南水北调工程的技术挑战

张基尧　李树泉　文世芳

有人认为，南水北调工程就是把南方的水调到北方，修条渠道就行，谈不上太多技术问题。不仅普通人有这种认识，就连业界中也有一些人持这样的看法。事实上，这么大一个工程，百亿方水穿山越岭千里大挪移，绝非如此简单。只有切切实实经历过、实践过，才能深切体会个中艰辛。担任南水北调工程建设委员会办公室主任以后，我与大家一道为应对工程技术挑战付出了巨大努力，也和大家一起分享了成功的喜悦。如今回想起来，真有点“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”的感慨。

南水北调工程各阶段的技术挑战

调水工程，在全世界并不罕见，并不是中国的独创。世界上许多国家都有类似的工程，比如美国的田纳西调水工程、澳大利亚的雪山调水工程。但南水北调工程和其他国家的调水工程又不一样。国外这些调水工程与中国南水北调工程相比，真是“小巫见大巫”，不管是路径还是水量、规模都小得多，而且其功能也远没有南水北调工程复杂和综合。比如，雪山调水工程，路径不过几百公里，目的就是为了引水发电。而南水北调工程是综合性工程，不仅仅是为调水而调水的单一工程建设，还涉及污染的治理、移民的搬迁、地下水的控采、文物的保护等诸多方面。南水北调工程战线很长，在中国的腹地开了一条长长的渠道，就好比在人体腹部开了一刀，伤筋动骨。再加上工程主要经过的中东部地区，是中国经济相对比较发达的地区，交通、通信、能源网络密布，有四大水系纵贯，在施工过程中一方面要对原有的设施进行保护，另一方面还要保证工程建成后设施原有的功能，这就涉及临时的更替和长期的复建问题。形象一点说，就是开肠破肚以后，每个血管都要对起来，每个神经都要接起来，每个骨骼都得完善起来，而且缝合以后还能长得跟原来一样。这给工程规划、设计、建设、运行四个方面带来的巨大挑战可想而知。

（一）规划阶段的技术挑战：

一是线路选择。在规划阶段，首当其冲的挑战就是线路的选择。南水北调工程的论证经历了50多年，这是为什么？这里面有政治的因素，比如说“文化大革命”时期停顿下来了；也有大家认识上的差异，比如东线和中线之争。站在不同角度，有人说东线重要，有人说中线重要，甚至还有人说西线重要，莫衷一是。

此外还有一个很大的争议，那就是线路布局选择。总的来说，把南方水引到北方，这个方向是没有分歧的，但是线路怎么一个走法，走到哪里，分歧就比较大。比如说，东线一开始就是把江苏的水引出，经山东、河北输送到天津，不存在在山东分一支到胶东半岛的考虑。后来在东平湖设立一分支，一直到烟台、威海。这是因为2001年烟台、威海旱情十分严重，有些水库干枯了，还在水库的库底打井取水。而这一地区经济比较发达，很多外企在这里落户，人民生活、经济发展迫切需要水的支撑。中线同样有这个问题，从方向来说，把丹江口水库的水引到北京，在线路安排上，一方面要考虑沿途省市的需要，另一方面又要重视线路途经地区的地质状况，比如煤炭采空区、河流穿越区，尽量减少渠道纵向的起伏，少占和不占耕地农田，尽量减少大量挖方填方，最大可能实现挖填平衡等等。因为这些错综复杂的原因，我们在线路的选择上，就提出20多个方案进行比选，力求既满足工程需要，又满足经济社会发展和人文要求。

二是在水头设计上。在东线，水头设计问题不大。实际上，整个东线工程山东黄河海拔最高，约65米高程，以它为分界，黄河向南越来越低，向北也越来越低，到天津靠海边了。只要把水一级一级抽到黄河边，然后就可以通过穿黄工程自流到河北和天津。但是，具体分几级提水、泵站设在哪儿、提水的容量多大、泵站的规模怎样与江苏境内原有的工程结合等等，都涉及泵站具体位置及容量的选择。

