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中國調水工程實現跨越:從引灤入津到南水北調

時間:2009-08-27 15:51   來源:科技日報

 

中線大規模襯砌機施工 張存有攝

 

  北京居民現在只要打開水龍頭,那汩汩流出的,就有南水北調京石段工程引來的冀水。今年6月,北京日供水278萬立方米中,有170萬立方米是通過該工程從河北調來的。截至目前,北京,作為南水北調首個受益城市,已受水3億立方米。將來,北京人還要喝上南方調來的長江水。

  南水北調東線和中線建成後,直接受益人群將達到兩至三億人。

  調水,中國古已有之。早在2400年前開鑿的京杭大運河,成為溝通海河、黃河、淮河、長江、錢塘江五大水係而縱貫南北的水上交通要道;2200年前修建的都江堰引水工程,灌溉成都平原,成就了四川“天府之國”的美譽。新中國成立後,這個有著悠久水文化傳統的民族正創造著一個個新的調水神話……

  從引灤入津到南水北調,見證中國調水工程的技術創新能力正在實現質的跨越。

  引灤入津:“自來水能腌鹹菜”的歷史結束了

  上世紀80年代初,民諺講天津四大怪,其中一怪就是自來水能腌鹹菜。

  天津經濟迅速發展,人口猛增,用水量急劇加大。而主水源海河上遊卻由于修水庫、灌溉農田等,流到天津的水量大幅減少,造成供水嚴重不足,居民只有飲用苦鹹水。

  國家決定,實施引灤入津工程。

  灤河在距天津幾百里外的河北省遷西和遵化地區,“引灤入津”就是把灤河上遊的潘家口和大黑汀兩個水庫的水引進天津市。1982年5月,引灤入津工程正式開工。

  施工中最艱難的是要穿越我國地質年齡最古老的燕山山脈,在200多條斷層中修建一個長逾12公里的引水隧洞,這條最長的水利隧洞,成了引灤入津的“卡脖子”工程。正如順口溜形容的:“地下水長流,坍方沒個頭,石如豆腐渣,誰見誰發愁。”

  1981年隆冬,為早日打通隧洞,先遣部隊開到現場。時任鐵道兵第八師副參謀長的景春陽請來專家辦技術培訓班,老兵和新兵坐在一起,像小學生一樣聽專家講著“新奧法”“光面爆破”“非電爆破”等新名詞兒。

  景春陽回憶說,在那個沒有先進機械設備的年代,這條隧洞,如果從一頭開挖要30年,從兩頭開挖要15年。

  可是,幹渴的天津,不能等待。

  官兵們硬是用了1年零4個月就將隧洞打通,創造了當時全國日掘進6.8米的最高紀錄。有17名鐵道兵戰士為打通隧洞獻出了寶貴生命。

  1983年9月5日上午8時,全長234公里的引灤入津工程正式向天津送水。9月11日,人們打開自來水管,甘甜清澈的灤河水流進千家萬戶,舉城歡騰,結束了喝苦鹹水的歷史。

  引灤入津工程,只是新中國成立後跨流域調水工程取得長足發展的一個縮影。江蘇修建的江都江水北調工程,廣東修建的東深引水工程,山東修建了引黃濟青工程,甘肅修建引大入秦工程,新疆修建的引額濟烏等工程,都成為當地農業、工業、城市和人民生活的命脈。

  而新中國調水史冊上最值得濃墨重彩的一筆,則是目前世界上規模最大的調水工程——南水北調。 

  一方水土養幾方人:論證規劃了五十載的戰略構想

  在中國水資源分布圖上,寫著這樣兩個不等式:第一,佔全國徑流量80%以上的長江流域及以南的河流,水量充沛,僅長江每年就約有超過8000億m3水量白白流入大海;第二,人口、糧食產量、GDP均佔全國總量的1/3的黃淮海流域,水資源量只有全國總量的7.2%。

  南方為洪澇所累,北方為幹旱所苦。1952年,毛澤東主席視察黃河在聽取有關匯報後提出:“南方水多,北方水少,如有可能,借點水來也是可以的。”

