治水一直以来都是不少国家需要面对的问题,水流能够带来文化发展的同时,也会因洪水出现灾害问题。

现代水文治理通常多以水库、大坝、水力发电站、河道改向为主,但为了达到更好的效果,一般都是多种方式结合的水利工程。

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三峡水利工程

想要完成这一系列的建设并不简单,我国的三峡工程从上世纪90年代开始,一直到2020年11月才完成全部验收。

为何水利工程建设会有这么长的工期?

一般来讲,仅以水利发电或者以蓄水为目的的水利工程建设并不会有这么长的工期。

三峡工程以长江改造为目的,需要发电和抗洪,尤其是抗洪改造

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三峡大坝结构图

过去在雨季汛期,长江很容易出现洪涝灾害,给下游地带造成严重损失。不过长江的梯度变化和水流量有着很高的水电利用前景,同时抗洪需求也在攀升,三峡工程随即孕育而生。

三峡工程已完工一年多,在这之前,它的能力在世界上都有目共睹。

那么在三峡工程运作的历史中,它帮助我国解决了哪些问题?三峡工程除了水利发电还有哪些经济优势?三峡工程的能力有多强?

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自然界中的洪涝灾害

本文接下来将从三峡工程的历史,以及各种建造数据和运作记录这几方面来回答,最后再解答一个终极问题,如果打开全部闸门,将三峡水库里的水放光,需要多久呢?

超越时代的工程

三峡工程的历史其实说起来比较久远,而且发展曲折。最早在孙中山的提议计划中,就有过相关的水利提议。

但这仅仅只是一个构想提议,实际建设起来存在许多阻碍。

后来一直到1944年,三峡水利发电建设的提议再一次上报国家,并希望借美国的帮助来完成三峡工程,而借贷款则是通过三峡工程的经济效益去偿还。

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长江三峡开工典礼

但事情的发展并没有如人们所愿,由于历史中的各种原因,三峡工程的提议到测量,未在考察工作结束前,整个工程又被搁置了。

到了新中国成立后,三峡工程才重新提上了日程,这一次则是要动真格的了。

为了保障长江中游和下游地区的城市安全,荆江分洪工程的批准让三峡工程被重提,我国政府召集各路专家,先后调研大量数据,并进行实地考察。

最终决定将三峡工程列在日程中,但考虑到当时的国力、技术,以及国际形势,毛主席决定暂缓工程,并以葛洲坝水电站作为三峡水电站的实验工程

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葛洲坝水利工程全貌

1993年,通过全国人大的兴建议案后,三峡工程正式立案,并开始了一期工程

经过多年的建设后,三峡大坝的主体部分于2006年完工,并在2009年完成全部建设

三峡大坝与下游38千米的葛洲坝水电站形成梯级调度,无论从建设规模还是在经济使用方面都是世界之最,同时也是我国有史以来建造的最大水坝。

三峡工程的全部投资在1800亿人民币左右,其中包括工程建设,以及移民安置等费用。

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长江干流上的大型梯级电站

这样一个巨型工程,无论是耗资还是修筑时间方面都有着极高的成本,三峡大坝的能力自然没有辜负人们的期望,这些年的成就都有目共睹。

水利工程之最

说到三峡大坝的工作能力和经济作用,一定离不开它自身的强大参数。

大坝为混凝土重力坝,坝长2335米,底部宽115米,顶部宽40米,坝顶高度在185米,正常蓄水位海拔为175米

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三峡大坝泄洪景象

水库全长600多千米,坝轴线全长在2309米左右,总面积为1084平方千米。

水坝的总库容在393亿立方米,其中的调洪库容积在221.5亿立方米

光从数字上,你就能感受到三峡工程的强悍,人类历史上没有任何一项水利工程能和三峡工程相媲美。

为啥三峡大坝要修筑成一项巨型工程,甚至超越了世界上其他的水利设施?