在中线，南水北调引水渠道要跨越河流、铁路、公路及油气管道数万条，为保证河流行洪及水质安全，所有的交叉都采用立体交叉。丹江口大坝修到176.6米高程，北京地面高程也只有40多米，这个落差本身很小。那么长的距离，只有这么点儿高差，平均一公里大概才0.1米。在那么小的落差上，沿途阻力又很大，怎么保证汉江水平稳地自流到北京。为了使水平稳流动，只有尽量减少阻力。所以不管设计倒虹吸（当渠道与道路或河流高程接近，处于平面交叉时，需要修一建筑物，使水从路面或河流下穿过，此建筑物通常叫作倒虹吸），还是设计跨河渡槽，都必须严格考虑水头的节约和消耗。

当时也考虑过，像东线一样，用提水的方法解决水头小的矛盾。但是中线水量和用泵站提水耗电量太大，不仅建设成本高，运行成本也高，水价也将水涨船高。由于征地困难也曾考虑用管道。因为管道是埋在地下面，可以搞临时征地，铺好管道，把土覆盖上，土地就可以复耕了。但是，这个方法也有缺点，一方面是中线调水量大，管道或箱涵断面要非常大，生产及施工困难，成本高；另一方面，若用管道，由于水头太小，水不能直接流到北京，必须用一个又一个水泵加压。当时，对渠道与管道两个方案进行了反复比较，还是选择了渠道输水。这主要是基于节约建设成本及运行成本两个方面考虑。

线路设计过程中，因为认识差距产生了各种各样的分歧。例如，原来设计中，河南省及焦作市两级政府坚持南水北调中线工程横穿焦作市。我三次调研做工作，希望从城外绕过。但是，他们有他们的考虑，由于前期工作的深度不够，对工程建成后的情况也难以了解，因而十分坚持。工程开工以后，焦作的南水北调工程要大量拆迁当地民房，工作很难做。于是省政府负责同志问我设计方案还能不能改变，能不能不再从城里穿过。但是，那个时候确实不能改变了。这不仅是因为中央批准了这个总体规划，更重要的是当时整个线路的水头都做了统一分配，各个区域都根据分到的水头做设计。焦作市一变，整个线路重新调整水头，修改设计，工作量很大。如果这样的话，整个工作甚至可能要拖个三年五年的时间。

三是工程结构上。就工程结构本身而言，如果只是筑堤挖渠结构形式比较容易选择。但是，穿山越岭、越河穿城的，采用哪种结构方式合适？有的适合架桥，用渡槽方式解决；有的适合从地下，用倒虹吸方式解决。管道从地上走和从地下走，结构是大不一样的。这种情况下，争议很大，更需要反复进行比选。比如，穿越黄河，线路从上面走，还是地下走，当时两种意见相持不下。有一次，在河南考察的车上，朱镕基总理问我：“老张，对这两种意见，你是什么态度？”我说：“按照我的观点，就应该从地下走。”我说了四条理由。当时，有的同志的意见就是从上面走，说从上面走可以增加多好的景观，可以搞旅游。他是从发展河南经济的角度考虑的，我是从工程安全角度考虑的，都没有问题，只是角度不同。我主要考虑到南水北调工程输水量巨大必须万无一失，从地下走安全。另外，从上面走，几十座渡槽支墩，就像在黄河上增加一把巨大的梳子，遇到洪水影响行洪，当然还有施工相对的难易，黄河泥沙的淤积等等。

后来，穿越黄河做了两个方案，即从地下隧洞穿黄和地上渡槽穿黄。黄河水利委员会做的是从地上走渡槽为主的方案，长江水利委员会做的是从下面走隧洞为主的方案，两家都希望方案被采纳。他们抬着大箱的资料，到我住处去做我的工作。双方理由都很充分，争论得很厉害。后来，穿越黄河的问题，引起了中央领导的重视，经多位专家进行反复论证后作出了地下穿黄的决策。

