专家论述｜只有南水北调能解决北方缺水问题（下）

第三部分：南水北调工程建设 --- 

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“三横四纵”格局

三条“水龙”穿越大半个中国

想象一下，从南向北铺设三条水道，齐头并进穿越崇山峻岭、河湖港汊；逢山开洞，遇河架槽、钻地，低水位时提升，高水头时自流，就像三条水龙上下翻腾，直济黄淮海流域，何等壮观！ 南水北调工程是迄今为止世界上最大的调水工程，东线、中线、西线三条线路的年调水总规模约448亿立方米，约为当今中国全年用水量的1/10，相当于十几个北京市的用水量，可以基本缓解北方严重缺水的危急局面。

这项水利工程横穿长江、淮河、黄河、海河四大流域，涉及十余个省（自治区、直辖市）。输水线路长，穿越河流多，工程涉及面广，社会和生态效益巨大。它包括水库、湖泊、运河、河道、大坝、泵站、隧洞、渡槽、暗涵、倒虹吸、PCCP管道、明渠等水利工程项目，是一个十分复杂的巨型水利工程，其规模和难度在国内外均无先例。仅东线、中线一期工程，土石方开挖量为17.8亿立方米，土石方填筑量6.2亿立方米，混凝土使用量6300万立方米。

三条线路分别从长江下、中、上游向北方调水，与长江、黄河、淮河和海河相互连接，组成一个水网，形成“四横三纵”总体格局。通过对水量跨流域重新调配，可协调东、中、西部社会经济发展对水资源需求关系，达到我国水资源“南北调配、东西互济”的优化配置目标。

东线工程 从长江下游的扬州市江都水利枢纽抽水，利用京杭大运河和其他南北向河道向北输水，经过泵站逐级提水至黄河南岸的东平湖。出了东平湖分两路输水：一路向北，穿过黄河，输水到鲁北、冀东和天津市；另一路向东，通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海等胶东地区城市。总体工程规划分三期实施，第一期先送水到鲁北和胶东，二期可达到天津。

中线工程 从长江支流—汉江上游的丹江口水库陶岔渠首闸引水，沿线开挖渠道，沿唐白河平原北缘、华北平原西部边缘，在郑州以西孤柏嘴处穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，水可基本自流到北京、天津。整个工程规划分两期实施。

西线工程 在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游，补充黄河水资源的不足，西线工程主要解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。整个工程规划分三期实施。

由于工程量浩大，三条调水线路工程均需分期实施，建设时间约需40～50年。从当前缺水形势以及我国经济社会发展的需要等综合分析，先期实施东线和中线一期工程。目前，东、中线一期工程已分别于2002年和2003年开工。预计东线一期工程将于2013年底实现全线通水，中线一期工程将于2014年汛后实现全线通水。截至目前，南水北调工程已建成项目已经部分投入使用，在区域调水、改善生态、防汛抗旱工作中发挥出实际的效益。

南水北调工程的线路长、涉及面广、技术要求高，是由多项目组成的庞大项目集群。它不仅仅是一项跨流域调水的水利工程，也是一项宏大的社会工程、经济工程和生态环境工程。这项复杂的系统工程在设计、建设、运行等方面，面临诸多技术挑战。它所采用的许多硬技术和软科学都是世界级的，是水利学科与多个边缘学科联合研究的前沿领域。

南水北调的三条线路根据地形不同各有特点

东线从长江下游取水 ，经13级泵站逐级提水，与途径的河湖交汇，经洪泽湖、骆马湖、南四湖，最终提到东平湖最高水位，然后自流而下。用个形象的比喻，一连串的湖泊就像管道连起来的一个个水盆，一个比一个高，从低水盆逐级把水提到高水盆，水盆起到蓄水的作用，水道与整个水系融在一起。

中线取水自长江支流汉江 ，利用丹江口水库与北京之间约100米落差，通过一条新开的渠道直流到北京，途中不与任何水系交融，全封闭、全立交，是一条真正的“水龙”。

西线取水于长江源头支流 ，由于地形复杂，虽然存在落差，但无法从地表直流，主要是通过隧洞连接两河源头，可以说是条“钻地水龙”。

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东线工程：长江下游取水

13级泵站提水65米，让水往高处流

长江是东线工程的主要水源，水资源丰富平均每年入海水量达9000多亿立方米，即使在特枯年也有6000多亿立方米。江苏扬州位于长江下游，附近的长江水质平均为II类，为东线工程提供了优越的水源条件。20世纪60年代初，为解决淮河流域灌溉和排水的平衡问题，开始建设“江水北调”工程，其中江都提水站是工程的核心。至1977年共修建了4个泵站，有33台机组，每秒钟可提引江水400立方米，形成强大的提水能力。

东线一期工程充分利用和改造现有的江水北调工程，并在其基础上扩大规模，向北延伸。调水线路从江苏扬州出发，利用现有的天然河道、人工河道（京杭大运河等）、天然湖泊为输水线路。 从长江至黄河以南沿途串联起4个湖泊：洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖，将水逐级由南向北输送。 黄河以北和胶东地区还兴建了3座平原水库，起到蓄水的作用。原江水北调工程主要沿京杭运河输水（简称运河线），南水北调工程在运河线西侧又新辟了“运西”输水线，采用双线输水。江苏境内输水线路按照调蓄湖泊分为三段：长江至洪泽湖段，从长江北岸的三江营（主引水口门）和高港引水，利用原里运河-苏北灌溉总渠输水线，新辟三阳河-金宝航道输水线；洪泽湖至骆马湖段，利用原中运河线，新辟徐洪河线送水；骆马湖至南四湖段，利用中运河-不牢河线，新辟中运河-韩庄运河线输水；从南四湖再往北，则为南水北调工程扩建、延伸的新的输水渠道。一期工程调水主干线全长约1467公里，其中长江至东平湖1045公里，黄河以北173.5公里，胶东输水干线239.8公里，穿黄河段7.9公里。

