议上，出现了一个关键的转折点。当时坚决反对交流电的凯尔文勋爵提出了一项动议，要求将交流电排除在进一步审议的事项之外。然而，塞勒斯对该决议提出质疑，理由是委员会当时对交流电能有什么样的前景了解得还不够，不应该仓促地关上大门，不再考虑这种系统。最终，美国工程师在这场与那个时代最杰出的科学家之间的争论中赢得了胜利。接着，西屋公司在与爱迪生公司的竞争中获胜，赢得了通过交流电来点亮1893年的芝加哥世界博览会的生意之后，又赢得了合同，在尼亚加拉大瀑布建造发电厂，发出交流电，并将其输送到了布法罗市乃至更远的地方。
五、尼亚加拉大瀑布发电厂的建设奇迹
建好的发电厂堪称是一个奇迹。麦基姆、米德与怀特等著名建筑师设计了安放变压器的厂房，使用了优质的建筑材料，并由专业的工匠精心打造。放置发电机和变压器的房屋建在尼亚加拉市上游的地面上，从河流引入隧道的水流入发电站，并从一排10条垂直管道（称为压力管道）下落140英尺的高度。每根压力钢管的下端弯曲，将冲下来的水以水平的方式引导冲过大型双轮涡轮机。在旋转推动涡轮机之后，水流入公共隧道。该隧道再通向主排放隧道，这是一条砖砌的盾形管道，宽17英尺、高21英尺。这个庞大的排水系统在下游6700英尺的地方将水流通过一个部分淹没的出口带到了瀑布下方的尼亚加拉河里。
这些涡轮机连接到上面一层发电站地板上排放的5000马力发电机，转动发电机从而发电，然后将电力传输到变压器室，升压至11千伏并送往布法罗。尼亚加拉瀑布发电站于1895年8月25日正式发电，这标志着人类利用大自然的力量实现了电力的大规模生产和远距离传输的伟大成就。
总之，尼亚加拉大瀑布的水电开发历程充满了曲折与挑战，但它也见证了人类在技术探索、环境保护和社会发展等方面的智慧与勇气。从最初的多种开发计划的提出，到环境保护意识的觉醒，再到技术的选择与创新，最后到发电厂的成功建设，每一个环节都凝聚着无数人的努力和心血。如今，尼亚加拉大瀑布的水电站依然在发挥着重要的作用，为周边地区提供着清洁的能源，同时也成为了人类利用自然资源创造伟大工程的一个典范。