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劉家峽水電站控制流域面積18.2萬平方公里，多年平均流量834立方米/秒。水庫有效庫容41.5億立方米，為不完全年調節水庫。正常蓄水位1735米，相應總庫容57億立方米。調節庫容57.01億立方米。黃河幹流多年平均徑流226億m3，沙量4070萬t；洮河多年平均徑流51.8億m3，沙量2860萬t；大夏河多年平均徑流11.3億m3，沙量399萬t。
廠房位於大壩下游，裝有大型水輪發電機組，其中包括中國自製的第一台30萬千瓦內冷水輪發電機組，裝機總容量122.5萬千瓦，年發電量55.8億度。1986年7月至2002年2月，先後完成5台機組主設備的增容改造，裝機容量達到141.5萬千瓦。年平均發電量為57.6億kW·h。
劉家峽水電站混凝土重力壩最大壩高147m，最大單機容量300MW，最高輸送電壓330kv，總裝機容量1160MW，最長輸電線路等七個國內第一等，均是中國獨立自主、自力更生第1次設計、研製和生產的，並在運行中進行了改進和完善，為我國高壩建設和電力工業蓬勃發展積累了經驗。[1]
自1968年蓄水至2000年底，庫區淤積泥沙15.33億m3，剩餘庫容41.67億m3，庫容損失26.9%；其中有效庫容淤積7.22億m3，剩餘有效庫容34.28億m3，有效庫容損失17.4%。截止2003年劉家峽水庫共進行異重流排沙207次，累計排沙量約為287×106t，平均排沙比達62%。
黃河與大夏河入庫泥沙在庫尾呈現三角洲淤積。洮河入庫泥沙逼近壩區，洮河口沙坎據大壩僅1.5km，並超出了死水位，造成明顯的阻水現象。為解決洮河泥沙出路，2006年5月開始興建正對着洮河口的左岸排沙洞，在汛期利用洮河泥沙異重流「貼底穿黃」特性直接通過排沙洞排向壩下，設計泄流量600m3/s，兼顧泄洪時850m3/s；在非汛期保持排沙洞的「常流水」狀態並用於發電，引流量2X175m3/s，避免了排沙洞進口再次淤堵，又能增加發電效益。設發電支洞及岸邊電站廠房，擴機電站裝機2台，總裝機容量300MW。排沙洞進口底板高程1665m，在劉家峽水電站正常高發電水位1735m以下70m。
每年春季黃河甘肅段開河錢，劉家峽、八盤峽、鹽鍋峽水電站聯合調度，降低發電出力，減少下泄流量，改變了過去那種水鼓冰裂、強行解凍、節節卡冰結壩的武開河局面，黃河甘寧蒙河段的冰凌災害由建庫前平均2年1次，減少到約10年1次。
劉家峽水庫每年留出8-12億立方米水量，為甘、寧、蒙農業春灌補水。受益水澆地面積137萬公頃。
劉家峽下游的蘭州市，天然百年一遇洪峰8080m3/s，城市防洪安全泄量6500m3/s。1981年9月黃河上游出現了有實測水文資料以來最大洪水，蘭州斷面最大洪峰流量為7090m3/s。龍羊峽施工圍堰和劉家峽水庫對洪水的調蓄，蘭州最大洪峰流量控制到5600m3/s，並使最大下泄流量出現時間推遲了5~6天，保證了黃河寧蒙河段沿岸生命財產安全和包蘭鐵路，避免了類似1904年特大洪水災害。
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1955年，全國人大一屆二次會議通過《關於根治黃河水害和開發黃河水利的綜合規劃的決議》。劉家峽水電站開始籌備。由國家燃料工業部水電工程總局領導。1956年2月，蘭州市西固區至劉家峽的公路開工建設，即現今的國道213線，全長51km，1957年12月建成。1958年9月27日鹽鍋峽水電站開工，7個月後實現黃河截流，38個月後第一台機組發電。1958年10月18日，劉家峽水電工程局正式成立。1961年停建，1964年復工，1968年10月蓄水，1969年3月首台機組發電，1974年12月竣工。
胡錦濤和夫人劉永清在1968年至1974年的6年間，參加了劉家峽和八盤峽兩座水電站的建設，劉家峽水電站是當時亞洲第一座百萬千瓦級大型水電站。[2]
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