北調(diào)水如何跨過河流和道路

　　為保證渠道內(nèi)的水不受沿線河流水的污染，中線工程渠道主要采用渡槽等方式橫跨河流。位于河南魯山縣內(nèi)的沙河渡槽是當(dāng)今世界上綜合規(guī)模最大的渡槽，被譽為“世界第一渡槽”。它橫跨沙河、大浪河、將相河三條大河，全長9.05公里，如同一條巨龍橫空，是中原大地上的一道奇觀。沙河渡槽也是中線工程中規(guī)模最大、技術(shù)難度最復(fù)雜的控制性工程之一，單是將重達1200噸的U型渡槽安全運輸、吊裝到沙河之上，就已經(jīng)是一項重大工程難題。最終這一難題被工程師們克服，創(chuàng)造了水利工程施工史上的又一奇跡。

　　這里也要介紹一下另一種河渠交叉建筑物——倒虹吸。當(dāng)渠道與道路或其它河渠高程相近，需要平面交叉通過時，需要一種建筑物引導(dǎo)水流從道路或河渠地下穿過，此建筑物就是倒虹吸。倒虹吸的上游入口高程稍高于下游出口，其工作原理是借助上下游的水位差，使水流先下降再上升通過建筑物。其原理類似于虹吸，但不用人為制造真空，因而應(yīng)用廣泛，中線工程總干渠穿越白河干流就是采用倒虹吸工程。

　　長江水是怎樣穿過黃河的

　　中線穿黃工程位于鄭州境內(nèi)，是人類歷史上最宏大的橫跨大江大河的水利工程。來自丹江口的清泉要從黃河的滾滾濁流之下穿過，工程難度之大可想而知。

　　穿黃工程是南水北調(diào)總干渠穿越黃河的交叉建筑物，不僅規(guī)模大，其建筑物的布置、形式等直接與黃河河勢相關(guān)。專家在確定設(shè)計方案時對過河建筑物型式（主要是渡槽、隧洞）以及穿黃線路的選擇進行了大量的論證工作，最終選擇了盾構(gòu)隧洞方案。

　　黃河河床物質(zhì)主要為第四系粉質(zhì)壤土、粉細(xì)沙、細(xì)沙和中沙，在這樣的底質(zhì)下，在地下35米深處，挖掘外徑8.7米、長4250米的圓形隧洞，將面臨盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)機長距離掘進、大型深豎井施工等技術(shù)難題。事實上，在隧道施工過程中，掘進不到1000米時，盾構(gòu)機就出了問題，付出巨大代價邀請德國廠家現(xiàn)場維修之后盾構(gòu)機才繼續(xù)投入使用。耗時5年之久，穿黃工程才得以貫通，長江水與黃河水得以實現(xiàn)有史以來首次“擦肩而過”。

　　什么是PCCP管道工程

　　PCCP管道全稱預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，是在帶鋼筒的混凝土管芯上，纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，并噴以水泥砂漿保護層而制成的。

　　南水北調(diào)中線京石段惠南莊——大寧段PCCP管道工程，是繼利比亞“大人工河工程”之后，國際上又一次大規(guī)模采用直徑達4米的PCCP的工程項目，而且如此超大口徑的雙排、大埋深管道工程，在國際上尚無先例。

　　本工程的難點在于管道口徑大，如此大口徑的管道從制造到安裝在國內(nèi)都屬首次，需嚴(yán)格控制管道制造質(zhì)量和安裝精度；此外，管道體積大，運輸難，其最大外徑達4.852米，這樣的尺寸用不著交警阻攔，路上的天橋涵洞就將管道攔下了，為此本工程就近建設(shè)制管廠并設(shè)計了專用運輸?shù)缆�；大口徑也�?dǎo)致單管重量最高達77噸，吊裝難度極大。雖然本工程存在眾多難點，但由于PCCP管道的“5高”性能（高強度、高密封性、高耐久性、高抗?jié)B性和高性價比），加上安裝簡單快捷，工程師們對它青睞依舊，使得國內(nèi)PCCP管道工程技術(shù)取得新的突破。

