文／唐 婷

據(jù)新華社報(bào)道，5月13日下午，習(xí)近平總書記在河南省南陽(yáng)市淅川縣考察南水北調(diào)中線工程。

中線工程全長(zhǎng)1432公里，累計(jì)供水逾380億立方米，惠及沿線20余座大中城市約7900萬人，一路北上的南水正在改變北方的模樣。

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。讓我們從源頭走來，看看一渠清水北上背后的科技力量。

大壩“長(zhǎng)高” 清水自流

要想一渠清水自流北上，讓庫(kù)區(qū)大壩“長(zhǎng)高”是第一道難題。

丹江口庫(kù)區(qū)位于湖北、河南交界處，是南水北調(diào)中線的水源地。實(shí)現(xiàn)南水自流進(jìn)京，需要增大庫(kù)容。

壩高水漲，才能使大壩在滿足防洪、發(fā)電、通航的基礎(chǔ)上，肩負(fù)起清水北上、潤(rùn)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。

如何讓新老混凝土“永結(jié)同心”，并且“血肉相連、健康成長(zhǎng)”，這是加高工程遇到的關(guān)鍵技術(shù)難題。對(duì)此，國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“丹江口大壩加高工程關(guān)鍵技術(shù)研究”課題組進(jìn)行了科研攻關(guān)。

為確保加高工程萬無一失，長(zhǎng)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(guó)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)改造后的大壩加高到176.6米，水庫(kù)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(yáng)孤柏嘴處黃河河床底部開鑿兩條長(zhǎng)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。

為保障穿黃工程的順利實(shí)施，國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“復(fù)雜地質(zhì)條件下穿黃隧洞工程關(guān)鍵技術(shù)研究”課題組提供了有力的技術(shù)支撐，先后解決了包括抗震在內(nèi)的13項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。

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(guó)第一次采用大直徑隧洞穿越黃河，也是我國(guó)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(guó)內(nèi)最深的調(diào)水豎井、國(guó)內(nèi)穿越大江大河直徑最大的輸水隧洞、國(guó)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(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)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。

2020年5月9日至6月21日，通過優(yōu)化調(diào)度，中線一期工程首次以420立方米每秒設(shè)計(jì)最大流量輸水，并借機(jī)向沿線39條河流生態(tài)補(bǔ)水9.5億立方米，提升了華北地區(qū)地下水超采綜合治理成效，驗(yàn)證了工程大流量輸水能力，集中檢驗(yàn)了工程質(zhì)量和運(yùn)行管理水平。

水利部南水北調(diào)工程管理司司長(zhǎng)李鵬程表示，“十四五”期間，將聚焦“南水北調(diào)高質(zhì)量發(fā)展”這一主題，在加強(qiáng)南水北調(diào)東中線一期工程運(yùn)行管理，確保工程安全平穩(wěn)運(yùn)行，保障供水、工程和水質(zhì)安全的基礎(chǔ)上，不斷提升工程綜合效益。加快數(shù)字南水北調(diào)建設(shè)，通過數(shù)字化、智慧化工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)工程運(yùn)行管理預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案現(xiàn)代化。推進(jìn)東中線后續(xù)工程建設(shè)，深化西線工程方案比選論證，進(jìn)一步優(yōu)化我國(guó)水資源配置格局，為確保國(guó)家水安全提供堅(jiān)實(shí)支撐。