• 尊重客观规律——

    人水和谐理念贯穿始终

  • 2021-12-12 A7版
  • 中线工程焦作市区段渠道。

     
    ■王旭辉

     ◆尊重客观规律,科学审慎论证方案,重视生态环境保护,既讲人定胜天,也讲人水和谐。
      南水北调东中线一期工程全面通水七年来,源源不断的南来之水正在印证着一代伟人的远见卓识,印证着无数工程建设者和设计者的智慧结晶。实践证明,党中央关于南水北调工程的决策是完全正确的。
      从2002年国务院正式批复《南水北调工程总体规划》,到“四横三纵,南北调配,东西互济”的水资源配置格局初步形成,其间经历了长达半个世纪缜密而艰辛的论证工作,也经历了10多年艰苦卓绝的工程建设期。可以说,南水北调工程凝聚了几代水利工作者的智慧和心血,也彰显了规划建设者坚持人水和谐理念、尊重客观规律的科学精神。
      线路比选 科学论证
    与南水北调工程相接的淮河、海河、长江、黄河等江河水系基本都是天然形成的,而东中线一期工程调水线路是工程性的。因此,南水北调工程的线路规划实施更具挑战性,不仅要顺应与现有环境的和谐共处,还要战胜工程线路规划中遇到的种种难题。
      曹会彬是河南勘测设计研究有限公司副总工程师。从1993年接手中线工程线路的可研论证工作到现在,一晃28年过去,他与南水北调工程结下了不解之缘。
      在南水北调中线工程河南段论证初期,遇到了一个重要的问题就是穿越煤矿采空区。当水利工程遇上煤炭行业,两个行业标准不一样,施工设计顿时一筹莫展。曹会彬多次去现场勘测,一次次与矿区有关部门座谈,逐步摸清了禹州地区采煤的走向和采空区的地质情况。
      曹会彬说:“近百年的煤矿开采早已让禹州的地质情况发生了巨大变化,一个个空洞和空腔,随时都可能让地面上的建筑物发生塌陷、滑坡等危险。当初在选线时,发现禹州煤矿区呈东西向条状分布,渠道绕行不可能,只能穿越!由于矿区开采和地勘资料缺乏,所以光是搞勘测研究、分析,就花了一两年时间,经过反复论证,最后采用注浆方式加固煤矿采空区。”
      禹州段采空区钻孔深度大,最深达340米,是工民建、公路等一般采空区深度的三四倍,给灌浆工作带来巨大挑战。而且采空区充填灌浆工程,在国家及水电行业施工中无相关技术规范,需要通过试验和查阅相关资料来确定施工和工艺参数。
      “如果采空区的基础处理完不成,渠道开挖及衬砌,还有桥梁、倒虹吸等地面建筑物就无法施工。这也给注浆工程带来了前所未有的挑战。”曹会彬说。
      如何满足地下采空区加固强度,从而保持地层的稳定?施工人员先进行充填试验区和帷幕试验区的施工。通过实验得出浆液配制的参数后,帷幕灌浆和充填灌浆工作就可以大规模地展开。所谓帷幕灌浆,就是以2.5米为孔距,围绕边界布置帷幕孔,设置一道能够迅速在地下凝固的帷幕,从而阻止注入地底的充填浆液四处跑冒。
      帷幕灌浆的浆液配制需要在固体材料中加入膨润土,同时在浆液中添加高效减水剂和速凝剂,利于及时凝固,以便在地底下迅速形成一道结实的帷幕。在渠道左右最多300米的范围,针对采空区分布,每隔18米布置一个充填孔。充填完成后,通过对单孔进行声波检测和孔壁光学成像检测,来判断填充效果是否符合设计和施工要求。
      曹会彬说:“在渠道地底下进行充填灌浆的措施对于安全加固还远远不够。当时施工与设计多次沟通,后来又增加了渠道施工若干加固方案,以保证渠道安全。首先是在渠底2米以下开始加固,每50厘米更换一次填土工格栅,以减少地面的不均匀沉降。其次是通过增设事故检修闸,一旦出现异常现象,可在短时间内进行抢修,保证供水安全。最后是加密渠道衬砌切缝的间距,一般间距为4米,穿煤矿采空区部分的切缝间距为2米。当地面发生不均匀沉降后,通过它来减少裂缝的出现。总之,经过各方的共同努力,通水七年来,渠道运行正常,目前情况还是比较好,矿区附近的渠道没有明显沉降,说明综合处理措施是有效的。”
      在中线工程总干渠以外,还有一段特殊的渠道——箱涵。中线天津干线工程采用无压接有压箱涵方式调水,利用箱涵输水,能够与原有生态环境保持良好的和谐共处关系。
