南水北調工程的技術挑戰(zhàn)

張基堯　李樹泉　文世芳

有人認為，南水北調工程就是把南方的水調到北方，修條渠道就行，談不上太多技術問題。不僅普通人有這種認識，就連業(yè)界中也有一些人持這樣的看法。事實上，這么大一個工程，百億方水穿山越嶺千里大挪移，絕非如此簡單。只有切切實實經(jīng)歷過、實踐過，才能深切體會個中艱辛。擔任南水北調工程建設委員會辦公室主任以后，我與大家一道為應對工程技術挑戰(zhàn)付出了巨大努力，也和大家一起分享了成功的喜悅。如今回想起來，真有點“雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越”的感慨。

南水北調工程各階段的技術挑戰(zhàn)

調水工程，在全世界并不罕見，并不是中國的獨創(chuàng)。世界上許多國家都有類似的工程，比如美國的田納西調水工程、澳大利亞的雪山調水工程。但南水北調工程和其他國家的調水工程又不一樣。國外這些調水工程與中國南水北調工程相比，真是“小巫見大巫”，不管是路徑還是水量、規(guī)模都小得多，而且其功能也遠沒有南水北調工程復雜和綜合。比如，雪山調水工程，路徑不過幾百公里，目的就是為了引水發(fā)電。而南水北調工程是綜合性工程，不僅僅是為調水而調水的單一工程建設，還涉及污染的治理、移民的搬遷、地下水的控采、文物的保護等諸多方面。南水北調工程戰(zhàn)線很長，在中國的腹地開了一條長長的渠道，就好比在人體腹部開了一刀，傷筋動骨。再加上工程主要經(jīng)過的中東部地區(qū)，是中國經(jīng)濟相對比較發(fā)達的地區(qū)，交通、通信、能源網(wǎng)絡密布，有四大水系縱貫，在施工過程中一方面要對原有的設施進行保護，另一方面還要保證工程建成后設施原有的功能，這就涉及臨時的更替和長期的復建問題。形象一點說，就是開腸破肚以后，每個血管都要對起來，每個神經(jīng)都要接起來，每個骨骼都得完善起來，而且縫合以后還能長得跟原來一樣。這給工程規(guī)劃、設計、建設、運行四個方面帶來的巨大挑戰(zhàn)可想而知。

（一）規(guī)劃階段的技術挑戰(zhàn)：

一是線路選擇。在規(guī)劃階段，首當其沖的挑戰(zhàn)就是線路的選擇。南水北調工程的論證經(jīng)歷了50多年，這是為什么？這里面有政治的因素，比如說“文化大革命”時期停頓下來了；也有大家認識上的差異，比如東線和中線之爭。站在不同角度，有人說東線重要，有人說中線重要，甚至還有人說西線重要，莫衷一是。

此外還有一個很大的爭議，那就是線路布局選擇?？偟膩碚f，把南方水引到北方，這個方向是沒有分歧的，但是線路怎么一個走法，走到哪里，分歧就比較大。比如說，東線一開始就是把江蘇的水引出，經(jīng)山東、河北輸送到天津，不存在在山東分一支到膠東半島的考慮。后來在東平湖設立一分支，一直到煙臺、威海。這是因為2001年煙臺、威海旱情十分嚴重，有些水庫干枯了，還在水庫的庫底打井取水。而這一地區(qū)經(jīng)濟比較發(fā)達，很多外企在這里落戶，人民生活、經(jīng)濟發(fā)展迫切需要水的支撐。中線同樣有這個問題，從方向來說，把丹江口水庫的水引到北京，在線路安排上，一方面要考慮沿途省市的需要，另一方面又要重視線路途經(jīng)地區(qū)的地質狀況，比如煤炭采空區(qū)、河流穿越區(qū)，盡量減少渠道縱向的起伏，少占和不占耕地農田，盡量減少大量挖方填方，最大可能實現(xiàn)挖填平衡等等。因為這些錯綜復雜的原因，我們在線路的選擇上，就提出20多個方案進行比選，力求既滿足工程需要，又滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和人文要求。

二是在水頭設計上。在東線，水頭設計問題不大。實際上，整個東線工程山東黃河海拔最高，約65米高程，以它為分界，黃河向南越來越低，向北也越來越低，到天津靠海邊了。只要把水一級一級抽到黃河邊，然后就可以通過穿黃工程自流到河北和天津。但是，具體分幾級提水、泵站設在哪兒、提水的容量多大、泵站的規(guī)模怎樣與江蘇境內原有的工程結合等等，都涉及泵站具體位置及容量的選擇。

在中線，南水北調引水渠道要跨越河流、鐵路、公路及油氣管道數(shù)萬條，為保證河流行洪及水質安全，所有的交叉都采用立體交叉。丹江口大壩修到176.6米高程，北京地面高程也只有40多米，這個落差本身很小。那么長的距離，只有這么點兒高差，平均一公里大概才0.1米。在那么小的落差上，沿途阻力又很大，怎么保證漢江水平穩(wěn)地自流到北京。為了使水平穩(wěn)流動，只有盡量減少阻力。所以不管設計倒虹吸（當渠道與道路或河流高程接近，處于平面交叉時，需要修一建筑物，使水從路面或河流下穿過，此建筑物通常叫作倒虹吸），還是設計跨河渡槽，都必須嚴格考慮水頭的節(jié)約和消耗。

當時也考慮過，像東線一樣，用提水的方法解決水頭小的矛盾。但是中線水量和用泵站提水耗電量太大，不僅建設成本高，運行成本也高，水價也將水漲船高。由于征地困難也曾考慮用管道。因為管道是埋在地下面，可以搞臨時征地，鋪好管道，把土覆蓋上，土地就可以復耕了。但是，這個方法也有缺點，一方面是中線調水量大，管道或箱涵斷面要非常大，生產及施工困難，成本高；另一方面，若用管道，由于水頭太小，水不能直接流到北京，必須用一個又一個水泵加壓。當時，對渠道與管道兩個方案進行了反復比較，還是選擇了渠道輸水。這主要是基于節(jié)約建設成本及運行成本兩個方面考慮。

