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[景观] 一江汉水向北流

  中国的河流大多自西向东流,而清清汉江水要越过江淮分水岭踏上漫漫的北上路。全长1277公里的总干渠将穿过中国的两大暴雨区、两大地震区以及膨胀土区和矿井沉陷区,这条架高了的人工大河是否能够一路走好?



  南水北调中线的渠首——陶岔,位于河南南阳市淅川县香化镇。当年,为实现“引汉济黄”的伟大构想,从1958年9月到1961年底,南阳市先后动员了3万多民工投入到丹江口水源工程的建设当中。图为已建成的引丹总干渠。摄影/陈仲元


  丹江口的怪圈


  我现在就站在丹江口水库的大坝上,映入眼帘的是满满一池碧水。


  “襄阳逢汉江,宛似蜀江清”,这是宋代文豪苏轼留下的感慨。名列长江九大支流之首的汉江出秦岭,越巴山,蜿蜒绵长地流经900多公里后,在这里被丹江口水库拦腰截断,形成“亚洲第一大人工湖”。


  我来到丹江口水库这天气温接近0℃,虽然穿着厚厚的抓绒衣服,仍然觉得寒气刺骨。在坝下发电机房的出水口下游不远,我发现了一个冬泳者,他那健壮的身体在水中若隐若现。


  我跨下河堤,向江边走去,细碎的鹅卵石在脚下发出清脆的响声,“嘿”,我向他喊道,“冷不冷?”


  “还行,” 冬泳者慢慢地从水中走上岸来,然后使劲用毛巾擦干身上的水,直擦得皮肤发红。


  “经常游吗?”我问道。


  “有6、7年了。”


  “水好吗?”


  “你觉得呢?” 他抬起头来笑了笑。


  对于冬泳者的反问,我想苏业助更有发言权。作为汉江水文局的前任局长,他在这里干了20多年。面对我的问题,这位年逾六旬的老局长笑而不答,他说我先给你讲一个故事。2004年上半年,有一个来自天津的考察队来到丹江口,其中一个人拿出两瓶矿泉水,当众倒掉一瓶之后再从水库中盛满水。


  “你猜怎么着,”苏业助呷了一口桌上的茶,故意停顿了一下,“最后考察队所有的人都没有尝出哪瓶是矿泉水,哪瓶是丹江水。”



  汉江发源于陕西省宁强县大安镇,全长1577公里,在武汉汇入长江。如今,汉江的一江清水已成为华北地区渴求的生命之源,是重组中国水资源命脉的重要水源区。摄影/税晓洁


  苏业助说,丹江口水库水质优于2级,水库上游污染较小,清水入口甘甜。更难得的是,这里不仅水质好,而且水量充足,素有“人造海洋”之称,总库容可达209亿立方米,等于全国每人平均有近20吨水存放在这里,是南水北调东、中、西三条线中最理想的水源区。



  我国唐代诗人李白曾写下“遥看汉水鸭头绿,恰似葡萄初酸酷”的诗句,时至今日,汉江依然保持着翠玉般的水体,其优良的水质使丹江口水库成为当地冬泳爱好者的天堂。


  在来丹江口之前,我看了一份有关南水北调的资料。根据规划,中线工程每年要从汉江上游的丹江口水库调出130亿立方米的水。汉江在丹江口水库处的平均年径流量为363.6亿立方米,调水量占平均年径流量的36%。一些反对意见认为,汉江作为一个自然河流生态系统,是无法承受平均流量减少36%的冲击的,况且自然河流有丰水年、枯水年,这里所提供的363.6亿立方米只是一个多年算术平均值,在自然条件下,汉江并不是每年都有363.6亿立方米的流量。在最枯年份,丹江口水库处的年径流量与向北方的调水量相当,就是说几乎100%的水量都要调到外区域去。在这种情况下,汉江河流生态系统必然面临死亡。


  “汉江的最枯年份年径流量有多大? ” 我望着苏业助。


  他拿出一份资料,稍微停顿了一会儿,“1999年,176亿立方米。”


  “176亿立方米如果调出130亿立方米,” 我说,“那汉江下游几乎就没水了。”


  “你说的问题确实存在,所以在最新的规划中已经将中线一期工程中的调水量减为95亿立方米。” 苏业助说。


  “95亿立方米也超过最枯年份年径流量的50%,”我说,“到那时我们是保证向北方调水呢,还是维持汉江的生态系统?”