东线工程输水线路最高点位于山东省境内的东平湖，其水位比长江引水口的水位高出大约40米。要想让水从低处流到高处，只能用水泵扬水。根据地形由低向高分为13个梯级，逐级提水。沿途设立了22处枢纽，共计34座泵站，总扬程高度达65米（每一级到下一级之间水头会有一定的损失，总提水高度可以达到40米）。提水到最高点东平湖后,然后分成两路自流水道，一路向北穿过黄河送往鲁北地区，一路向东送往山东半岛。

东线一期工程的供水范围是苏北、皖东北、鲁西南、鲁北和山东半岛，将使21座地级以上城市，69个县市区获益。整个东线工程计划分三期完成，总计需新建泵站51座，泵机278台。三期工程全部完工后，总装机容量52.9万千瓦，总装机流量每秒7197立方米。

江都水利枢纽

东线工程引水源头。江都水利枢纽工程是目前我国乃至远东地区规模最大的电力排灌工程。由4座大型电力抽水站、12座大中型水闸、3座船闸、2座涵洞、2条鱼道以及输变电工程、引排河道组成，是一个集泄洪、灌溉、排涝、引水、通航、发电、改善生态环境等多项功能于一体的大型水利枢纽。其中4座抽水站共装有大型立式轴流泵机组33台套，设计流量为每秒400立方米，与新建的宝应抽水站同为东线工程第一梯级泵站，两站合计总装机流量为每秒500立方米。改造后将彻底解决设备老化、运行效率低等问题。

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东线工程：提水40米

世界上最大的泵站群

把水从长江下游提到东平湖，有40米的高程，而且输水距离较远，又要跨越多个水系，一座泵站不可能完成如此艰巨的任务。所以，整个提水段分拆为13个梯级，每个梯级有1～5座泵站，组成一个连续的提水系统。

在东线一期工程中，共设有34座泵站，水泵总装机有160台，总装机流量每秒4429.2立方米。 这些泵站的特点是：扬程低（一般在3～8米之间）、流量大（泵站设计规模一般在100立方米每秒以上）、运行时间长（年运行时间约为5000小时），对机组可靠性、运行效率要求高。

根据地形和扬水高度要求不同，泵站设计各有不同，但每一个泵站都由进水池、泵房、出水池这三部分组成。这些泵站集群协同提水，一级一级跃升，把低处的水逐步提到高处。

东线工程的调水活动，使一些水位得不到保障的河道能及时补充水量，不仅改善了生态环境，而且大大提高了京杭大运河的通航保证率。

灯泡贯流泵

普通水泵的电动机，电能转化为机械能的效率只有75%，剩余的25%的能量变为热量散失了。南水北调工程中使用的水泵有1/3是灯泡贯流泵，它的电机为永磁电机，能量转换效率可达到惊人的81%。 灯泡贯流泵是指将泵和电机集成为一体化的筒体结构，浸没在水下。 电机和传动轴位于灯泡形状的密封体内，水泵叶片伸出灯泡体外，电机定子热套在密封壳体中。贯流泵运行时，水泵叶片驱动水体，使之获得能量，水体流过灯泡密封体的同时完成对电机的冷却。

山东省万年闸泵站全貌

立式轴流泵泵站剖面图

第二级淮安四站

第四级泗阳站

第五级刘老闸二站

第六级皂河二站

三东台儿庄泵站

年闸出水池

南水北调东线工程输水干线纵断面示意图

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中线工程：大坝加高

利用100多米水头，沿1000多公里渠道顺流而下

南水北调中线工程的水源地在汉江的丹江口水库。汉江是长江第二大支流，不但水资源丰富，而且是我国中部区域水质最好的大河，丹江口水库库区水质常年在II类以上，可以直接进入水厂。 丹江口水库是1958年主要为江汉平原防洪修建的，地势较高，与北京相比有120多米的落差。这样，在输水过程中就无需泵站加压，水可以自流到北京。

南水北调中线一期工程从加坝扩容以后的丹江口水库陶岔渠首闸引水，一路自流向北，最终到达北京、天津。沿线开挖渠道，经唐白河流域西部过长江流域与淮河流域的分水岭—方城垭口，在郑州以西李村附近穿过黄河，此后继续沿京广铁路西侧北上直到终点，输水干线全长1432公里。后期工程将从长江干流引水。

中线包括从起点陶岔渠首闸至终点北京团城湖的总干渠全长1277公里，天津干渠155公里，输水工程以明渠为主。北京段采用PCCP管和暗涵输水，天津干渠采用暗涵输水。一期工程设计调水流量为：陶岔渠首每秒350立方米,穿黄河每秒265立方米，进河北每秒235立方米，进北京每秒50立方米，进天津每秒50立方米。

丹江口水库的大坝经过加高加厚，正常蓄水位从157米提高至170米，相应库容达到290.5亿立方米，新增库容116亿立方米。一期工程可向河南、河北、北京、天津等四省市的20多座城市年调水95亿立方米，受水区面积约15万平方公里。

