南水北調(diào)背后的科技密碼

5月14日上午，河南南陽，一場(chǎng)事關(guān)億萬國人“喝水用水”問題的重要會(huì)議召開。習(xí)近平總書記主持召開推進(jìn)南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)，為這一世紀(jì)工程下一步建設(shè)發(fā)展指向定調(diào)。

南水北調(diào)，這個(gè)旨在破解我國水資源分布“北缺南豐”問題的超級(jí)工程，是世界上最大的調(diào)水工程。東、中線一期主體工程建成通水以來，已累計(jì)調(diào)水400多億立方米，直接受益人口1.2億人。中線工程全長1432公里，全線自流，穿越黃河，冰期輸水……每一道技術(shù)難題的迎刃而解，都是無數(shù)水利人心血與智慧的結(jié)晶。

大壩“長高” 清水自流

要想一渠清水自流北上，讓庫區(qū)大壩“長高”是第一道難題。丹江口庫區(qū)位于湖北、河南交界處，是南水北調(diào)中線的水源地。壩高水漲，才能肩負(fù)起清水北上、潤澤沿線的重任。

按設(shè)計(jì)要求，要對(duì)丹江口大壩加高14.6米，壩頂高程從162米增高到176.6米，正常蓄水位從157米抬高到170米。

在一座服役近40年的老壩上重新澆筑“新壩”，難度不亞于新修一座大壩。在混凝土壩體上貼坡加厚、加高，新老混凝土在外部氣溫作用下，會(huì)產(chǎn)生排他反應(yīng)，對(duì)結(jié)合面和壩體應(yīng)力產(chǎn)生影響。

為確保加高工程萬無一失，長江設(shè)計(jì)院先后進(jìn)行了多次新老混凝土結(jié)合試驗(yàn)，并借鑒國外已有的成熟經(jīng)驗(yàn)，提出了以直接澆筑為主，在豎直接合面采用人工補(bǔ)鑿鍵槽，溢流壩段堰面采用寬槽回填為輔的總體方案。

自2005年開始，大壩加高壯舉歷時(shí)近8年終于完成。升級(jí)改造后，水庫正常蓄水位抬高到170米，與北京形成約百米落差，保障南水自流北上。

隧洞穿黃 江水不犯河水

南水北上，黃河鄭州段是必經(jīng)之地。如何保證江水穿過黃河時(shí)互不相擾，不與黃河水發(fā)生水體交換以確保水質(zhì)不受影響，復(fù)雜地質(zhì)條件下中線穿黃隧洞工程關(guān)鍵技術(shù)研究功不可沒。

經(jīng)過反復(fù)比選，在鄭州滎陽孤柏嘴處黃河河床底部開鑿兩條長達(dá)4250米的穿黃隧洞的方案被采用，實(shí)現(xiàn)南水由此穿越黃河北上。

如何從黃河底下復(fù)雜的地層中開鑿出數(shù)千米的隧洞？如何在承載內(nèi)外水壓的情況下保證隧洞不漏水……作為中線工程最具技術(shù)難度的單項(xiàng)工程之一，穿黃工程被稱為南水北調(diào)中線的“咽喉”工程。

穿黃隧洞采用雙線平行布置，兩洞相距28米。隧洞內(nèi)徑7米，開挖直徑超過9.2米，深埋于黃河河床下23至35米深。據(jù)介紹，這是我國第一次采用大直徑隧洞穿越黃河，也是我國水利界第一次采用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)在軟土地基中進(jìn)行水工隧洞的掘進(jìn)施工。

國內(nèi)最深的調(diào)水豎井、國內(nèi)穿越大江大河直徑最大的輸水隧洞、國內(nèi)水利工程最深的盾構(gòu)始發(fā)……讓江水不犯河水的穿黃工程創(chuàng)下了多項(xiàng)國內(nèi)水利工程之最。

冰期輸水 迎寒而上

南水北調(diào)中線總干渠長1432公里，沿途地域氣候差別很大，北方地區(qū)冬季氣溫較低。隆冬時(shí)節(jié)，一旦流水結(jié)冰，是否影響渠道輸水進(jìn)程？