  “这种情况很少出现,”苏业助无奈地笑了笑,合上手中的资料,“如果再次出现,就只有依靠工程手段来解决了。”



  黄家港水文站是丹江口水库的出库控制站,始建于1953年,从1954年至今已有50年完整可靠的实测年径流量资料。从图中我们可以看出汉江年径流量在年际间是分布不均匀的,相差悬殊,最大达783亿立方米(1964年),最小只有176亿立方米(1999年),相差4.4倍。在1991-2002年连续12年为枯水年。


  我明白苏业助所说的工程手段是指丹江口水库加高工程,而具体负责工程实施的是汉江水利水电公司。在丹江口一个安静的大院里,我见到了该公司的总经理贺平,这位长期从事汉江开发的水利工程师,说起工程来简直是滔滔不绝。


  贺平告诉我,丹江口水库的兴建与南水北调有着千丝万缕的关系。1958年,在成都政治局会议上,中央作出兴建丹江口水利枢纽的决定。当时设想,从汉江丹江口向华北引水,设计丹江口大坝蓄水位170米,周总理在兴建丹江口枢纽的批示中也指出:“丹江口枢纽近期以防洪、发电、航运为主,但不排斥远景引汉济淮济黄。”然而,丹江口水利枢纽建设期间,国家遭遇三年自然灾害,中苏关系紧张,参与设计的苏联专家撤走。继续实施南水北调,已为当时国力所不能承受,迫不得已,只有修改最初设计,先建一期工程,将大坝蓄水位由170米降到157米,待以后国力允许时,再复建至170米。



  丹江口水利枢纽工程位于湖北省丹江口市,汉江与其支流丹江汇合口下游800米处。初期工程于1958年兴建,1973年建成,是汉江上最大的水利工程。它由挡水建筑物、发电建筑物、通航建筑物、引水建筑物等组成。大坝长1141米,最大坝高97米,电站为坝后式厂房,装机容量为100万千瓦。摄影/刘铁军


  “丹江口水库现在的库容为174.5亿立方米,汉江流域正常年份入库流量363.6亿立方米,因此目前水库仅能调节部分多余水量,这称为不完全年调节,”说到这里,贺平提高了语调,“如果丹江口大坝加高到176.6米,相应库容增加到290.5亿立方米,就基本能拦蓄年度内全部来水量,做到完全年调节。这样不但能提高南水北调中线一期工程供水95亿立方米的保证率,而且能基本使丹江口以下的汉江段不出现长时期的断流。”


  “加高大坝确实能够提高供水保证率,”我说,“但这并没有从根本上解决丹江口以下汉江两岸的人们生活用水和工农业用水问题,而一旦遇到连续枯水年情况将会更加严重。”


  “你这个问题问得好,” 贺平笑起来,他拿出一张汉江中下游的工程规划图,“我们还有引江济汉等补偿工程。”


  贺平的手指在图上游移,他如数家珍地告诉我,汉江下游将建一系列的工程来改善枯水期两岸用水和航运条件。在他向我描绘明天的美好蓝图的时候,一个念头却强烈地占据了我的脑海:牵一发而动全身。



  方城垭口这个巨大的“缺口”并不是肉眼所能看出来的,但仔细辨认,当年“襄汉漕渠”的痕迹却清晰可见,一条渐远的渠道一直延伸到村庄尽头。如今,漕渠路线已确定为南水北调中线调水线路的必经之地。