      中线建管局天津分局工程处处长刘卫其表示:“箱涵顶部的覆盖土层一般为2米,不影响复耕后农作物的耕种和生长,避免了耕地浪费。而且箱涵顶部覆盖土层,可以满足河床在标准洪水冲刷下的稳定和安全。箱涵全线为浅埋敷设,与河流等周边水系立体交叉布置,两类水体不混合,保证了南水的水质安全。”
      据了解,天津干线三孔箱涵和保水堰结合运行,可以在不中断输水的同时,完成分段单孔排空检查任务,及时了解工程运行情况,保证工程长期输水的安全。
      工程设计 尊重规律
    南水北调东线一期工程全长1467公里,从江苏扬州江都水利枢纽提水,靠着江苏省江水北调工程系统的老底子,进一步扩大规模和向北延伸。同时,利用京杭大运河和它相平行的河道分别向天津和胶东方向供水,形成了东线跨流域调水工程,其规模和难度前所未有。
      相比中线工程的自流模式,东线工程实现了水往高处流的创举。南水北调中线一期工程将丹江口大坝加高至176.6米,使得工程源头与末端产生百米落差,从而实现工程的全线自流。而南水北调东线一期工程的最高点位于山东境内东平湖地区,从长江取水经江苏往山东、河北、北京、天津调水,则必须要翻越最高点。东线工程在设计上采取梯级泵站提水的方式,来不断增加水的势能和动能,使南水一路北上,实现东线一期工程从南到北跨流域调水的目的,同时兼顾航运、发电等功能。
      南水北调东线工程开工前,大型贯流泵站尚无成熟经验,大型贯流泵机组技术和设备主要依赖进口。东线一期工程系统开展了“大型贯流泵关键技术与泵站联合调度优化”研究,开发了高性能的贯流泵装置。经测试,综合性能指标达到了国际先进水平,推动了大型贯流泵机组国产化。经过多年的不懈努力,南水北调泵站系统于2021年11月3日荣获国家科学技术进步奖二等奖。
      “目前,东线一期工程有世界上最大型的泵站(皂河一站),泵站机组运行效率达80%以上,东线工程泵站群还是世界上大型泵站数量最集中的现代化泵站群。东线工程通过沿线13级抽水泵站,使长江水提高65米扬程实现南水北调。”中国工程院院士王浩说。
      东线工程的四大调蓄湖泊是东线工程运行千里的“交通枢纽”,其发挥的作用直接影响着东线工程的安全运行和水质安全。调蓄湖泊为工程泵站检修提供了良好的条件。在调水周期内,利用泵站将长江水抽调至调蓄湖泊中,当调蓄湖达到调蓄储量时泵站停止运行。这时,泵站就有充足的时间来完成泵站检修工作。这样不仅为泵站和工程安全提供了保障,还提高了泵的使用寿命。同时,东线一期工程还将调来的南水存在调蓄湖泊中,在调蓄期间,通过沉淀来实现水质净化,这种净化方式不仅节约成本,还提升了工程效益。
      南水北调东线工程利用京杭运河部分河道作为输水通道,不仅节约了工程建设成本,还使得古老的运河获得新生,也为京杭大运河整体性保护规划和文化遗产修复带来了新的机遇。
      扬州大学中国大运河研究院副院长、江苏大运河文化带建设研究院专家咨询委员会委员黄杰说:“2002年,京杭大运河被纳入南水北调东线一期工程,这对于古老运河来说是一次获得新生的重要机会。南水北调东线一期工程大规模的调水和治污,不仅为沿河地区断流流域和生态功能区系统修复带来机会,而且也使大运河的整体性保护规划成为可能。”
      如今,尽管单一的“水运时代”早已经成为历史,但大运河对城市发展、文化传播的影响仍在继续。2014年,京杭大运河成功申遗而被列入《世界遗产名录》,这也更加彰显了运河的文化价值。
      南水北调工程建设中还遇到了膨胀土、卵石层、架设渡槽、穿黄工程和大型泵站群的建设等一系列难题,但在大家的共同努力下,充分尊重客观规律,坚持人水和谐,取得了一次又一次的胜利。实践证明,尊重客观规律,科学审慎论证方案,重视生态环境保护,注重人水和谐,是工程成功建设的宝贵经验,也是后续工程建设和运行管理中必须遵循的原则。

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