南水北調(diào)中線工程設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了黃河以北地區(qū)冰期輸水問題，針對(duì)結(jié)冰期、冰封期、化冰期三個(gè)階段的輸水，進(jìn)行了詳細(xì)論證和水力學(xué)控制方法研究。

在冰期輸水期間，在具備形成冰蓋氣溫條件的渠段，控制沿線節(jié)制閘，調(diào)整渠道水位和流速，使渠道形成穩(wěn)定冰蓋，冰蓋下面可繼續(xù)輸水。

對(duì)不能形成冰蓋的渠段，則通過設(shè)置攔冰索，使冰塊攔截在建筑物（如：倒虹吸、隧洞、渡槽等）前。同時(shí)，各節(jié)制閘處設(shè)置了防冰凍設(shè)施，沿線配備了一定數(shù)量的破冰設(shè)備。

如果遇到長時(shí)間、大范圍的極端寒流天氣，可能遇到什么后果，該如何應(yīng)對(duì)？專家指出，對(duì)總干渠運(yùn)行的影響，主要在于可能進(jìn)一步降低此期間的渠道輸水能力以及可能帶來渠道襯砌板的凍脹破壞，為此可通過進(jìn)一步抬高渠道運(yùn)行水位來提高渠道輸水能力并達(dá)到蓄水保溫的效果。

在2020～2021年冰期輸水突發(fā)冰情過程中，南水北調(diào)中線工程首次應(yīng)用了冰情觀測(cè)信息化平臺(tái)，及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)布冰情信息，實(shí)現(xiàn)了冰情信息及時(shí)傳遞和冰情預(yù)測(cè)提前預(yù)警兩個(gè)功能，保障了冰期輸水工程的安全調(diào)度與平穩(wěn)運(yùn)行，提升了工程冰期輸水能力，破解了冰期輸水的難題。

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南水北調(diào)：人類最大規(guī)模的調(diào)水壯舉

南水北調(diào)工程是我國的戰(zhàn)略性工程，分東、中、西三條線路，東線工程起點(diǎn)位于江蘇揚(yáng)州江都水利樞紐。中線工程起點(diǎn)位于漢江中上游丹江口水庫，供水區(qū)域?yàn)楹幽稀⒑颖?、北京、天津四個(gè)?。ㄊ校?/p>

湖北是南水北調(diào)中線工程的核心水源區(qū)，丹江口大壩是南水北調(diào)中線龍頭工程。

1952年秋，毛澤東主席視察黃河，對(duì)黃河水利委員會(huì)的同志說：“南方水多，北方水少，如有可能，借點(diǎn)水來也是可以的?！?/p>

1953年2月，毛主席在“長江號(hào)”軍艦上，與長江水利委員會(huì)主任林一山再次討論了南水北調(diào)話題。偉人的視線在地圖上移動(dòng)，最后停留在漢水與丹江交匯處，用鉛筆指向了丹江口河段。他認(rèn)為，從這里向北方引水可能是最有利的。

1958年8月，《中共中央關(guān)于水利工作的指示》頒布，第一次正式提出南水北調(diào)。這年9月1日，丹江口工程正式破土動(dòng)工。1959年12月，丹江口工程實(shí)現(xiàn)大江截流。

1974年，丹江口水利樞紐工程全面建成，這是新中國水利建設(shè)史上第一個(gè)大型綜合利用水利工程。

改革開放后，我國北方缺水的矛盾日漸突出，實(shí)施南水北調(diào)工程迫在眉睫。

2002年，《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》出爐。2003年，南水北調(diào)中線工程開工。

2005年，丹江口大壩加高工程啟動(dòng)建設(shè)，目標(biāo)是將丹江口大壩由162米高程加高到176.6米。

2013年8月，丹江口大壩加高工程順利通過蓄水驗(yàn)收。2014年12月12日，南水北調(diào)中線一期工程正式通水。

東線一期工程已于2013年11月15日正式通水運(yùn)行，西線工程目前還沒有開工建設(shè)。

（綜合《科技日?qǐng)?bào)》 《湖北日?qǐng)?bào)》、新華社訊）