線路設計過程中，因為認識差距產生了各種各樣的分歧。例如，原來設計中，河南省及焦作市兩級政府堅持南水北調中線工程橫穿焦作市。我三次調研做工作，希望從城外繞過。但是，他們有他們的考慮，由于前期工作的深度不夠，對工程建成后的情況也難以了解，因而十分堅持。工程開工以后，焦作的南水北調工程要大量拆遷當?shù)孛穹浚ぷ骱茈y做。于是省政府負責同志問我設計方案還能不能改變，能不能不再從城里穿過。但是，那個時候確實不能改變了。這不僅是因為中央批準了這個總體規(guī)劃，更重要的是當時整個線路的水頭都做了統(tǒng)一分配，各個區(qū)域都根據(jù)分到的水頭做設計。焦作市一變，整個線路重新調整水頭，修改設計，工作量很大。如果這樣的話，整個工作甚至可能要拖個三年五年的時間。

三是工程結構上。就工程結構本身而言，如果只是筑堤挖渠結構形式比較容易選擇。但是，穿山越嶺、越河穿城的，采用哪種結構方式合適？有的適合架橋，用渡槽方式解決；有的適合從地下，用倒虹吸方式解決。管道從地上走和從地下走，結構是大不一樣的。這種情況下，爭議很大，更需要反復進行比選。比如，穿越黃河，線路從上面走，還是地下走，當時兩種意見相持不下。有一次，在河南考察的車上，朱镕基總理問我：“老張，對這兩種意見，你是什么態(tài)度？”我說：“按照我的觀點，就應該從地下走?！蔽艺f了四條理由。當時，有的同志的意見就是從上面走，說從上面走可以增加多好的景觀，可以搞旅游。他是從發(fā)展河南經(jīng)濟的角度考慮的，我是從工程安全角度考慮的，都沒有問題，只是角度不同。我主要考慮到南水北調工程輸水量巨大必須萬無一失，從地下走安全。另外，從上面走，幾十座渡槽支墩，就像在黃河上增加一把巨大的梳子，遇到洪水影響行洪，當然還有施工相對的難易，黃河泥沙的淤積等等。

后來，穿越黃河做了兩個方案，即從地下隧洞穿黃和地上渡槽穿黃。黃河水利委員會做的是從地上走渡槽為主的方案，長江水利委員會做的是從下面走隧洞為主的方案，兩家都希望方案被采納。他們抬著大箱的資料，到我住處去做我的工作。雙方理由都很充分，爭論得很厲害。后來，穿越黃河的問題，引起了中央領導的重視，經(jīng)多位專家進行反復論證后作出了地下穿黃的決策。

南水北調工程，穿越100多條河流，每一條河流的穿越都有一個反復論證的問題。論證既要考慮經(jīng)濟上合理，也要考慮技術上可行，還得綜合考慮水流、環(huán)境條件、兩岸群眾生活方便等其他因素。除了穿越河流的問題，還有穿越鐵路、公路、油氣管道等情況，同樣需要去分析、論證，所不同的是還要與產權單位、相關部門協(xié)調，有時會各執(zhí)己見、互不相讓，往往一個方案會召開多次論證會議，逐步達成共識。

四是疑難問題分析預測。在規(guī)劃階段，我們就開始預測在建設當中會遇到的各種情況。但是，搞這么大的調水工程，和蓋房子不一樣。蓋一般的房子，就算是百層高樓大廈，也不過是一層層疊加，每一層基本都是一樣的。南水北調工程不同，它遇到的情況和問題是層出不窮的。比如，氣候的影響，必須考慮南方和北方氣候差異，尤其是冬季冰凍對施工和已建工程的影響。北方的工程就必須采取防凍脹措施；地質的影響，地形、地貌、地質對線路是從地下走還是地上走、用什么結構形式、采取多大的渠坡坡度有很大影響。就拿河南來說，有煤炭采空區(qū)、膨脹土渠段的問題，需要專門研究擬定技術方案和施工措施；又比如，丹江口大壩加高，對我們多水庫的國家，要興建一個一般的大壩技術上是成熟的，但是在原來基礎上加高，要和老壩很好結合，就不那么簡單了。就像我們做衣服一樣，在舊的衣服上做兩個新袖子，能否縫接是個問題。而且用水一洗，老布和新布收縮不一樣。老壩和新壩也有收縮不一樣的問題，如何克服這些問題，使新老壩接合好，也有很多需要解決的技術難題。還比如，要將漢江水輸送到北京，根據(jù)輸水量計算，到北京的渠道必須用8米以上的PCCP管，而且要兩條。可當時國內還沒有這種大管的制造廠，更沒有進行這么大斷面管子的安裝設備。這就需要我們自己研究，從試驗開始制定設計標準和施工規(guī)范。我們在北京房山建立了PCCP管制造廠，經(jīng)反復試驗，參考國外的資料，提出自己的技術參數(shù)，制定出大斷面PCCP管的設計安裝規(guī)范，生產出合乎技術要求的PCCP管。不僅如此，所有的安裝機械全是我們自己設計制造并由施工單位完成的。

南水北調工程，不僅對這些疑難問題進行預測，更不能閉門造車。但是不管思維多么周密，還是有少量問題在實踐當中才能發(fā)現(xiàn)。

（二）設計階段的技術挑戰(zhàn)：

一是整體控制與單項設計。設計階段，首當其沖的挑戰(zhàn)就是如何處理好整體控制和單項設計的關系。實際上，南水北調就像是一個由積木組裝起來的整體，以省為設計單位，一個省又分若干個單項設計，一個單項設計又分若干段、若干個建筑物，所有建筑物都必須協(xié)調。既保證單一建筑物的功能，又滿足整體規(guī)劃的要求和工程運行的需要。例如一段一段的水頭加在一起，不能大于總體水頭。

