提到水电工程，人们首先想到的必定是长江上的三峡大坝。其实，就在三峡工程的上游，还蕴含着技术上可开发的、相当于四座三峡大坝的水能，可供给全中国总用电量的15%。
单单一条长江，居然就能供给这么多的电量，惊不惊喜，意不意外?
长江三峡
(一)落差6000米的长江，是水力资源的“富矿”
进入21世纪，随着人类能源科技的逐渐进步，电却好像越来越不够用了。归根结底，这其实是因为人们对于发电的方式，以及其产生的负面作用越来越挑剔。
各种发电方式中，火力发电会排放大量的温室气体，造成空气污染，因而正在逐渐被替代;核电的发电效率高、成本低，但人们始终对核电站的安全存在顾虑;风能、太阳能发电固然清洁无污染，但生产发电设备却会产生更多的污染……相比起来，水利发电是最为清洁、成本也较低的发电方式。
一座典型的火力发电厂
中国的地势西高东低，落差极大，而且到处都是陡峭的山地丘陵，因此天然就蕴藏着丰富的水能资源，而长江更是一条蕴藏着丰富水能资源的富矿。
从发源地唐古拉山到入海口上海，长江的落差达到6000多米，这当中的重力势能几乎处处都是可以利用的，位于宜宾的三峡大坝仅利用了其中的175米而已。
而长江越往上游，地势越陡峭，水流也越湍急，被称为金沙江的长江上游全长3479公里，天然落差达5100米，占长江干流总落差的95%，水电的富集程度居世界之最。
如果在这里修建水电站，那么水力资源的利用效率会极高。
长江干流剖面图
因此，国家对于金沙江水电基地的建设十分重视，将其排在“中国十三大水电基地规划”首位。
(二)长江上游的梯级开发，20座水电站齐发力
其实，金沙江水电基地并不是一座单一的水电站。
为了能最大限度地利用金沙江的全部落差，整个水电基地设置了20座水电站，力图对金沙江的全线水资源进行掌控。
金沙江中下游河段阶梯级水电站规划图
习惯上，人们将金沙江分为上、中、下游三个河段。
从青海玉树的巴塘河口到云南石鼓这段区间，河段长974公里，流域面积7.65万平方公里，落差约1715米，河道平均比降1.76%，被称为金沙江的上游。这里水流量不大，但流速湍急，便于水能的利用。
中国在这里共布置了岗托、叶巴滩等八个梯级电站，每个装机容量都不大，但加起来总的装机容量能够达到900万千瓦。重要的是，金沙江的上游段人口稀少，修建拦河坝所需要淹没的林地和耕地、需要搬迁的村落都很少。因此，虽然位置偏远，但开发起来收益很高。
整个梯级开发成功后，金沙江上游藏川段丰富的水能资源将借助超高压或特高压电网通过四川转送华中、华东电网，成为中国“西电东送”的主力。
金沙江上游的水电站
从云南石鼓到四川攀枝花的雅砻江口，长564公里，落差838米，是金沙江的中游，这里也规划了八级水电站。由于中游的水流量较大，八级水电站的总装机容量高达2058万千瓦。
在金沙江中游，随着海拔的降低，人口逐渐开始密集，农业区涉及的农业用地也越来越多。因此，中游的水电站除了要肩负发电职能外，电站配套兴修的水库还必须兼具水资源调节能力，在下游缺水时开闸补水，在水量过多时关闸蓄水。(作者 清华大学土木工程博士)
虎跳峡水电站，上游的水库蓄水量较大
从攀枝花到三峡大坝所在的宜宾，被称为金沙江的下游。在这里，中国开发了四座世界级巨型梯级水电站：乌东德水电站、白鹤滩水电站、溪洛渡水电站和向家坝水电站。
这四座电站的总装机容量达4210万千瓦，相当于两个三峡电站。其中的白鹤滩水电站装机容量1600万千瓦，建成后将成为仅次于三峡大坝的中国第二大水电站。
金沙江下游的四级重要电站
在水电项目中，一项重要投资就是兴修水库时淹没村庄、城镇所带来的搬迁和赔偿的费用，更不必说背井离乡的社会负面作用了。而由于金沙江段的地势复杂，居住环境比较恶劣，因此人口相对稀少，可以说，金沙江水电基地的技术经济指标是十分优越了。
以金沙江下游的向家坝水电站和溪洛渡水电站为例，这两个水电站发电容量总和略大于三峡，静态总投资仅750亿元，涉及到的搬迁人数为10万人左右，仅相当于三峡工程移民总数的1/10。这使得它们的发电成本仅为三峡工程的70%，在电价上具有极强的竞争力，未来将成为“西电东送”中路通道的骨干电源项目。
金沙江
(三)除了发电，水利工程的作用还有很多
在长江上全流域兴修水利设施，发电固然是一项重要目的，但除此之外，调节水资源的供给也同样非常重要。
如果没有水利设施，任凭江水自由流动，除了会白白浪费了江水的动能外，还会使得流域内的水资源听天由命：干旱的时候完全旱死，洪涝来临的时候则是一片泽国。这无论是对于农业生产还是人民正常生活都有严重的影响。
要想成为富强的大国，就必须对重要河流进行全流域的综合治理。
1930年代，美国发动的田纳西河流域综合治理工程将通航能力差、洪水泛滥的田纳西河通过30座水电站和无数的其它辅助设施治理成一条经济效益极高的河流，将全美国最贫困的田纳西河流域变成了美国的大粮仓，同时还为800多万居民提供了廉价的电力。
如今安宁的田纳西河
针对长江的全流域治理也是如此。
相比起涉及了10万平方公里、800万人口的田纳西河，如何治理覆盖180万平方公里、4.6亿人口的长江流域显然是一个更加需要研究的课题。
单一的三峡工程固然能够有效地缓解长江流域的水患，但仍然不能从根本上保障长江的高效综合利用。一遇到严重的极端气候，一座单一的水坝无法控制上下游数千公里的整个流域，调水能力捉襟见肘。
水利设施修建后，巨大的配套水库通常具有很强的调蓄能力，在旱灾时开闸放水供给下游工农业生产，在下游雨量过多时关闸蓄水以防止洪涝。
然而，单一的水库蓄水时常会出现水库已经放空而下游旱情仍未缓解，或者水库蓄水量已经到顶而下游仍无法避免洪涝，水库被迫放水的情况。
金沙江水电基地全部修建完成后，这样的尴尬局面就会大大减少。防洪和抗旱的压力被分散到了20座水利枢纽上，一座水库即使蓄满水，还可以通过其它水库来继续分担压力。
此外，每一座水利枢纽都可以有针对性地调节其所在河流区段的水量供给，这使得长江上游提高了对长江水的综合利用能力。
向家坝水电站全貌
此外，数量众多的水利系统还可以使得水库之间形成反调节系统。下游的反调节水库可以对上游起到补偿作用：上游放水，下游蓄水;上游发电，下游停机。这样可以维持整个流域供电量、供水量的总体稳定。它们还可以调节通航，使得某一个大坝的发电泄水不会影响整个河面的平稳。
结语
现如今，金沙江的大规模梯级开发已经开始，尤其是在下游，溪洛渡水电站和向家坝水电站已经建成发电，这相当于新建了一座三峡大坝，另一组乌东德和白鹤滩水电站也已经在建设之中。
预计到2020年前后，金沙江水电基地的全梯级将先后全部开工建设。到那时，中国对于水电这一清洁能源的利用将会达到世界顶尖水平。
