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从古至今，黄河无数次泛滥，治黄成为历代统治阶级和老百姓共同的愿望。
据史料记载，自周定王5年至1938年的2500年间，黄河在下游决口1590次，大规模改道26次，洪水波及范围北抵天津、南达江淮，达25万平方公里。民间有“三年两缺口，百年一改道”之说。西方学者曾经断言，共产党能够夺取政权，但没有能力治好黄河。
1949年6-16日，华北、中原和华东三大解放区成立了治理黄河的统一机构——黄河水利委员会(黄委会)。
1949年8月，黄委会主任王化云等人向时任华北人民政府主席的董必武提交了一份《治理黄河初步意见》，提出解除下游洪水为患的方法是：选择适当地点建造水库，首选三门峡。这是中国共产党第一次酝酿建造三门峡水坝的报告。
1950年3月26日-6月30日，黄委会首先组织查勘队，以吴以教任队长、仝允杲、郝步荣任副队长，查勘了龙门至孟津的黄河干流段，特聘请冯景兰、曹世禄两位地质专家参加三门峡、八里胡同和小浪底三处坝址的考察。通过查勘肯定了三门峡坝址。以往中外专家一直对八里胡同坝址评价较高，都认为是黄河中游的优良坝址，经过这次查勘后，证实了八里胡同虽有较好的地形条件，但地质条件远不如三门峡，主要是石灰岩溶洞发育。对三门峡建库方案，初步确定蓄水位为350米高程，以防洪、发电结合灌溉为开发目的。
三门峡在豫西峡谷的中间，是黄河最险峻的峡谷河道之一，两岸陡峭，相距仅250米。三门峡的岩石，主要是闪长斑岩，色铁青，质地坚硬。峡口河上有两座大石岛，北名神门岛，南名鬼门岛。两岛把河水分成三股，像三座大门，从北而南称为人门、神门和鬼门，三门峡因此得名。
1950年7月，水利部部长傅作义率领张含英、张光斗、冯景兰和苏联专家布可夫等复勘了潼关至孟津河段，就黄河干流上修建防洪水库问题指出：潼孟干流段的防洪水库应该是整个黄河流域规划的一部分，黄河问题很复杂，应首先拟定开发整个流域的大轮廓，然后提前修建潼孟段水库，以解决下游防洪的迫切需要。水库宜分期修筑，坝址可从三门峡、王家滩两处比较选择。
1951年，有不少人认为，以当时国家的经济状况和技术条件，在黄河干流修建大水库有较大困难，于是提出从支流解决问题，主张在支流上建土坝，三门峡建库方案历经了第一个起落。黄委会随即对各大支流进行全面查勘，找到支流坝址数十处，但经计算发现：支流太多，拦洪机遇又不十分可靠，且花钱多，效益小，需时长，交通不便和施工困难等，仍需从干流的潼孟河段下手。在这期间黄委会提出了“蓄水拦沙”的治黄方略，除开展大规模的水土保持工作外，关键是要修建一座大水库。同时燃料工业部水力发电建设总局从开发黄河水力资源出发，也积极主张在干流上建大型水电站，于是三门峡水利枢纽工程峰回路转，被再次提出。1952年5月，黄委会主任王化云、水力发电建设总局副局长张铁铮和苏联专家格里柯洛维奇等查勘了三门峡坝址，专家认为三门峡地质条件很好，能够建高坝。而在这时，黄委会主张把三门峡水库的蓄水位由1950年确定的350米高程，提高到360米高程，拟用大水库的一部分库容拦沙，以解决水土保持不能迅速发挥减沙效益的矛盾，尽量延长水库寿命。为了解决水库寿命和淹没问题，当时有拦沙与冲沙之争论，前者主张提高三门峡枢纽的正常高水位，加大库容，枢纽实行分期修筑、分期抬高水位运用；后者则主张坝址下移到八里胡同建冲沙水库，利用该处的峡谷地形冲沙，且可避免淹没关中平原。
经计算得知，在八里胡同搞冲沙水库不行，而三门峡水库又因淹地淹人太多，不少人反对。从1952年下半年起，转而研究淹人淹地较少的邙山建库方案。1952年10月毛泽东主席视察黄河时，王化云向毛泽东主席汇报了邙山建库方案。至此，三门峡建库方案历经了二起二落。当时，计划在邙山修建库容160亿立方米的滞洪水库，但有人主张修建冲沙水库。上述两种方案的计算结果，投资都在10亿元以上，淹人超过15万人，由于花钱多，又没有综合利用效益，不合算。于是，1952年冬又第三次提出修建三门峡水库。