單項工程怎樣才能達到適用性和整體工程統(tǒng)一的目標？有的時候，整體合理，局部不一定合理。比如說，一般意義而言，線路最短是最合理的，但是城市分布不同，地質狀況不同，各地的需調水量也不同，調水線路就必須考慮這些差異。有的時候，這個建筑物在這個地方是合理的，到那個地方則不行，冬天冰凍問題，北方比南方要突出，比如渡槽在南方?jīng)]有問題，放在北方就必須采取特殊防凍脹措施。反過來說，局部合理，整體不一定合理。修倒虹吸可能比修渡槽容易，從局部看是合理的，但是從整體上看，太浪費水頭，而且增加水的阻力，因而每一個建筑物都要視情況反復比選，充分論證，做到技術可行，經(jīng)濟合理。

二是有規(guī)可依與建立新標準。如果現(xiàn)成的水利工程規(guī)范和標準適用南水北調工程就必須嚴格按規(guī)定執(zhí)行。但是，南水北調工程建設過程中，也遇到過很多沒有現(xiàn)成標準的情況。比如，大斷面PCCP管以前沒有設計、生產標準。沒有標準，廠家按照什么設計、制造，制造的誤差是多少，根據(jù)什么驗收？這就需要根據(jù)工程要求，制定新的標準。新標準的制定既要盡可能參考國外的標準，又要經(jīng)過反復的試驗，既要在設計上保證建筑物安全，又要在施工技術上能保證質量。有很多項目，比如說穿河的大型渡槽的抗裂標準、防震標準、抗凍標準，像丹江口大壩加高的砼強度、收縮延展性標準等等，都需要組織設計、科研、施工人員反復試驗研究。另外，還有水工建筑物的設計施工已有標準，但不適合南水北調工程的需要，這就要在原標準基礎上進行補充完善。比如，膨脹土渠道的設計已有的標準，不能滿足南水北調工程強膨脹土的需要，我們就只能通過試驗收集設計參數(shù)，研究修改使之符合南水北調工程的需求。

三是料場選擇與各種利益協(xié)調。南水北調是一個龐大的土工建筑群，需要超大量土石及其他建筑材料，僅料場就有數(shù)以百計的存料場、棄料場和取料場三種。建設料場，看上去容易，但這中間也涉及環(huán)境影響、經(jīng)濟效益、群眾利益等各方面的復雜關系。為了管道的覆蓋，工程建設低洼地段需要填高，這就需要從取料場挖土，挖土就得毀壞農田。一般情況下，好的土地老百姓不愿意被征；沙質土地土質較差又不能滿足工程需要；離工程近的地，政府一般不愿意被征收；遠的地方，運輸成本太高，工程單位不愿意要。在料場選擇中充滿協(xié)調和妥協(xié)。棄料廠存在同樣的問題，工程挖出來的廢土要拉到別的地方去。地方政府希望用棄土可以造出新地，但是，一小塊一小塊的填挖造地太分散，運輸距離遠，影響工程進度和增加工程成本，所以從工程設計上來說，愿意棄土場集中在一個地方。南水北調工程遵循以人為本，在國家利益和群眾利益結合點上考慮問題，我們把認識統(tǒng)一到多造一點地有利于國家，也有利于農村的發(fā)展，對農業(yè)也是一種扶持，于是把原來設計的很多棄土場做了調整，寧可增加成本也要保護群眾利益。還有，比如北京沿途的管道，為了泥土挖出來以后再回填使用，必須建設存土場。地方政府及群眾希望就在挖的地方存，挖一段，存一段，再挖一段，再存一段，這樣少占地。但是這種方式耗工耗時，一段一段倒著來，工期來不及。而且，今天裝在車上倒過去，明天又裝在車上倒回來，天天光裝車卸車就不知道增加多少開支。

四是交叉建筑物。穿越交叉建筑物，這個挑戰(zhàn)也是很大的。交叉建筑物的情況很復雜，有穿公路的、穿鐵路的、穿居民區(qū)的，各種各樣。2002年國務院批復的南水北調規(guī)劃中，就明確規(guī)定在南水北調渠道上建設橋梁、道路，要事先和南水北調辦公室協(xié)商。但是，實際情況是那幾年交通發(fā)展很快，尤其是高速公路建設很快。雖然南水北調規(guī)劃在前，按規(guī)定后規(guī)劃的工程應該服從先規(guī)劃的工程。但因為南水北調設計時間長，戰(zhàn)線長，有些項目開工晚，公路、鐵路規(guī)劃在后，可建設在前。這就帶來原來應當后建的鐵路、公路穿越南水北調，可后來成了南水北調工程穿越鐵路公路。要穿越已建成的建筑就得多花錢，還得求人家。比如高速公路，南水北調工程要穿越它，得先花錢幫它修一個臨時彎道，保持高速路不中斷，然后才能從高速路上破路施工。事畢，還要把高速公路恢復。如果是南水北調工程在前，那么就是高速路承擔這些工作了。當時我們曾預計南水北調工程推遲一年要多花100多億，其原因除了物價上漲、政策調整外，大量穿越工程的增加也是重要原因。

五是建筑類型繁多、要求各異。大壩、渠道、樞紐等，可以說在水利工程上的絕大部分建筑類型，在南水北調工程上都存在。不同的建筑類型有不同的設計要求和標準，也有不同的施工方法。所以，南水北調雖然是一項工程，但是幾乎聚集了整個水利戰(zhàn)線上的所有工程類型和施工方法，給設計、施工單位提出了更高的要求。比如，三峽建設，主要是一個樞紐，可以就按照樞紐設計、施工；長江堤防，可按照江河堤防設計施工。南水北調工程，既有樞紐、渠道，也有渡槽、倒虹吸，工程項目的差異性增加了設計及施工困難。

