巖石力學(xué)與工程科普—三峽工程的五大功能

巖石力學(xué)與工程科普—三峽工程的五大功能

三峽大壩，位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)三斗坪鎮(zhèn)三峽壩區(qū)三峽大壩旅游區(qū)內(nèi)，地處長(zhǎng)江干流西陵峽河段，三峽水庫(kù)東端，控制流域面積約100萬(wàn)平方千米。(長(zhǎng)江全長(zhǎng)6300余km，流域面積180萬(wàn)km2,約占國(guó)土面積的1/5；三峽宜昌西陵峽以上至長(zhǎng)江源為上游長(zhǎng)4500km，流域面積100萬(wàn)km2；宜昌至鄱陽(yáng)湖湖口長(zhǎng)950km為中游，流域面積68萬(wàn)km2；湖口以下至上海崇明長(zhǎng)江口為下游長(zhǎng)850km，流域面積12萬(wàn)km2。)。始建于1994年，集防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源利用等為一體，是三峽水電站的主體工程、三峽大壩旅游區(qū)的核心景觀、當(dāng)今世界上最大的水利樞紐建筑之一。

圖1 三峽大壩全景（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

圖2 三峽工程樞紐布置圖（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

長(zhǎng)江三峽的五大功能

三峽工程是開(kāi)發(fā)、治理和保護(hù)長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程，是當(dāng)今世界綜合規(guī)模最大的水利樞紐工程。三峽工程作為國(guó)之重器，其重要內(nèi)涵之一是具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等五大功能，安全運(yùn)行16年來(lái)得到全面、充分發(fā)揮，產(chǎn)生了巨大的綜合效益。已經(jīng)為共和國(guó)的繁榮強(qiáng)盛作出重要貢獻(xiàn)，并將持續(xù)做出巨大貢獻(xiàn)。

1.防洪

三峽工程作為開(kāi)發(fā)和治理長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程，防洪是其首要功能，也是興建三峽工程的首要出發(fā)點(diǎn)。長(zhǎng)江也是一條洪水泛濫、災(zāi)害頻發(fā)的河流，“萬(wàn)里長(zhǎng)江，險(xiǎn)在荊江”。長(zhǎng)江中游的荊江河段（上起湖北省枝城，下至湖南省城陵磯），洪水期已成為“地上懸河”，威脅著江漢平原和洞庭湖區(qū)1500萬(wàn)人民生命財(cái)產(chǎn)、兩岸城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)和交通干線的安全，成為我們國(guó)家的心腹大患。因此三峽工程在長(zhǎng)江流域防洪調(diào)度中發(fā)揮著骨干主力作用。由于三峽工程地理位置得天獨(dú)厚，恰位于長(zhǎng)江峽谷區(qū)的末端，使其能有效扼住上游洪水的“咽喉”，能直接控制荊江河段洪水來(lái)量的95%，武漢以上洪水來(lái)量的67%。其正常蓄水位175米，防洪限制水位145米時(shí)，擁有防洪庫(kù)容221.5億立方米。三峽攔蓄洪水是一個(gè)動(dòng)態(tài)而非靜止的過(guò)程，攔洪、削峰、錯(cuò)峰要平穩(wěn)有序地交替進(jìn)行，而不是始終將洪水牢牢地滯留在三峽水庫(kù)里。因?yàn)槊磕暄雌?，長(zhǎng)江上游都會(huì)來(lái)多次洪峰，所形成的洪水總量超過(guò)三峽的防洪庫(kù)容。為隨時(shí)能迎接新一輪洪水的來(lái)襲，三峽不能一次性蓄水到過(guò)高水位（更不可能一次蓄水到175米），而是把那些超過(guò)水庫(kù)下游安全泄量的洪水?dāng)r下來(lái)。

以2020年為例，在迎戰(zhàn)2020年“長(zhǎng)江第5號(hào)洪水”期間，三峽水庫(kù)將75000立方米每秒的建庫(kù)以來(lái)最大洪峰削減至49400立方米每秒，削峰率超過(guò)1/3，宜昌站約40年一遇的大洪水被削減為常遇洪水，成功避免荊江分洪區(qū)運(yùn)用和60萬(wàn)人轉(zhuǎn)移、49萬(wàn)畝耕地被淹，有力保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

圖3 三峽大壩泄洪（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

圖4 三峽水庫(kù)防洪調(diào)度示意圖（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

2.發(fā)電

坐擁34臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組的三峽電站總裝機(jī)容量2250萬(wàn)千瓦，是我國(guó)“西電東送”“南北互供”的骨干電源點(diǎn)，是世界水電制高點(diǎn)。三峽電站年發(fā)電量，三次突破1000億千瓦時(shí)大關(guān)，2020年發(fā)電量達(dá)1118億千瓦時(shí)，打破了伊泰普此前創(chuàng)造的世界紀(jì)錄，綠色引擎作用持續(xù)彰顯。三峽電站地處我國(guó)中部，向華中、華東及廣東地區(qū)，供電距離都在400-1000km的經(jīng)濟(jì)輸電落圍以內(nèi)。三峽電站日平均最小下泄流量可達(dá)6000m3/s左右，使得下游的葛洲壩電站枯水時(shí)的來(lái)水流量增加近一倍，保證出力可提高到1048-1198MW，發(fā)電量有所增加。三峽電站具有調(diào)峰作用，也使葛洲壩電站起到相應(yīng)的調(diào)峰作用，改善了葛洲壩電站供電質(zhì)量。