南水北调工程，穿越100多条河流，每一条河流的穿越都有一个反复论证的问题。论证既要考虑经济上合理，也要考虑技术上可行，还得综合考虑水流、环境条件、两岸群众生活方便等其他因素。除了穿越河流的问题，还有穿越铁路、公路、油气管道等情况，同样需要去分析、论证，所不同的是还要与产权单位、相关部门协调，有时会各执己见、互不相让，往往一个方案会召开多次论证会议，逐步达成共识。

四是疑难问题分析预测。在规划阶段，我们就开始预测在建设当中会遇到的各种情况。但是，搞这么大的调水工程，和盖房子不一样。盖一般的房子，就算是百层高楼大厦，也不过是一层层叠加，每一层基本都是一样的。南水北调工程不同，它遇到的情况和问题是层出不穷的。比如，气候的影响，必须考虑南方和北方气候差异，尤其是冬季冰冻对施工和已建工程的影响。北方的工程就必须采取防冻胀措施；地质的影响，地形、地貌、地质对线路是从地下走还是地上走、用什么结构形式、采取多大的渠坡坡度有很大影响。就拿河南来说，有煤炭采空区、膨胀土渠段的问题，需要专门研究拟定技术方案和施工措施；又比如，丹江口大坝加高，对我们多水库的国家，要兴建一个一般的大坝技术上是成熟的，但是在原来基础上加高，要和老坝很好结合，就不那么简单了。就像我们做衣服一样，在旧的衣服上做两个新袖子，能否缝接是个问题。而且用水一洗，老布和新布收缩不一样。老坝和新坝也有收缩不一样的问题，如何克服这些问题，使新老坝接合好，也有很多需要解决的技术难题。还比如，要将汉江水输送到北京，根据输水量计算，到北京的渠道必须用8米以上的PCCP管，而且要两条。可当时国内还没有这种大管的制造厂，更没有进行这么大断面管子的安装设备。这就需要我们自己研究，从试验开始制定设计标准和施工规范。我们在北京房山建立了PCCP管制造厂，经反复试验，参考国外的资料，提出自己的技术参数，制定出大断面PCCP管的设计安装规范，生产出合乎技术要求的PCCP管。不仅如此，所有的安装机械全是我们自己设计制造并由施工单位完成的。

南水北调工程，不仅对这些疑难问题进行预测，更不能闭门造车。但是不管思维多么周密，还是有少量问题在实践当中才能发现。

（二）设计阶段的技术挑战：

一是整体控制与单项设计。设计阶段，首当其冲的挑战就是如何处理好整体控制和单项设计的关系。实际上，南水北调就像是一个由积木组装起来的整体，以省为设计单位，一个省又分若干个单项设计，一个单项设计又分若干段、若干个建筑物，所有建筑物都必须协调。既保证单一建筑物的功能，又满足整体规划的要求和工程运行的需要。例如一段一段的水头加在一起，不能大于总体水头。

单项工程怎样才能达到适用性和整体工程统一的目标？有的时候，整体合理，局部不一定合理。比如说，一般意义而言，线路最短是最合理的，但是城市分布不同，地质状况不同，各地的需调水量也不同，调水线路就必须考虑这些差异。有的时候，这个建筑物在这个地方是合理的，到那个地方则不行，冬天冰冻问题，北方比南方要突出，比如渡槽在南方没有问题，放在北方就必须采取特殊防冻胀措施。反过来说，局部合理，整体不一定合理。修倒虹吸可能比修渡槽容易，从局部看是合理的，但是从整体上看，太浪费水头，而且增加水的阻力，因而每一个建筑物都要视情况反复比选，充分论证，做到技术可行，经济合理。

二是有规可依与建立新标准。如果现成的水利工程规范和标准适用南水北调工程就必须严格按规定执行。但是，南水北调工程建设过程中，也遇到过很多没有现成标准的情况。比如，大断面PCCP管以前没有设计、生产标准。没有标准，厂家按照什么设计、制造，制造的误差是多少，根据什么验收？这就需要根据工程要求，制定新的标准。新标准的制定既要尽可能参考国外的标准，又要经过反复的试验，既要在设计上保证建筑物安全，又要在施工技术上能保证质量。有很多项目，比如说穿河的大型渡槽的抗裂标准、防震标准、抗冻标准，像丹江口大坝加高的砼强度、收缩延展性标准等等，都需要组织设计、科研、施工人员反复试验研究。另外，还有水工建筑物的设计施工已有标准，但不适合南水北调工程的需要，这就要在原标准基础上进行补充完善。比如，膨胀土渠道的设计已有的标准，不能满足南水北调工程强膨胀土的需要，我们就只能通过试验收集设计参数，研究修改使之符合南水北调工程的需求。

