岩石力学与工程科普—三峡工程的五大功能

三峡大坝，位于湖北省宜昌市夷陵区三斗坪镇三峡坝区三峡大坝旅游区内，地处长江干流西陵峡河段，三峡水库东端，控制流域面积约100万平方千米。(长江全长6300余km，流域面积180万km2,约占国土面积的1/5；三峡宜昌西陵峡以上至长江源为上游长4500km，流域面积100万km2；宜昌至鄱阳湖湖口长950km为中游，流域面积68万km2；湖口以下至上海崇明长江口为下游长850km，流域面积12万km2。)。始建于1994年，集防洪、发电、航运、水资源利用等为一体，是三峡水电站的主体工程、三峡大坝旅游区的核心景观、当今世界上最大的水利枢纽建筑之一。

图1 三峡大坝全景（图片来源于网络）

图2 三峡工程枢纽布置图（图片来源于网络）

长江三峡的五大功能

三峡工程是开发、治理和保护长江的关键性骨干工程，是当今世界综合规模最大的水利枢纽工程。三峡工程作为国之重器，其重要内涵之一是具有防洪、发电、航运、水资源利用和生态环境保护等五大功能，安全运行16年来得到全面、充分发挥，产生了巨大的综合效益。已经为共和国的繁荣强盛作出重要贡献，并将持续做出巨大贡献。

1.防洪

三峡工程作为开发和治理长江的关键性骨干工程，防洪是其首要功能，也是兴建三峡工程的首要出发点。长江也是一条洪水泛滥、灾害频发的河流，“万里长江，险在荆江”。长江中游的荆江河段（上起湖北省枝城，下至湖南省城陵矶），洪水期已成为“地上悬河”，威胁着江汉平原和洞庭湖区1500万人民生命财产、两岸城镇、工矿企业和交通干线的安全，成为我们国家的心腹大患。因此三峡工程在长江流域防洪调度中发挥着骨干主力作用。由于三峡工程地理位置得天独厚，恰位于长江峡谷区的末端，使其能有效扼住上游洪水的“咽喉”，能直接控制荆江河段洪水来量的95%，武汉以上洪水来量的67%。其正常蓄水位175米，防洪限制水位145米时，拥有防洪库容221.5亿立方米。三峡拦蓄洪水是一个动态而非静止的过程，拦洪、削峰、错峰要平稳有序地交替进行，而不是始终将洪水牢牢地滞留在三峡水库里。因为每年汛期，长江上游都会来多次洪峰，所形成的洪水总量超过三峡的防洪库容。为随时能迎接新一轮洪水的来袭，三峡不能一次性蓄水到过高水位（更不可能一次蓄水到175米），而是把那些超过水库下游安全泄量的洪水拦下来。

以2020年为例，在迎战2020年“长江第5号洪水”期间，三峡水库将75000立方米每秒的建库以来最大洪峰削减至49400立方米每秒，削峰率超过1/3，宜昌站约40年一遇的大洪水被削减为常遇洪水，成功避免荆江分洪区运用和60万人转移、49万亩耕地被淹，有力保障了人民生命财产安全。

图3 三峡大坝泄洪（图片来源于网络）

图4 三峡水库防洪调度示意图（图片来源于网络）

2.发电

坐拥34台水轮发电机组的三峡电站总装机容量2250万千瓦，是我国“西电东送”“南北互供”的骨干电源点，是世界水电制高点。三峡电站年发电量，三次突破1000亿千瓦时大关，2020年发电量达1118亿千瓦时，打破了伊泰普此前创造的世界纪录，绿色引擎作用持续彰显。三峡电站地处我国中部，向华中、华东及广东地区，供电距离都在400-1000km的经济输电落围以内。三峡电站日平均最小下泄流量可达6000m3/s左右，使得下游的葛洲坝电站枯水时的来水流量增加近一倍，保证出力可提高到1048-1198MW，发电量有所增加。三峡电站具有调峰作用，也使葛洲坝电站起到相应的调峰作用，改善了葛洲坝电站供电质量。

