南水北調,要搞一個大動作_風聞
地球知识局-地球知识局官方账号-人文+地理+设计=全球视野新三观02-19 20:57
2014年12月12日,南水北調中線一期工程正式通水。
來自丹江口水庫的水頭經過半個月奔襲,於12月27日,抵達工程終點北京團城湖。隨着啓閉閘門開啓,清澈的南水傾瀉而出。
陶岔渠首(橫屏,圖:中國南水北調集團)▼
如今,南水北調後續工程又一件大事正在發生。
2023年2月18日,南水北調中線引江補漢工程出口段主隧洞成功實現進洞目標,工程正式進入主體隧洞施工。
引江補漢工程正式進入主體隧洞施工階段
將為工程全面開工建設奠定堅實基礎
圖為輸水隧洞進洞施工現場
(圖:中國南水北調集團)▼
引江補漢,對於南水北調意味着什麼?
作為國家水網的主骨架和大動脈,南水北調東、中線一期工程自2014年12月全面通水以來,累計向北方調水超600億立方米,已惠及河南、河北、北京、天津、江蘇、安徽、山東7省市沿線42座大中城市和280多個縣市區,受益人口超過1.5億。
隨着東、中線一期工程的建成通水和穩定運行,此項跨流域跨區域配置水資源的骨幹工程,從根本上優化了我國南北水資源空間配置,有效確保了受水區供水安全。
已建成的東、中線一期工程
以及規劃中的西線工程▼

然而,南水北調中線受水區,特別是京津冀地區,是我國最缺水的地區之一。按照《南水北調工程總體規劃》,中線一期工程多年平均調水量95億立方米,與受水區地表水和地下水聯合運用,共同保障受水區的城鄉供水。
我國水資源空間分佈不均▼

自中線一期工程通水以來,水質持續穩定在II類水質標準以上,北調水量呈逐年增長趨勢,受水區對南水的需求不斷增加,南水北調水供水地位已由“輔”變“主”、目標達效由慢變快、需求依賴由弱變強、工程網絡由缺變全。
隨着京津冀協同發展戰略和雄安新區等國家重大戰略的實施,中原城市羣建設的推進,以及城鄉供水一體化的實施,經濟社會用水進一步增加。南水北調水成為沿線受水區許多主要城市的主力水源,對中線一期工程的供水保障能力提出了新要求。
中線工程水源地丹江口水庫
(橫屏,圖:中國南水北調集團)▼

北方受水區受制於水資源稟賦,要實現人與自然和諧共存,社會經濟與生態環境協調發展,增加中線北調水量勢在必行。水源區漢江生態經濟帶建設,對漢江流域水資源保障提出了新要求。隨着流域來水的減少和流域內外用水需求的增加,漢江流域水資源供需矛盾將愈加突出。
為進一步發揮中線工程的效益,增加北調水量,應對北方受水區用水需求進一步增長、供水穩定性進一步提高等新要求,保障北方受水區供水安全,以及增強漢江枯水年份水資源調配能力、緩解漢江流域用水壓力,迫切需要實施南水北調後續工程中線引江補漢工程。
2022年7月7日
引江補漢工程正式開工建設
圖為工程開工現場
(橫屏,圖:中國南水北調集團)▼

引江補漢工程,作為南水北調後續工程首個開工重大項目,具有極其重大的政治意義、現實意義和示範效應。
值得一提的是,該工程將連通三峽和丹江口水庫兩大戰略水源地,起到連通長江、漢江流域與華北****地區,優化國家水網布局,加快構建國家水網主骨架和大動脈的重要作用。
連通三峽和丹江口水庫只是工程層面
放眼全國,意義更加深遠▼

引江補漢
引江補漢工程,自三峽水庫庫區左岸龍潭溪取水,輸水乾線工程採用有壓單洞自流輸水,多年平均調水量為39億立方米,設計引水流量170立方米每秒。
沿線由南向北依次穿越宜昌市夷陵區、襄陽市的保康縣和谷城縣以及十堰市丹江口市,終點位於丹江口水庫大壩下游漢江右岸安樂河口。工程由輸水總幹線工程及漢江影響河段綜合整治工程組成,工程設計施工總工期108個月。
全線基本位於山區▼

該工程在規劃階段加強多方案比選論證,統籌工程的經濟效益、社會效益和生態效益,最終確定輸水總幹線採用大埋深、全隧洞的技術方案,雖然大幅增加了工程施工技術難度,但卻顯著減少了土地佔用和移民安置數量。
最終選擇了龍安1線方案▼

基於此影響,建設過程中的徵地以臨時用地為主,可研階段永久佔地面積較少,僅2755.66畝。規劃搬遷安置人口僅999人,初步實現了節約集約利用土地、最大程度控制移民規模的工程建設目標。
移民搬遷工作,也不是一件易事
(圖:中國南水北調集團)▼

輸水總幹線工程包括進口建築物、輸水隧洞、石花控制建築物、出口建築物、檢修排水建築物和檢修交通洞等,全長194.8公里,其中隧洞長194.3公里、隧洞內徑10.2米。
引江補漢隧洞出口
(圖:中國南水北調集團)▼