（三）建設階段的技術挑戰(zhàn)：

一是眾多因素引起的設計變更。建設階段的眾多挑戰(zhàn)中，設計頻繁變更是最讓人頭疼的。工程師們常說，優(yōu)良的設計是工程建設的基礎。有人說，南水北調是三邊工程，說的就是它是邊設計、邊施工、邊運行的。這話說得不無道理。從整個工程而言，沒有把所有單項設計都完成就開工建設，的確存在甲工程運行、乙工程設計、丙工程建設的問題。但從一個單項工程而言，在總體規(guī)劃和可行性研究報告的基礎上完成了工程初步設計審批程序，又是符合建設程序要求的。對南水北調這樣的巨型工程集群，不能用常規(guī)工程的要求來對待。另外，首先，從整個工程建設的總體考慮，工程確實需要規(guī)劃單項工程前后施工秩序，明確開工的前后次序和進度。一般情況，工程復雜、建設周期長的先干，工程建設周期短的后干。我一直強調，分頭開工，同步竣工，是最經(jīng)濟的。其次，也要根據(jù)需要，合理安排，有時候必須做出調整。比如說，因為北京地位重要，水資源供需關系緊張，要求在奧運會前給北京供水，從石家莊到北京的京石段工程就自然成為施工重點。從另外意義上說京石段也是南水北調中線的試驗段，通過京石段的建設，在技術上、管理上為其他工程提供借鑒。再次，還必須考慮投資，因為不可能有那么多錢全線開工，必須做一個合理的投資安排計劃。實際上，在統(tǒng)一的總體設計基礎上，也存在先開工的先設計、后開工的后設計的問題。但是，單項工程設計必須在整體規(guī)劃、可行性研究報告前提下，在整體初步設計大綱的指導下進行。即使如此，在實施過程中變化仍然很多，包括前面提到的建筑物交叉問題，也還有實施過程中的地質變化的問題，以及人文情況的變化。比如，南水北調施工階段，許多地方正在進行社會主義新農村建設。規(guī)劃設計中需要通過的村子，村民原來希望拆遷，可以用拆遷款蓋新房。但新農村建設以后，條件改善了，剛蓋了新房又來拆，村民就不樂意了。再如，穿渠道的人行橋開始設計3米寬，渠道頂寬有二三十米寬，3米寬的橋架在上面就像一條線一樣，行走起來十分不安全，地方政府及群眾意見很大。我曾對設計部門的同志說，要把橋加寬。概算審查部門的同志為壓縮投資不太愿意把橋加寬。我說，那是過人的橋，看著孩子們在那么窄的橋上走，豈能放心？而且，隨著社會變化，很多人都不是步行過橋，而是騎自行車、摩托車甚至農用車。三米寬的橋上，兩輛摩托車怎么錯車？社會發(fā)展變化了，工程建設為民造福就必須去適應這個變化。設計單位的同志還是很有責任心的，聽了我的意見，又認真地重新設計。類似這種變動太多太多了，南水北調工程建設周期長，國家正處于市場經(jīng)濟的改革過程中，各地經(jīng)濟社會變化快且大，南水北調工程邊設計、邊施工、邊運行的情況就是這樣產生的。

二是技術合理性與施工、使用可能性。施工的可能性對技術的合理性是一個大的檢驗。以南水北調中線京石段為例，設計中的京石段，渠道兩側及底部都有混凝土襯砌的面板，為了減少它的摩擦力，減少沿途水頭損失，要求做得很光滑，理論上是很合理的。但是，在運行過程中發(fā)現(xiàn)，有些孩子偷偷下去游泳，因為面板太光滑，沒有抓手，沒能上來，溺亡事故時有發(fā)生。后來不得已，我們調整設計，每隔幾百米增加一個踏步。應該說，光滑的面板設計上是合理的，但事實上還要考慮使用中的安全。又如，原來我們雖然考慮到北方的凍脹，但是對它的嚴重程度認識不足。在通水運行后渠道冬天結冰，滲透水在土壤中結冰，混凝土石板大片大片地被頂裂，開裂后，水再滲漏進去，結冰后工程損毀嚴重。后來吸取教訓，在混凝土面板下增厚反濾層，增加土工布，解決了混凝土面板在凍脹下開裂的問題。又比如河南境內渠道膨脹土問題、中線黃河以南的高填方問題。這些問題不斷考驗著設計合理、實施可行和運行安全這對矛盾，只有在設計合理、施工可行、運行安全之間尋找到結合點才能解決。

三是優(yōu)化施工方案與保證質量進度。南水北調工程進度，可以說是前松后緊。2002年開工以后，到2008年國務院批準《南水北調工程可行陛研究報告》，在這6年間開工的項目不多，進度壓力不大。但是，根據(jù)總體規(guī)劃，2010年要通水。在2008年批復“可研報告”后，工程進度已嚴重滯后，為保證工程質量，合理籌集建設資金，我們不得不調整通水目標，把東線通水時間調到2013年，中線通水時間調整到2014年。實際上，調整的這個通水目標，也是相當有難度的，是要齊心協(xié)力千方百計才能完成的。這是因為：一是總體規(guī)劃時承諾2010年通水，如果拖到2018年或者更晚，難以向社會交代；二是北京、天津、河北等水資源供需矛盾會更加激烈；三是考慮到建設周期越長，投資越大，工程建設成本和今后水價負擔更重。所以把工程建設進度壓了又壓。最后國務院批復了調整后的建設目標，壓力全壓在南水北調工程建設者身上。其實，在南水北調工程進度調整中，也充分體現(xiàn)了一種負責和擔當。體現(xiàn)了為國分憂、為民解難的精神。