三是料场选择与各种利益协调。南水北调是一个庞大的土工建筑群，需要超大量土石及其他建筑材料，仅料场就有数以百计的存料场、弃料场和取料场三种。建设料场，看上去容易，但这中间也涉及环境影响、经济效益、群众利益等各方面的复杂关系。为了管道的覆盖，工程建设低洼地段需要填高，这就需要从取料场挖土，挖土就得毁坏农田。一般情况下，好的土地老百姓不愿意被征；沙质土地土质较差又不能满足工程需要；离工程近的地，政府一般不愿意被征收；远的地方，运输成本太高，工程单位不愿意要。在料场选择中充满协调和妥协。弃料厂存在同样的问题，工程挖出来的废土要拉到别的地方去。地方政府希望用弃土可以造出新地，但是，一小块一小块的填挖造地太分散，运输距离远，影响工程进度和增加工程成本，所以从工程设计上来说，愿意弃土场集中在一个地方。南水北调工程遵循以人为本，在国家利益和群众利益结合点上考虑问题，我们把认识统一到多造一点地有利于国家，也有利于农村的发展，对农业也是一种扶持，于是把原来设计的很多弃土场做了调整，宁可增加成本也要保护群众利益。还有，比如北京沿途的管道，为了泥土挖出来以后再回填使用，必须建设存土场。地方政府及群众希望就在挖的地方存，挖一段，存一段，再挖一段，再存一段，这样少占地。但是这种方式耗工耗时，一段一段倒着来，工期来不及。而且，今天装在车上倒过去，明天又装在车上倒回来，天天光装车卸车就不知道增加多少开支。

四是交叉建筑物。穿越交叉建筑物，这个挑战也是很大的。交叉建筑物的情况很复杂，有穿公路的、穿铁路的、穿居民区的，各种各样。2002年国务院批复的南水北调规划中，就明确规定在南水北调渠道上建设桥梁、道路，要事先和南水北调办公室协商。但是，实际情况是那几年交通发展很快，尤其是高速公路建设很快。虽然南水北调规划在前，按规定后规划的工程应该服从先规划的工程。但因为南水北调设计时间长，战线长，有些项目开工晚，公路、铁路规划在后，可建设在前。这就带来原来应当后建的铁路、公路穿越南水北调，可后来成了南水北调工程穿越铁路公路。要穿越已建成的建筑就得多花钱，还得求人家。比如高速公路，南水北调工程要穿越它，得先花钱帮它修一个临时弯道，保持高速路不中断，然后才能从高速路上破路施工。事毕，还要把高速公路恢复。如果是南水北调工程在前，那么就是高速路承担这些工作了。当时我们曾预计南水北调工程推迟一年要多花100多亿，其原因除了物价上涨、政策调整外，大量穿越工程的增加也是重要原因。

五是建筑类型繁多、要求各异。大坝、渠道、枢纽等，可以说在水利工程上的绝大部分建筑类型，在南水北调工程上都存在。不同的建筑类型有不同的设计要求和标准，也有不同的施工方法。所以，南水北调虽然是一项工程，但是几乎聚集了整个水利战线上的所有工程类型和施工方法，给设计、施工单位提出了更高的要求。比如，三峡建设，主要是一个枢纽，可以就按照枢纽设计、施工；长江堤防，可按照江河堤防设计施工。南水北调工程，既有枢纽、渠道，也有渡槽、倒虹吸，工程项目的差异性增加了设计及施工困难。

