1月7日，丹江口大壩的加高工程現場。 陳華平攝 



圖為南水北調工程東、中線示意圖。

　　過新庫制

　　引南水入北方，就是將夢想搬進現實。滾滾流水，要征服的不僅是遙遠的陌生旅途，同樣還要歷經不同氣溫的變換。

　　南水北調，這一迄今為止規模最大的調水工程，已于2002年12月27日付諸實施。2008年奧運會前中線一期京石段工程要具備年向北京應急供水4億立方米的能力。

　　隨著通水目標日益臨近，沿線百姓都很關心，南水北調工程面臨的技術難題如何解決，如何確保一江清水向北流。  

　　“與傳統水利工程不同，南水北調工程所涉及的許多軟科學與硬技術是世界級的，是水利學科與多個邊緣學科聯合研究的前沿領域。”國務院南水北調辦副主任寧遠如是說。

　　難關之一：長江水如何穿越黃河

　　河底隧道采取雙洞方案，同時方便維護搶修

　　“穿黃工程是南水北調中線的‘咽喉工程’，是南水北調技術難度最大的工程之一。”國務院南水北調工程建委會專家委員會秘書長汪易森說，穿黃方案只有兩種選擇：要么在黃河下面打隧洞，要么在黃河之上建渡槽。

　　與渡槽方案相比，隧洞方案對河勢影響相對較小，給該河段的治理開發留有較大余地，可免受溫度、冰凍、大風等不利因素影響。因此，經過多次科學論證，最終選擇了隧洞方案。

　　據介紹，穿黃工程位于河南省鄭州市以西約30公里處，兩條隧洞是工程最重要的建筑物，每條隧洞長3．45公里，隧洞內徑7米，深達黃河河床底部35—50米處的沙層中，技術含量高，施工難度大。

　　中線穿黃工程項目部總工程師王江濤介紹，由于盾構機十分龐大，長達數十米，在隧洞開掘前必須為其修好施工通道，也就是施工豎井。據悉，黃河北岸的施工豎井內徑均為18米，外徑22米，開挖深度約77米。施工通道建成后，盾構機的各個部分將被依次放進去，并在下面進行組裝。組裝完畢后的盾構機就像一個體格龐大的怪獸，能不斷向前開挖隧洞，并將大量泥沙通過豎井輸送出來。

　　與公路、鐵路等隧洞不同，穿黃隧洞為輸水洞，既要考慮隧洞外部的黃河水和土層壓力，還必須考慮洞內水流的壓力，因此隧洞實行的是雙層襯砌結構，內外兩層襯砌管片厚度分別為45厘米和40厘米。

　　隧洞“患病”怎么辦？王江濤介紹，隧洞建成后，維護時可關閉雙洞隧道中的一個，對另一隧洞進行維護和搶修。雙洞隧道內直徑為7米，維修車輛可直驅入洞。根據設計，隧洞每年有15天至30天檢修期，每3年至5年安排30天至60天大修。

　　難關之二：丹江口水庫加高擴容

　　大壩加高加厚，新舊混凝土“咬合”有講究

　　漢江、丹江交匯而成的丹江口水庫，是南水北調中線的源頭。162米高的丹江口水庫大壩的巨大壩體和群山將江水穩穩地攏成一個“水盆”。據悉，目前丹江口水庫總庫容是174．5億立方米，大壩加高后，蓄水位將提高至170米，相應庫容增加到290．5億立方米，相當于增加了兩個半北京密云水庫。

　　汪易森說，要保障中線多年平均95億立方米的調水水量，丹江口大壩必須“增高”，水庫必須“增肥”。但要在30多年前興建的丹江口大壩上加高加厚（貼坡），新老混凝土如何結合是面臨的最大技術難題，國內尚無成熟的經驗和工程實例。

　　如何讓新老混凝土“合二為一、結成一體”，并且“骨骼強壯”？依據大量的計算分析及參考國外有關工程的成功經驗，丹江口大壩新老混凝土結合采取以直接澆筑為主，在壩頂及下游壩坡現澆混凝土方式加高培厚，適當放緩擋水壩段下游坡，以滿足大壩擋水時穩定和應力要求；在接合面豎直縫面及斜縫面設置梯形鍵槽，使整個壩體較好地聯合受力。為保證新老混凝土更好地結合成一個整體，施工時還必須采取嚴格的溫控措施。