1953年2月，黄委会主任王化云向毛泽东主席汇报了三门峡建库及整个黄河的治理方策，毛泽东主席听后很高兴，认为可以研究。1953年2月15日，黄委会做出《关于1953年治黄任务的决定》。其后，水利部对修建水库解决黄河防洪问题给黄委会作了明确指示：第一，要迅速解决黄河防洪问题；第二，根据国家经济状况，花钱不能超过5亿元，淹没不能超过5万人。由于这一限制，三门峡的建库方案第三次搁置起来。根据水利部的指示，黄委会重新研究方案。1953年5月31日，王化云据此上报国务院副总理邓子恢，并转报毛泽东主席。由于当时国务院已决定将治理和开发黄河列入苏联援建项目，而未定案。
根据周恩来总理的指示，国家计划委员会于1953年6月17日召集水利部、燃料工业部、地质部、农业部、林业部、铁道部和中国科学院等单位的领导人开会，商讨苏联专家来华帮助制定黄河规划前的各项准备工作。会议决定成立以燃料工业部和水利部为主的黄河研究组，国务院有关部委指定专人参加，在国家计划委员会的领导下负责调查、收集、整理与分析黄河规划所需的各项资料。由李葆华任组长，刘澜波、王化云、王新三、顾大川任副组长。黄河研究组初始集中技术干部39人，整理、编写及翻译了黄河概况，包括主要坝址的地质、经济调查和水土保持调查等方面文献47篇与大量图表及统计数据。苏联专家综合组来华后，研究了上述各项基本资料后认为：已具备编制《黄河综合利用规划技术经济报告》(以下称《技经报告》)的条件，并建议在进行黄河查勘的同时，开始编制《技经报告》，《技经报告》主要综合解决防洪、发电、水土保持、防沙、灌溉、航运和选择第一期工程等问题。
随后，工业部水电建设总局副局长张铁铸，黄委会主任王化云、办公室主任袁隆、计划处副处长耿鸿枢等，陪同苏联专家格里哥洛维奇、瓦果林奇，乘船查勘黄河干流潼关、三门峡、王家滩、八里胡同等坝址。在三门峡下船，专家们仔细观察了两岸的形势和地质情况，认为该处建坝条件优越，应做比较详细的勘测工作，并为坝址指定了第一批地质钻探孔位。
1954年4月，李富春副总理主持召开会议，决定在黄河研究组的基础上，成立黄河规划委员会(以下简称黄规会)。委员会设立办公室，以配合苏联专家综合组工作，下设十一个专业组，主要由水利部和燃料工业部的技术干部组成，进行《技经报告》编制。
同年，苏联156项重点援建项目出台，黄河流域规划赫然在列。实地考察后，苏联专家组力荐三门峡方案，认为其解决防洪、灌溉、发电问题的综合效益巨大。
当时西北局认为，在移民问题上西北确有困难，但只要方案确定，愿在中央的领导下努力设法解决。从延长三门峡水库寿命和便于移民工作等方面考虑，西北局负责人希望水土保持和支流拦泥库的修建能同时进行。
对于上游的问题，苏联专家组组长科洛略夫提出了那条著名的“用淹没换取库容”的理由：“想找一个既不迁移人口，又能保证调节洪水的水库，这是不可能的幻想、空想，没有必要去研究。为了调节洪水，需要足够的水库库容，但为了获得足够的库容，就免不了淹没和迁移。”
苏联人当时对中国决策层的影响力，几乎能起到一锤定音的作用，后人难以想象。
1954年4月，国家计委决定，由黄河规划委员会在苏联专家组的指导下，编制黄河流域规划，即《技经报告》。同时，中央决定将三门峡枢纽大坝和水电站委托苏联设计。
1954年10月，黄规会全面完成了《技经报告》的编制工作，选定了黄河三门峡水利枢纽为实施黄河规划的第一期重点工程。《技经报告》指出：“在选择第一期工程时，必须能够解决防洪、拦沙、灌溉、发电以及航运等综合利用任务。在黄河中游，只有三门峡是唯一能够达到这样要求的水利枢纽。”
