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中国水脉——南水北调

2021-08-16

中国科技财富 2021年7期
关键词:渡槽调水隧洞

文/本刊记者 陈 磊

南水北调中线工程干渠郑州段。

它,一路北上,让黄河与长江“握手”,让湖北丹江口与北京密云水库“拥抱”;它,穿江越河,越过数百条河道、千余条道路,或凌空飞架,或隐身潜行,创下多项世界水利工程科技创新纪录。

它,就是南水北调工程。南水北调东线、中线一期主体工程建成通水以来,累计调水超过450亿立方米,直接受益人口超1.2亿人。其中,中线一期工程直接受益人口增加至7900万人,水质达到或优于地表水Ⅱ类标准。

相当于给北方增加了一条黄河的水量

作为跨流域跨区域配置水资源的骨干工程,南水北调经历了半个多世纪的论证。

1952年,毛泽东视察黄河。

南方为洪涝所累,北方为干旱所苦。在听取有关汇报后,毛主席提出:“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”南水北调,一个宏大的战略构想从此拉开了规划研究的序幕。

在今年5月14日召开的推进南水北调后续工程高质量发展座谈会上,习近平总书记回忆感慨道:“毛主席这个伟大而浪漫的畅想,是有科学根据的。建设新中国的奠基工程中,水利占重要位置,治国先治水。”

南水北调工程规划东、中、西三条调水线路分别从长江流域下游、中游、上游向北方地区调水,三条线路与长江、淮河、黄河、海河相互联接,构成我国水资源“四横三纵、南北调配、东西互济”的总体格局。南水北调工程规划调水总规模448亿立方米,大约相当于给北方地区增加了一条黄河的水量。南水北调工程根据经济社会发展状况和水资源形势分期实施,先期实施南水北调东、中线一期工程,西线工程规划方案比选论证有关工作正稳步推进中。

“巨无霸”工程开创多个世界之最

护送南水北上的,是数百个大中型水利建筑物组合而成的“巨无霸”工程。南水北调工程的东、中、西线干线总长度达4350km,沿线有天然湖泊、水库、水闸,还有大流量泵站、超大渡槽、倒虹吸、暗涵等。南水北调就像“一线串珠”,在波光潋滟的水线之上,串联起数千个各类水利工程,有彩虹般的巨型渡槽,有不见首尾的穿黄隧洞,有栉比鳞次的水闸,有时而钻入地下、时而拱出地平线的倒虹吸,还有隐身潜行的低压暗涵。它们在广阔神州大地上铺展开来,令人叹为观止。

南水北调工程实现了“水往高处流”——东线泵站群工程。因中国地形地势西高东低,如果想将长江水向西北部输送,则势必要让长江水逆水而上,南水北调东线一期工程通过泵站群实现这一目标。泵站的运作方式主要是通过叶片旋转,从而产生升力,南水延河道逐级北上,利用各地的湖泊蓄水,达到南水北调的目的。南水北调东线一期工程全线共设立13个梯级泵站,共22处枢纽、34座泵站,总扬程65米,具有规模大、泵型多、扬程低、流量大、年利用小时数高等特点。水泵水力模型以及水泵制造水平均达到国际先进水平。

南水北调工程让长江黄河“相遇握手”——中线穿黄工程。邙山脚下,长江水通过暗涵从黄河河床底下布置的两条隧洞,与黄河主流呈十字交叉,安全向北流去。这个全长19.3公里的工程,可谓集水利技术创新于一身,开创了我国的数个第一:第一次采用大直径隧洞穿越黄河底部,第一次在我国水利史上采用泥水平衡加压式盾构进行隧洞施工,等等。盾构机就像一条钻地巨龙,从地下50多米深处找准隧洞的出口,由北向南,步步为营,层层掘进。它的工作原理类似男士电动剃须刀:最前部有一个开挖舱,开挖舱内装有可旋转刀盘,刀盘配有100多把不同类型的刀具,切削掌子面,把大块土体切成相互分离的小碎块。科技人员操作并改进、完善盾构机,无一闪失地穿过黄河,迎来了长江水不犯黄河水的立交喜相逢。

南水北调工程过闹市于“无形”——中线北京段西四环暗涵工程。北京西四环。地上,车水马龙,人流如织;地下,列车呼啸,来回穿梭;在立交桥、街道、地铁垂直叠加的最下层,两条涵洞如蛟龙一般,静悄悄从地底穿越着各种管网,将南来水输送到北京团城湖去。这就是南水北调中线北京段西四环暗涵工程:在地下开凿两条内径为4米的有压输水隧洞,穿越北京市五棵松地铁站。工程采用大管径浅埋暗挖技术,安稳地穿过23座大型立交桥、8座人行桥、2条铁路、400余条盘根错节的管线。输水管道与它们并行不悖,成功实施创下暗涵结构顶部与地铁结构距离仅3.67米、地铁结构最大沉降值不到3毫米的世界纪录。

南水北调的工程亮点不止于此:

——中线27座“水上立交桥”大型渡槽,跨越河道,克服怕裂缝、怕失稳的技术难题,实现空中输水,中线的湍河和沙河渡槽采用造槽机现场浇筑施工,其渡槽内径、单跨跨度、最大流量属世界首例;

——给1974年修建的丹江口水坝“加高增肥”“穿衣戴帽”,将坝顶高程提升到176.6米,将正常蓄水位抬高到170米,实现水涨坝高,让新老混凝土“合二为一、结成一体”;

……

据了解,建成2908公里的东中线一期工程,完成土石方近16亿立方米,如果按1平方米断面筑堤,大约可绕地球40圈。

南水北调工程惠及沿线,不仅让北方居民喝上甘甜的南水,还有效缓解了城市生产生活用水挤占农业用水、超采地下水的问题。截至目前,中线工程累计向北方48条河流生态补水达59亿立方米。

1400年前,古人开凿过京杭大运河;今天,千里长渠,南水北上,抒写着新时代的科技和生态奇迹。

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