知力記者
“知力”:為什么要南水北調?
南水北調辦:中國水資源短缺,且時空分布不均,南方水多,北方水少。黃淮海流域總人口4.4億,約占全國人口的35%,國內生產(chǎn)總值約占全國的35%,而水資源量僅占全國總量的7.2%。
據(jù)統(tǒng)計,近30年來,中國北方地區(qū)水資源總量在減少。黃河、淮河、海河、松遼的水資源量減少13%,其中海河流域水資源量已減少25%。因此,原本供需矛盾就十分尖銳的黃淮海地區(qū)水資源形勢更加嚴峻。黃淮海地區(qū)每年超采的地下水在60~70億立方米,造成地面下沉、海水入侵、生態(tài)惡化。
由于資源性缺水,即使在充分發(fā)揮節(jié)水、治污、挖潛的基礎上,黃淮海流域僅靠當?shù)厮Y源已難以支撐其經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。為緩解黃淮海流域日益嚴重的水資源短缺狀況,改善生態(tài)環(huán)境,促進黃淮海流域的經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,國家決定在加大節(jié)水、治污力度和污水資源化的同時,實施南水北調工程。
“知力”:南水北調的供水對象是誰?
南水北調辦:南水北調工程近期的主要供水對象為城市。原因有三點:一是城市人口相對集中,耗水量和缺水量大;二是城市經(jīng)濟、社會發(fā)展較快,受水資源制約嚴重;三是城市中企業(yè)、居民具有較高的水價支付能力,有利于償還貸款。
南水北調工程在解決城市缺水的基礎上,最大限度地兼顧農業(yè)用水:一是在靠近水源區(qū)、供水成本較低的受水區(qū),如東線江蘇北部地區(qū)、河南南陽刁河灌區(qū)等,增加供水量,提高供水保證率;二是將被城市擠占的部分水量返還于農業(yè);三是將新增的廢污水處理達標后用于農業(yè)和生態(tài)。
此外,當?shù)そ谒畮靵硭^豐時,可以利用中線工程加大輸水量,通過輸水渠道與沿線河道交叉處設置的分水口門、退水閘等設施,放水入沿線河流、湖泊、濕地等,增加沿線部分地區(qū)的生態(tài)用水、環(huán)境用水,回補地下水,改善生態(tài)環(huán)境。
“知力”:南水北調是從哪里往哪里調水?其起點和終點分別在哪里?分別經(jīng)過哪些地區(qū)?
南水北調辦:國務院批復的《南水北調工程總體規(guī)劃》對工程布局有明確方案。南水北調工程,分別在長江下游、中游、上游規(guī)劃了三個調水區(qū),形成東線、中線、西線三條調水線路。通過三條調水線路,與長江、淮河、黃河、海河相互連接,構成“四橫三縱”為主體的中國大水網(wǎng)。
南水北調東線工程是利用江蘇省已有的江水北調工程,逐步擴大調水規(guī)模并延長輸水線路。東線工程從長江下游揚州江都抽引長江水,利用京杭大運河及與其平行的河道逐級提水北送,并連接起調蓄作用的洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖。出東平湖后分兩路輸水:一路向北,在位山附近經(jīng)隧洞穿過黃河,輸水到天津;另一路向東,通過膠東輸水干線經(jīng)濟南輸水到煙臺、威海。東線工程調水規(guī)模為148億立方米,規(guī)劃分三期建設。
南水北調中線工程充分利用自然地理條件,從加高大壩擴容后的丹江口水庫陶岔渠首閘引水入渠道,經(jīng)長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口,沿黃淮海平原西部邊緣,在鄭州以西穿過黃河,沿京廣鐵路西側北上,可基本自流到北京、天津。中線工程調水規(guī)模為130億立方米,規(guī)劃分兩期建設。
南水北調西線工程通過在長江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫,開鑿穿過長江與黃河分水嶺巴顏喀拉山的輸水隧洞,調長江水入黃河上游。西線工程的供水目標,主要是解決涉及青海、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西6?。ㄗ灾螀^(qū))黃河上中游地區(qū)和渭河關中平原的缺水問題。結合興建黃河干流上的大柳樹水利樞紐等工程,還可以向臨近黃河流域的河西走廊地區(qū)供水,必要時也可向黃河下游補水。西線工程調水規(guī)模為170億立方米,規(guī)劃分三期建設。
“知力”:南水北調除了地面水網(wǎng),是否還有地下水道?
南水北調辦:南水北調東、中線工程主要是地面水網(wǎng),只有穿越江河的隧洞、導虹吸等位于地下,如穿黃隧洞工程。此外,中線北京段為地下PCCP管道,天津段為地下箱涵。規(guī)劃實施的西線工程線路主要為隧洞。
“知力”:南水北調工程中遇到了哪些技術難題?都是如何解決的?
