远水解近渴 惠及1.85亿人的超级工程有多牛？

2024年是南水北调东中线一期工程全面通水10周年，南水北调东中线一期工程已累计调水超760亿立方米，沿线受水区1.85亿群众喝上了“南水”。在这一改变中国水资源分布格局的超级工程中，钮新强院士的身份是南水北调中线工程的主持设计者。

 

中国水资源在空间分布上，最大特点就是南多北少，东多西少。上世纪50年代，毛泽东主席提出了向南方“借水”的大胆设想。改革开放后，这一设想伴随经济的快速发展，经历了多番论证，而华北地区用水危机的日益严重，为调水工程的推进增加了紧迫感。

 

 

钮新强：几十年的发展导致了严重结果，我们地下水严重超采。像北京、河北一些地区形成了巨大的“漏斗”。因为超采，地下水不断下降，生态系统受到了严重冲击。从科学层面，一条河流地表径流的开发利用率不宜超过40%，这是一个红线。我们的水资源开发利用率已经接近100%，甚至有的统计是超过了100%，什么概念？对所有的地表水你都用了一遍了，再循环用。

 

记者：这样的使用率，给将来带来的严重后果会是什么样？

 

钮新强：对整个流域的生态系统肯定是毁灭性的后果。所以在我们总体规划里有一句话，就是“南水北调”首要的一个功能就是恢复河流以及地下水的生态环境。

 

 

2002年10月，《南水北调工程总体规划》通过审议，确定了四横三纵的水网格局。所谓四横就是长江、淮河、黄河、海河这四大流域，三纵就是东、中、西三条调水路线。其中以丹江口水利枢纽为起点的中线工程需要全程自建渠道，利用丹江口比北京高近100米的地势差让江水自流。

 

 

当时，钮新强40岁，他参与了三峡工程从设计论证到建成运行的全过程，从一名普通的技术人员逐渐成长为三峡工程设计的主要负责人之一。2002年，转企改制的长江勘测规划设计研究院成立，钮新强担任首任院长，主持南水北调中线工程设计。

 

 

丹江口水库建成于1973年，水质长期稳定在地表水Ⅱ类及以上标准，适合作为饮用水源。以丹江口水库为水源地的中线工程同时负有改善沿线地区的水污染和饮水质量的目标。中线工程确立了“全线立交”的方式，以确保水质。

 

钮新强：沿线有700多条大大小小的河流，还有公路、铁路。要么从地下过，要么从上面过。当然这个带来了工程技术难度的增加，为了保证这个水质，最后大家也达成共识，采用立交的方式。

 

 

加高丹江口大坝是中线工程实施过程中遇到的第一个难题。原始高度为162米的大坝需要加高到176.6米。难度在于：

 

一，加高会改变原有水坝的内部应力，带来风险；

 

二，如何让加高的部分和原有的水坝结合在一起；

 

三，施工的过程中，旧坝必须保持正常的工作状态，不能停止供电、供水。

 

 

经过8年的建设，大坝加高完成，监测仪器反映新老大坝始终维持在50%以上的结合度，加高后的丹江口大坝是安全的。接下来，工程面对的难题就是前线立交带来的“上天入地”。上天，就是通过架设渡槽来运水。渡槽，是“从天上穿过”的水道。

 

 

钮新强：实际上，这个造槽技术在某种意义上，技术难度不比造桥低。我们发明的大型造槽机技术非常先进，自动化程度非常高。它基本上完全是通过机械自动行走的，一节一节施工。不是想象中的，先把它浇好再吊装。

 

 

南水北调中线工程共有27座渡槽，是世界最大的渡槽群。大型渡槽有两怕：一怕裂缝，二怕失稳。南水北调中线工程通水10年来，27座大型渡槽的运行没有出现异常。

 

说完“上天”，再说“入地”。当水源抵达郑州荥阳后，怎么穿越黄河？全世界都在关注这个问题。

 

 

