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前沿研究丨南水北調(diào)工程

本文選自中國(guó)工程院院刊《Engineering》2016年第3期

作者:國(guó)務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)辦公室

來源:The South-to-North Water Diversion Project[J].Engineering,2016,2(3):265-267.

一、工程概況

南水北調(diào)工程是緩解我國(guó)北方水資源嚴(yán)重短缺、優(yōu)化水資源配置、改善生態(tài)環(huán)境的重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施,是世界上距離最長(zhǎng)、受益范圍最大、受益人口最多、規(guī)模最大的調(diào)水工程。

南水北調(diào)工程規(guī)劃東、中、西三條調(diào)水線路,分別從長(zhǎng)江流域下游、中游、上游調(diào)水,通過三條調(diào)水線路,與長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河流域相互連接,構(gòu)筑“四橫三縱、南北調(diào)配、東西互濟(jì)”的中國(guó)水資源配置格局(圖1)。

圖1 南水北調(diào)工程調(diào)水線路示意圖

東線工程主要為緩解蘇、皖、魯、冀、津等五省市水資源短缺的狀況。從長(zhǎng)江下游揚(yáng)州江都抽引長(zhǎng)江水,利用京杭大運(yùn)河及與其平行的河道逐級(jí)提水北送(圖2)。規(guī)劃分三期實(shí)施。

圖2 南水北調(diào)東線工程江都泵站

中線工程主要向北京、天津、河北、河南四省市供水。從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫(kù)陶岔渠首閘引水,沿線開挖渠道,可基本自流到北京、天津(圖3)。規(guī)劃分兩期實(shí)施。

圖3 南水北調(diào)中線工程漕河渡槽

西線工程主要是解決青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等六省區(qū)的缺水問題。從長(zhǎng)江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫(kù),開鑿輸水隧洞,調(diào)水入黃河上游。規(guī)劃分三期實(shí)施。

三條調(diào)水線路互為補(bǔ)充,不可替代。規(guī)劃調(diào)水總規(guī)模為4.48×1010m3,其中,東線為1.48×1010m3,中線為1.30×1010m3,西線為1.70×1010m3。

二、工程建設(shè)進(jìn)展

20世紀(jì)50年代以來,經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的論證,南水北調(diào)東線一期工程率先于2002年12月27日開工建設(shè),標(biāo)志著南水北調(diào)工程正式進(jìn)入實(shí)施階段。

2013年11月15日,東線一期工程建成通水。東線一期工程多年平均抽江水量約8.8×109 m3,全長(zhǎng)約1467km,從長(zhǎng)江至黃河南共設(shè)有13個(gè)梯級(jí)34座大型泵站。

2014年12月12日,中線一期工程建成通水。中線一期工程多年平均調(diào)水量為9.5×109 m3,全長(zhǎng)約1432km。

目前,東、中線后續(xù)工程和西線工程正在進(jìn)行前期工作。

三、主要技術(shù)難題和解決方法

南水北調(diào)工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,是由多項(xiàng)目組成的龐大項(xiàng)目集群,在設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行等方面,面臨丹江口水庫(kù)混凝土壩加高、穿黃隧洞盾構(gòu)、超大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)管道、大型渠道設(shè)計(jì)施工、大型預(yù)應(yīng)力渡槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化、膨脹土渠坡處理、煤礦采空區(qū)域地基處理、長(zhǎng)距離調(diào)水水力調(diào)配與冰期輸水、大型泵站泵裝置特性與運(yùn)行方式等諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。

在科技部等部門的大力支持下,南水北調(diào)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)、施工等參建單位,以及相關(guān)科研院所、高等院校,開展大量的南水北調(diào)工程關(guān)鍵技術(shù)研究,攻克了上述技術(shù)難題,優(yōu)化了設(shè)計(jì),保證了工程建設(shè)的質(zhì)量、安全和進(jìn)度。

四、工程運(yùn)行效益

南水北調(diào)東、中線一期工程為受水區(qū)開辟了新的水源,改變了供水格局,在提高城市供水保證率、改善受水區(qū)水質(zhì)、生態(tài)文明建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)等方面產(chǎn)生了巨大的效益。

