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長江的起源可以追溯到距今1.4億年前的侏羅紀時期的燕山運動，在長江上游形成了唐古拉山脈，青藏高原緩緩抬高，形成許多高山深谷、窪地和裂谷。長江中下游大別山和川鄂間巫山等山脈隆起，四川盆地凹陷，古地中海進一步向西部退縮。距今1億年前的白堊紀時，四川盆地緩慢上升，夷平作用不斷發展，雲夢、洞庭盆地繼續下沉。到了距今3000-4000萬年前的始新世，發生強烈的喜馬拉雅山運動，青藏高原隆起，古地中海消失，長江流域普遍間歇上升。其上升程度，東部緩緩，西部急劇。金沙江兩岸高山突起，青藏高原和雲貴高原顯著抬升，同時形成了一些斷陷盆地。河流的強烈下切作用，出現了許多深邃險峻的峽谷，原來自北往南流的水系相互歸併順折向東流。長江中下游上升幅度較小，形成中、低山和丘陵，低凹地帶下沉為平原（如兩湖平原、南襄平原、都陽平原、蘇皖平原等）。到了距今300萬年前時，喜馬拉雅山強烈隆起，長江流域西部進一步抬高。從湖北伸向四川盆地的古長江溯源浸蝕作用加快，切穿巫山，使東西古長江貫通一氣，江水浩浩蕩蕩，注入東海，今日之長江形成。
長江的源頭
長江的源頭位於青藏高原唐古拉山脈東段，具體來說，長江的正源是當曲，發源於唐古拉山東段霞舍日阿巴山東麓的高山沼澤。長江源區水系主要由北支楚瑪爾河水系、西支沱沱河水系、南支當曲水系組成。關於正源的爭論，1976年科考曾認為西源沱沱河為長江正源。2008年科考隊根據遙感衛星探測計算以及多支探險隊測量，長江南源當曲最長，流域面積最大，水量為長江各源頭之最。當曲發源於唐古拉山東段霞舍日阿巴山東麓的高山沼澤，是長江的真正源頭。
長江的三源
長江有三源，分別是正源沱沱河、南源當曲、北源楚瑪爾河。沱沱河發源於唐古拉山脈主峰各拉丹冬雪山西南側的冰川中，當曲發源於唐古拉山脈東段北支霞舍日阿巴山東北麓，楚瑪爾河在藏語中意為“紅水河”，有西北大地之血之稱，有北、西兩源。
長江源頭的生態系統
長江源生態系統的敏感性和脆弱性，使其在全球生態體系中，具有不可替代的重要意義與科研價值。從青藏高原發源的長江，每年從江源輸送的水量約170多億立方米。長江三源生態系統健康與否，直接影響長江上游幹流水量多少、水質好壞，“只有源頭活水，才能確保一江清水向東流”。
根據2023年7月1日的訊息，長江流域水工程聯合排程運用計劃中納入聯合排程的水工程總數由111座（處）增至125座（處）。這些水工程包括水庫、水閘、引調水工程、排澇泵站和蓄滯洪區等。
長江流域的主要水利工程
1.三峽水電站：世界上規模最大的水電站，具有防洪、航運、發電、養殖、旅遊等多種功能。
2.葛洲壩水電站：長江上第一座大型水電站，具有發電、改善峽江航道等功能。
3.二灘水電站：位於四川省攀枝花市，主要功能為發電。
4.丹江口水利樞紐：具有防洪、發電、灌溉、航運及水產養殖等綜合效益，是南水北調中線工程的重要水源。
長江上游的水利工程
長江上游已建成的水壩已達29座，還有一些還在規劃中。這些水壩包括金沙江上游的3座水壩、金沙江中游的10座大壩，以及著名的三峽大壩和葛洲壩。
長江流域的水庫
長江流域的水庫工程數量眾多，其中大型水庫282座，中型水庫1543座，小型水庫座。這些水庫的總庫容為3606.89億立方米，具有防洪、發電、供水、灌溉、航運、養殖、旅遊等多種效益。
長江河流的水利工程數量