  据了解,为了补偿汉江的水源问题,长江水利委员会除了从长江枝江段引长江水途经荆州进入汉江外,还曾考虑从三峡水库以及大宁河等处引水。三峡水库的正常蓄水位只有175米,要让水从三峡水库通过隧道和明渠自流到丹江口水库,三峡工程的正常蓄水位必须在海拔195米以上,即比正常蓄水位再提高20米,这就意味着三峡工程必须再加高,成为第二个丹江口水库。如果放弃三峡大坝加高而直接从大宁河引水,就必须打100多公里长的隧道穿越大巴山,这无疑又是一个投资浩大的艰巨工程。如此循环,不断形成一个怪圈,永远需要有新的工程来弥补上一个工程引发的问题。中线工程现在的静态投资是1000多个亿,但如果把可能的后续工程算上,其投资肯定会大大超过目前的概算。到那时,我们又如何来核定中线工程的成本和水价呢?


  天造地设的方城


  地处河南省西南部的方城并不是一个能引起普通人关注的地方,尽管在历史上西汉著名外交家张骞曾封侯于此,而且据考证这里还是我国封建社会第一次农民大起义的领袖之一陈胜的诞生地,但这么多年来它一直寂寂无名。不过,随着南水北调中线工程的开工,方城开始为人们所关注。有意思的是,真正使方城能够声名远播的不是这些历史人物,而是它这里有一个垭口,并且南水北调中线工程将穿越它滔滔北去。


  南水北调作为一个跨流域的宏大工程,要将长江流域的水引向黄河流域,就必须跨越分水岭。东线工程为了跨越黄淮分水岭,所以从长江引水到黄河南岸需建设13级泵站,逐级提水,然后穿过黄河自流到天津。西线工程为了跨越长江和黄河的分水岭巴颜喀拉山,调水工程需筑高坝壅水,并开挖100公里以上的长隧洞,才能自流入黄河。惟有中线工程是个例外,跨越长江和淮河的分水岭既不需要泵站提水,也不用挖掘隧洞,因为它这里有一个天然的通道:方城垭口。



  “方城垭口”是因山地突然沉陷而形成的山间凹地,地质上称为“地堑”,它是两个同性质断层间的下降断块,其形成与地壳的水平拉伸作用有关,在背斜的轴部也常发育地堑。有名的地堑有欧洲的莱茵地堑、中国的汾渭地堑等。


  大自然鬼斧神工,在方城造就了一处古今瞩目的天然地堑:垭口两侧地面高程达200米以上,而垭口处仅为149米。地形的突然下降,为地跨长江、淮河流域的南水北调引水总干渠,创造了得天独厚的条件(图a)。如果没有这处地堑,就必须在这里开挖数公里的长隧洞,中线工程总干渠才能实现全线自流(图b)。供图/潘晓棠


  似乎上苍也知道水往低处流,知道有一天人类在重整江河时,会用得上这个神奇的“垭口”,所以特意在伏牛山和桐柏山之间留下了这个低而平坦的缺口,成为国内江河分水岭中惟一没有起伏的“奇迹”。


  方城垭口位于方城东北部,其形态为东北窄、西南宽,呈喇叭状,为南北气团进出南阳盆地的走廊,这里因风多风大,又被当地人称为“风口”。方城独特的地形地貌及其特殊的自然条件,自古以来就使深受缺水之苦的北方人民没少动过从这里穿越垭口引水北上的念头。


  在方城县城东南4公里处,有一条东西走向的长沟,被人们俗称为“始皇沟”,传说为秦始皇修筑的运河遗迹。实际上,这里是北宋初年开挖的著名水利工程“襄汉漕渠”的一段。建都开封(当时称东京汴梁)的北宋政权统治者希望能在这里筑坝置堰,调引白河水北上达于京师。宋太宗赵光义分别于公元978年和公元988年,两次降旨动用大量人力物力开沟通渠,试图修建“荆襄运河”引白河水北上,可惜由于沿途“地势悬绝,非人力所能达”而终告失败。


  由此可知,宋时的人们就已发现“方城地堑”有利于沟通南北的特殊地理条件,苦于陆路运输的艰辛,人们意欲开辟一条从南到北直达京城开封的水道。然而,囿于当时的科技水平、认知自然的能力,虽有数万人参与运河开挖,但仍未能挡住洪水的袭击,只留下100多华里的“襄汉漕渠”,蹉跎千年。