  南水北調,“一方水土養幾方人”的宏大戰略構想,從此拉開了規劃研究的序幕。

  調不調,從哪調,調多少,怎麼調……5部委(局),9省(直轄市),24個不同領域的規劃設計及科研單位;6000人次的知名專家,110多人次院士參與的獻計獻策;100多次研討會,百余種比選方案,爭論與規劃相伴相生。

  從水利部副部長到國務院南水北調辦公室主任,張基堯親自參與了後期規劃的研究、論證和建設管理過程。

  經過上世紀50年代以來的勘測、規劃和研究,在分析比較50多種規劃方案的基礎上,分別在長江下遊、中遊、上遊規劃了三個調水區,形成了南水北調工程東線、中線、西線三條調水線路。通過三條調水線路,與長江、淮河、黃河、海河相互聯接,構成我國中部地區水資源“四橫三縱、南北調配、東西互濟”的總體格局。

  2000年,朱鎔基主持召開國務院南水北調工作座談會,確定了“三先三後”原則,即先節水後調水、先治污後通水、先環保後用水。2002年10月,張基堯就國務院審查意見,向全國人大常委會和全國政協作了匯報。當年12月23日,國務院正式批復《南水北調工程總體規劃》。為了這個規劃,用了整整50載歲月。

  迄今為止,全世界40多個國家有400多項調水工程,南水北調是當今世界上最大的遠距離、跨流域、跨省市調水工程。

  南水北調在張基堯心目中承載著太多的意義。有別于其他工程,他認為首先是規模大。“綜觀國內外調水工程,真正跨流域調水的很少。南水北調橫跨四大流域,不僅僅是解決水資源補給的問題,是在更大范圍內進行水資源優化配置。“除此之外,南水北調東、中線加起來長度近3000公里,長距離調水工程受氣候的變化影響很大,工程建設和運行的要求非常高;南水北調三條線共調水448億立方米,相當于一條黃河的水量;僅中線跨渠橋梁就有1800多座,跨越公路、鐵路、油氣管道一共幾千處。除了規模不同,南水北調的工程目標、涉及領域和技術管理都面臨巨大挑戰。

  穿湖越河的跨越:突破世界級的硬技術和軟科學

  “一渠清水送北京。”南水北調中線“一江清水”的水源所在地,就是位于湖北與河南交界處的丹江口水庫。

  僅就中線而言,要使水源的丹江水庫增大容量,抬高水位,必須讓舊壩“長高” “增肥”,保證新老混凝土連接、聯合受力,以便一庫清水一路自流北上;要使渠道經過數百公里膨脹土(岩)地段,必須制伏其遇水膨脹,失水收縮的無常特性,始終保持健全“體型”和良好“身段”。

  像這種國內外尚無類似工程實踐經驗的技術難題,在南水北調施工中數以百千計。

  “南水北調由150多個設計單元工程、2700多個單位工程組成,且建築物種類眾多,技術要求高,面臨著很多技術難題。”張基堯認為,與傳統水利工程不同,南水北調工程所涉及的許多硬技術和軟科學是世界級的,是水利學科與多個邊緣學科聯合研究的前沿領域,目前已有相當數量的科技成果應用于工程建設。

  2008年9月28日,期盼已久的冀水開始滋潤幹渴的北京。

  北京西四環五棵松:地上,車水馬龍,人流如織;地下,列車呼嘯,來回穿梭。在立交橋、街道、地鐵垂直疊加的最下層,兩條涵洞正靜悄悄地穿越著各種管網,輸送著來自河北水庫的一渠清水,向團城湖流去……而輸水暗涵結構的頂部,僅隔3.67米距離的地鐵結構最大沉降值,不到3毫米,創下世界之最。

  談到技術創新,張基堯如數家珍:中線穿黃工程,要從黃河底下復雜的地層中開鑿數千米的隧洞,承載內外水壓,克服以往盾構施工尚未遇到頑石、枯樹等,並保證隧洞不漏水;北京段PCCP管道工程是國內首次大規模使用直徑4米、雙排、埋深高達20米的預應力鋼筒混凝土管的項目,在國際上也絕無僅有,加之工程沿線地形復雜,從生產、運輸到安裝,攻克多個技術難關,管道制作就獲得兩項國際專利……