钮新强：当时有两类方案，一个叫上天，一个叫入地。经历了很长时间的论证，首先这两类方案都做到平行的深度，一个团队做渡槽的，另一个团队做地下的，同时进行。

 

渡槽的方案，当时以黄河水利委员会的功能技术队伍为主；长江水利委员会以长江设计院为主“做洞子”，就是入地的方案。每次的技术论证争论非常激烈，这两个方案客观上来讲都有优点，也都有缺点。最后考虑到渡槽这个方案，沿着这个黄河跨越的时候，有很多的墩子，黄河在我们跨越这个河段，它是一个游荡性的河流，指在不同的来水条件下，它的主洪道在摆动，从防洪的角度来讲，希望河势比较稳定。那么这些墩子会干扰其状态，最终影响到黄河大堤的安全。

 

 

最终，穿越黄河，选择了“入地”的方案，这需要在黄河下面建造长度超过4公里的隧洞，但黄河的河床之下，地质条件很复杂，软土层有80米厚，中间还夹杂着黏土软土层，这是盾构机作业最怕的地质条件。

 

 

钮新强：我们有一句话，上天容易，入地难。城市里搞地铁的盾构隧洞比较多，但是那个土壤条件或者地理条件相对河床里这种瘀沙要好得多。河床里非常软、非常细，地震液化使工程结构很容易失稳。我们是要通水，而且内部的水压力要大于外面黄河的水土压力，内压要大于外压，管片很容易胀开，世界上没碰到过的这种隧洞，技术挑战是非常巨大的。

 

 

近两年的时间里，钮新强和团队，在黄河之下23米至32米处，更换了盾构机刀头几百次，两个直径约7米的隧洞终于贯通，真正做到了“江水不犯河水”。不管是上天，还是入地，工程总要和各种土质打交道，其中，有一种土，被称为是工程上的癌症。

 

 

钮新强：膨胀土，遇水以后就软化，它的力学强度指标就非常低，稳不住。我必须经常到现场，大家要讨论决策关键的一些技术问题。我们院当时的一个副总工程师符志远总工，他是当时年纪已经很大了，长期住在现场，所以这些老同志我觉得奉献精神还是非常大的。

 

 

2014年的12月12日，总长1432公里，穿越686条河流和无数铁路公路的南水北调中线一期工程正式开闸，开始送水。经过15天的流淌，丹江口水库的一类水到达了终点北京团城湖，为了这一刻，钮新强他们挖了8.8亿方土石量，相当于挖了63个西湖。浇筑了三千多万方的混凝土，相当于两个三峡大坝。用钢量达到了178万吨，相当于43个鸟巢的用钢量。十年中，这一超级工程在促进地区经济发展、改善生态环境、提升饮水质量等方面，完成了预定的目标。

 

 

记者：应该说南水北调通水这十年经历了第一个十年的考验，但是未来，你还会关注南水北调整个工程什么样的问题？

 

钮新强：中线一期工程一定程度上解决了北方缺水的难题，但是从现状来看，一期工程95亿立方水，远远没有达到我们理想状态，我们北方水资源短缺的状况还依然非常严峻。所以根据中央要求，我们现在实施了引江补汉工程，后期利用引江补汉工程把三峡和丹江口水库这两个连起来，在这个95亿的基础上面，我们可以往北方提高到115亿。这个工程已经在实施了。

 

记者：从设计规划的角度来讲的话，你希望未来对于南水北调工程所发挥的理想的愿景是什么？

 

钮新强：有水是最大的、喝好水是更大的效益。我想通过这个的实施来保障生态环境的安全，是我们的责任，当然也是我们努力的方向，也是我们事业的方向。

 

制片人丨刘斌 沈公孚

 

记者丨古兵

 

策划丨陈朋

 

编导丨沈公孚

 

总台记者丨金珠

 

摄像丨刘洪波 杨帆 高忠

 

河南省淅川县委宣传部 协助拍摄