  长江设计院83岁的老专家曾本枢,早年毕业于渭水畔的西北农业大学水利系。从1953年起,30岁刚出头的曾本枢就开始参加了中线工程输水选线的踏勘,走遍了汉江向黄河输水的路线。1958年,当他闻讯另一个小组的王咸成、张怀民等人发现“方城垭口”时,他欣喜若狂。“输水线路是跑出来的,”他说,“我们甚至熟悉线路上哪一个地方有厕所。”从那以后,“方城垭口”的名字,就与南水北调中线工程的实施紧密地联系在一起了。


  参与南水北调中线工程调研、论证的专家,对“方城垭口”地理位置的优越性,有着相当一致的认识。丹江口引水渠首陶岔,与中线工程终点北京团城湖,落差达110多米,汉江水经唐白河平原,到垭口时只需开挖约20米深,就可以出南阳盆地西北部,抵达淮河流域,沿黄淮海平原西侧北行到京,或从河北徐水县西黑山分水,至天津西河闸入津。在入北京全长1277公里,或分入天津的155公里线路上,全部为自流供水。显然,这是一条经济、科学的引水线路。



  黄河水利委员会设计的渡槽方案,地点选择在郑州京广铁路桥西30公里处的孤柏嘴河段。设计中的双渡槽长度为3.5公里,每个槽净宽20米,深5米,其水渡重量相当于七八辆火车在渡槽上同时通过。


  一千多年前的“南水北调”尝试虽然由于技术水平的限制未能成功,汉江水没能越过方城垭口这个盆沿儿自流向北,但是古代劳动人民留下的“襄汉漕渠”,却在千年后发挥了重要作用:南水北调中线工程的“清水长廊”纵贯南北,横跨长江、淮河、黄河、海河四大流域,润泽河南、河北、天津、北京四地。古人没有实现的梦,千年后终于要变为现实。


  黄河的渡过


  中线工程总干渠的二期工程通过能力为每年130亿立方米,相当于中国第二大河流黄河的平均年径流量的四分之一。如何让两条大河相交而不会合,一般有两种方式可以选择:要么在黄河肚子底下打隧洞,要么在黄河上建渡槽,专家将这种水上“立交”称之为穿黄工程。


  1990年11月初,黄河迎来了第一批穿黄工程踏勘人,长江水利委员会七勘处一百多号人浩浩荡荡开进了黄河牛口峪-孤柏嘴段。这一去,他们在黄河岸边走了20个来回,渡槽、隧洞两种方案,李村、孤柏嘴、牛口峪等5条线路,摸了个八九不离十。13年中,累计钻探进尺42公里,相当于钻穿了两条穿黄线路!



  中线工程将在郑州黄河铁路大桥上游30公里的荥阳市王村镇李村穿越黄河。


  倪锦初是长江勘测规划设计研究院施工导流处的副总工,在他的办公室里,堆满了各种图纸资料。听说我要了解有关穿黄的情况,便递给我厚厚的一本工程资料。


  “你还是给我讲讲吧,”我面对总平图、纵剖面图上密密麻麻的数据,看了半天也不得要领。


  “我给你讲什么呢,”想不到倪锦初比我还尴尬,他搓了搓手,憨憨地一笑,“讲了,你也听不懂。”


  “不会吧,我也是学理科的,”为了缓和气氛,我也笑了,“比如说你可以给我讲讲要花多少钱之类的。”


  “30亿,” 他下意识地摸了一下桌上的工程资料,然后按了按,“用一位桥梁专家的话说,一个穿黄工程的投资就超过了目前黄河上十几座著名大桥的投资总和。”


  倪锦初告诉我,并非他不愿意说,而是一时半会儿讲不清楚。众所周知,穿黄工程是南水北调中线的关键,在“情况复杂多变”的黄河“动土”,决策者对穿黄工程慎之又慎。为确保穿黄工程万无一失,水利部指派黄河水利委员会和长江水利委员会勘测规划设计研究院分别独立设计渡槽、隧洞两个方案,然后再让两个部门联合设计穿黄方案,并从两个方案中选出一个最佳方案。用黄委会勘测规划设计研究院原穿黄工程项目设计总工程师吴长征的话说:“这实在是因为穿黄工程太重要了!”