南水北調工程可以說是一個水利工程大全。東、中線一期工程包含單位工程2700余個,這些工程不僅有常規(guī)的水庫、渠道、水閘,還有大量的大流量泵站,超長、超大洞徑過水隧洞,超大渡槽、暗涵等。工程包含了諸多世界之最,需要攻克一道道世界級的技術難關,許多建筑物規(guī)模及難度國內外均無先例。
在中線工程中,丹江口大壩加高中新老混凝土結合技術、中線隧洞穿黃河工程技術、中線膨脹土地區(qū)渠道邊坡處理技術、中線渡槽群設計和施工技術等,基本上都是世界上尚未攻克或沒有遇到過的。
比如,穿黃工程是南水北調中線的關鍵工程,如何從黃河底下復雜的地層中開鑿幾千米的隧洞,克服以往盾構施工尚未遇到的淤泥、頑石、枯樹等復雜地質環(huán)境,并承載內外水壓。為解決關鍵技術難題,確保工程安全順利建成,通過“十一五”國家科技支撐計劃項目課題——“復雜地質條件下穿黃隧洞工程關鍵技術研究”,開展了穿黃隧洞工作條件與建筑物型式、襯砌結構受力與變形特性、大型盾構工作豎井結構特性、抗震技術等八項技術攻關,開展了穿黃隧洞1:1仿真實驗,較真實地模擬隧洞水土環(huán)境和受力條件,驗證設計方案,提出優(yōu)化措施,為整體提升技術理論水平提供實驗依據(jù)。
穿黃隧洞工程在施工中也解決了眾多的技術挑戰(zhàn)。盾構機在掘進的過程中,靠刀盤上的100多把刀具來對付各種各樣復雜的地層。盾構機穿越地層有沙層、土層及沙土混合地層,地層中的沙粒、卵石、鈣質結核等對盾構機刀具磨損非常嚴重,因此需要定期對刀具檢查并進行維修。下游線隧洞掘進到1360米時,發(fā)現(xiàn)刀具及刀盤嚴重磨損,已不能繼續(xù)掘進施工。于是采用三軸攪拌樁對刀盤修復區(qū)域進行加固,通過焊接增加了30多把刀,還在滾刀上增加合金柱,強化了耐磨性能,以適應穿黃復雜地層的掘進。穿黃隧洞工程關鍵技術研究,來源于工程,服務于工程,應用于工程,為節(jié)省投資、提升技術水準、確保工程安全順利實施提供了技術保障,也為同類地質條件下大型輸水工程建設提供了借鑒。
“知力”:有人對南水北調工程提出了三大質疑:流速慢,調水目標難實現(xiàn);泥沙沉積,會毀掉工程;半路結冰,會影響南水北送,這些質疑有道理嗎?
南水北調辦:南水北調渠道及沿線建筑物的輸水流速與眾多因素有關,主要因素是可利用水頭,也就是落差。中線工程設計中結合不同地形地質條件,對沿線渠道和建筑物的耗用水頭進行了優(yōu)化分配,不同渠道和建筑物的流速情況略有不同。在加大流量,沿線閘門全開不控制水流的情況下,渠道斷面平均流速為1m/s左右,輸水建筑物流速為2m/s左右。實際輸水時,輸水流量小于加大流量,沿線節(jié)制閘局部關閉,根據(jù)安全運行要求控制渠道水位和流量。此時,渠道內流速由實際輸水流量和過水斷面面積確定,一般小于加大流量下的流速,實際輸水流量越小,流速越慢。在運行管理單位的調度下,南水北調輸水渠道內的流量、流速均得到有效控制,保證水資源科學有序調度和分配。
南水北調中線工程從丹江口水庫取水。丹江口水庫水質優(yōu)良,經(jīng)水庫蓄水沉淀,進入總干渠的水清澈見底,不存在丹江口水庫泥沙入渠的問題。輸水干渠沿線全封閉立交設計,沿線河道泥沙也不可能進入總干渠。因此,在運行期,可能進入總干渠的泥沙主要來源于輸水過程中風沙和大氣降水,這點泥沙量微乎其微。沿線檢修維護時,還可以對這些沉降的底泥及時清除,根本不存在泥沙淤積渠道的問題。
南水北調中線工程由低緯度向高緯度輸水的特點決定了其結冰和融冰分別為自北向南和自南向北發(fā)展,會出現(xiàn)南北渠道凍、融不同的復雜狀況。但根據(jù)中線京石段應急供水工程幾年的冰期運行情況,中線工程所采用的冰期輸水調度方案和措施是成功的,可以圓滿完成預定輸水任務。在冰蓋形成及消融過程中,采取合理的運行方式和水力控制措施,使渠道中的各涵閘、泵站能根據(jù)渠道冰情和水流情況進行水位、流量的調控,并結合相應的工程措施,保證冰蓋的穩(wěn)定和用戶分水計劃的實施,實現(xiàn)渠道冰期安全運行。
“知力”:南水北調對調出區(qū)有什么影響?水資源能否做好合理分配?