(一)提高城市供水保證率

中線一期工程通水以來,輸水總量超過5.0×109 m3。目前,北京市城區(qū)供水中南水北調(diào)水占比超過70%,受益人口達(dá)1100多萬人,另有超過2×108m3的南水北調(diào)水儲(chǔ)存到了密云水庫(kù)等調(diào)蓄水庫(kù);天津市中心城區(qū)供水中南水北調(diào)水占比超過70%,820多萬人喝上了南水北調(diào)水;河北省供水范圍涵蓋石家莊、保定等7個(gè)省轄市,受益人口達(dá)500萬人;河南省南水北調(diào)供水范圍涵蓋鄭州、許昌等11個(gè)省轄市,受益人口達(dá)1600余萬人。

東線一期工程通水以來,規(guī)劃供水目標(biāo)已全部實(shí)現(xiàn),累計(jì)調(diào)入山東省水量達(dá)1.1×109 m3,保障了濟(jì)南、青島、棗莊、濰坊等城市用水。

(二)改善受水區(qū)水質(zhì)

中線一期工程通水后,受水區(qū)水質(zhì)改善明顯。北京市使用南水北調(diào)水后自來水硬度由原來的380 mg·L–1降至120~130mg·L–1;滄州市民用上優(yōu)質(zhì)的南水北調(diào)水后,逐漸告別了祖祖輩輩飲用苦咸水、高氟水的歷史。

東線干線水質(zhì)全部達(dá)到Ⅲ類,山東、江蘇兩省治污工作至少提前了10年,沿線淮安、徐州、濟(jì)寧等城市的人居環(huán)境得到很大改善。

(三)生態(tài)效益逐步發(fā)揮

北京市利用南水北調(diào)水與現(xiàn)有的再生水聯(lián)合調(diào)度,增強(qiáng)了水體的稀釋自凈能力。目前,已向懷柔應(yīng)急水源地及潮白河、海淀山前等水源地試驗(yàn)“補(bǔ)”入2.50×108m3南水北調(diào)水,累計(jì)壓采地下水超過1.00×108m3,地下水下降速率減緩,補(bǔ)水區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善;向河北省石家莊市、邢臺(tái)市生態(tài)補(bǔ)水7.0×m10 7 3,涵養(yǎng)了地下水;向河南省許昌市、鄭州市、鶴壁市分別生態(tài)補(bǔ)水6.15×106m3、2.0×m10 7 3、7×06m3,置換出水源用于生態(tài)水系建設(shè),改善了生態(tài)環(huán)境。

東線工程在保障濟(jì)南、青島、棗莊、濰坊等城市用水的同時(shí),還向南四湖、東平湖、小清河等湖泊、河流補(bǔ)充生態(tài)用水,城市河水、湖水環(huán)境顯著改善。

(四)防災(zāi)減災(zāi)

受2016年“7·19”特大暴雨影響,河北省石家莊、邯鄲市區(qū)飲用水水源地水庫(kù)水體濁度急劇增高,南水北調(diào)中線緊急調(diào)增石家莊、邯鄲市區(qū)供水量,保證了居民用水;工程2016年向衡水市緊急調(diào)水5×107m3,減輕了衡水市的旱情。

東線一期工程正式通水以來,有效緩解了2014、2015年度淮北地區(qū)干旱和2015年度寶應(yīng)湖內(nèi)澇。

五、結(jié)語

南水北調(diào)工程是實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源優(yōu)化配置的重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施,它對(duì)緩解我國(guó)北方地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺局面、保障供水安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境均具有十分重大的意義。隨著南水北調(diào)東、中線一期工程通水運(yùn)行步入正軌和后續(xù)工程的建設(shè),南水北調(diào)工程?hào)|、中、西三條調(diào)水線路總體規(guī)劃,以及我國(guó)水資源“四橫三縱、南北調(diào)配、東西互濟(jì)”的總體格局將逐步實(shí)現(xiàn)。

注:本文內(nèi)容呈現(xiàn)形式略有調(diào)整,若需可查看原文。

改編原文:

Office of the South-to-North Water Diversion Project Construction Committee, State Council, PRC.The South-to-North Water Diversion Project[J].Engineering,2016,2(3):265-267.

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