遠(yuǎn)水解近渴 惠及1.85億人的超級(jí)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(jì)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(guó)水資源分布格局的超級(jí)工程中，鈕新強(qiáng)院士的身份是南水北調(diào)中線工程的主持設(shè)計(jì)者。

 

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

 

 

鈕新強(qiáng)：幾十年的發(fā)展導(dǎo)致了嚴(yán)重結(jié)果，我們地下水嚴(yán)重超采。像北京、河北一些地區(qū)形成了巨大的“漏斗”。因?yàn)槌?，地下水不斷下降，生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重沖擊。從科學(xué)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(gè)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(jì)是超過了100%，什么概念？對(duì)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(yán)重后果會(huì)是什么樣？

 

鈕新強(qiáng)：對(duì)整個(gè)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(gè)功能就是恢復(fù)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(zhǎng)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(diǎn)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(shì)差讓江水自流。

 

 

當(dāng)時(shí)，鈕新強(qiáng)40歲，他參與了三峽工程從設(shè)計(jì)論證到建成運(yùn)行的全過程，從一名普通的技術(shù)人員逐漸成長(zhǎng)為三峽工程設(shè)計(jì)的主要負(fù)責(zé)人之一。2002年，轉(zhuǎn)企改制的長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院成立，鈕新強(qiáng)擔(dān)任首任院長(zhǎng)，主持南水北調(diào)中線工程設(shè)計(jì)。

 

 

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

 

鈕新強(qiáng)：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(dāng)然這個(gè)帶來了工程技術(shù)難度的增加，為了保證這個(gè)水質(zhì)，最后大家也達(dá)成共識(shí)，采用立交的方式。

 

 

加高丹江口大壩是中線工程實(shí)施過程中遇到的第一個(gè)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(huì)改變?cè)兴畨蔚膬?nèi)部應(yīng)力，帶來風(fēng)險(xiǎn)；

 

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(shè)，大壩加高完成，監(jiān)測(cè)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(duì)的難題就是前線立交帶來的“上天入地”。上天，就是通過架設(shè)渡槽來運(yùn)水。渡槽，是“從天上穿過”的水道。

 

 

鈕新強(qiáng)：實(shí)際上，這個(gè)造槽技術(shù)在某種意義上，技術(shù)難度不比造橋低。我們發(fā)明的大型造槽機(jī)技術(shù)非常先進(jìn)，自動(dòng)化程度非常高。它基本上完全是通過機(jī)械自動(dòng)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(yùn)行沒有出現(xiàn)異常。

 

說完“上天”，再說“入地”。當(dāng)水源抵達(dá)鄭州滎陽(yáng)后，怎么穿越黃河？全世界都在關(guān)注這個(gè)問題。

 

 

鈕新強(qiáng)：當(dāng)時(shí)有兩類方案，一個(gè)叫上天，一個(gè)叫入地。經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的論證，首先這兩類方案都做到平行的深度，一個(gè)團(tuán)隊(duì)做渡槽的，另一個(gè)團(tuán)隊(duì)做地下的，同時(shí)進(jìn)行。

 

渡槽的方案，當(dāng)時(shí)以黃河水利委員會(huì)的功能技術(shù)隊(duì)伍為主；長(zhǎng)江水利委員會(huì)以長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院為主“做洞子”，就是入地的方案。每次的技術(shù)論證爭(zhēng)論非常激烈，這兩個(gè)方案客觀上來講都有優(yōu)點(diǎn)，也都有缺點(diǎn)。最后考慮到渡槽這個(gè)方案，沿著這個(gè)黃河跨越的時(shí)候，有很多的墩子，黃河在我們跨越這個(gè)河段，它是一個(gè)游蕩性的河流，指在不同的來水條件下，它的主洪道在擺動(dòng)，從防洪的角度來講，希望河勢(shì)比較穩(wěn)定。那么這些墩子會(huì)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(zhǎng)度超過4公里的隧洞，但黃河的河床之下，地質(zhì)條件很復(fù)雜，軟土層有80米厚，中間還夾雜著黏土軟土層，這是盾構(gòu)機(jī)作業(yè)最怕的地質(zhì)條件。

 

 

鈕新強(qiáng)：我們有一句話，上天容易，入地難。城市里搞地鐵的盾構(gòu)隧洞比較多，但是那個(gè)土壤條件或者地理?xiàng)l件相對(duì)河床里這種瘀沙要好得多。河床里非常軟、非常細(xì)，地震液化使工程結(jié)構(gòu)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(shù)挑戰(zhàn)是非常巨大的。

 

 

近兩年的時(shí)間里，鈕新強(qiáng)和團(tuán)隊(duì)，在黃河之下23米至32米處，更換了盾構(gòu)機(jī)刀頭幾百次，兩個(gè)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(qiáng)：膨脹土，遇水以后就軟化，它的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)就非常低，穩(wěn)不住。我必須經(jīng)常到現(xiàn)場(chǎng)，大家要討論決策關(guān)鍵的一些技術(shù)問題。我們?cè)寒?dāng)時(shí)的一個(gè)副總工程師符志遠(yuǎn)總工，他是當(dāng)時(shí)年紀(jì)已經(jīng)很大了，長(zhǎng)期住在現(xiàn)場(chǎng)，所以這些老同志我覺得奉獻(xiàn)精神還是非常大的。

 

 

2014年的12月12日，總長(zhǎng)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(kù)的一類水到達(dá)了終點(diǎn)北京團(tuán)城湖，為了這一刻，鈕新強(qiáng)他們挖了8.8億方土石量，相當(dāng)于挖了63個(gè)西湖。澆筑了三千多萬(wàn)方的混凝土，相當(dāng)于兩個(gè)三峽大壩。用鋼量達(dá)到了178萬(wàn)噸，相當(dāng)于43個(gè)鳥巢的用鋼量。十年中，這一超級(jí)工程在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)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(yù)定的目標(biāo)。

 

 

記者：應(yīng)該說南水北調(diào)通水這十年經(jīng)歷了第一個(gè)十年的考驗(yàn)，但是未來，你還會(huì)關(guān)注南水北調(diào)整個(gè)工程什么樣的問題？

 

鈕新強(qiáng)：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(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)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(yán)峻。所以根據(jù)中央要求，我們現(xiàn)在實(shí)施了引江補(bǔ)漢工程，后期利用引江補(bǔ)漢工程把三峽和丹江口水庫(kù)這兩個(gè)連起來，在這個(gè)95億的基礎(chǔ)上面，我們可以往北方提高到115億。這個(gè)工程已經(jīng)在實(shí)施了。

 

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

 

鈕新強(qiáng)：有水是最大的、喝好水是更大的效益。我想通過這個(gè)的實(shí)施來保障生態(tài)環(huán)境的安全，是我們的責(zé)任，當(dāng)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(dǎo)丨沈公孚

 

總臺(tái)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