图5 三峡电站剖面示意图（图片来源于网络）

三峡电站年发电量882.0亿kW·h，按电价0.26元kW·h计，每年毛收入即达229亿元；三峡电站还具有巨大的环境效益。所发电能可替代燃煤4000-4500万t，每年可少排放1亿多t的二氧化碳、200万t二氧化硫、1万t一氧化碳、数10万t的氮氧化合物，以及大量灰尘、废渣，将减轻环境污染和有害气体的排放而引起的酸雨等危害。五年来，三峡电站充分发挥能源保供“压舱石”和“稳定器”作用，累计完成中国共产党成立一百周年、中华人民共和国成立七十周年、党的二十大、北京冬奥会等重大保电任务超40次。2022年8月，三峡电站积极响应保供需求，日调峰量最高达900万千瓦，全力释放保供能力。

图6 水电站示意图（图片来源于网络）

3.航运

三峡是我国最大的淡水资源储备库、长江大保护的重要生态屏障。三峡建设前，长江中下游枯水期的最低流量不足4000立方米/秒，重庆到宜昌间的川江河段之凶险就如同“鬼门关”，不知吞噬了多少生命；一定程度上制约了西南地区经济社会的快速发展。三峡建设后，中下游枯水期的最低流量提升到不低于6000立方米/秒，川江河段变成了大型客轮可昼夜双向航行的黄金水道。三峡工程双线五级船闸运行和垂直升船机试运行后，其航运功能主要体现在以下四个方面。

一是重庆以下川江航道得到根本性改善。

二是长江中游浅滩河段航道得到显著改善。

三是航运安全性大为提高。

四是航运能力大幅提升。

图7 五级船闸（图片源于网络）

4.水资源利用

三峡工程自2010年汛后蓄水至正常蓄水位175米后，具有兴利调节库容165亿立方米，成为我国重要的淡水资源战略储备库，水资源利用功能显著发挥，可发挥保障供水安全、改善下游枯水期水质、优化水资源配置等作用。每年枯水期，三峡水库为下游补水，改善下游航道条件，缓解枯水期长江中下游生产生活用水紧张局面。三峡工程的最主要功能是增强了水资源调控能力。三峡发电或许有其他方案可以替代，但三峡水库对于长江水资源的调控作用，没有任何其他手段可以替代。

图8 长江三峡水资源（图片来源于网络）

5.生态环境保护

三峡工程是我国重要的生态环境调节器。三峡工程库坝区实施了生态环境保护专项工作，进行水污染防治、天然林保护、长江防护林建设、长江上游水土保持、退耕还林、库周绿化带建设等生态环境保护和建设，打造三峡生态屏障，确保一江清水向东流。连续实施梯级水库生态调度，成为长江大保护事业的“践行者”，有效促进长江鱼类资源增长。采用生态调度与人工繁殖相结合的办法保护了中华鲟等水生鱼类。规划设计的4个自然保护区和1个半自然保护区，其中长江上游合江至屏山江段珍稀鱼类自然保护区、长江葛洲坝下游江段珍稀鱼类自然保护区和长江口中华鲟和白鲟幼鱼自然保护区等3个自然保护区的投资列入三峡工程概算。

图9 长江生态环境（图片来源于网络）

图10 三峡工程生态调度（图片来源于网络）

图11 长江禁渔（图片来源于网络)

我们要牢记习近平总书记的嘱托，坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神为指引，管理好世界最大清洁能源走廊，充分发挥梯级电站的综合效益，为中国式现代化提供安全可靠的绿色能源保障，在促进人与自然和谐共生中发挥更大作用。更好地服务于长江经济带生态优先、绿色发展，服务于“两个一百年”目标实现，服务于中华民族的永续发展。

部分资料来源于以下文献和平台
王亦楠.三峡三问[J].中国三峡,2020(08):106-117.
水缘网公众号（国之重器——长江三峡工程的五大功能）
三峡小微公众号（数说“大国重器”三峡工程这五年）

（文中部分照片来自互联网，如有侵权，请联系删除）

来源: 中国岩石力学与工程学会供稿