[摘要] 胡佛大坝——这座拱门式重力人造混凝土大坝，被称为美国二十世纪最伟大的工程。这座超级大坝的建成，跟工程技术的突破密不可分。接下来我们就带你去欣赏下这个优秀的水利工程。
其实人类很早就开始利用水的能量了，你大概见过那种古老的水车，但它利用能量的效率非常低。直到19世纪上半叶，人类发明了水轮机，把水的势能转化成水轮机的动能，再借水轮机的动力，推动发电机工作，人类对水力资源的利用才有了质的飞跃。
1.高峡出平湖的技术典范
早在胡佛大坝修建前半个世纪，人类就开始利用水力发电了。你知道人类最早的水电站都建在哪吗?瀑布附近。因为要想大规模利用水发电，水一要有落差，二要有流量。瀑布天然就有落差，所以刚开始，美国跟加拿大这两个水力发电大国，水电站都是建在瀑布底下的。
在胡佛大坝修建之前，全世界最大的水力发电工程，在尼亚加拉瀑布。但如果只靠瀑布，人类能建的水电站规模和数量就太有限了。胡佛水电站是个典型，摆脱了天然瀑布的限制，用一个水泥大坝截流，人工提高水位，形成巨大的势能。
这句话说起来容易，但在二十世纪初的技术条件下，胡佛大坝的混凝土浇筑量为300多万立方米，工程量极大。胡佛大坝创造性地发展了大体积混凝土筑坝技术，有些技术一直沿用到今天。
从拉斯维加斯出发，向东南走大约四十公里，就是胡佛大坝。胡佛大坝拦住的，是以狂野著称的科罗拉多河。它从落基山脉奔腾而下，开山劈道，仿佛把地表撕开了一道口子。
但是今天你站在胡佛大坝上，科罗拉多河的狂野不见了。以大坝为界，一边是平静的米德大湖，这是西半球最大的人工湖。另一半，如果你从空中俯瞰，是一只巨型的混凝土扇贝，只不过，这只贝壳高达220米，生生嵌入深谷里。这个高度比今天中国的三峡大坝还高20%。
水坝两边，水位落差达到150米左右，这不是天然的瀑布，而是人类的杰作。
现在，和我一起坐电梯来到153米的地下，胡佛大坝最核心的地方，发电厂房。
在这里，你可以看到17台直径有10多米的巨型涡轮机，它们排成一排，昼夜不停地发出嗡嗡巨响。驱动这些大家伙旋转的动力，就是被胡佛大坝拦住的科罗拉多河水。一条条粗大的管道，把河水源源不断地导向这里，在河水的猛烈冲击下，涡轮不停旋转，一刻不停地向外输送电流。
这17台发电机组每年输送大约40亿千瓦时的电能。这么大的数字你可能没概念，在当时，这一座大坝的供电量，可以满足美国太平洋沿岸的西南部大部分地区。
而且如果你今天去过拉斯维加斯，我可以告诉你，这座城市的流光溢彩也是胡佛大坝点亮的。直到2015年，胡佛大坝发的电，还供得住美国西南部三个人口稠密的州的生产和生活。
2.克服两个工程难点
在1930年代，胡佛大坝是当时世界第一高坝，比当时第二大坝(西雅图的魔鬼大坝)高出近一倍。理解我开头所说的水力发电的原理，你就明白，之所以要把大坝修这么高，当然是为了尽可能地提高上游水位，增加蓄水量。
虽然大坝以当时的美国总统胡佛的名字命名，但我要请你记住首席工程师弗兰克的名字。
要知道，科罗拉多河曾经是美国最深、水流最湍急的河流，工程难度非常大。
这个大坝的工程难度主要是两个，一个是驯服狂野的科罗拉多河水，另一个是短时间内浇筑好大坝的混凝土。
主持修过6座大坝的弗兰克，这一次想尽了办法。首先，他设计了要在山崖里开出四条直径十几米，全长6公里的隧道，把科罗拉多河的河水引开，绕过灌注混凝土大坝的位置。这你好理解，因为人没法在有水的河床里浇混凝土。
隧道开凿非常艰难，工人的高强度作业，加上当时最先进的巨型钻孔机，最后仍然有一百多名工人因为各种事故失去了生命。今天大坝上还能看到为他们造的纪念碑。