另外，升船机规模由150吨级增加到300吨级，水力发电厂装机规模仍为6×15万千瓦不变。大坝加高以后，不仅可以满足受水区需调水量的要求，还可以使汉江中下游防洪标准大大提高，由目前的20年一遇提高到近100年一遇，两岸数十万人基本解除了洪水威胁。丹江口水利枢纽的功能转变为防洪、供水、发电、航运。

丹江口大坝加高需要在原坝体的基础上加高培厚。但是新老混凝土的结合不是一件容易的事情。如果在老坝体上直接浇筑新的混凝土，尽管新老混凝土都具有很高的机械强度，但是在它们的结合面上却非常脆弱，只要很小的剪切力就能使它们沿着结合面分成两个部分。这样的现象如果发生在水坝上，后果不堪设想。

南水北调的工程师使用了这样的方法： 详细地调查大坝的结构之后，先将老大坝的顶层部分爆破，露出内部的混凝土。为满足大坝加高新老混凝土结合的需要，对老坝体下游面需开凿大量的三角形键槽。新增键槽按水平方向布置，键槽断面为不等边三角形，增大新老混凝土结合面的咬合强度。这时在大坝上钻入数以万计的钢筋，然后浇筑新的混凝土。使新老坝体牢牢地结为一个整体。

丹江口大坝升级改造的主体工程于2005年9月25日正式开工，陆续进行了贴坡、加高以及其他附属设施的改造。目前整个工程已进入全面收尾阶段，计划于2013年6月前全部完成。

中线工程开始实施调水后，由于汉江下泄流量减少，势必对汉江中下游生产、生活和生态用水有一定的影响。为减少或消除因调水产生的不利影响，在汉江中下游建设了兴隆水利枢纽、引江济汉、部分闸站改造、局部航道整治四项工程。

丹江口大坝加高模拟图

陶岔渠首

陶岔渠首枢纽位于河南省淅川县，是丹江口水利枢纽的副坝，也是中线工程的渠首闸。在开闸输水的同时，还具有5万千瓦的发电能力。

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中线工程：渡槽、穿黄隧洞

上渡下钻全立交，跨江越河的巨龙

南水北调中线工程跨越长江、黄河、淮河和海河四大流域，与河流存在多处交叉，一般明渠无法跨越。这时，就要使用渡槽或隧洞。渡槽又称输水桥，是为水特别修建的一条“高速公路”，是输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的常用方式。大型渡槽是南水北调中线工程的一道风景线。

渡槽组装工地又是加工厂

在湖北省丹江口到河南省新郑市之间的大型渡槽中，水流量最高可达每秒420立方米。这样苛刻的条件需要渡槽具有既轻便又结实的特点。如果采用箱基渡槽，即横截面为矩形的渡槽，面积最大，水流量较多。但是这种渡槽有个缺点，在承载水流时，底边两个90°直角处将承受很大的集中作用力，超过了渡槽自身的结构强度。若只是用加厚渡槽的办法来弥补这一缺点的话，渡槽的自重将成倍地增加，相应的桥墩也要提高支撑能力，使建造成本翻倍。

为了解决这个难题，水利工程师设计出一种横截面是U形的梁式渡槽。这种渡槽的优点在于，底部圆滑，水流作用在任何一点上的力都是均匀分布的。这样就使得渡槽不用特别加厚就能达到较高的结构强度，减轻了重量，降低了工程造价。U形渡槽只用在中线输水工程中跨度大、渡槽长、流量大的区域，而多数渡槽的截面形状还是矩形的。

渡槽是钢筋混凝土结构的，每一榀（每一节）的内径为9米，单跨跨度最大可达40米，重量可达1600吨。如此庞大的工程构件难以远距离运输，因此，渡槽的铸造和起吊都在工地现场进行。

由于输水线路很多部分都是明渠，在冬天有可能结冰影响输水，所以在这些线路中布置了防冰和排冰措施，同时采用人工捞冰、机械排冰等工程措施，保证中线水路畅通。

倒虹吸穿越黄河

水从丹江口大坝流出后，水位较高，沿着渡槽、明渠一路向北奔流，被黄河拦住了去路。是用“跨河渡槽”，还是用“穿黄隧洞”渡过黄河？经多方论证，最终选用了“河下隧洞”的方案。也就是在黄河底下凿一条隧洞，让进水端高于出水端，进水端水压高，出水端水压低，靠水自身的重力差把水压向出水端，这就是所谓的倒虹吸。

中线穿黄工程位于河南省郑州市以西约30公里的孤柏嘴，是中线总干渠穿越黄河的关键性工程。过河隧洞的进口为斜井、出口为竖井，退水设施位于南岸，这种布置方案既可以保证隧洞有良好的运行与检修条件，还能节省工程投资。

中线工程的穿黄隧洞工程采用盾构的方式，这里的地质条件复杂，施工难度较大。此处的黄河河床底部主要由黏土、砂土混合而成，盾构掘进时要注意河底地层中存在的钙质结核、块石、古木。另外，地层成分的变化和顶部黄河水压力的变化都会对穿黄隧道的施工安全造成威胁。例如，在中线穿黄隧洞工程中，经常出现盾构机的刀盘被河床中的淤泥糊上的情况，使盾构机一时间无法前进，施工人员需要把刀盘上的淤泥铲除干净后才能继续行进。

黄河北岸和南岸施工竖井之间的穿黄隧洞长3450米，隧洞内径为7米，设计2条隧洞。隧洞的洞壁为2层钢筋混凝土衬砌，内、外层衬砌之间有弹性防水垫层相隔。隧洞内布置了许多监测设施，用来随时监控隧洞运行的状态和检修期工作状态。