  设计人员用“降龙十八掌”里有名的招式“飞龙在天”来形容横跨黄河的渡槽方案,“潜龙在渊”则是对穿黄隧洞倒虹吸方案的形象描述。从技术上看,两个方案难分伯仲,无论是渡槽还是隧洞方案,都是可行的,并且工程造价相当。采用渡槽不但能增加世界治水史上最为宏伟的人文景观,而且还可以成为具有较高开发价值的旅游资源。最终,专家认为隧洞位于地下,与地面结构相比,可免受温度、冰冻、大风、意外灾害等不利因素的影响,耐久性好,检修维护相对简单,而这对穿黄工程长期安全运行是十分有利的。


  “工程造价之所以这么高,除了工期长达51个月以外,更重要的是设计标准特别高,” 倪锦初停顿了一下,眉头微微皱了皱,“总干渠从黄河河底下穿过,一旦河底隧道在黄河洪水期间发生顶漏,黄河洪水进入总干渠,将会把洪水引向北京方向。”



  1995年1月17日,在日本阪神大地震(7.2级)中倒塌的高速公路。摄影/RTR


  地质和洪水灾害:不能承受之重


  1966年3月8日5时29分,在河北省邢台地区隆尧县东,发生了6.8级强烈地震。继这次地震之后,从3月8日至29日这21天时间里,邢台地区连续发生了5次6级以上地震。强大的地震波袭击了河北省邢台、邯郸等6个地区,造成8064人死亡,倒塌房屋508万余间,破坏了京广和石太等5条铁路沿线的桥墩,震毁和损坏公路桥梁77座。极震区地形地貌变化显著,地面裂缝纵横交错,有的长达数公里,仅马兰一个村就有大小地裂缝150余条。


  不幸的是,中线工程的总干渠要经过的邢台地区正是中国两个最大的地震区之一。


  全长1277公里的总干渠要横截长江、黄河等四大流域内的700多条河流,沿线将建各类交叉建筑1705座,总干渠实际上是一条架高了的人工大河,在经过两大地震区时,能否保证安全,至今仍无法作出肯定的回答。


  俞澄生是个南水北调的老兵,1955年到长江水利委员会工作,1960年开始参与南水北调规划设计。从此,他的大半辈子都在编织着南水北调的梦。


  “总干渠沿线的地震问题在设计中有考虑吗?”我问。


  “对于地震的问题我们作过详细的研究,”作为长江设计院原设计总工,俞澄生回答得相当自信,“根据地震资料统计,总干渠、天津干渠两侧各100公里范围内共发生大于4.7级的中、强震156次。最早的为公元46年10月的南阳6.5级地震,最晚的为1991年5月唐山5.2级地震,最大的为1679年9月三河、平谷间的8级地震。”


  “如果发生邢台那样的强烈地震,总干渠能保证安全吗?”


  “根据对工程区区域构造稳定性的分区,大部分地段均位于稳定区和基本稳定区,一般不需抗震设计,而河北平原地震带和山西地震带,我们均按照6—8度进行抗震设计,并通过已有的地震台网进行监测和分析预报,可以保证工程的正常运行。” 俞澄生说。



  南水北调中线京石段应急供水工程南起河北省石家庄,北至北京团城湖,是结合向北京应急供水优先安排的工程,为确保2007年应急供水进京、2008年黄河水调入北京奠定了基础。图为京石段建设工地。摄影/Zhangyu