（三）建设阶段的技术挑战：

一是众多因素引起的设计变更。建设阶段的众多挑战中，设计频繁变更是最让人头疼的。工程师们常说，优良的设计是工程建设的基础。有人说，南水北调是三边工程，说的就是它是边设计、边施工、边运行的。这话说得不无道理。从整个工程而言，没有把所有单项设计都完成就开工建设，的确存在甲工程运行、乙工程设计、丙工程建设的问题。但从一个单项工程而言，在总体规划和可行性研究报告的基础上完成了工程初步设计审批程序，又是符合建设程序要求的。对南水北调这样的巨型工程集群，不能用常规工程的要求来对待。另外，首先，从整个工程建设的总体考虑，工程确实需要规划单项工程前后施工秩序，明确开工的前后次序和进度。一般情况，工程复杂、建设周期长的先干，工程建设周期短的后干。我一直强调，分头开工，同步竣工，是最经济的。其次，也要根据需要，合理安排，有时候必须做出调整。比如说，因为北京地位重要，水资源供需关系紧张，要求在奥运会前给北京供水，从石家庄到北京的京石段工程就自然成为施工重点。从另外意义上说京石段也是南水北调中线的试验段，通过京石段的建设，在技术上、管理上为其他工程提供借鉴。再次，还必须考虑投资，因为不可能有那么多钱全线开工，必须做一个合理的投资安排计划。实际上，在统一的总体设计基础上，也存在先开工的先设计、后开工的后设计的问题。但是，单项工程设计必须在整体规划、可行性研究报告前提下，在整体初步设计大纲的指导下进行。即使如此，在实施过程中变化仍然很多，包括前面提到的建筑物交叉问题，也还有实施过程中的地质变化的问题，以及人文情况的变化。比如，南水北调施工阶段，许多地方正在进行社会主义新农村建设。规划设计中需要通过的村子，村民原来希望拆迁，可以用拆迁款盖新房。但新农村建设以后，条件改善了，刚盖了新房又来拆，村民就不乐意了。再如，穿渠道的人行桥开始设计3米宽，渠道顶宽有二三十米宽，3米宽的桥架在上面就像一条线一样，行走起来十分不安全，地方政府及群众意见很大。我曾对设计部门的同志说，要把桥加宽。概算审查部门的同志为压缩投资不太愿意把桥加宽。我说，那是过人的桥，看着孩子们在那么窄的桥上走，岂能放心？而且，随着社会变化，很多人都不是步行过桥，而是骑自行车、摩托车甚至农用车。三米宽的桥上，两辆摩托车怎么错车？社会发展变化了，工程建设为民造福就必须去适应这个变化。设计单位的同志还是很有责任心的，听了我的意见，又认真地重新设计。类似这种变动太多太多了，南水北调工程建设周期长，国家正处于市场经济的改革过程中，各地经济社会变化快且大，南水北调工程边设计、边施工、边运行的情况就是这样产生的。

二是技术合理性与施工、使用可能性。施工的可能性对技术的合理性是一个大的检验。以南水北调中线京石段为例，设计中的京石段，渠道两侧及底部都有混凝土衬砌的面板，为了减少它的摩擦力，减少沿途水头损失，要求做得很光滑，理论上是很合理的。但是，在运行过程中发现，有些孩子偷偷下去游泳，因为面板太光滑，没有抓手，没能上来，溺亡事故时有发生。后来不得已，我们调整设计，每隔几百米增加一个踏步。应该说，光滑的面板设计上是合理的，但事实上还要考虑使用中的安全。又如，原来我们虽然考虑到北方的冻胀，但是对它的严重程度认识不足。在通水运行后渠道冬天结冰，渗透水在土壤中结冰，混凝土石板大片大片地被顶裂，开裂后，水再渗漏进去，结冰后工程损毁严重。后来吸取教训，在混凝土面板下增厚反滤层，增加土工布，解决了混凝土面板在冻胀下开裂的问题。又比如河南境内渠道膨胀土问题、中线黄河以南的高填方问题。这些问题不断考验着设计合理、实施可行和运行安全这对矛盾，只有在设计合理、施工可行、运行安全之间寻找到结合点才能解决。