沙河渡槽 沙河渡槽工程位于河南省鲁山县薛寨村北，是南水北调中线工程里规模最大、技术难度最高的控制性工程之一，全长11.938公里，跨越沙河、将相河、大浪河三条大河，其中明渠长2.89公里，建筑物长9.05公里，是目前世界上规模最大的渡槽工程。

架设安装渡槽。渡槽构件要用特制的大型起重机直接从铸造现场吊到输水线路上，然后下放在可以在输水桥上移动的小车上，再用另一架小型的起重机直接在桥上安置渡槽构件，逐步推进。这条生产线的施工方式效率很高，每周时间可以安装3个渡槽构件。

倒虹吸

南水北调工程中应用的倒虹吸，是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种水工建筑物。当渠道与道路或河沟高程接近，为了不影响河道行洪和道路交通功能，需要修一建筑物，使水从路面或河沟下穿过。与虹吸管相比，倒虹吸在纵剖面上也呈弓形，不同的是，其弓弯向下。虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在开始工作时不需人为地制造管中的真空，因而在实际的工程建设中更为普及。

倒虹吸在南水北调中线和东线工程中有多处使用，例如漳河倒虹吸、蒲阳河倒虹吸、滹沱河倒虹吸、唐河倒虹吸工程、东线穿黄隧洞。

湍河渡槽

三东济平断调水明渠

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东线工程：利用原有河道

南水北调工程使古老的运河恢复活力

京杭大运河是世界上里程最长的人工运河，总长1776公里，始于北京，途径天津、河北、山东、江苏和浙江，最终到达杭州。它连接起海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大河流。京杭大运河始凿于公元前五世纪的春秋战国时期在扬州开凿的邗沟，迄今已有近2500年的历史。此后的秦汉时期、魏晋南北朝、隋～北宋、南宋～民国时期，大运河不断地改变线路。然而令它名扬天下的是隋代（公元581～618年）的大运河。

大运河纵贯南北，是中国重要的南北水上运输干线。它的主要港口有济宁、徐州、邳州、淮阴、淮安、宝应、高邮、扬州、镇江、常州、无锡、苏州、吴江和杭州等。沿线地区是中国最富庶的农业区之一，工业生产也很发达。在兖州、济宁、枣庄、滕州市、丰县、沛县、徐州、邳州及两淮等地还分布着大、中型煤矿。

千百年来，京杭大运河一直是中国古代重要的“漕运通道”和经济命脉。但由于各种原因，很多河段年久失修，有些已经干涸，退化严重。

南水北调东线工程是京杭大运河整治的一次机遇。东线一期工程除了对原有的河段进行修缮，还在曾经的京杭大运河的线路遗迹上重新开凿，另外还开凿了一些全新的河段。南水北调工程对航道进行了整治，恢复断流区域的通航，使千年古运河重新焕发青春，为大运河的保护和发展创造条件。

东线一期工程中，有1467公里长的干线，其中利用已有的河道834公里，新挖、扩挖河道633公里。其中长江至东平湖1045公里中，大部分利用原有的河道。目前，京杭大运河江苏扬州至山东济宁已形成10个梯级，各个河段已经全部渠化，使调水、通航的功能加强。京杭运河的通航里程为1442公里，其中全年通航里程为877公里。

今天，开凿的运河新线路同样承担着水路运输的主要功能，是京杭大运河在新时期的发展。全新的“京杭大运河”与其他天然河道和湖泊一起，组成了我国东部地区南水北调的大水网和航运的黄金水道。

中间的输水主干道，平时被节制闸阻拦，排涝时打开向下游泄水。一支水路显示水经过泵站提高扬程，另一支水路显示航船可以通过船闸双向通航。泵站、船闸、节制闸的相对位置，随着不同地形略有变化。

泗阳水利枢纽

京杭大运河春色

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中线工程：渠道施工

多种手段打通输水渠道

中线工程大部分渠道采用明渠的形式，这也是输水工程中最常用、最省力、最经济的水道形式。但是在明渠途径的区域往往地质条件多变，有的地区不能直接开挖明渠，有的地区地理环境复杂，不能使用明渠，而必须让输水线路从地下穿过。

制服膨胀土

南水北调渠道工程中遇到的膨胀土就是最棘手的“拦路虎”。膨胀土在湖北、河南、河北、江苏等地均有不同范围的分布。全长约1432公里的干渠中，有363公里的渠道要穿越膨胀土地区。膨胀土为渠道的边坡带来极大的隐患，需要加固处理。

膨胀土具有多裂隙性、超固结性、强胀缩性和边坡浸水时强度衰减等特点，在工程建设和运营中起到极大的破坏作用，如地基隆起、路面开裂、边坡失稳等。而且这种破坏具有反复性和长期性，被土建工程师视为“工程中的癌症”。

对于膨胀作用下的边坡滑动破坏特性，南水北调中线工程师研究出了全方位方案：在现场除了换填非膨胀土之外，一是水泥改性，通过在膨胀土中加入水泥，使其改变性质，变成水泥改性土；二是土工格栅加筋，通过在膨胀土回填料中铺设格栅状的土工合成材料，增加土体的强度，约束膨胀土变形，减少滑坡的可能性；三是使用土工袋装填膨胀土料填筑渠坡，减少膨胀土的变形，提高渠坡稳定性；四是封闭，使用土工膜，隔水防渗，不让土发生水交换。通过试验对比，确定了水泥改性作为中线膨胀土渠坡保护的主要方法，确保了边坡的稳定性，攻克了膨胀土边坡屡治屡滑的技术难题，确立了“以膨胀土治理膨胀土”的环保新理念。对于裂隙强度控制下的边坡滑动破坏模式，采用抗滑桩、锚杆、混凝土框格梁等相结合的支挡措施，提高了膨胀土渠坡的稳定性。