  張基堯自上個世紀70年代就開始從事水利水電建設。他經歷並告別了傳統水利水電建設“吃大苦,流大汗,設計手工計算,施工肩挑人抬”的落後方式,親身參與並見證了南水北調提升水利工程技術創新能力的全過程。

  “在技術上,南水北調必須結合國情,實現自主研發和引進消化吸收再創新相結合。”張基堯舉例說,在引進、消化國外技術的基礎上,我們結合我國地質情況、施工強度、氣候條件進行改造,自主研制成功了大型渠道混凝土機械化襯砌施工成套設備。比國外的設備自重降低2/3,價格降低80%,還出口到巴基斯坦、馬來西亞等很多國家。

  “南水北調中線‘咽喉’——穿黃工程雖然使用的德國盾構機,但我們技術人員進行了改造,把透水密封三道加成四道,增加中心保護刀和邊緣保護刀,提高了密封性和刀盤的剛度、強度。貫流泵的設計當中也加以改造,解決了泵裝置的氣蝕性能,提高了水泵的使用效率。”張基堯說。

  南水北調東中線渠道,它們就像兩串美麗的項鏈,串聯起沿線連綿分布如同珍珠般的數百工程建築物,構建成一個巨大水網,在廣闊的神州大地上鋪展開來——渠道蜿蜒而馳,水閘櫛比鱗次,橋梁淩空飛架,低壓暗涵隱身前行……而支撐這一切的都是技術創新! 

  堅定治污的信心:科技支撐關係民生的綜合性生態工程

  “以往國內的調水項目如引灤入津等,絕大多是單一目標,有的以農業灌溉為目標,有的以生活用水為目標。”但在張基堯看來,南水北調工程的建設是多目標的,不僅是水資源配置工程,更是一個造福人民的綜合性生態工程。工程實施後,將極大地提高受水區水資源與水環境承載的能力,向沿線城市供水,同時把城市侵佔的一部分農業用水和生態用水償還給農業和生態。在某種意義上是工業反哺農業,城市反哺農村。同時,還涉及社會層面的徵地移民、水污染治理、生態環境及文物保護等。這些都是科學發展觀在南水北調領域的生動實踐。

  經濟、社會、環境、文化、科技,多種現實挑戰交錯在一起,為此,張基堯如履薄冰。“我們要著力理念和體制創新,著力探索和研究國外調水工程沒有遇到的問題。”比如,處理好調水工程和水污染治理的問題,一方面嚴格執行“三先三後”原則,另一方面加大了水污染治理的力度,專門編制了東線水污染防治和中線丹江口庫區上遊水污染及水土保持規劃,並著手實施。

  例如東線治污線路要經過山東南四湖,由于周邊水質差,國內專家把南四湖的治理稱為“世界第一難”。張基堯回憶說,當初有人建議,幹脆就是修個渠道繞過去,不從湖里走。“‘繞過去’能解決南水北調本身的問題,但不能解決全國水污染治理的問題”,張基堯說,“南水北調就是集中人力物力財力來解決治污,如果我們都解決不了,大家何來信心?”

  東線為滿足調水水質要求,安排治污項目426項,投入140億元,通過堅持“治、用、保”並舉,綜合治理流域污染,目前已經取得初步成效。張基堯笑稱自己有了底氣和信心。

  調水與治污,正是對綜合國力的檢驗。南水北調工程在規劃階段的投資額近5000億元,國家批復的可研階段東、中線一期工程的投資達2546億元。

  “如果放在新中國成立初期,或者十年前,我國經濟和技術實力難以支撐這麼浩大的工程。但現在我們可以說,全世界水利工程的科技前沿都在中國。”張基堯告訴記者,每次出國,國外同行都非常羨慕他,羨慕中國綜合國力強,能夠集中力量辦大事,羨慕南水北調等水利工程推動了世界水利科技的進步,而中國的科學家更是受益其中。(陳磊)

編輯:楊笑
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