三是优化施工方案与保证质量进度。南水北调工程进度，可以说是前松后紧。2002年开工以后，到2008年国务院批准《南水北调工程可行陛研究报告》，在这6年间开工的项目不多，进度压力不大。但是，根据总体规划，2010年要通水。在2008年批复“可研报告”后，工程进度已严重滞后，为保证工程质量，合理筹集建设资金，我们不得不调整通水目标，把东线通水时间调到2013年，中线通水时间调整到2014年。实际上，调整的这个通水目标，也是相当有难度的，是要齐心协力千方百计才能完成的。这是因为：一是总体规划时承诺2010年通水，如果拖到2018年或者更晚，难以向社会交代；二是北京、天津、河北等水资源供需矛盾会更加激烈；三是考虑到建设周期越长，投资越大，工程建设成本和今后水价负担更重。所以把工程建设进度压了又压。最后国务院批复了调整后的建设目标，压力全压在南水北调工程建设者身上。其实，在南水北调工程进度调整中，也充分体现了一种负责和担当。体现了为国分忧、为民解难的精神。

有些工序和施工方案在普通情况下是可行的，但是在进度的压力下就必须优化配置各种工程建设资源，采取“五加二”“白加黑”全天候的施工方式，千方百计协调地方，减少周边环境影响和施工干扰，及时有效地解决工程建设中遇到的种种问题，使南水北调工程建设这列快车一路绿灯，处处严防死守，站站无缝衔接。

四是先进技术与落后劳动力方式。先进的技术和落后的劳动方式不配套，也会产生问题。有的施工方案，技术上是合理的，但工艺上就行不通，因为施工技术和人员的素质满足不了创新设计的要求。再好的设计，要能够变成工程实际，需要施工人员具备精湛的技术和各种条件下工作的适应能力。当前，大量的农民工进入南水北调工程建筑市场，既缺乏系统培训，又缺乏具体指导，中标建设单位技术力量分散，技术方案滞后，技术管理不符合南水北调工程的需要。实话说，施工队伍的素质与南水北调工程高标准的技术要求有较大差距。这些差距只有依靠南水北调办公室及项目法人加强监管，各施工单位在实践中探索好的经验和做法并相互借鉴；靠技术力量充实、劳动组织强化和民工素质提高来解决。

（四）运行阶段的技术挑战：

一是长距离调水。南水北调工程一开始，我们就注意到这个问题。打个比方说，某一个地区或城市暂时不需要供水，或者某一段的水受到外因导致的污染通知到丹江口水库或其中某一段的调度中心。接到通知再去关闸门，中间少说5分钟，5分钟得进来多少水？多流进的水或污染的水流到了哪儿，在哪儿能拦截住，怎样及时把后面的闸门关掉，把前面闸门打开，把水放出去？这都涉及远距离调度的及时性和可靠性的问题。而且，1400多公里的线路上，有上百扇闸门，要保证它能够统一运作、统一调度，不是件简单的事。为此，我们在北京建设了现代化的调度中心，全程全部自动化监测。又在沿线省市设置了调度分中心，在各调度中心及分中心，闸门的开启情况能清清楚楚展现出来，现场工作情况能通过闭路电视传过来。同时，我们也准备了各种可能出现情况的调度预案，在特殊情况下，万一现代化的设备出了问题，现场也必须能够控制。

二是不同目标的调度。根据各地水资源不同和用水情况不同，调度方案也是不一样的，不是简简单单送水不送水的问题。比如说，到汛期，整个淮河流域供水就应该服从于防洪调度，先满足于京杭运河的泄洪功能。又例如，某个地区，今年降水量大，不需要供水，或者减少供水，在这种情况下，如何发挥工程建设效益、增加北方生态用水及地下水补给。另外，在水资源的合理配置上，怎么合理调度就是个问题。因为南水北调东线水源不光是长江的水，还有淮河水，山东南四湖的水，黄河的东平湖水以及当地的地面、地下水，多种水资源要本着先近后远、先地上后地下的使用原则，统一调度发挥最大的经济、社会效益。这都需要统一、有序、科学调度。这些问题，在调度方案及应急方案中都应进行反复研究论证，并形成科学、合理的方案，确定下来，纳入调度规程，认真贯彻落实。