终于到1932年11月13日，被分流的河水第一次冲入隧道。不到24个小时，狂野的科罗拉多河，乖乖地驯服了，分流隧道工程成功了，还比预期提前了一年。原先的主河床抽干就可以浇筑水泥了。
弗兰克创造的第二个奇迹是在不到两年的时间内，完成混凝土浇筑工程。注意两年这个时间，你大概不知道，混凝土的浇筑过程是会产生热量的，胡佛大坝至少耗费了300多万立方米的混凝土，如果按当时传统的方法整体浇筑，125年才能完成散热。
没有足够的冷却时间，混凝土温度过高，就会出现裂缝，要么导致整个结构坍塌，要么留下极大的安全隐患。
那弗兰克是怎么把混凝土浇筑工程缩短到2年时间的呢?首先为了加快冷却进程，大型制冷厂利用管道把冰水抽到了新鲜水泥中，这也是后来很多大体积混凝土工程沿用的预埋冷却水管的技术。
但是对弗兰克来说，这个速度还是不够快。他最经典的创意，是发明了“柱状分块浇筑法”。简单说，就是坝体分解成230个垂直的水泥柱分开浇筑，大家各自散热，这大大缩短了冷却时间。
胡佛大坝开创的这种大体积混凝土筑坝技术，相当于打开了大规模开发水电的闸门。如果没有胡佛大坝做先行者，后来埃及的阿斯旺大坝、巴西的伊泰普大坝，还有中国的三峡大坝不知道还要摸索多久。甚至，中国二滩水电站的大坝，从外形看简直就是胡佛大坝的翻版。
所以，1935年，在竣工仪式上，罗斯福总统对着大坝说了一句话：“我来，我见，我服了”。这是我看到的，对凯撒的那句“我来，我见，我征服”最好的改编。
所以，在某种意义上，胡佛大坝就是“大坝之母”。但故事讲到这里还没完，胡佛大坝带来的最大惊喜，是给人类带来了巨大信心：
一、胡佛大坝的装机容量，是当时最大规模的火电场的5倍，有力支持了美国西部大开发。甚至有人说，胡佛大坝还帮美国打赢了二战，因为制造战斗机的铝，制作原子弹的钚，生产过程都需要大量电力。而这些工厂很多集中在美国西部，主要由胡佛大坝供电。
二、有了大坝这个调节阀，丰水期蓄水，避免下游发生洪涝灾害;枯水期放水，还能缓解下游的干旱。从文明发展的角度来看，人类继驯服植物、动物之后，对自然的控制能力进一步增强了。
3.从水电站到核电站
胡佛大坝之后，数以万计的巨型混凝土楔子，被嵌入地表。上世纪40年代，美国电力供应，水电一度占到40%，西北部地区75%的电力都要靠水电。
但有个奇怪的现象，美国水电开发到20世纪70年代达到高峰，80年代突然下滑，占比不断下降。有人说是因为各地在环保压力下兴起“拆坝运动”，真相是这样吗?
我看过一组权威资料，里面仔细考证了美国拆掉的各种水坝，结果发现，其中绝大多数都是年久失修的废坝、弃坝，它们压根就不能发电，至于那些重要的水坝，一座都没拆。
水电比重持续下滑的原因是什么呢?其实是竞品的出现，其中最大的竞品就是核电。
说起来有点戏剧性，公众认识到核能的力量，最初是通过原子弹，但几乎与此同时，这种破坏性力量也被人类驯服了。上世纪四五十年代就出现了核电厂，之后核电比重不断增加，到七八十年代，全球核电大发展，水坝比例就下降了。
现在，核电在美国电力占比高达20%，在法国这个数字甚至超过70%。所以，美国水电占比，从高峰期的40%下降到最近的个位数。
从电气革命之后，人类不断尝试把各种自然资源，转化为可以利用的能源。风能、太阳能、潮汐能、地热能，通通进入人类的能源结构，占比也在不断增加。能源大概率不会枯竭，因为人类总能找到新的能源，推动文明列车向前跑。
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