三峡工程 一场跨时空的资源调度

三十年前，长江之上号角声起，三峡工程正式开工建设。在奋进中国式现代化的漫漫征途上，摆在三峡工程面前的，是一场跨越历史长河、连通未来愿景的资源调度。

一只超凡的“水龙头”

2024年7月11日，长江上游遭受强降雨，三峡水库入流流量快速上涨，至当日18时已涨至50000立方米每秒，标志着“长江2024年第2号洪水”在上游形成。

四日之后，这股洪水浩荡过境湖北荆州：沙市站最高水位42.25米，虽低于警戒水位0.75米，但其威势已不容小觑。

此刻，北向9公里的荆州方特东方神画园内，“东方神话”剧目轮番上演，游客们有序入场。对于正在悄然过境的2号洪水，他们似乎浑然不觉。

荆州位于湖北省中部，在农耕时代凭借江汉平原得天独厚的自然条件，孕育出了繁荣的农业生产力。但洪灾，一直是这里最大的威胁。

其背后，皆因“万里长江，险在荆江”——作为长江自湖北枝江至湖南岳阳城陵矶段的别称，荆江水流曲折蜿蜒，宣泄不畅，水患频发，成为了长江防洪的重中之重。据统计，仅1931年至1949年期间，荆江地区就被淹了5次。

长江为何洪涝频发？“皆因水的时空分布不均。”水利部长江水利委员会（以下简称“长江委”）总工程师陈桂亚一语道破。长江为雨洪河流，年降水量丰沛且集中在每年5月至10月。洪水常由暴雨引起，中下游先遭，上游后至，季节性差异使上下游洪峰错开。但一旦气候异常，上下游洪水叠加，便有可能形成洪灾。

湖北宜昌，地处我国地理第二三级阶梯交汇、长江峡谷末端之要冲，在此筑坝拦江，犹如扼住上游洪水之喉，可直接控制荆江河段洪水来量的95%，武汉以上洪水来量的67%。于是，三峡工程应运而生。

腾库迎洪、拦洪蓄洪、削峰错峰……每逢汛期，三峡工程便和洪水进行着无声的较量——

截至2024年9月底，三峡工程拦洪总量超2100亿立方米；2010年、2012年、2020年入库最大洪峰均超过70000立方米每秒，经过水库拦蓄，洪峰被削减约40%，极大减轻了长江中下游地区防洪压力。

“以前是‘半年搞防汛、半年修水利’，现在可以悠闲地喜迎八方游客。”2024年6月至7月，荆州市文旅消费市场持续火爆。上游三峡水库的建成，大大减轻了荆江大堤的防守压力，使得荆州水患得以根本性好转，荆州也由此肩负起建设江汉平原高质量发展示范区的新使命，积极探索内生型发展的新路径。

在探索人与自然和谐共生的过程中，三峡工程不仅守护着江河安澜，也悄然调节着四季水脉。

湖北省咸宁市嘉鱼县潘家湾镇坐落在长江边上，蜿蜒的水渠从长江引来源源不断的水流，滋养着这座小镇的农田。

多年前，每逢旱季当地村民们总是忧心忡忡：由于长江天然来水季节性特征明显，旱季的流量和水位大幅降低，“取水灌溉”成了心头难。如今的春耕时节，随着三峡大坝水库增大下泄流量，潘家湾镇的抗旱局势悄然间发生了变化。

看着水位缓缓爬升，潘家湾镇肖家洲村支部副书记杨登左不禁感慨：“以前抽水机得费尽九牛二虎之力才能从长江抽到水，现在长江水位已经逼近水渠的取水口，取水容易多了。”

放眼全球，我国的人均水资源量只有世界平均水平的四分之一，属“极度水资源缺乏”。

随着三峡工程的建成运行，我国腹地形成了一个总量近400亿立方米的国家战略淡水资源库。每年汛前，三峡水库水位降至汛限水位，以腾出防洪库容拦蓄洪水，到了汛末，逐步抬高水位蓄水，到枯水期时对中下游进行补水、供水。这样，通过“蓄丰补枯”的方式，优化调整了水资源的时空分布，为我国跨流域配置水资源创造了条件。

一场千里外的绿色“来电”

铺开中国能源资源地图，大量煤炭、风能、太阳能、水能资源蕴藏在中国西部。

电从远方来，跨省跨区输电已屡见不鲜——一条条特高压输电线路，跨越中国地理三级阶梯，支撑着东部地区经济社会发展。

截至2024年8月，“西电东送”工程的输电能力已超过3亿千瓦，支撑全国东中部地区约20%的用电需求，成为破解能源空间制约的重要途径。

总装机容量世界第一的三峡电站就是“西电东送”的骨干电源，电能昼夜不息送往华中、华东、广东等地。截至2024年9月底，三峡电站已累计发电超17000亿千瓦时，相当于替代标准煤5.1亿多吨，减少二氧化碳排放量14亿多吨。

由于水能只能在瞬时被收集，在当地转化为电能后被送到远方。因此在“西电东送”这场遥远的相送中，除了电源点，输变电工程的建设是另一项重头戏。而这背后，是一个更大的故事——“全国大联网”。

1979年，中国电力发展已有新思路：发展大电站、建设大型水电和火电基地、发展电网、实施大型水电和煤矿坑口电厂向外送电……

1981年，我国第一条500千伏超高压输电线路平顶山-武昌输变电工程竣工，湖北、河南两省联网加强；

1984年，山西大同、神头电厂投产，大同-房山两回500千伏线路投运，北京用上了山西电；

1993年，贵州天生桥-广州±500千伏直流输电工程投运，南方联营电网正式形成……

随着电压等级的提高，以及经济发展对电力需求的迅速增长，各区域电网的规模越来越大，需要更大范围的联网，以实现更大区域跨度的资源配置——直到1997年，三峡电站向华东、广东送电的输变电工程陆续开工，全国电网互联迎来契机。

