南水北调中线工程：连通南北，共饮长江水

文/毛文耀

南水北调工程是迄今为止世界上规模最大的调水工程，规划的东、中、西三条线和长江、淮河、黄河、海河构建成“四横三纵”的中国大水网，将实现南北调配、东西互济的水资源配置格局。

“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的”。毛泽东主席于1952年视察黄河时首次提出了“南水北调”的伟大构想。在几代长江设计人的艰苦努力、精心设计下，历经50年论证、10年建设，直到2014年12月12日，南水北调中线工程一期全线通水，中华民族百年梦想终于实现。

通水4年多来，南水北调中线工程已向北方输水超过222亿立方米，“长江水”成为京津冀北京、天津等大城市的主力骨干水源，地下水环境得到明显改善；首次向沿线30多条河流和白洋淀等地实施生态补水近10亿立方米，河湖、湿地及白洋淀水面面积明显扩大，区域水环境大幅度改善，地下水水位不同程度回升，受水区域焕发出新的生机。

南水北调中线工程已发挥出巨大的生态功能，对保障华北地区及中线沿线地区的区域水安全、修复水生态、改善水环境具有重要意义，是当今中国名副其实的最大的生态工程。

输水总干渠

一、一流规划设计，大型跨流域调水工程的世界典范

大型跨流域调水工程由于经过的地区多，控制节点多，地形地势、地质条件、水力条件等非常复杂，因此受技术限制,如何合理进行跨流域水资源调配，成功进行水量调度是一个世界性难题。南水北调中线工程成功克服了一系列技术难题，对推动大型跨流域调水工程的发展做出了重要贡献。

南水北调中线工程从丹江口水库陶岔渠首取水，跨越长江、淮河、黄河、海河四大流域，线路全长1432km，最终抵达北京、天津。以明渠、倒虹吸、渡槽、暗涵等“立交”穿越河流、道路、铁路等近2000座建筑物，实现“全线立交、全线自流”，开创了世界调水工程的新奇迹。其“全线立交、全线自流”理念、混凝土大坝加高、膨胀土深挖方渠道的高边坡处理、大型输水渡槽结构型式、软土富水地质条件下修建大型隧洞等为以后类似的大型跨流域调水工程提供了范例。

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地，为满足向北方调水要求，大坝需加高14.6m，增加水压40%，全程总水头差约100m，相应增加库容116亿m3。其规模大，难度高，在国内尚属首次，国内外亦属少见，无专门的技术规程规定遵循，亦无成熟可供借鉴的经验。工程咨询师在充分考虑了地理位置、气温变化特性、初期大坝结构特点、功能要求、加高高度、初期工程已具备的加高条件和工程措施等实际情况，通过大量的分析、反复论证和科学试验，最终选择后帮贴坡整体重力式加高方案。提出了无论新老混凝土接合面脱开与否均能确保大坝正常工作的“新老坝体联合协同工作”新理念，形成了一整套在正常运行条件下进行大坝加高的关键技术和方法，成功实现了大坝安全加高。

膨胀土破坏力巨大，被称为工程建设的“癌症”，南水北调中线工程明渠段渠坡或渠底涉及到膨胀土(岩)累计长度约387km，约占输水干线总长的27%，膨胀土渠段最大挖深约50m，最大开挖宽度达420m，技术难度世界罕见。首次系统研究了膨胀土渠道工程地质特性、渠坡破坏机理与稳定控制关键技术，成功解决了线路长、挖深大、膨胀性强、水文地质条件复杂的膨胀土边坡稳定问题，构建了膨胀土渠道设计、施工成套技术、理论、方法和标准体系，为类似工程提供了新的思路和途径。

加高后的丹江口水库

膨胀土挖方渠道

南水北调中线一期工程全线共有大型渡槽27座，且工程规模巨大，如U型渡槽最大跨度40m，单跨荷载4800t，分别是国内外现有水平的1.7倍和3.7倍，设计及施工技术难度超出已有工程。超大型渡槽设计与施工、建设期新增渡槽设计分配水头少、对河道行洪排漂影响等关键技术问题，既无规程规范可循，也无工程实践借鉴。咨询工程师依托国家科技支撑计划和中线一期工程，围绕超大型渡槽的突出技术难题，采用理论分析、精细数值模拟、1:1物理模型试验及监测反馈等手段，提出了U型、箱型等多种大跨度渡槽新型结构型式，建立了超大型渡槽设计理论和方法，研发出40m跨1600t超大U型渡槽造槽机、机械化施工成套技术和高效施工工法，为同类工程提供了开创性成果。