  对于俞澄生的话我没法不信,但我对工程的防震能力仍然表示担忧。日本工程界曾号称他们建造的高速公路有足够的防震能力,在地震中绝不会倒塌,但是事实却正好相反。2002年的台湾地震,也出现高架公路断落的现象。总干渠约宽100米,大大超过一条20条车道的高速公路,因此调水总干渠的防震能力,必须要超过高速公路。在地震发生时不但不能倒塌,而且还不许出现裂缝,因为裂缝将导致堤溃或底漏,造成洪灾。北美调水计划搁置的一个原因是要经过美国西部的地震区,而南水北调中线要经过的邢台、北京、天津、唐山地区的地震风险和强度都不在美国西部地区之下。


  我在桌上摊开一张地图,“俞总,你看,”我在地图上画了两条竖线,“总干渠的走向基本与南北交通干线京广铁路平行,从许多大城市的西部擦边而过,而且高于人口集中的城镇和京广铁路,一旦总干渠堤溃或是底漏,后果不堪设想。”


  “你说得确实有道理,” 俞澄生站起来,在地图上画了几个横道,“我们在全线设计了50多个闸门,一旦发生溃堤,就可以关闸控水。另外,沿线自然河流多为东西走向,完全能够排泄渠水。”


  “这么说来,总干渠的防震能力万无一失了?”


  “也不是,” 俞澄生缓缓地坐下来,谨慎地笑了笑,“现在都是计划,最终还得看效果。”


  他的话使我想起了我国著名的水利学家潘家铮几年前在三峡工程导流明渠验收会上的发言:“今天的审查是通过了,但真正的验收是长江的洪水。”


  与地震的威胁相比,更令人忧虑的还是沿线水文资料的缺乏。上南水北调这样跨世纪的工程,有名有利,人人都争着干,而要在这700多条河流上建立水文台站,长期收集资料,则是十分艰苦的工作,这样默默无闻的工作却很少有人愿意干。提出南水北调的设想已经有50年了,除29条河流有实测流量资料外,绝大多数中小河流水文资料相当缺乏。



  团城湖是南水北调中线的终点,与昆明湖仅一堤之隔,人们一般把它们看作是一个湖,统称昆明湖,著名的皇家园林颐和园,就是倚这一池水而建。团城湖的水源以前主要来自玉泉山下的泉水,近年来由于地下水的超量开采已完全枯竭。没有水了,也就谈不上什么水患了,当年乾隆皇帝为镇压水患铸造的大铜牛如今仍静静地伏卧于东堤岸畔,昂首远眺。它是在遥望来自汉江的水吗?


  总干渠西侧的伏牛山、太行山山前地带是我国主要的暴雨区之一。1975年8月5日,在当年中国大陆第3号台风的影响下,暴雨中心河南省泌阳林庄24小时降雨1060毫米,暴雨强度之大突破当时我国有记录以来的纪录。8日凌晨1时许,驻马店地区的板桥和石漫滩两座大型水库及竹沟、田岗等62座中型水库相继溃坝,死亡8万余人,京广线中断18天。板桥、石漫滩等水库之所以成为世界上最惨重的溃坝事件的主角,其原因之一就是当地缺乏水文基础资料,设计者对暴雨强度和洪水流量估计过低。1992年,当板桥水库重新建造完工后,水利部淮河委员会和河南省水利厅立了一块石碑,碑文上写道:“三天进库洪水量6.97亿立方米,洪峰流量每秒1.3万立方米,均超过原设计值的一倍左右。时值十年动乱,救护不力,卷走数以万计人民的生命财产,为祸惨烈。一九八七年元月开始复建,历五载建成。除水害,兴水利,必须对人民负责,确保安全。树此以志不忘。”



  丹江口大坝加高工程


  撰文/范五一


  长江勘测规划设计研究院施工设计处 副总工


  丹江口水利枢纽是南水北调中线水源工程,由两岸土石坝、混凝土坝、升船机、电站等组成,初期工程于1973年建成,正常蓄水位157米,坝顶高程162米。河床坝段高程100米以下坝体已按大坝加高后正常蓄水位170米建成。


  大坝加高工程可用“穿衣戴帽”来形象地概括:“穿衣”是指在原坝体下游面再加一层混凝土使之变厚,即“贴坡”;“戴帽” 是指在原坝体上再浇筑一层混凝土,即“加高”。土石坝加高加厚与混凝土坝原理基本一样。根据规划,大坝加高工程将在2005年汛期前开工。施工总工期5年半,总投资为20.3亿元。