从地理位置上看，三峡电站恰好位于西电东送、南北互供的中心，可以东联上海、西接川渝、北达京津、南至广州，是全国联网的中枢和理想的能源基地。

一排排电缆在铁塔的牵引下，以三峡大坝为起点，逶迤着伸向四面八方。铁塔和纵横交错的电缆构成了三峡电站的电力外送大通道——三峡输变电系统，直接形成了华中-川渝、华中-华东、华中-南方的联合电网，并促进了华中-西北与华中-华北之间的电网互联，为全国联网打下了重要基础。

至此，随着三峡输变电工程建成投产，一个仅次于北美联合电网（约8亿千瓦）、与欧洲联合电网（约5亿千瓦）规模相当的世界级特大型电力系统已基本形成。这一超大电网，横跨黄河、长江、珠江三大水系，覆盖多个大型煤电基地与水电基地，东西相距超过2000千米。由于电源结构、负荷特性、季节气候等方面差异巨大，电网的互联、大电网的形成对于获取地区电网之间潜在的巨大错峰效益、水电站群补偿调节效益以及水火互补容量效益等成为可能。

由此来看，三峡工程对今天的中国加快规划建设新型能源体系，有着非凡的意义——

从电力特性上看，三峡电站发出的电力清洁环保、保证率高。因此，三峡输变电工程对提高电网运行的经济学、安全性、灵活性都具有重要意义。同时，也为推动全国范围的电力市场建设和电力交易提供良好平台，为取得更大的能源与市场资源优化配置的经济效益、社会效益和环境效益创造了条件。

一支看不见的“指挥棒”

继三峡之后，长江干流陆续建起向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等多座水电站，加上“万里长江第一坝”葛洲坝水电站，共同构成世界最大清洁能源走廊。这条古老长河重焕生机，已然成为引领中国高质量发展的大动脉。

发展离不开安全，水安全是国家安全的重要组成部分，是生存发展的基础性问题。

以三峡工程为核心的六座巨型水电站和梯级水库群形成了开发治理长江的新格局，为国家在更高层面、更大范围进行水资源配置、电力调度和构建减灾防灾体系创造了条件，为保障国家水安全、能源安全作出了贡献。

梯级水库群的管理不同于单座电站，相互关联、相互影响，必须将整个河流梯级的安全和水资源利用管理整体效率的最优放在首位。如何实现？关键在于调度。

调度跨越多个区域，要统筹好上下游、左右岸、干支流之间的关系；调度也涉及多个行业，要兼顾防洪、补水、通航、生态、发电等多重目标，背后是无数模型的构建与细致的数据运算。

作为我国重要的行洪通道，长江今日已经形成了以堤防为基础，三峡水库为骨干，其他干支流水库、蓄滞洪区、河道整治等工程以及非工程措施相互配合的综合防洪体系。

近年来，极端气候事件的频繁出现，对以高水平江河治理提升全流域整体安全水平提出了新的挑战。为做好跨区域防洪工作，有127座水工程被纳入2024年长江流域联合调度，其中控制性水库总调节库容1169亿立方米，总防洪库容706亿立方米。然而，要调度运用好这些“国之重器”，需要庞大数据的演算和模拟，传统方式尚不能满足快速、精准地支撑调度决策的需求。2023年以来，在水利部统一领导下、水利部三峡司组织协调下，长江委协同三峡集团等单位持续发力，初步建成数字孪生三峡。

“这就好比将长江与三峡工程整体‘搬进’计算机，进行一场精准的沙盘推演。”长江设计集团规划院副总工程师李安强解释道。

在长江委长江水文情报预报中心的电脑屏幕上，数字孪生三峡平台正有序运行，这个复刻出来的“虚拟三峡”密密麻麻闪动着各种监测数据，轻点鼠标，三峡水库各项关键数值和实时画面跃然屏上。

据水文专家介绍，数字孪生水利体系一方面构建了“天空地水工”一体化监测感知体系，全覆盖、全要素、全天候、全周期感知洪水态势；另一方面充分发挥了流域防洪“四预”功能，能科学精准指挥调度。

“数字孪生三峡是为物理世界中的三峡大坝打造出的一种‘数字映射世界’，除了实时即时映射，还可以看见过去、预测未来，还可以模拟各种场景。”李安强说，“这个数据库里，储存了过去历史上发生过的所有洪水信息，通过大模型学习历史洪水数据并进行演算，在我们输入当前长江的实时数据时，系统便能自动推演洪水的发展过程。相较于传统预报方法，其精度更高，预见期更长，为防洪工作争取了宝贵的时间。”

“三峡工程与长江流域是深度融合、密不可分的，只有将两者作为一个整体来考虑，才能确保三峡工程持续发挥巨大综合效益，进一步促进流域内生态、经济、社会发展和长治久安。”陈桂亚说。

目前，数字孪生三峡正围绕防洪精准调度、枢纽工程安全管理、水库运行安全管理、后续工作管理以及综合决策支持等五大板块，构建业务应用体系，积极推动实体工程与数字孪生工程的深度融合与交互映像，确保三峡工程在流域管理的框架下高效调度，长期安全稳定运行，为国家和人民贡献更大的力量。