　　冬季渠道結(jié)冰怎么輸水

　　中線總干渠和天津干渠全長1432公里，沿途地域氣候差別很大，安陽以北渠段存在冬季渠道結(jié)冰的問題，因此冰期輸水是中線工程必須面臨的工程問題。

　　干渠結(jié)冰以后，輸水能力自然下降，進而影響輸水計劃的執(zhí)行；另外，如果冰期總干渠運行不當(dāng)，可能造成冰塞、冰壩事故，威脅渠道安全。經(jīng)過有關(guān)單位的專題研究，確定冰期輸水方式為：對于具備形成冰蓋氣溫條件的渠段，控制沿線節(jié)水閘使渠道盡早形成冰蓋，因為冰蓋是相對穩(wěn)定和安全的；對于不能形成冰蓋的渠段，則通過設(shè)置攔冰索、排冰閘，分段及時清理冰塊，防止形成冰壩或冰塞。

　　千里送水怎樣保證水質(zhì)安全

　　在解決水量的同時，如何保障輸水線水質(zhì)安全已成為一個備受關(guān)注的重大問題。東線、中線干渠途經(jīng)農(nóng)業(yè)區(qū)、城市、工業(yè)區(qū)，不僅水質(zhì)可能會被進一步污染，而且輸水途中地理環(huán)境的差異也將改變水體的理化性狀、降低水質(zhì)。

　　基于此，構(gòu)建植被緩沖帶體系和間斷濕地生態(tài)系統(tǒng)是南水北調(diào)水質(zhì)安全保障的必要措施。其體現(xiàn)的主要生態(tài)功能有：防止面源污染；增加水生脊椎和非脊椎動物、藻類、兩棲動物、植物及鳥類的豐富度；改善水體的理化性狀；改善輸水沿線生態(tài)環(huán)境。

　　從生態(tài)環(huán)境的角度來看，南水北調(diào)工程不僅僅是一項跨流域調(diào)水工程，而且還是一項規(guī)模宏大的生態(tài)環(huán)境工程。

　　南水北調(diào)會影響生態(tài)環(huán)境嗎

　　保護生態(tài)環(huán)境是實施南水北調(diào)工程的基本前提和重要目標(biāo)。研究結(jié)果表明，調(diào)水對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響主要集中在調(diào)水區(qū)，有利影響集中在干旱缺水的受水區(qū)，但是，工程對受水區(qū)和輸水區(qū)生態(tài)環(huán)境的有利影響是主要的；對調(diào)水區(qū)生態(tài)環(huán)境的不利影響，可采取工程措施和非工程措施予以緩解或消除。

　　對于“調(diào)水對北方灌區(qū)土壤次生鹽堿化的影響”、“調(diào)水能否使血吸蟲病流行區(qū)北移”、“調(diào)水對長江口及其附近海域、輸水干線湖泊水生生物的影響”等可能涉及的問題，專家們也都作過系統(tǒng)的專題研究，結(jié)論分別是：黃淮海平原已經(jīng)形成比較完善的排水系統(tǒng)，北方灌區(qū)次生鹽堿化能夠預(yù)防和控制；如果釘螺移至北方地區(qū)，繁殖是非常困難的，形成新的孽生地基本上是不可能的；對長江口及其附近海域水生生物不會有明顯影響，對輸水沿線湖泊的水生生物是有利的。

