遠水解近渴 惠及1.85億人的超級工程有多牛？

2024年是南水北調(diào)東中線一期工程全面通水10周年，南水北調(diào)東中線一期工程已累計調(diào)水超760億立方米，沿線受水區(qū)1.85億群眾喝上了“南水”。在這一改變中國水資源分布格局的超級工程中，鈕新強院士的身份是南水北調(diào)中線工程的主持設計者。

 

中國水資源在空間分布上，最大特點就是南多北少，東多西少。上世紀50年代，毛澤東主席提出了向南方“借水”的大膽設想。改革開放后，這一設想伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展，經(jīng)歷了多番論證，而華北地區(qū)用水危機的日益嚴重，為調(diào)水工程的推進增加了緊迫感。

 

 

鈕新強：幾十年的發(fā)展導致了嚴重結(jié)果，我們地下水嚴重超采。像北京、河北一些地區(qū)形成了巨大的“漏斗”。因為超采，地下水不斷下降，生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴重沖擊。從科學層面，一條河流地表徑流的開發(fā)利用率不宜超過40%，這是一個紅線。我們的水資源開發(fā)利用率已經(jīng)接近100%，甚至有的統(tǒng)計是超過了100%，什么概念？對所有的地表水你都用了一遍了，再循環(huán)用。

 

記者：這樣的使用率，給將來帶來的嚴重后果會是什么樣？

 

鈕新強：對整個流域的生態(tài)系統(tǒng)肯定是毀滅性的后果。所以在我們總體規(guī)劃里有一句話，就是“南水北調(diào)”首要的一個功能就是恢復河流以及地下水的生態(tài)環(huán)境。

 

 

2002年10月，《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》通過審議，確定了四橫三縱的水網(wǎng)格局。所謂四橫就是長江、淮河、黃河、海河這四大流域，三縱就是東、中、西三條調(diào)水路線。其中以丹江口水利樞紐為起點的中線工程需要全程自建渠道，利用丹江口比北京高近100米的地勢差讓江水自流。

 

 

當時，鈕新強40歲，他參與了三峽工程從設計論證到建成運行的全過程，從一名普通的技術人員逐漸成長為三峽工程設計的主要負責人之一。2002年，轉(zhuǎn)企改制的長江勘測規(guī)劃設計研究院成立，鈕新強擔任首任院長，主持南水北調(diào)中線工程設計。

 

 

丹江口水庫建成于1973年，水質(zhì)長期穩(wěn)定在地表水Ⅱ類及以上標準，適合作為飲用水源。以丹江口水庫為水源地的中線工程同時負有改善沿線地區(qū)的水污染和飲水質(zhì)量的目標。中線工程確立了“全線立交”的方式，以確保水質(zhì)。

 

鈕新強：沿線有700多條大大小小的河流，還有公路、鐵路。要么從地下過，要么從上面過。當然這個帶來了工程技術難度的增加，為了保證這個水質(zhì)，最后大家也達成共識，采用立交的方式。

 

 

加高丹江口大壩是中線工程實施過程中遇到的第一個難題。原始高度為162米的大壩需要加高到176.6米。難度在于：

 

一，加高會改變原有水壩的內(nèi)部應力，帶來風險；

 

二，如何讓加高的部分和原有的水壩結(jié)合在一起；

 

三，施工的過程中，舊壩必須保持正常的工作狀態(tài)，不能停止供電、供水。

 

 

經(jīng)過8年的建設，大壩加高完成，監(jiān)測儀器反映新老大壩始終維持在50%以上的結(jié)合度，加高后的丹江口大壩是安全的。接下來，工程面對的難題就是前線立交帶來的“上天入地”。上天，就是通過架設渡槽來運水。渡槽，是“從天上穿過”的水道。

 

 

鈕新強：實際上，這個造槽技術在某種意義上，技術難度不比造橋低。我們發(fā)明的大型造槽機技術非常先進，自動化程度非常高。它基本上完全是通過機械自動行走的，一節(jié)一節(jié)施工。不是想象中的，先把它澆好再吊裝。

 

 

南水北調(diào)中線工程共有27座渡槽，是世界最大的渡槽群。大型渡槽有兩怕：一怕裂縫，二怕失穩(wěn)。南水北調(diào)中線工程通水10年來，27座大型渡槽的運行沒有出現(xiàn)異常。

 

說完“上天”，再說“入地”。當水源抵達鄭州滎陽后，怎么穿越黃河？全世界都在關注這個問題。

 

 