有些工序和施工方案在普通情況下是可行的，但是在進度的壓力下就必須優(yōu)化配置各種工程建設資源，采取“五加二”“白加黑”全天候的施工方式，千方百計協(xié)調地方，減少周邊環(huán)境影響和施工干擾，及時有效地解決工程建設中遇到的種種問題，使南水北調工程建設這列快車一路綠燈，處處嚴防死守，站站無縫銜接。

四是先進技術與落后勞動力方式。先進的技術和落后的勞動方式不配套，也會產生問題。有的施工方案，技術上是合理的，但工藝上就行不通，因為施工技術和人員的素質滿足不了創(chuàng)新設計的要求。再好的設計，要能夠變成工程實際，需要施工人員具備精湛的技術和各種條件下工作的適應能力。當前，大量的農民工進入南水北調工程建筑市場，既缺乏系統(tǒng)培訓，又缺乏具體指導，中標建設單位技術力量分散，技術方案滯后，技術管理不符合南水北調工程的需要。實話說，施工隊伍的素質與南水北調工程高標準的技術要求有較大差距。這些差距只有依靠南水北調辦公室及項目法人加強監(jiān)管，各施工單位在實踐中探索好的經(jīng)驗和做法并相互借鑒；靠技術力量充實、勞動組織強化和民工素質提高來解決。

（四）運行階段的技術挑戰(zhàn)：

一是長距離調水。南水北調工程一開始，我們就注意到這個問題。打個比方說，某一個地區(qū)或城市暫時不需要供水，或者某一段的水受到外因導致的污染通知到丹江口水庫或其中某一段的調度中心。接到通知再去關閘門，中間少說5分鐘，5分鐘得進來多少水？多流進的水或污染的水流到了哪兒，在哪兒能攔截住，怎樣及時把后面的閘門關掉，把前面閘門打開，把水放出去？這都涉及遠距離調度的及時性和可靠性的問題。而且，1400多公里的線路上，有上百扇閘門，要保證它能夠統(tǒng)一運作、統(tǒng)一調度，不是件簡單的事。為此，我們在北京建設了現(xiàn)代化的調度中心，全程全部自動化監(jiān)測。又在沿線省市設置了調度分中心，在各調度中心及分中心，閘門的開啟情況能清清楚楚展現(xiàn)出來，現(xiàn)場工作情況能通過閉路電視傳過來。同時，我們也準備了各種可能出現(xiàn)情況的調度預案，在特殊情況下，萬一現(xiàn)代化的設備出了問題，現(xiàn)場也必須能夠控制。

二是不同目標的調度。根據(jù)各地水資源不同和用水情況不同，調度方案也是不一樣的，不是簡簡單單送水不送水的問題。比如說，到汛期，整個淮河流域供水就應該服從于防洪調度，先滿足于京杭運河的泄洪功能。又例如，某個地區(qū)，今年降水量大，不需要供水，或者減少供水，在這種情況下，如何發(fā)揮工程建設效益、增加北方生態(tài)用水及地下水補給。另外，在水資源的合理配置上，怎么合理調度就是個問題。因為南水北調東線水源不光是長江的水，還有淮河水，山東南四湖的水，黃河的東平湖水以及當?shù)氐牡孛妗⒌叵滤?，多種水資源要本著先近后遠、先地上后地下的使用原則，統(tǒng)一調度發(fā)揮最大的經(jīng)濟、社會效益。這都需要統(tǒng)一、有序、科學調度。這些問題，在調度方案及應急方案中都應進行反復研究論證，并形成科學、合理的方案，確定下來，納入調度規(guī)程，認真貫徹落實。

三是不同條件下建筑物使用要求不同。南水北調工程，不僅僅是供水，還涉及航運等多種綜合功能。比如說，山東用水量小的時候，是不是能不供水或者少供水呢？那也不行。原來京杭運河南四湖至東平湖水量小，航運功能萎縮，現(xiàn)在拓展了東平湖至南四湖的航線，可以通行1000噸的貨船?，F(xiàn)在航運到東平湖了，從南四湖到東平湖這一段的航運水量也必須保證。還有水質問題，假如南水北調工程取水后，出現(xiàn)水質問題，停止供水會對已納入當?shù)厮Y源分配的用水造成重大影響，對人民生活及工農業(yè)生產造成損失。出現(xiàn)這一情況，如何進行水資源的轉換和調劑。它要靠合理配置水資源解決。這又要靠有效的經(jīng)濟及行政措施來保證。但如果水質好卻拒絕使用，就會造成巨大浪費。

四是建筑物之間相互配合。南水北調工程來水，從水源地到千家萬戶，中間是通過千千萬萬的建筑物聯(lián)系起來的，有無數(shù)個閘門，有幾千公里的渠道，有干線工程和配套工程，最后通過水廠輸送到千家萬戶。從進到出的這一條線，每一個環(huán)節(jié)的調度都要求非常精細，而且不允許中間有任何疏漏或者錯誤。任何局部的問題都會對全線供水造成影響，任何局部的質量缺陷都會造成重大的工程事故及災難性后果。因此，我們不僅要以如臨深淵、如履薄冰的精神，搞好各項工程建設，還要以嚴謹求實、一絲不茍的精神搞好工程的運行管理，不斷研究解決運行中的新困難、新問題，使南水北調工程長期造福人民。

上面說的這些挑戰(zhàn)，還不是挑戰(zhàn)的全部，只是比較典型的一部分。至于運行階段的新情況新問題，在實際運行當中，還會不斷產生，也只能在實踐當中研究新情況，解決新問題了。

作為南水北調工程

技術工作的指導思想

面對南水北調工程既多又復雜的技術挑戰(zhàn)，我們擬定了處理這些問題的總的指導思想和原則。

一是多方案比選、反復論證原則。在設計當中，一直強調規(guī)劃階段必須反復論證，所有項目都要進行經(jīng)濟的、技術的、社會的多種因素的綜合考慮。那些重點項目、重要方案，由不同團隊平行設計，多位專家從多視角充分討論，反復論證必要性與可能性，選擇最優(yōu)方案。