穿黄隧洞工程是南水北调中线总干渠与黄河的交叉建筑物，是总干渠上建设规模最大，技术最复杂的工程，也是控制工期的关键性工程。穿越黄河隧道工程地处黄河游荡性河段，荷载条件复杂，设计及运行条件复杂性史无前例。通过一系列自主创新研发，成功提出了“盾构隧洞预应力复合衬砌”新型输水隧洞，研发了“结构联合、功能独立”的输水隧洞复合结构设计理论与分析方法，攻克了薄壁内衬预应力设计、超深竖井深层地基加固与防水等关键技术难题。

二、工程效益显著，促进经济社会可持续发展

一渠清水润泽北方大地

中共中央政治局常委、国务院总理李克强指出南水北调是造福当代、泽被后人的民生民心工程，希望能充分发挥工程综合效益，惠及亿万群众，为经济社会发展提供有力支撑。南水北调中线工程可补充京津华北平原的水资源供应量，实现水资源的合理配置，满足城市工业、生活用水要求，改善农业生产条件，改善生态环境，控制地下水超采，将南方的水资源优势转化为经济优势，为京津冀协同发展国家战略提供强有力的水利支撑。

中线工程保证及改善了群众的生活用水，沿线目前使用南水北调水的城市有30多个，特别是北京城区，南水北调中线所调来的水已经占到供水量的70%，极大地解决了京津冀地区城市和生活用水。同时，中线工程具有突出的抗旱效益，提高了工程地区供水保证率，特别是在连年干旱的年份下，工程社会效益更加显著。2014年夏季，河南省中西部和南部地区发生了严重干旱，平顶山市城市供水受到严重影响。为了缓解旱情，利用当时刚完工的中线工程总干渠向平顶山市实施应急调水。自2014年8月6日至9月20日，调水历时45天，累计调水5011万立方米，为有效缓解平顶山市城区100多万人的供水紧张状况，改善人民生活水平发挥了积极作用。2018年南水北调中线工程首次跨流域生态补水10亿立方米，白洋淀等地河湖生态修复得以加快。

另外，丹江口大坝加高工程搬迁安置移民34.5万人，通过分析库区环境容量，最终外迁安置移民22.33万人，有效缓解了水库周边人口、资源矛盾，减轻了库区环境压力。通过移民搬迁安置，移民生产发展后劲充足，就业、致富渠道宽广；移民人居环境、基础设施、公共服务等得到跨越式提升，移民收入水平已达到或超过其原有水平，提高了移民群众可持续发展能力。

三、注重节能环保，实现人水和谐

工程移民安居乐业

南水北调中线工程注重环保节能，强调工程与自然环境和线工程沿线两侧融合周边具有代表性的生态文化旅游景点，将建设成为生态环境优美、人文底蕴深厚、旅游产业发达、人民生活富足的绿色之带、文化之带和民生之带，不仅改善了生态环境，美化了人们的生活，也将惠泽库人文环境协调，为实现工程沿线人水和谐提供有力保障。南水北调中线工程“全线立交、全线自流”的设计理念和工程布局，体现了工程建设注重环保节能的可持续发展模式。全线立交可极大地减少工程对沿线各地的河道原有生态面貌的干扰，提高了环境保护的效果；全线自流，可减少泵站的建设，减少电力的消耗，达到了节能减排的效果。

南水北调中线工程可向多地生态补水，改善了生活环境。河南利用中线水向郑州市西流湖、鹤壁市淇河生态补水，河北利用中线来水向石家庄滹沱河、邢台市七里河生态补水，天津市也将南水替换出来的部分水源，补充农业和生态环境用水。同时，中区与沿线民生，为建设“美丽中国”增添浓墨重彩的一笔。

夕阳下的惠南庄泵站