　　長江水進京之后怎么處理

　　長江水從陶岔渠首出發(fā)，15天之后到達北京。為迎接遠(yuǎn)道而來的長江水，北京市內(nèi)興建了一批配套工程，主要包括：83公里的輸水干線，總調(diào)蓄庫容約為4000萬方的調(diào)蓄工程，供水總規(guī)模約400萬噸/天的新建、擴建和改造水廠工程。其中輸水干線主要包括南干渠和東干渠，調(diào)蓄工程包括大寧調(diào)蓄水庫、團城湖調(diào)節(jié)池、亦莊調(diào)節(jié)池。長江水進京后將存放在這些調(diào)蓄水庫和調(diào)節(jié)池內(nèi)，再經(jīng)過這些新建或改造的水廠處理之后，最終輸送到千千萬萬北京市民家中。

　　如果北京降雨增多，水用不完怎么辦？其實讀者大可不必?fù)?dān)憂。中線工程沿途供應(yīng)河南、河北、天津、北京四個省市的用水需求，如果北京需水量下降，那么可以通過沿途水量調(diào)控，將多余的水量輸送到其他三個省市，或者通過地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)配消化來水。

　　北京的地下水未來能回升嗎

　　有了長江水進京，北京的地下水能回升嗎？對于這一問題，有學(xué)者進行了相關(guān)研究。根據(jù)這位學(xué)者的研究，如果城區(qū)在南水北調(diào)工程通水前維持現(xiàn)狀地下水開采量不再增加，南水北調(diào)工程來水后，城區(qū)年均開采量在現(xiàn)在基礎(chǔ)上壓減1.8億立方米，郊縣開采量壓減2.2億立方米，則在今后遇到連續(xù)平水年的條件下，到2020年，預(yù)測城區(qū)和郊縣地下水位均將有所回升；但如果今后來水連續(xù)偏枯，則預(yù)測地下水位將繼續(xù)下降。

　　當(dāng)然，這位學(xué)者的分析是建立在南水進京之后采取一定的地下水保護措施的基礎(chǔ)之上的，所以未來地下水能否回升，除了與來水量有關(guān)之外，與政府采取的措施也有很大關(guān)系。

　　延伸閱讀

　　南水北調(diào)工程

　　還有東線和西線

　　南水北調(diào)研究自20世紀(jì)50年代開始，總體布局被設(shè)計為3條調(diào)水線路，即西線工程、中線工程和東線工程，分別從長江上、中、下游調(diào)水，以適應(yīng)西北、華北各地發(fā)展需要。未來通過3條調(diào)水線路與長江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系，將逐步構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的中國大水網(wǎng)，并通過這3條干線每年從長江調(diào)水448億立方米。

　　東線工程是在現(xiàn)有的江蘇省江水北調(diào)工程、京杭運河工程、淮河現(xiàn)有工程和其它相關(guān)工程基礎(chǔ)上建設(shè)的，包括輸水系統(tǒng)和蓄水工程。規(guī)劃的東線工程從江蘇省揚州附近的長江干流引水，基本沿京杭大運河逐級提水北送，向黃淮海平原東部和膠東地區(qū)供水。東線全長1154公里，每年將輸水143億立方米。輸水口起于長江下游的蘇州，全線穿越江蘇、安徽、山東和河北省抵達天津市。

　　西線工程從長江上游引水入黃河，是解決我國西北地區(qū)和華北部分地區(qū)干旱缺水的戰(zhàn)略性工程。據(jù)初步研究結(jié)果，從通天河、雅礱江、大渡河這3條河最大的引水量約170億立方米，其中包括通天河80億立方米，雅礱江、大渡河干流50億立方米，雅礱江、大渡河支流40億立方米，供水范圍為青海、甘肅、陜西、山西、寧夏、內(nèi)蒙古6省、區(qū)、市。

　　南水北調(diào)工程是當(dāng)今世界上最大的遠(yuǎn)距離、跨流域、跨省市調(diào)水工程，它的建設(shè)凝聚了新中國上上下下幾代人的心血和智慧，如同萬里長城、京杭大運河一樣，是中國五千年歷史上的偉大工程，也必將成為人類充分利用地理、地形特點，優(yōu)化配置國土資源的又一個偉大范例。