二是傳承與創(chuàng)新相結合原則。所謂傳承，就是成熟的施工規(guī)范和技術標準、施工工藝和施工方法，需要繼承和發(fā)揚。所謂創(chuàng)新，就是以前沒有規(guī)定標準，沒有經(jīng)驗借鑒，需要重新制定標準、規(guī)范、工藝方法的，我們要在學習、挖掘試驗、借鑒國內外經(jīng)驗的基礎上，進行探索，在實踐中創(chuàng)新。

三是技術先進性與工程安全性相統(tǒng)一原則。我始終堅持一個觀點：南水北調工程是一個實用性的工程，不一定追求技術上的頂尖設計，工藝上的頂尖創(chuàng)新，最重要的就是用成熟的技術保證工程安全、可靠和實用。當然，技術上需要充分利用已有的成果和成熟的經(jīng)驗，我們不能停留在五六十年代的技術水平，作為我國最大的調水工程，必須體現(xiàn)時代特征和我們這些年技術的進步與發(fā)展。但是，南水北調工程畢竟是關系到人民群眾生命安全，關系到整個北方地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)安全的巨大的調水工程，可靠是第一位的，這個工程不能成為探索性實驗性工程。要試驗可以進行局部試驗，取得成果再運用到南水北調工程中來。

四是科學合理性與社會可行性相一致原則。南水北調工程涉及經(jīng)濟社會，事關生活、生產、生態(tài)，是自然科學與社會科學的結合，合理的不一定完全可行，可行的不一定十分合理。必須根據(jù)不同情況、不同需求，在經(jīng)濟合理與技術可行之間，在既遵循自然規(guī)律又遵循社會發(fā)展規(guī)律的基礎上，尋求平衡點和最佳契合點。

五是數(shù)學模型與物理模型相結合原則。數(shù)學模型是在計算機上做的，就是對之前沒做過的或者探索性、創(chuàng)新I生項目，先在電腦上做數(shù)學模型。但光做數(shù)學模型還不行，還要做物理模型，甚至1：1的實體模型，尤其是對一些關鍵工程中的關鍵環(huán)節(jié)，要經(jīng)過現(xiàn)場實驗，取得第一手的設計數(shù)據(jù)和資料，只有數(shù)學模型和物理模型結合好了，才能比較接近工程實際，才能避免出現(xiàn)大的問題。

另外，還有一個總的技術指導目標問題，也就是實現(xiàn)規(guī)劃科學、技術合理、方案可行、安全可靠、綜合效益良好。

應對南水北調工程

技術挑戰(zhàn)的措施

技術指導思想很重要，但要落實這些思想，就必須制定具體的、嚴格的、周全的應對措施。

（一）組織到位

一是技術管理的組織機構完善、職責明確。長江水利委員會設計研究院負責南水北調中線工程整體規(guī)劃、可行性研究報告及總體初步設計大綱的編制和技術管理。南水北調工程建設委員會辦公室則是行政單位。為加強技術管理，我們在工程建設管理司專門設立技術處，負責行政管理。在南水北調工程總體規(guī)劃及可行性研究報告批準后，委托長江水利委員會設計研究院編制南水北調中線工程總體設計大綱，與中線渠線經(jīng)過區(qū)域的河南、河北、北京、天津水利勘測設計院簽訂委托書，各相應設計院承擔技術責任。除此以外，還成立了南水北調專家委員會，經(jīng)國務院批準由40多名國內相關專業(yè)的知名專家組成，并充分利用社會專家資源對一些重大技術方案，重要的設計標準進行審定。專家委員會定期與不定期地召開會議，進行技術審查、技術討論、技術咨詢、質量監(jiān)督和評價。技術管理方面的領導層次、咨詢層次、實施層次三個方面的職責是清楚的，而且每個層次討論情況、實施情況、監(jiān)督情況，都形成文字依據(jù)。

二是統(tǒng)分結合、分工明確、協(xié)調有力。統(tǒng)分結合說起來容易，操作起來復雜。南水北調工程，在總體設計之下，由各省的水利勘測設計院負責其省內工程的設計。這樣做有利有弊：有利的是，地方設計院對當?shù)氐乃牡刭|及人文情況熟悉；不利的是，越往下技術水平越低，經(jīng)驗不足，真正在第一線搞設計的多是才畢業(yè)不久的大學生。所以統(tǒng)分結合就顯得更重要，局部的設計必須納入統(tǒng)一的設計大綱。由長江委設計院進行統(tǒng)一審查總裝。有時局部的設計方案和總體設計方案，互相沖突，互不相讓。統(tǒng)—規(guī)劃、分段設計、有力協(xié)調、科學決策，既能發(fā)揮地方的積極性，又不失去統(tǒng)一規(guī)劃的原則和前提，這中間的大量協(xié)調工作，只能由南水北調建設辦公室去負責。比如，南水北調工程在河南的路線很長，達700多公里，有時候河南水利設計院做的方案，和長江委的要求不一致。長江委不同意河南的方案，非要按照他們的設計修改。一般情況下，局部應該服從全局，河南水利設計院應該服從長江委設計院。但各設計單位，都認為自己最了解當?shù)氐膶嶋H，自己的方案及設計都是經(jīng)過了精心考慮的，是正確的，不肯修改。這個時候，就只能由南水北調辦公室出面進行協(xié)調。實在協(xié)調不下來，辦公室必須做決定，并承擔一切責任和后果。