圖5 三峽電站剖面示意圖（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

三峽電站年發(fā)電量882.0億kW·h，按電價(jià)0.26元kW·h計(jì)，每年毛收入即達(dá)229億元；三峽電站還具有巨大的環(huán)境效益。所發(fā)電能可替代燃煤4000-4500萬(wàn)t，每年可少排放1億多t的二氧化碳、200萬(wàn)t二氧化硫、1萬(wàn)t一氧化碳、數(shù)10萬(wàn)t的氮氧化合物，以及大量灰塵、廢渣，將減輕環(huán)境污染和有害氣體的排放而引起的酸雨等危害。五年來(lái)，三峽電站充分發(fā)揮能源保供“壓艙石”和“穩(wěn)定器”作用，累計(jì)完成中國(guó)共產(chǎn)黨成立一百周年、中華人民共和國(guó)成立七十周年、黨的二十大、北京冬奧會(huì)等重大保電任務(wù)超40次。2022年8月，三峽電站積極響應(yīng)保供需求，日調(diào)峰量最高達(dá)900萬(wàn)千瓦，全力釋放保供能力。

圖6 水電站示意圖（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

3.航運(yùn)

三峽是我國(guó)最大的淡水資源儲(chǔ)備庫(kù)、長(zhǎng)江大保護(hù)的重要生態(tài)屏障。三峽建設(shè)前，長(zhǎng)江中下游枯水期的最低流量不足4000立方米/秒，重慶到宜昌間的川江河段之兇險(xiǎn)就如同“鬼門關(guān)”，不知吞噬了多少生命；一定程度上制約了西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。三峽建設(shè)后，中下游枯水期的最低流量提升到不低于6000立方米/秒，川江河段變成了大型客輪可晝夜雙向航行的黃金水道。三峽工程雙線五級(jí)船閘運(yùn)行和垂直升船機(jī)試運(yùn)行后，其航運(yùn)功能主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

一是重慶以下川江航道得到根本性改善。

二是長(zhǎng)江中游淺灘河段航道得到顯著改善。

三是航運(yùn)安全性大為提高。

四是航運(yùn)能力大幅提升。

圖7 五級(jí)船閘（圖片源于網(wǎng)絡(luò)）

4.水資源利用

三峽工程自2010年汛后蓄水至正常蓄水位175米后，具有興利調(diào)節(jié)庫(kù)容165億立方米，成為我國(guó)重要的淡水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)，水資源利用功能顯著發(fā)揮，可發(fā)揮保障供水安全、改善下游枯水期水質(zhì)、優(yōu)化水資源配置等作用。每年枯水期，三峽水庫(kù)為下游補(bǔ)水，改善下游航道條件，緩解枯水期長(zhǎng)江中下游生產(chǎn)生活用水緊張局面。三峽工程的最主要功能是增強(qiáng)了水資源調(diào)控能力。三峽發(fā)電或許有其他方案可以替代，但三峽水庫(kù)對(duì)于長(zhǎng)江水資源的調(diào)控作用，沒(méi)有任何其他手段可以替代。

圖8 長(zhǎng)江三峽水資源（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

5.生態(tài)環(huán)境保護(hù)

三峽工程是我國(guó)重要的生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)器。三峽工程庫(kù)壩區(qū)實(shí)施了生態(tài)環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)工作，進(jìn)行水污染防治、天然林保護(hù)、長(zhǎng)江防護(hù)林建設(shè)、長(zhǎng)江上游水土保持、退耕還林、庫(kù)周綠化帶建設(shè)等生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)，打造三峽生態(tài)屏障，確保一江清水向東流。連續(xù)實(shí)施梯級(jí)水庫(kù)生態(tài)調(diào)度，成為長(zhǎng)江大保護(hù)事業(yè)的“踐行者”，有效促進(jìn)長(zhǎng)江魚類資源增長(zhǎng)。采用生態(tài)調(diào)度與人工繁殖相結(jié)合的辦法保護(hù)了中華鱘等水生魚類。規(guī)劃設(shè)計(jì)的4個(gè)自然保護(hù)區(qū)和1個(gè)半自然保護(hù)區(qū)，其中長(zhǎng)江上游合江至屏山江段珍稀魚類自然保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)江葛洲壩下游江段珍稀魚類自然保護(hù)區(qū)和長(zhǎng)江口中華鱘和白鱘幼魚自然保護(hù)區(qū)等3個(gè)自然保護(hù)區(qū)的投資列入三峽工程概算。

圖9 長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

圖10 三峽工程生態(tài)調(diào)度（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

圖11 長(zhǎng)江禁漁（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

我們要牢記習(xí)近平總書記的囑托，堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想和黨的二十大精神為指引，管理好世界最大清潔能源走廊，充分發(fā)揮梯級(jí)電站的綜合效益，為中國(guó)式現(xiàn)代化提供安全可靠的綠色能源保障，在促進(jìn)人與自然和諧共生中發(fā)揮更大作用。更好地服務(wù)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，服務(wù)于“兩個(gè)一百年”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，服務(wù)于中華民族的永續(xù)發(fā)展。

部分資料來(lái)源于以下文獻(xiàn)和平臺(tái)
王亦楠.三峽三問(wèn)[J].中國(guó)三峽,2020(08):106-117.
水緣網(wǎng)公眾號(hào)（國(guó)之重器——長(zhǎng)江三峽工程的五大功能）
三峽小微公眾號(hào)（數(shù)說(shuō)“大國(guó)重器”三峽工程這五年）

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