鈕新強：當時有兩類方案，一個叫上天，一個叫入地。經(jīng)歷了很長時間的論證，首先這兩類方案都做到平行的深度，一個團隊做渡槽的，另一個團隊做地下的，同時進行。

 

渡槽的方案，當時以黃河水利委員會的功能技術隊伍為主；長江水利委員會以長江設計院為主“做洞子”，就是入地的方案。每次的技術論證爭論非常激烈，這兩個方案客觀上來講都有優(yōu)點，也都有缺點。最后考慮到渡槽這個方案，沿著這個黃河跨越的時候，有很多的墩子，黃河在我們跨越這個河段，它是一個游蕩性的河流，指在不同的來水條件下，它的主洪道在擺動，從防洪的角度來講，希望河勢比較穩(wěn)定。那么這些墩子會干擾其狀態(tài)，最終影響到黃河大堤的安全。

 

 

最終，穿越黃河，選擇了“入地”的方案，這需要在黃河下面建造長度超過4公里的隧洞，但黃河的河床之下，地質(zhì)條件很復雜，軟土層有80米厚，中間還夾雜著黏土軟土層，這是盾構機作業(yè)最怕的地質(zhì)條件。

 

 

鈕新強：我們有一句話，上天容易，入地難。城市里搞地鐵的盾構隧洞比較多，但是那個土壤條件或者地理條件相對河床里這種瘀沙要好得多。河床里非常軟、非常細，地震液化使工程結(jié)構很容易失穩(wěn)。我們是要通水，而且內(nèi)部的水壓力要大于外面黃河的水土壓力，內(nèi)壓要大于外壓，管片很容易脹開，世界上沒碰到過的這種隧洞，技術挑戰(zhàn)是非常巨大的。

 

 

近兩年的時間里，鈕新強和團隊，在黃河之下23米至32米處，更換了盾構機刀頭幾百次，兩個直徑約7米的隧洞終于貫通，真正做到了“江水不犯河水”。不管是上天，還是入地，工程總要和各種土質(zhì)打交道，其中，有一種土，被稱為是工程上的癌癥。

 

 

鈕新強：膨脹土，遇水以后就軟化，它的力學強度指標就非常低，穩(wěn)不住。我必須經(jīng)常到現(xiàn)場，大家要討論決策關鍵的一些技術問題。我們院當時的一個副總工程師符志遠總工，他是當時年紀已經(jīng)很大了，長期住在現(xiàn)場，所以這些老同志我覺得奉獻精神還是非常大的。

 

 

2014年的12月12日，總長1432公里，穿越686條河流和無數(shù)鐵路公路的南水北調(diào)中線一期工程正式開閘，開始送水。經(jīng)過15天的流淌，丹江口水庫的一類水到達了終點北京團城湖，為了這一刻，鈕新強他們挖了8.8億方土石量，相當于挖了63個西湖。澆筑了三千多萬方的混凝土，相當于兩個三峽大壩。用鋼量達到了178萬噸，相當于43個鳥巢的用鋼量。十年中，這一超級工程在促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境、提升飲水質(zhì)量等方面，完成了預定的目標。

 

 

記者：應該說南水北調(diào)通水這十年經(jīng)歷了第一個十年的考驗，但是未來，你還會關注南水北調(diào)整個工程什么樣的問題？

 

鈕新強：中線一期工程一定程度上解決了北方缺水的難題，但是從現(xiàn)狀來看，一期工程95億立方水，遠遠沒有達到我們理想狀態(tài)，我們北方水資源短缺的狀況還依然非常嚴峻。所以根據(jù)中央要求，我們現(xiàn)在實施了引江補漢工程，后期利用引江補漢工程把三峽和丹江口水庫這兩個連起來，在這個95億的基礎上面，我們可以往北方提高到115億。這個工程已經(jīng)在實施了。

 

記者：從設計規(guī)劃的角度來講的話，你希望未來對于南水北調(diào)工程所發(fā)揮的理想的愿景是什么？

 

鈕新強：有水是最大的、喝好水是更大的效益。我想通過這個的實施來保障生態(tài)環(huán)境的安全，是我們的責任，當然也是我們努力的方向，也是我們事業(yè)的方向。

 

制片人丨劉斌 沈公孚

 

記者丨古兵

 

策劃丨陳朋

 

編導丨沈公孚

 

總臺記者丨金珠

 

攝像丨劉洪波 楊帆 高忠

 

河南省淅川縣委宣傳部 協(xié)助拍攝