　　據最新統計，大壩加高工程進入混凝土澆筑高峰期，全年累計澆筑混凝土43．86萬立方米，完成了近35％，施工質量合格率達到了100％。大壩加高工程完成后，不僅可實現擴容，同時也能將漢江中下游防洪標準由20年一遇提高到100年一遇。

　　難關之三：冰凍期輸水防止斷流

　　控制水流形成冰蓋，實行冰蓋下輸水

　　南水北調中線輸水干線長、溫度變化大，由南往北跨越北緯33°—40°，氣候由溫和區走向寒冷區，中線河南安陽段以北，渠水在冬季會結冰，控制不好，很容易會出現流冰、冰塞等威脅，影響輸水能力和工程安全。

　　汪易森說，冰期輸水在國內有過嘗試，如京密引水、引黃濟青等項目都采用冰蓋下輸水技術，為冰期輸水提供了可靠的經驗。具體方法主要是：科學預測河流的結冰期，在形成冰蓋前，提高渠道水位，通過控制流量、流速，讓水面形成穩定的冰蓋，然后采取冰覆蓋下輸水；在冰蓋輸水期間保證輸水穩定，防止冰蓋破壞；當氣溫回升時，要控制水位、流量，確保冰蓋就地消融不產生流冰，避免了產生冰塞的條件。

　　“冰期輸水應該是有規律可循的。”汪易森介紹說，國內許多科研機構經過大量研究，對冰的原型觀測及冰水力學數學模型的建立均提出了新的思路和方法，為南水北調中線工程實現冰期輸水奠定了基礎。目前南水北調冰期輸水課題已列入“十一五”科技支撐計劃重大項目，相信通過研究沿線多年氣候資料、冰情變化規律等，能夠解決南水北調冰期輸水問題。

　　難關之四：治理膨脹土變形滑坡

　　防滲施壓，控制含水量和膨脹率

　　“膨脹土是一種特殊性質的土，遇水膨脹，就成了‘橡皮泥’；失水收縮，干縮龜裂，是工程的又一個難題。”汪易森說，南水北調中線輸水總干渠經過的南陽、沙河及邯鄲等地均分布有膨脹土，累計長度達300多公里，約占總干渠全長的27％。

　　上世紀60年代末期至70年代初期，在南水北調中線陶岔渠首工程地質勘察、設計和施工中，長江委院勘測部門就認識到這種裂縫粘土難治，在1970年陶岔渠首施工過程中，開挖出的膨脹土渠坡上陸續發生了14處滑坡。

　　汪易森說，如果不針對膨脹土的特殊性質“對癥下藥”，其結果可能既耗費了大量財力和物力，又達不到治理目標。對膨脹土邊坡的處理思路，主要從穩定膨脹土含水量和限制膨脹率兩方面考慮，前者是采用工程措施防止渠道滲水、地下水、大氣雨水等入滲膨脹土，使膨脹土保持穩定的含水量，不產生膨脹變形；后者主要是用壓重方式施加預壓力，限制膨脹土變形在抗剪強度允許消減范圍內，不使膨脹土變形影響邊坡穩定。這兩種思路是南水北調中線干線膨脹土渠段表層滑坡處理的主要出發點。

　　為此，將通過不同處理方案的實驗室試驗、輔助實驗和現場試驗，尋找安全可靠、經濟實用的新方案，替代大規模取土方案，指導設計和施工，力爭較好地解決占壓耕地良田問題。

　　鏈接

　　南水北調一期工程分東線一期和中線一期兩條調水線路。

　　東線工程從長江下游揚州附近抽引長江水，利用京杭大運河及與其平行的河道逐級提水北送，在山東境內出東平湖后分兩路輸水：一路向北，經隧洞穿過黃河，自流到天津，輸水主干線全長1156公里；另一路向東，通過膠東地區輸水干線經濟南輸水到煙臺、威海，全長701公里。

　　中線工程常被形容為“一庫清水通過一條長渠，連接湖北和京津”。“一庫清水”指的是長江支流漢江上的丹江口水庫，調水的終點是北京團城湖、天津。中線工程主要采用渠道輸水方式，輸水總干渠長1427公里。為提高供水保證率，防止總干渠水質污染，中線輸水干渠與交叉河流全部立交，渠河分流，互不干擾。