PCCP 管道技术

中线工程北端的惠南庄-大宁输水干线位于北京市房山区，共穿越铁路4条，等级公路19条，河流27条，由于地形复杂，全段采用地下压力管道输水，避免与地面工程和建筑相互干扰，这段使用的就是PCCP管道。

PCCP管道全长56.4公里，是国内首次大规模使用管道内径达到4米的超大口径PCCP管道工程。

PCCP是预应力钢筒混凝土管的简称，是一种新型的刚性管材。它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。

PCCP预应力钢筒混凝土管承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便，被工程界所关注，广泛应用于长距离输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。与以往管材相比，PCCP具有适用范围广、经济寿命长、抗震性能好、安装方便、基本不漏水等优点。

PCCP管道事体（单节）

自动化衬砌设备修筑明渠

南水北调的东线、中线工程有许多区段采用的都是明渠。明渠施工中大量使用了自动化的混凝土衬砌机，提高了工作效率，保证了工程质量。

衬砌是一种为了防止围岩变形或坍塌，沿着隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构，常用于隧道工程、水利渠道中。

混凝土衬砌机，由主机架、主机架行走系统、输料系统、工作机架、工作机架行走系统、工作系统、数字化变频控制系统等部分组成。主机架由电机驱动，在轨道上平稳地行走。工作系统安装在主机架中间的工作机架上。工作机架可以调节混凝土的衬砌厚度。输料系统将材料运输到工作系统中，可以铺设砂料、浇筑混凝土。

自动化混凝土衬砌机

膨胀土

具有吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的黏土。主要由强亲水性黏土矿物—蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石等组成。这些矿物是层状结构，在它们的晶体结构单元之间的层间区域可以吸纳大量的水，从而引起体积膨胀、抗剪强度明显降低。

中线京石段通水
为了缓解北京水资源短缺的情况，提高首都供水安全保障水平，南水北调中线工程优先安排实施京石段应急供水工程。京石段工程于2003年12月30日开工，2008年9月底输水进入北京。单日最大供水量超过北京单日用水量的一半以上。

中线京水段通水

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西线工程：源头借水

打通分水岭，连接长江和黄河的源头

中国有两条母亲河，一条是长江，一条是黄河。长江流经湿润多雨的南方地区，作为其支流的大江大河众多，可以不断地增加它的水量，因此水资源十分丰富。黄河流经广大的北方地区，大多干旱少雨，水资源相对贫乏，导致黄河近些年来常常断流。尽管两条大河都发源于青藏高原，源头相距很近，只是巴颜喀拉山脉把两河分为南北两路，导致水资源贫富不均。若凿通这座分水岭连接起两条大河来，可以从源头上缓解黄河水资源匮乏的现状。

南水北调西线工程正是基于这种想法，从源头调水，缓解北方广大地区缺水的难题，不仅仅是黄淮海区域。规划中的西线工程在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭—巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游，补充黄河水资源的不足，使黄河水量增加。主要解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。

西线工程规划总调水规模170亿立方米，分三期实施：第一期从雅砻江、大渡河的5条支流调水40亿立方米；第二期从雅砻江干流调水50亿立方米；第三期从金沙江干流上游调水80亿立方米。这些调水线路都采用建坝使水自流的方式进入下级河道。

西线一期工程计划由“五坝七洞一渠”串联而成，输水线路总长260公里，其中隧洞长244公里，明渠16公里。

“五坝”即在5条引水河流上各建一座引水枢纽，5条河分别是，达曲、泥曲、杜柯河、麻尔曲（玛柯河）、阿柯河。坝高分别为115米、108米、104米、123米、63米，年引水量分别为7亿立方米、8亿立方米、11.5亿立方米、11.5亿立方米、2亿立方米。

“七洞”即利用线路通过河流的地形，将输水隧洞自然分为七段。最长洞段73公里，最大洞径9.58米。

“一渠”即隧洞出口由贾曲到黄河的16公里明渠。

西线二期工程计划在雅砻江干流阿达建引水枢纽，引水到黄河支流的贾曲，年调水量50亿立方米。该方案主要由阿达引水枢纽和引水线路组成，枢纽大坝坝高193米，水库库容50亿立方米。引水起点阿达枢纽坝址高程3450米，贾曲出口高程3442米。输水线路总长304公里，其中隧洞288公里（最长洞段73公里，洞径10.4米)，明渠长16公里。

西线三期工程计划在通天河上游侧坊建引水枢纽，最大坝高273米，输水到雅砻江，顺流而下汇入阿达引水枢纽，另设与第二期工程自流线路平行的输水线路，调水入黄河贾曲，年调水量80亿立方米。侧坊枢纽坝址高程3542米，雅砻江入口处高程3690米。侧坊至雅砻江段输水线路长度204公里，其中，两条隧洞平行布置，每条隧洞长202公里，分7段；明渠2公里。