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从高空俯瞰三峡大坝

除了考虑到经济需求和未来的用电需求外,前面我们提到三峡工程有个最重要的地方在于抗洪。

我国的长江水文工作者经过50多年的实地考察,并对史料记载、历史水文进行调查,最终才定义出了三峡大坝。

按照设计标准,三峡工程正常情况下能够应对每秒98800立方米的洪水,校核标准可抵御每秒110000立方米的洪水,在这个基础上还可以再加10%。

行洪能力方面,面对大型洪水,例如流量峰值在每秒83700立方米洪水的同时,还必须保证下游的安全。

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三峡大坝泄洪壮观场面

在过去的历史数据中,长江上游河段及其多条支流频繁发生洪水,每次发生特大洪水时,中下游一段经常遭受洪水带来的损失,这也是为什么三峡工程的建设需要有一个超强的标准设计和使用需求。

据相关的记录,2010年7月,三峡大坝迎来了一次峰值为每秒65000立方米的洪水,几乎和1998年长江三峡河段的最高峰值相当。

2012年7月记录则更加迅猛,洪峰入库量达到了每秒71200立方米,超过98年的峰值数据。但这些大型洪水都没有对三峡大坝造成影响,下游也没有出现异样。

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大坝水位图

既然我们是要将三峡水库里的水放光,去计算一个耗时过程。那么根据前面我们提到的数据,按照三峡大坝最大泄洪量的数据。

如果打开全部闸门,三峡大坝的泄洪量每秒为10.25万立方米,总蓄水量在393亿立方米,经过简单的计算我们可以得知,如果要完全放出这些水,大概需要4天半左右

不过要想遇见这样的情况几乎不可能,首先是泄洪这件事不是小事,需要考虑到下游安全和整体的水文变化影响,如果不是因为自然灾害影响,例如干旱、洪水,大规模的泄洪是不会有的。

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三峡大坝泄洪口开启泄洪模式

另外按照设计,三峡水库的泄洪闸最大泄洪流量是按照1870年的长江大洪水为设计依据,当年的长江大洪水导致宜昌断面流量达到了每秒105000立方米

这种规模的洪水介于千年一遇和万年一遇之间,对于三峡工程而言,校核工程的极限大概是在这个数据上再加10%。

三峡库区的洪水调节能力也十分强大,它可以消减洪峰流量在2.7~3.3万立方米之间,能够有效地控制长江上游的洪水,保证下游的安全。

此外,通过调节洪水来临前的坝前水位,利用错峰调节泄洪可以避免下游受到洪峰冲击。

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三峡大坝对调节长江洪水有重要作用

综合来看,三峡工程是十分可靠,过去十几年它也验证了自身的能力。

而在当下,三峡工程能做得还远不止这些。

与我国经济融为一体的水利工程

这样一个庞大的项目离不开经济的支持,过去还有相关的国债证券发行,工程在现在带来的经济效益基本上已经弥补了过去的经济投入。

截止2013年11月,三峡电厂累计发电量达到了7045亿千瓦时,售电收入达到1831亿元人民币,工程的投资成本已收回。

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三峡地下电站机组

同时三峡发电站还揭示了我国的用电需求,不少人原本认为三峡发电站的发电能力会造成能源过剩,但事实上,我国逐年增加的用电量表明,三峡发电厂的电力供应明显缓解了我国的供电问题。

2018年的发电量突破了10万吉瓦时,在能源消耗巨大的今天,三峡工程功不可没。

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水力发电原理

另一方面就是水利工程带来的航运便利,在三峡大坝建成前,三峡地区的天然航道水势落差大,水流湍急

如果满载的货船想要上行的话十分困难,因此航运主要集中在下游地段

不过大坝建成后,平缓的水流极大地缓解了航运困难,并且还拓宽了航道,减少了航行事故率

航道的年货运量多年来都超过1亿吨,近年来达到了1.4亿吨。

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三峡升船机平稳运行,大型船舶顺利通过航道

这样的增长数据也侧面反映了三峡工程为我国航运事业做出了极大贡献,原本预计2030年才会饱和的三峡船闸,提前在19年达到了饱和状态

尽管三峡工程在其他方面也存在一些问题,但总体来看,三峡工程的存在性十分重要,是我国不可缺少的利民工程。

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