漢江影響河段綜合整治工程對丹江口水庫壩下長約5公里的河段,按照現狀Ⅳ級航道保障通暢、具備實現遠期規劃Ⅲ級航道條件進行整治,包括羊皮灘右汊出水渠、航道整治和河道整治等。
河流整治中
(圖:中國南水北調集團)▼

引江補漢工程實施後,將增加中線一期工程北調水量,同時向漢江中下游、引漢濟渭工程及沿線補水。這就意味着該工程除了對長江流域產生深遠影響之外,還會對黃河流域產生影響。
因為它為引漢濟渭實現遠期調水規模創造條件,漢江上游引漢濟渭工程年均引水量可由近期的10億立方米增加至遠期的15億立方米,有效保障關中平原供水安全。
通過引漢濟渭
也給西安為代表的關中平原
帶來水源補給▼

深埋長隧洞為主,就上TBM!
引江補漢工程以深埋長隧洞為主,是目前我國規劃的單洞距離最長、洞徑最大的引調水工程,技術難度大、施工工期長。該工程輸水總幹線隧洞,採用鑽爆法和TBM法(全斷面硬巖隧道掘進機)組合施工。
工程主體作為一條總長194.3公里的輸水隧洞,主要有三個特點。
一是工程隧洞直徑大。隧洞平均內徑10.2米,施工採用的TBM刀盤最大直徑達12.2米,開挖洞徑越大,揭露的不連續面越多,圍巖失穩的概率和規模增大,需要採取的支護強度越大。
TBM出馬
(圖:中國南水北調集團)▼

據調研,國內已完工程中TBM刀盤直徑超過10米的工程僅有6個,施工過程中均出現各種風險挑戰。
自1985年以來
國內外TBM應用趨勢圖
中國已成主力▼

二是工程隧洞埋深大。輸水隧洞平均埋深大,為513米;全線大於1000米埋深的洞段長12.1公里,佔總洞長的6.2%;埋深在600米到1000米之間的洞段長58.8公里,佔總洞長的30.2%;最大埋深1230米。
三是工程地質條件複雜。輸水隧洞穿越地層涉及古元古界至新生界,跨13個地層單位系,含3大巖類,66個巖組,沿線褶皺斷層發育,地層複雜多變,面臨“三高三多”不良地質條件。
“三高三多”是工程地質行業常見的一種術語,“三高”是指高地應力、高水壓、高地温,“三多”是指斷層多、地下水多、軟巖洞段多,具體到該工程而言,則有如下具體特徵。
高地應力:主要受水平嚮應力影響,推測最大應力42.3兆帕,強巖爆風險洞段長1公里,極嚴重軟巖變形風險洞段長4.5公里。
高水壓:岩溶水和裂隙水豐富,按《水利水電工程地質勘察規範》相關要求折減計算,外水壓力1兆帕以上洞段長度25.5公里,最大外水壓力4.9兆帕。
高地温:地温28℃以上洞段長32.9公里,佔比16.9%,推測最高温度達40℃。
斷層多:穿越56條斷層,其中主要區域性斷裂有7條,寬度在70至260米之間,單條斷層最寬為城口—房縣斷裂,約260米。另外,還有一個斷裂構造帶——青峯斷裂帶,穿越距離約6100米,包含11條斷層。
地下水多:年均降雨量超過1000毫米,沿線分佈大量泉眼,穿越霧渡河、黃柏河、霸王河、沮河、南河、北河等6條河,白水峪、潭口、梅子溝、龍王廟等4個水庫,地下水豐富。推測湧水量每天每米大於3.6立方米洞段長度49.2公里。
軟巖多:軟巖洞段長58.5公里,佔比30.1%,其中存在中等及以上軟巖變形風險的洞段長度27.1公里。
為更好應對這些工程技術難題,科研人員積極組織開展科研攻關工作。
比如針對突泥涌水和坍塌等問題,加強TBM等技術裝備研究。重點開展TBM功能優化研究工作,大幅提高TBM適應能力,通過優化裝備技術解決工程難題。
預警措施也必不可少,加強超前地質預報研究,對不良地質體做到提前預判、準確定位,為提前處理風險隱患提供保障。
該項目建設完成後,將創造六個國內之最:
一、國內在建長度最長的有壓引調水隧洞,工程單洞距離長194.3公里;
二、國內在建洞徑最大的長距離引調水隧洞,等效洞徑10.2米;
三、國內在建引流量最大的長距離有壓引調水隧洞,最大引水流量212立方米每秒;
四、國內在建一次性投入超大直徑TBM施工最多的隧洞,直徑12米級TBM數量10台;
五、國內在建洞挖工程量最大的引調水隧洞,單洞洞挖總量近3000萬立方米;
六、國內在建綜合難度最大的長距離引調水隧洞,最大埋深1230米,埋深超過600米的洞段佔36.4%,面臨強巖爆、突泥涌水、大斷裂、軟巖變形、高温、有害氣體等多重挑戰。
引江補漢工程實施後,充分利用現有中線一期總乾渠輸水能力,北調水量可由一期工程規劃的多年平均95億立方米增加至115.1億立方米。
未來,引江補漢工程將與南水北調已建工程一道,構築國家水網的主骨架和大動脈,同多項調水工程協同運作,一同編織國家水網,描繪中華民族治水的世紀畫卷。
南水北調與我國部分調水工程示意圖▼