  混凝土大坝加高后坝顶高程由目前的162米加高到176.6米,土石坝防浪墙顶高程177.6米,升船机规模由150吨级提高到300吨级,水库正常蓄水位由157米抬高到170米,库容比现在增加116亿立方米,可增加防洪库容33亿立方米,水库大坝的防洪标准也将从目前的20年一遇提高到100年一遇。



  大坝加高关键技术为混凝土坝下游面贴坡新老混凝土结合,国内尚无成熟经验可以借鉴。对此,长江勘测规划设计研究院在派设计人员赴委内瑞拉古里坝等地考察及进行了大量仿真计算的基础上,于1994年12月至1999年3月在混凝土坝段进行了三次现场试验。根据现场试验及研究分析,新老混凝土缝面有裂开的可能性,缝宽不大,但在同一时刻总有部分结合面相互接触在一起,加上键槽作用,结合面能起到传力的作用。(注:文中高程均为海拔高度)



  引江济汉工程


  撰文/李真


  引江济汉工程规划从长江荆江河段引水,补济汉江下游兴隆枢纽以下河段流量。工程的主要任务是解决东荆河灌区的灌溉水源问题、满足和改善汉江干流兴隆以下河段的灌溉、航运及河道内的生态用水条件。推荐线路方案渠首位于长江左岸湖北省宜昌枝江市七星台镇大布街,干渠向东穿过下百里洲、沮漳河、荆江大堤等,从荆州城北面穿过汉宜高速公路,在纪南城东边沿长湖西缘北上穿荆沙铁路,再向东北行进,在潜江市高石碑镇南穿过汉江干堤入汉江,渠道全长约82.68公里。



  南水北调中线穿黄工程三维效果图


  人类历史上最宏大的调水穿越大河工程:中线穿黄工程


  撰文/长江勘测规划设计研究院施工设计处 副总工 倪锦初


  经过15年来的研究和比较,由于隧洞方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾,南水北调中线穿黄工程最终采用李村线隧洞方案,计划于2005年汛期前开工建设。


  穿黄工程位于距郑州黄河铁路大桥上游约30公里处的荥阳市王村镇李村,总长度为19.3公里,计划工期为51个月,静态总投资30.17亿元。


  李村线隧洞方案主要建筑物包括:南岸连接明渠、南岸退水洞、穿黄隧洞段和进口建筑物(含邙山隧洞)、主河槽穿黄隧洞段、出口建筑物、北岸连接明渠、北岸新蟒河和老蟒河倒虹吸、北岸防护堤及渠与渠交叉建筑物等。其中主河槽下面隧洞长3450米,埋深30米,离黄河水最近处25米左右,采用双洞并排穿越,净过水内径均为7米,两条洞中线距离为32米,加衬砌外围部分,整个洞的直径约为9米;采用泥水盾构机施工;南、北岸输水明渠长度分别为4.96公里及9.96公里;南岸进口段洞长度800米,用缓斜坡直达黄河河底主河槽,避免了邙山大开挖。工程设计输水流量每秒265立方米,加大流量每秒320立方米。


  盾构法是在地表以下采用专用的盾构机械暗挖隧道的一种施工方法,迄今已有180多年的历史。根据地形地质及水文条件和国内外工程经验,穿黄工程决定采用外径约9米的泥水平衡式盾构机,从北岸先行完成的竖井向南岸竖井推进,盾构到达南岸竖井后,进行必要的检修,继续向南掘进邙山隧洞段。


  隧洞内布置有现代化的观测仪器:洞内受力、变异等情况,通过自动化观测仪器在自动控制室即可看到。维修时,启用抽水系统,把水从洞内排到黄河或渠道里,排空时间为80小时。等水排完后,开车可从南岸缓坡的斜洞下去进行维修、清淤等。根据设计,隧洞每年有15—30天检修期,半年左右放空隧洞的水检查一次,每3—5年安排30—60天大修。


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