西线输水线路位于高海拔地区，地形地质条件复杂，施工难度大。目前还，正在开展西线工程原规划一、二期工程水源结合方案的项目建议书编制工作。

南水北调西线工程雅砻江阿达地址

第四部分：百年大计造福子孙 ---

1

供水和防洪

虽是调水解危，实为南北受益

耗资巨大的南水北调工程，直接目的是把南方富余的水调一点到北方，解决北方缺水之困。乍看起来，似乎只有受水方是受益者，而供水方或有较大损失，事实上并非如此。实际上，“南北受益”从一开始就是南水北调工程设计规划的大原则，下面就让我们来客观地看看究竟会产生多大的效益。

测算表明，南水北调的东线和中线一期工程实施后，多年平均直接经济效益约为553亿元/年，三期工程完工后直接经济效益会更大，更不要说还有其他生态、环境等附加效益。具体来看，南水北调的工程效益主要体现在6个方面，即供水效益、防洪效益、除涝效益、航运效益、生态效益和移民效益。

供水效益

南水北调工程主要是供水。东线和中线一期工程涉及7省市的44座地级以上城市，受水区为6省市的253个县级以上城市。沿线城市受益人口将达1.1亿人，受水区城市工业及生活多年平均供水效益为536亿元/年，并直接解决700万人长期饮用高氟水和苦咸水的问题。

直接增供农业用水每年16亿立方米，可使低保证率的缺水农田得到有效灌溉，并可在水资源较丰沛地区适当发展新的灌溉面积。以目前国内市场农产品价格计算，农业平均每年供水的效益为6.2亿元。

中线一期工程：每年平均调出水量94.93亿立方米，将惠及河南、河北、北京、天津等4省市。75%保证率调出水量约86亿立方米，95%保证率特枯年份调出水量约61亿立方米。这些调来的水与当地水源互补联供，基本可以满足受水区城镇供水保证率要求。

东线一期工程：扣除各项损失后，全区每年平均净增供水量36.01亿立方米，其中江苏19.25亿立方米，安徽省3.23亿立方米，山东13.53亿立方米。

一期工程完工后，北方大部分地区基本解除缺水危机，丰水年还可部分回补地下水。

防洪效益

江汉平原的防洪问题，历来是湖北省乃至国家的心腹大患。这里有1000余万人口、1100余万亩耕地，人口密集，工农业均很发达。但在肆虐的水患面前，这块繁华富庶的大平原，又非常脆弱。

1935年7月，汉江中上游地区突降集中性的特大暴雨，使得当时已经“三年两溃、十年九灾”的著名害河—汉江，彻底失控。当时，汉江所有主要支流全部出现有记录以来的最大水量，汇集到汉江后，水位骤涨5.3米，丹江口洪峰流量更是超过了5万立方米/秒（作为对比，1998年大洪水时丹江口最大洪峰流量为1.8万立方米/秒，2010年大洪水时为3.4万立方米/秒）。伴随着这个新纪录的，是郧阳、光化（今老河口市）、襄阳、宜城、钟祥、荆门、天门、沔阳（今仙桃市）、汉川、汉阳……等16个沿江县市变成一片汪洋，受灾面积达到2.1万平方公里，灾民超过370万人，死亡8万余人，房屋冲毁30余万栋，农田淹没670万亩，牲畜损失41万头。这场20世纪汉江最大规模的洪灾，建国后长办曾于1954年及1966年两次进行专门的回溯调查，其影响和破坏规模可见一斑，至今仍令人心悸。

1935 年汉江洪水，16县市一片汪洋

而在南水北调的中线一期工程开工、丹江口水库大坝加高后，“汉江大洪水”这个湖北省乃至国家水利部门几十年来的梦魇，终于可以结束了。在大坝加高到176.6米（正常蓄水位170米）后，汉江中下游地区的防洪标准将由目前的20年一遇提高到100年一遇，哪怕1935年洪水重来，丹江口水库也可以从容蓄洪，甚至可以不分洪。这就意味着，分蓄滞洪区内惴惴不安的70余万人口和他们的5万余公顷耕地，也获得了长期发展的机遇。测算表明，平均每年防洪经济效益为6.5亿元。除了经济效益以外，人们的生命安全有了保证，辛辛苦苦的劳动成果不会因为分洪、蓄洪而打了水漂，这对人们生产生活的信心也是一个极大的鼓舞。

值得多说一句的是，如果不加高大坝而维持目前的防洪方案，那么蓄滞洪区的安全建设投资累计将超过大坝加高的投资，需要搬迁的人口总量也将超过因为大坝加高而移民的总量。换言之，不加高大坝，时刻要提防着“汉江大洪水”这颗不知道什么时候就会爆炸的炸弹。对照之下我们就不难理解，为什么美国加州北水南调工程中，看起来要“吃亏”的供水区中，也会有一个县的过半民众支持开工。

除涝效益

除涝效益主要体现在东线，缺水地区并非年年缺水，也会有丰水年甚至大涝之年。东线工程供水端沿线地区水系密集，洼地较多，很容易积涝。南水北调工程所建泵站很多都考虑到排涝功能，使得旱可补，涝可排。可增加排涝面积6800平方公里，配合原有的排涝能力，使其排涝标准由不足3年一遇提高到5年一遇以上。

受水省市分布表：

分段	省市	地级及以上城市	水量分配（亿立方米）
中线一期	河南省	刁河灌区、南阳、漯河、周口、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、濮阳、安阳	37.70
	河北省	邯郸、邢台、石家庄、衡水、保定、廊坊、沧州	34.71
	北京市		12.37
	天津市		10.15
东线一期	江苏省	徐州、扬州、淮安、宿迁、连云港	19.25
	安徽省	蚌埠、淮北、宿州	3.23
	山东省	济南、青岛、聊城、德州、滨州、烟台、威海、淄博、潍坊、东营、枣庄、济宁、荷泽	13.53

