谁能想到咱们中国人干出这样的世纪工程!一百米落差让长江水自己流到北京!丹江口大坝加高14米,1400公里不靠一个水泵!修渡槽从山谷上空跨过去,用倒虹吸从河底穿过去,黄河底下40米挖4250米隧洞让长江黄河立体交叉!通水12年调了800亿方水,1.18亿人喝上甜水,华北地下水回升8米!这才是真正的基建狂魔!
麻烦看官老爷们右上角点击一下“关注”,既方便您进行讨论和分享,又能给您带来不一样的参与感,感谢您的支持!
2014年12月12日下午14时32分,河南南阳淅川县的陶岔渠首,几名工作人员缓缓打开了丹江口水库的闸门。没有隆重的仪式,没有领导讲话,没有鞭炮,也没有围观群众。
清水从闸门涌出,沿着渠道缓缓向北流去。选择14时32分开闸,寓意着这条输水干线的总长度——1432公里。
这大概是人类水利史上最安静的一次通水。可你要是知道这1432公里背后的故事,就会明白这份安静里藏着多少不简单。
南水北调中线工程最核心的一个技术选择,就是让水自己往北流。听起来简单,做起来极难。丹江口水库在湖北,北京在华北平原,两地的海拔高度差不多。水往低处流,怎么可能从湖北流到北京?答案在丹江口大坝上。
建设者花了整整8年时间,把丹江口大坝从原来的162米加高到了176.6米。加高14.6米,听起来不算多,但这是在已经运行了几十年的老坝上做“增高手术”,技术难度在全世界都找不到先例。
大坝加高之后,水库正常蓄水位抬升到了170米,与北京形成了大约100米的落差。就是靠着这100米的落差,1400多公里的干线大部分可以依靠重力自流输水,不需要修建任何一个抽水泵站。光这一项,每年节省的电费就是天文数字。
可光有落差还不够。从丹江口到北京,沿途要翻山越岭、跨河穿路,地形复杂得很。水在渠道里流,最怕的就是“水头损失”——每遇到一个障碍,水位就掉一点,掉到最后如果落差不够了,水就流不动了。
怎么解决?工程师们想出了一套组合拳。
遇到山谷怎么办?修渡槽。渡槽说白了就是架在半空中的水渠,让江水从山谷上空直接跨过去。中线沿线有好几座大型渡槽,比如湍河渡槽、沙河渡槽,每一座都是几百米甚至上千米长。
渡槽的作用不只是“过山谷”,更重要的是保住水位差。如果让水顺着山谷流下去再抽上来,水头早就损失光了,水根本到不了北京。
遇到河流和道路怎么办?用倒虹吸。倒虹吸的原理很像一根U形管,让水从障碍物的下方穿过去,再依靠进出口的水位差继续向前流动。
中线的倒虹吸数量很多,全线有31座倒虹吸的水头损失超过了分配值,是各类输水建筑物中数量最多的一种。工程技术人员后来还专门研发了导流墩技术,在倒虹吸和渡槽的出口处安装导流装置,改变水流状态,减少水头损失,提高输水能力。
最难的关口是黄河。丹江水要北上,必须越过黄河这道天堑。有人提出在黄河上架渡槽,让江水从黄河上面跨过去。可黄河河面宽、水流急,架渡槽的技术难度和造价都太高。还有人提出从黄河底下挖隧道。经过反复比选,工程师们最终选择了隧洞方案。
在郑州黄河河床底下40米深的地方,工程队用盾构机打通了两条4250米长的隧洞。这是国内首例用盾构方式穿越黄河的水利工程。
短短19.3公里的穿黄段,被“豪气”地分配了10米高差,其中仅4.25公里的穿黄隧洞就用去了约8米高差。为什么要给这么高的余量?因为水在隧洞里流动时会因为摩擦力等因素造成水头损失,必须留够损耗空间,才能确保水能顺利穿越黄河。
穿黄隧洞的技术含量极高。通汽车的江底、海底隧道,只要隔绝外水就行了。但在黄河河床底下,隧洞同时面临外水和内水的双重高压。
工程师们设计了中国第一条双层衬砌隧洞,内衬抵御内水压力,外衬抵御外水压力,中间还有一层排水系统,相当于三层“夹心饼干”。内衬承受的压力相当于在55米深的水下,外衬也承受着超过30米的水压。
施工中遇到了全砂层、黄土层和上砂下土混合地层,渗透垮塌、刀头磨损、枯树孤石,各种危险因素不断出现。
当丹江水从黄河河床下方穿过时,滚滚东去的黄河水与一路北上的长江水,在地底下形成了十字交叉。长江不犯黄河,黄河不犯长江,两条母亲河在郑州地下实现了“立交”而过。
穿黄之后,丹江水继续北上,流经河南、河北,一路自流抵达北京团城湖。
这条1432公里的“人工天河”,通水近12年来,已经累计向北方调水突破800亿立方米,惠及河南、河北、天津、北京近1.18亿人,为沿线27座大中城市、243个县市区送来了好水。
北京中心城区用水中“南水”占比近80%,天津主城区几乎全部用水来自南水北调。