《技经报告》确定三门峡水库的正常高水位为350米高程，总库容360亿立方米，确定三门峡水利枢纽的主要功能是：将黄河(三门峡以上)千年一遇洪水由37000立方米每秒下泄减至8000立方米每秒，并与三门峡下游的伊、洛、沁河的支流水库配合运用，“黄河下游防洪问题将得到全部解决”。《技经报告》认为：通过拦蓄上游全部来沙，下泄清水，可实现“黄河清”，使下游河床不再淤高；充分调节黄河水量，初期可灌溉农田2220万亩，远景可灌溉7500万亩；发电装机总容量89.6万千瓦，年发电量46亿千瓦小时；下游航运条件可得到改善。
同时，《技经报告》也指出了枢纽存在的两个严重问题：一是水库正常高水位350米高程时，将淹没农田200万亩，移民60万人，巨大的淹没是兴建三门峡水利枢纽的困难问题，为减轻大批移民的困难，拟采取分期修筑、分期抬高水位运用和分期移民的办法；二是水库泥沙淤积，除计划预留147亿立方米的拦沙库容外，为减少水库泥沙量，规划拟定，一方面大力进行水土保持工作，同时近期还要在渭河、北洛河、葫芦河、无定河、延水等支流修建大型和小型拦泥库各5座。估算到1967年水土保持的减沙效果可达25%～35%；如计入五大五小的支流拦泥库，则三门峡水库的入库泥沙量估计将减少约50%，三门峡水库寿命可维持50～70年。《技经报告》还指出：“三门峡水库内泥沙淤积和水库寿命的估算是一个很复杂的问题”，需进一步研究，长期和根本解决拥沙问题的办法，需依靠全面的水土保持工作。
1955年2月15日，黄规会将《技经报告》和苏联专家组对该报告的结论等文件，上报国务院及国家计划委员会、国家建设委员会，提请审查。1955年4月5日，中共国家计划委员会党组和国家建设委员会党组审查《技经报告》后，联名向中共中央和毛泽东、刘少奇、周恩来、朱德、陈云、彭真、邓小平、彭德怀、邓子恢等41位中央领导人呈报关于对黄河综合利用规划的审查意见。呈文认为：《技经报告》中所提出的黄河综合利用远景和第一期工程都是经慎重研究和比较的，应当认为是今天可能提出的最好方案，建议中央予以批准。呈文同时提出：苏联已同意承担三门峡水利枢纽的设计和设备供应，可于1957年开始施工；为确保下游的防洪安全和延长三门峡水库寿命，对枢纽的泄量标准是否为8000立方米每秒和正常高水位是否定为350米高程、抑或355米、360米等问题，建议由黄规会向苏联专家组提出，在初步设计中进一步研究确定。
1955年5月7日，中共中央政治局在中南海西楼会议室开会，基本通过这一方案，并决定将黄河综合利用规划问题提交第一届全国人民代表大会第二次会议讨论。
1955年7月18日，国务院副总理邓子恢在第一届全国人民代表大会第二次会议上做了《关于根治黄河水害开发黄河水利的综合规划的报告》。这份报告从古说到今，用大量的史实和事实历数黄河之害，并对黄河水患的产生作了较为全面的分析。
他最后指出，国务院根据中共中央和毛泽东同志的提议，请求全国人民代表大会采纳黄河规划的原则和基本内容，并通过决议要求政府各有关部门和全国人民，特别是黄河流域的人民，一致努力，保证它的第一期工程按计划实现。
他的话音刚落，中南海怀仁堂顿时发出雷鸣般的掌声，一千多位人民代表为黄河的美好远景而欢欣鼓舞，许多代表称邓副总理的报告是一个“激动人心”的报告，有的代表因过分激动而彻夜未眠。
《人民日报》1955年7月21日发表社论《一个战胜自然的伟大计划》。社论指出：
“这个报告在我国历史上第一次全面地提出了彻底消除黄河灾害，大规模地利用黄河发展灌溉、发电和航运事业的富国利民的伟大计划。这个计划集中地体现了千百年来我国人民的愿望，也给今天正为祖国社会主义建设事业而忘我劳动的全国人民带来了巨大的鼓舞。”
1955年7月30日，第一届全国人民代表大会第二次会议一致通过了《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》。
1957年4月13日，三门峡水利枢纽工程正式开工。
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