调来的“南水”贵不贵？

根据国家规定，南水北调工程既有公益性也有经营性。调来的水，水价太低的话项目方难以还贷，水价太高的话用户又承受不起。根据世界银行和国内有关部门的评价标准（水费占城镇居民可支配收入2.0%，工业用水成本支出占工业产值1.5%），南水北调工程通水后，受水地区的用户水价，均在居民和企业可承受范围以内，可以达到“保本微利”的预定目标。

2

黄金水道

京杭大运河与汉江的新生

有水就可以行船，水运的成本较为低廉，南水北调工程贯通和疏浚了多个水系，建成新的水网，使得航运更为方便。整个工程中，航有水就可以行船，水运的成本较为低廉，南水北调工程贯通和疏浚了多个水系，建成新的水网，使得航运更为方便。整个工程中，航运效益体现最大的是京杭大运河和汉江。

与很多人的印象不同，今天的京杭运河其实并不是全线贯通的，很多河段早就荒废了，有些只是地图上的一段段虚线而已。新中国成立后，治理淮河、太湖的水利建设和航道建设，使京杭运河得以恢复和发展。南水北调工程的实施，又将使其通航里程和通航标准上一个新台阶。京杭运河的通航里程达到1442公里，其中全年通航里程为877公里，主要分布在黄河以南的山东、江苏和浙江3省。千年古运河由此重新焕发了青春，成为中国仅次于长江的第二条“黄金水道”。

例如京杭运河济宁段西线航道（山东济宁-江苏徐州），全长约130多公里。整修后，主航道将由VI级标准提高到III级标准，底宽由目前的16米拓宽到50米，水深达到3米，航运保证率也将大大提高。1000吨级船舶可由长江直达济宁，年通过能力将达到2500万吨，新增港口吞吐能力1350万吨，换算下来，新增加的运力抵得上新建一条“京沪铁路”。

汉江

中线工程最大的航运效益体现在汉江。

在南水北调工程实施以前，汉江的航运已经面临许多挑战。

中线工程从丹江口水库调水后，汉江中下游将受到较大影响。由于水量减少，河道冲淤不如以前；水位降低，一些抽水站和灌溉引水的口门需要改建，汉江航道变得不稳定、航深减小，浅滩的出现使碍航程度增大。

引江济汉工程地处江汉平原腹地，该地区是湖北省的水网地区，共有135条通航河流，通航里程达5500.7公里。引江济汉通航工程实施后，将成为长江中游和汉江中游间的连接运河，使长江、汉江中游的水运距离比绕道武汉缩短600余公里，大大地缩短长江与汉江水路直达运输里程，是一条理想的水运捷径。目前建设的航道等级为Ⅳ级，规划未来升级为Ⅲ级航道。它东可通长江中下游省份；向西可至川、贵；北连汉江，通豫、陕；向南可达湖南与湘、资、沅、澧四水相连，在湘桂运河开辟后，还可经湘、桂抵两广。引江济汉工程的通航，将有利于大西南与汉水流域的物资交流，加强洞庭湖流域、陕南地区与汉江中、上游的联系，是对西部大开发的有力支援。

引江济汉通航工程打造出的运河腹地及周边地区的公路和铁路运输比较发达。多层次的公路网络将承担区域内较大部分的客货运量，穿过这一区域内的焦柳铁路在长途客货运输量中也将承担较大的份额。航运由于其运量大、成本低、能耗少的特点，对运量大、价值低、运距长的煤炭、矿建材料及化工等物资的运输具有很大的优势。腹地内运输物资宜水则水、宜路则路，形成腹地内完备的运输体系，将使这一地区内的交通综合运输网的结构更趋合理。可促进腹地农村城镇的建设与发展，拉动腹地经济，对腹地的经济社会发展具有十分重要的意义。

汉江中下游的四项补偿工程完成后，可基本消除调水对汉江中下游的不利影响，并对沿岸农业灌溉和航运业产生有利影响。汉江的航运能力将得到显著增强、甚至超过历史最好时期，航运保障率也将大大提高。建国后一直筹备复建的“两沙（沙洋到沙市）运河”这另一条“黄金水道”，也将藉此得以实现并发挥出重大航运效益。

航道等级

根据《内河通航标准（GB50139-2004）》的规定，我国国内河航道划分为7个级别。航道级别越高，允许通过的船就越大。兴隆枢纽现为Ⅳ级船闸，未来将整治为Ⅲ级航道，意味着允许通过的船舶吨级翻了一倍。

航道等级	船舶吨位
Ⅰ	3000
Ⅱ	2000
Ⅲ	1000
Ⅳ	500
Ⅴ	300
Ⅵ	100
Ⅶ	50

京杭运河济宁至徐州续建工程济宁至台儿庄段

京杭运河济宁段

3

生态环境

鸟语花香的新境界

东、中线一期调水工程实施以后，可以有效缓解受水区的地下水超采局面，同时还可以增加生态和农业供水60亿立方米左右，使北方地区水生态恶化的趋势初步得到遏制（包括恢复部分湿地和地表植被，遏制水土流失，降低大气降尘量，减少北方沙尘暴的发生）。在全球气候变暖、极端气候增多条件下，增加国家抗风险能力，为经济社会可持续发展提供保障，增加地下水资源的战略储备，为子孙后代留下宝贵的发展空间。

水污染的防治和水质保障，关系到南水北调工程的成败。本着“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”的“三先三后”原则，南水北调工程将水源及沿线水污染防治和生态建设工作，提高到了一个新水平。