三是廣泛利用社會科技資源和成果。我們主要分三個層次進行。第一個層次，廣泛利用專家的力量。南水北調這么復雜的工程，光靠南水北調專家委員會的專家是不夠的。于是我們組建了專家?guī)欤ㄋ?、水電系統(tǒng)、水科院、水規(guī)總院，各個地方設計院、國家及地方施工單位，全行業(yè)頂尖級的專家?guī)缀醵急晃覀兾{進來。這個專家?guī)觳粌H是為招標投標提供技術支撐，同時也提供了工程所需各專業(yè)的技術資源。400多名專家在庫內可以隨時隨機提取，哪一個專業(yè)工作需要就請哪一個專業(yè)的專家。第二個層次，廣泛利用各省水利設計院的力量。在設計工作中，一個省的力量不夠，我們可以請其他省的設計院進行配合，比如說河南省設計院力量不夠，我們就要求河南省設計院和天津設計院簽協(xié)議，總負責還是河南省設計院，天津院接受它的委托。第三個層次，廣泛利用全社會的技術力量。比如說，在施工階段，我們通過招標在全社會招錄技術人員、工程監(jiān)理，聘用社會上有影響的、有一定實際工作經(jīng)驗的專業(yè)工程師。施工單位從全國選擇有經(jīng)驗的工程師來做現(xiàn)場經(jīng)理，或者是現(xiàn)場技術主管。南水北調工程的技術力量，可以說擴大到了全國水利、水電、鐵路及工業(yè)民用建筑系統(tǒng)，完全擺脫南水北調工程系統(tǒng)的資源限制。

四是項目設計招標、擇優(yōu)選擇設計隊伍。有一部分項目，特別是技術比較復雜、要求比較緊迫的項目，光靠單獨一個設計院的力量難以完成，我們通過招標，選擇全國最優(yōu)秀的設計單位。設計招標阻力很大，操作起來很難，哪個設計院都不愿意放棄自己的利益、提供前期工作的資料，但我們還是進行了嘗試，推動了這項工作。設計招標最困難的地方，就是地質勘探水文觀測等資料在設計院手中。其他單位中標，讓設計院將資料拿出來，是相當困難的。如果沒有地質勘探及多年水文、氣象、降雨等資料，談何設計。所以，設計招標的第一步，必須把前期工作的產品市場化。說白了，就是地質勘探等設計資料應歸設計出資者所有而不是由承擔設計的設計院所有，只有轉變了這種觀念和成果的所有權，設計工作才可能進入建設市場。

（二）制度完善

一是明確設計標準、編制設計規(guī)程。這都是單項工程開工前要做的，南水北調的設計規(guī)程和設計標準，施工規(guī)范及質量要求在前面已說到。

二是發(fā)揚技術民主、嚴格決策程序。這一點，對于南水北調這樣的大工程實在太重要了。技術上的問題，絕對不能用行政命令的方式解決，必須通過充分的技術論證，充分吸納專家和工程師的意見，在廣泛聽取意見的基礎上，實行集體技術決策。在技術問題上，一定要相信事情是越辯越明的，有時候還需要開展學術爭論和辯論。集體決策包括專家層面的決策和行政層面的決策。專家委員會提出建議和意見，作為專家層面的決策。但專家多是從技術角度考慮的，他們的決策能不能采納，是否行得通，行政層面就得考慮資金、社會等各方面因素，然后作出行政決策。絕大部分技術方面的意見，都應該得到尊重和采納，但也存在例外。比如說，有專家認為隔800米建一座橋太多了，2公里建一座就可以。從技術層面上，專家說的是對的。但是在行政上，就要考慮附近村落分布、孩子上學、群眾出行等因素。這就需要行政決策，實際上南水北調中線渠道大約800米就有一座公路橋或人行橋，而人行橋多數(shù)也是可以通過農用車的。

三是質量保證制度和獎罰制度。這是工作正常開展的基礎。在這方面，我認為南水北調是我們在建工程當中最完善的。這些制度包括技術管理、質量管理、調度管理、計劃管理、資金管理等等，每個方面的制度都有了系統(tǒng)的規(guī)定，明確的要求和獎懲的條件，具有很強的針對性和可操作性。這些制度形成一個相互聯(lián)系又各具特長的制度體系，隨著工程建設深入發(fā)展和客觀條件的變化，不斷地進行補充、完善，成為工程進度、質量和成本控制的重要保證。

四是實事求是適時進行設計變更。作為一般水利工程，是非常忌諱設計變更的，變更越多，工期拖延和投資增加就越多。但是，由于自然條件不可能完全掌握，施工環(huán)境也會隨時發(fā)生變化，任何工程又都不能擺脫設計變更的問題。在南水北調工程上，我們始終清醒地認識到設計變更是不可避免的。1400多公里路線，十年時間的工期，在那么大的時間跨度和區(qū)域跨度上，如果說沒有變更幾乎是不可能的。變更不可怕，重要的是必須本著實事求是對國家負責和對人民負責的原則，本著技術可行和使用可靠的原則去進行設計變更。一是要及時。對發(fā)現(xiàn)的問題及時作出決策，改變設計或完善工藝，時間越及時，損失越小。二是求實。工程變更必須結合工程當時當?shù)氐膶嶋H，切忌閉門造車，隔窗看花，要深入工地現(xiàn)場研究、現(xiàn)場決策。三是廣泛聽取意見。對同一設計變更，往往設計、施工、監(jiān)理及地方政府的意見是不同的，從不同角度及不同利益看問題往往發(fā)生分歧，這就要求管理單位全面聽取各方意見，從工程安全大局出發(fā)，堅決維護國家利益，保障人民群眾的合法權益。四要多方案比選。任何設計變更都不是唯一的，要有多方案的技術經(jīng)濟比較和質量進度論證，綜合各方面的因素，根據(jù)變更項目的特點選擇整體效益最大化的方案。