南水北調辦:南水北調東、中線一期工程調水量占長江多年平均徑流量(約9600億立方米)的比例約為1.9%,采取合理的調度措施后,對長江的生態(tài)基本無影響。中線一期工程的調水量,占漢江全流域和丹江口以上地表水資源量的比例,分別為17%和25%,如不采取有效措施,對漢江中下游取水和生態(tài)環(huán)境會有一定影響。
為了減小中線調水對丹江口水庫下游的影響,南水北調工程同步實施了引江濟漢、興隆水利樞紐、改(擴)建閘站、整治局部航道四項治理工程。通過興建引江濟漢工程,可從長江向漢江興隆樞紐下游補水,設計流量為350m3/s,最大引水500m3/s,中線一期工程陶岔渠首從丹江口水庫調水的設計流量為350m3/s,可以有效平衡因調水引起漢江興隆樞紐以下流量減小的影響。同時改善該河段的生態(tài)、灌溉、供水條件,還可縮短長江荊州段至漢江潛江段航程600多千米。加上加高后的丹江口大壩和新建興隆樞紐的調節(jié)作用,興隆樞紐下游的多年平均水位不僅沒有降低,而且還將抬高0.15~0.30米,沿江兩岸的供水保證率將提高1.3%~21.5%,供水和航運也均有改善和提高。
在調度上,丹江口水庫在滿足漢江中下游地區(qū)防洪的前提下,統(tǒng)籌水源地、受水區(qū)和調水下游區(qū)用水。遇丹江口水庫特枯水年份,在滿足漢江中下游最低用水需求的前提下,適當減少中線工程調水量。另外,可根據(jù)旱情分布,將丹江口水庫上游的干支流水庫(石泉、安康、喜河、蜀河、黃龍灘、鄂坪、松樹嶺、丹江口)納入統(tǒng)一的應急調度,及時向下游補水抗旱,盡可能提高中線工程供水量及供水保證率。
“知力”:目前有哪些北方城市用上了長江水?其水質與以前相比是否有所變化?
南水北調辦:目前,北京、天津、石家莊、鄭州等城市都用上了長江水。據(jù)新華社2015年1月20日消息,自漢江之水通過南水北調中線12月27日進京以來,北京城區(qū)大部分已用上“南水”。一些北京市民告訴記者,“南水”進京后,自來水水堿少了,水變得更清亮了。北京市自來水集團新聞發(fā)言人梁麗介紹,過去,部分南城地區(qū)自來水硬度在每升350~380毫克,“水堿”現(xiàn)象較為明顯?,F(xiàn)在經(jīng)過檢測,郭公莊供水的南城區(qū)域內,自來水硬度約為每升120~130毫克,下降了約2/3。
“知力”:是不是說南水北調工程成功了,我們的用水問題就徹底解決了?
南水北調辦:我國黃淮海流域水資源極度匱乏,水資源量與經(jīng)濟、社會、人口的布局極不匹配,人類活動遠遠超過了水資源和水環(huán)境的承載能力。為了維持過去幾十年經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和人口增長,這一地區(qū)超負荷使用地表水,大量超采地下水,與子孫后代爭水、搶水,造成了有河皆干、有水皆污、地面沉降等嚴重的水生態(tài)危機。黃淮海流域人均水資源量僅450立方米,海河流域人均不到300立方米,北京人均不到100立方米,比沙漠國家以色列還缺水,遠遠低于國際公認的人均1000立方米缺水警戒線。即使南水北調通水以后,受水區(qū)人均水資源量能夠增加100多立方米,但距離貧水線依然還有相當大的差距。
南水北調工程調水規(guī)模是在充分考慮受水區(qū)節(jié)水、治污、挖潛基礎上,按照適度從緊的原則確定的。雖然南水北調增加了供水,在與當?shù)氐乇硭?、地下水、再生水等多種水源相互調配、相互補充的條件下,可有效緩解北方地區(qū)的用水緊張局面,提高供水保證率,但并不意味著水資源短缺的局面得到根本改變,還需要將長期占用的生態(tài)環(huán)境用水退還,停止地下水超采,并逐步增加水資源戰(zhàn)略儲備。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和城市人口的持續(xù)增長,水資源短缺的形勢仍將長期存在,必須更加強調節(jié)約用水,充分利用好每一滴寶貴的水資源。
(責任編輯/李平)