东线工程和中线工程路径不同、情况不同，治污的侧重点和思路也有各自的特点。

东线治污

东线工程全长1467公里，通过京杭运河输水并利用沿线湖泊调蓄，但由于历史原因，这些河道和湖泊的水污染已经相当严重。这些污水的来源非常复杂，既有工业废水，也有城镇生活污水。传统做法偏重“头痛医头、脚痛医脚”，单纯依靠兴建治污工程来解决污水治理和排放问题，着眼点和治理效果都比较局限。

而东线工程引入了“工程措施与生态建设相结合的综合治理”的新思路，明确提出了人与自然和谐发展的绿色理念，治污、节水的同时还促进了经济的转型，取得了令人眼前一亮的成绩。

东线治污历时10年，成就显著。从指标上看，作为主要污染物的化学需氧量和氨氮排放总量均削减了80%以上；输水干线水质，也基本达到了设计的III类标准。

比数字更有说服力的，是随处可见的新变化。曾经绝迹的鱼类、特别是对环境高度敏感的小银鱼，现在又重现于河湖中；湖边的野生植物生机勃勃，珍稀鸟类更是日渐增多，湖区的生机活力正在逐渐恢复。

中线水源保护

要调干净的水、要保证一路上水不能脏，这就是中线水源保护所面对的两大难题。

首先，是要调干净的水。丹江口库区及上游为水源区，面积9.5万平方公里，人口1678万，涉及河南、湖北和陕西等省40多个县（市、区）。为了保护这盆清水，国家连续批准了该地区污染治理和水土保持、经济社会发展的十一五和十二五规划，将中线水源保护上升为国家意志，力图从根本上解决这一地区植被破坏、水土流失、城市生活和工业污水排放乃至重金属尾矿库威胁水质的问题。

随着规划的不断落实，目前已形成年处理污水3亿吨、垃圾130万吨的能力，治理水土流失面积也达到了1.44万平方公里。目前，在丹江口库区及上游地区，有效治理了水污染和水土流失，初步修复了生态环境，水源区化学需氧量（COD）排放减少了约10％，氨氮排放减少了约11％。根据规划，在2014年中线通水前，丹江口水库的水质要达到II类，2015年末直接汇入水库的主要支流，其水质不能低于III类。

其次，要保证一路上水不能脏。从陶岔渠首到北京、天津、河北、河南，大部分是明渠输水，要翻山越岭、穿城过市，在某些明渠段还有地下水的直接内排，水污染的风险较大。为此，专门划定了一级和二级水源保护区，将来还要进一步进行生态建设。中线尽管没有东线那么多湖泊水网，但沿输水管线两岸会形成一条绿色生态走廊，增加许多风景。

山东济宁北湖人工湿地

作为东线治污工程的重要一环，济宁污水厂排出的中水进入北湖湿地，经过自然净化后达到Ⅲ类水质，再排入南四湖。这里栽种了70多种荷花和30多种睡莲，水生植物达到了150多种。

东线工程配套项目，山东省重点项目——泰安市第二污水处理厂

丹江口市城区污水处理厂

4

移民效益

提前20~30年的生活新起点

最后我们来说一说大工程中不可避免的移民问题。调水是为了民众的生产生活，移民同样要考虑到民众的生产和生活。东线、中线一期工程规划搬迁总人口约44万人，其中，丹江口库区规划搬迁人口就达到34.5万人，占整个南水北调工程总移民数的78.4%。如果说东线工程的主要压力在于治污，那么中线工程的主要难题在于移民。

按照工期，移民搬迁安置工作必须集中在2010、2011年完成，其中2011年要完成近19万人的搬迁安置，这在世界水利移民史上都是绝无仅有的。搬迁后的土地将被实施两年的“净地”工程，清空管线，搬迁坟墓、庄稼，平掉房屋，进行集中消毒和绿化。2014年，丹江口水库的水将奔腾而过，滚滚流向北方。南水北调工程坚持开发性移民方针，采取多种手段，使移民生活水平达到或超过原有水平。移民安置采用以大农业安置为主，保证移民生活水平不降低，长远生计有保障。

事实证明，南水北调工程的移民工作非常成功。移民的生活水准明显改善。如果他们留在原居住地，要达到这种条件的住房条件，也许还要20～30年才能实现。

南水北调工程具有显著社会效益、经济效益和生态效益。东线和中线一期工程在一两年之内要相继完成了，部分工程已经投入使用，效益已经初步显现出来。北京已经使用中线工程京石段进行应急供水；丹江口大坝已经在汛期消减洪峰，使江汉平原免除水患之忧；东线的治污工程使水质大幅改善，河道疏浚使水网密布，航运通达，江北可以赛江南。再经过三四十年的时间，待三期工程全部完工，构筑起四横三纵的水网格局，南北调配、东西互济，整体将具有较强的抵御洪涝干旱的能力，将极大地促进我国经济发展、环境改善和人民生活水平的提高。

徽派风格的湖北省蔡湾移民新村安置

南水北调中线工程最大的移民安置点——团风县黄湖新区

策划:

张野、贾金生

撰文:

沈凤生、李鹏程、王松春、徐子恺、范治晖、井书光、孙庆国、罗刚、郑璀莹、刘子慧、张少华、游进军、普利锋、侯纯辉、张元教、王志文、桑国庆、邓祥虎、孙衣春、谭凡、侯鹏生、班静东

单位:

国务院南水北调工程建设委员会办公室、中国大坝协会