（三）開展技術稽查

國內在建工程，多有工程稽查，但很少有技術稽查。開展技術稽查，是南水北調工程特有的。之所以搞技術稽查，一是我們考慮到設計的復雜性和多層次性，擔心初步設計的單項工程和整體的工程功能能否完美地結合在一起。開展技術稽查，是為了保證技術要求得到貫徹，保證協(xié)商成果得到落實，也有利于設計單位銜接，有利于投資的有效控制。二是從設計單位本身來說，出于利益角度來考慮問題，他們總希望投資越大越好，因為投資越大，拿到的設計費越高。變更的投資越大，施工單位甚至地方政府也會有利，通過稽查，可以較大限度地避免這種情況出現(xiàn)。三是設計單位之間互相競爭，互不通氣，加強設計稽查，也有利于協(xié)調設計單位之間的矛盾，貫徹總體設計原則，發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題。因此說設計稽查是南水北調工程的一個特殊手段，在設計和施工中起了很重要的作用。

（四）現(xiàn)場實驗，提供借鑒

南水北調工程，遇到很多其他工程中沒有遇到過的問題，沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可循，每當遇到這種情況，我們多采取現(xiàn)場實驗的方式，探索經(jīng)驗，提供借鑒。

一是把京石段作為南水北調工程的大試驗段。當時郭庚茂同志在河北省任副省長，分管河北省的南水北調工作，他經(jīng)常對我說：“南水北調中線京石段率先開工，我們給你們當試驗段了。”我說：“當試驗段好??！京石段早建成早收益，給北京2億噸水，每年收益4個億。同時，你們也作出了大貢獻，對南水北調中線工程建設提供借鑒?！笔聦嵉拇_如此。比如說，在河北出現(xiàn)的征地問題、在建設當中體制磨合問題、地方利益訴求問題，河北是這樣，河南也是這樣；工程技術問題，在河北遇到的大型渡槽混凝土開裂問題，渠道襯砌冰凍問題，引水渠通水后管理問題，甚至光滑的渠道造成人掉下去難上來的問題，諸如此類的問題，實際上河北做了試驗、探了路，對整個南水北調順利進行起了很大作用。而且，現(xiàn)在南水北調中線京石段的運行已經(jīng)五年，將為南水北調中線今后運行管理提供重要借鑒。

二是PCCP管工藝試驗。PCCP管工藝的試驗，貫穿到設計、制作、安裝的整個流程。我們先參照小斷面的PCCP管生產工藝，制作了一節(jié)8米直徑的PCCP管，經(jīng)過驗收不合格。只有重新修改設計、改善工藝，制作新的PCCP管后，進行材料檢驗、強度試驗、打壓試驗等程序，這樣的試驗反復多次直到滿足所有設計要求后，在取得大量參數(shù)的基礎上編制設計標準，施工工藝、質量標準逐步形成一套規(guī)范的工藝流程和驗收標準。在成功制作大斷面PCCP管的基礎上，根據(jù)PCCP管的段長和重量，研究設計起吊器具和運輸工具，制定回填碾壓的厚度和標準以及質量檢查、檢驗的方法和要求。這一套工藝的每一個環(huán)節(jié)，幾乎都是經(jīng)過試驗確定的。

三是膨脹土（巖）試驗。規(guī)劃設計的時候，國內尚沒有強膨脹土條件下大型渠道的成功先例，小斷面的弱膨脹土渠是能避開就避開，能換土就換土。但是，南水北調工程避不開這個問題。因為，把整個膨脹土區(qū)繞過去，要增加很長的距離，而且繞過去，離城市又太遠。像安陽就是一個繞不開的膨脹土區(qū)。局部的實驗室試驗也難以完全模擬現(xiàn)場的條件，不具代表性。無奈之下我們只有在河南安陽進行了膨脹土及膨脹巖試驗。膨脹土是一種特殊的黏性土，干燥狀態(tài)下非常堅硬，遇水以后就膨脹松垮。在膨脹土區(qū)修堤筑路，沒有下雨是硬的，下雨后雨水滲入土中，大面積被水飽和的土層就往下塌。在不同膨脹度的安陽地區(qū)，我們分別取了兩段做試驗。試驗中，每一個渠段采取四五種不同的支護方法，有的表面噴混凝土，有的混凝土下面噴設不同厚度的砂漿，砂漿下面有不同厚度的沙墊層，還有的設置防滲涂料或土工膜等等?？偟乃悸肥欠乐顾南聺B，阻斷水與土的聯(lián)系。經(jīng)過各種不同方式的襯砌，在經(jīng)過較長時間過水監(jiān)測后，進行多參數(shù)對比，選擇抑制膨脹作用最好的工藝。這個試驗花了很多精力和時間。

除了上面這幾種典型的現(xiàn)場試驗，其實還有很多其他的現(xiàn)場試驗，比如穿黃工程隧道襯砌方式方法及混凝土參數(shù)選擇、跨河的大型渡槽混凝土裂縫的防止和處理等等，都進行了現(xiàn)場試驗。

應該說，南水北調工程在應對和解決技術挑戰(zhàn)上是比較成功的，取得了大量技術成果。在技術創(chuàng)新方面，南水北調工程已經(jīng)獲得115項專利。這些科研成果，不僅指導了南水北調工程本身，也對全國其他同類型的工程建設提供了借鑒，為工程質量提供了技術支持和保障。到現(xiàn)在為止，南水北調東線工程已如期通水；京石段工程已運行五六年，由河北省向北京供水10億立方米；南水北調中線主體工程已基本完工。當前所進行的技術驗收和專家鑒定認為，已驗收工程均符合設計要求。但是，還將面臨通水和時間的考驗。

從工程成本來看，南水北調工程成本得到了有效控制。10年來南水北調工程增加的500多億概算，絕大部分是物價上漲和國家政策調整帶來的。這說明盡管設計變更頻繁，但采取包括技術措施在內的多種節(jié)約投資的措施后，投資控制也是比較成功的。

（編輯 王雪）

（口述者是國務院南水北調工程建設辦公室原主任，整理者為中共中央黨史研究室干部）