三是不同条件下建筑物使用要求不同。南水北调工程，不仅仅是供水，还涉及航运等多种综合功能。比如说，山东用水量小的时候，是不是能不供水或者少供水呢？那也不行。原来京杭运河南四湖至东平湖水量小，航运功能萎缩，现在拓展了东平湖至南四湖的航线，可以通行1000吨的货船。现在航运到东平湖了，从南四湖到东平湖这一段的航运水量也必须保证。还有水质问题，假如南水北调工程取水后，出现水质问题，停止供水会对已纳入当地水资源分配的用水造成重大影响，对人民生活及工农业生产造成损失。出现这一情况，如何进行水资源的转换和调剂。它要靠合理配置水资源解决。这又要靠有效的经济及行政措施来保证。但如果水质好却拒绝使用，就会造成巨大浪费。

四是建筑物之间相互配合。南水北调工程来水，从水源地到千家万户，中间是通过千千万万的建筑物联系起来的，有无数个闸门，有几千公里的渠道，有干线工程和配套工程，最后通过水厂输送到千家万户。从进到出的这一条线，每一个环节的调度都要求非常精细，而且不允许中间有任何疏漏或者错误。任何局部的问题都会对全线供水造成影响，任何局部的质量缺陷都会造成重大的工程事故及灾难性后果。因此，我们不仅要以如临深渊、如履薄冰的精神，搞好各项工程建设，还要以严谨求实、一丝不苟的精神搞好工程的运行管理，不断研究解决运行中的新困难、新问题，使南水北调工程长期造福人民。

上面说的这些挑战，还不是挑战的全部，只是比较典型的一部分。至于运行阶段的新情况新问题，在实际运行当中，还会不断产生，也只能在实践当中研究新情况，解决新问题了。

作为南水北调工程

技术工作的指导思想

面对南水北调工程既多又复杂的技术挑战，我们拟定了处理这些问题的总的指导思想和原则。

一是多方案比选、反复论证原则。在设计当中，一直强调规划阶段必须反复论证，所有项目都要进行经济的、技术的、社会的多种因素的综合考虑。那些重点项目、重要方案，由不同团队平行设计，多位专家从多视角充分讨论，反复论证必要性与可能性，选择最优方案。

二是传承与创新相结合原则。所谓传承，就是成熟的施工规范和技术标准、施工工艺和施工方法，需要继承和发扬。所谓创新，就是以前没有规定标准，没有经验借鉴，需要重新制定标准、规范、工艺方法的，我们要在学习、挖掘试验、借鉴国内外经验的基础上，进行探索，在实践中创新。

三是技术先进性与工程安全性相统一原则。我始终坚持一个观点：南水北调工程是一个实用性的工程，不一定追求技术上的顶尖设计，工艺上的顶尖创新，最重要的就是用成熟的技术保证工程安全、可靠和实用。当然，技术上需要充分利用已有的成果和成熟的经验，我们不能停留在五六十年代的技术水平，作为我国最大的调水工程，必须体现时代特征和我们这些年技术的进步与发展。但是，南水北调工程毕竟是关系到人民群众生命安全，关系到整个北方地区经济社会发展和生态安全的巨大的调水工程，可靠是第一位的，这个工程不能成为探索性实验性工程。要试验可以进行局部试验，取得成果再运用到南水北调工程中来。

四是科学合理性与社会可行性相一致原则。南水北调工程涉及经济社会，事关生活、生产、生态，是自然科学与社会科学的结合，合理的不一定完全可行，可行的不一定十分合理。必须根据不同情况、不同需求，在经济合理与技术可行之间，在既遵循自然规律又遵循社会发展规律的基础上，寻求平衡点和最佳契合点。

五是数学模型与物理模型相结合原则。数学模型是在计算机上做的，就是对之前没做过的或者探索性、创新I生项目，先在电脑上做数学模型。但光做数学模型还不行，还要做物理模型，甚至1：1的实体模型，尤其是对一些关键工程中的关键环节，要经过现场实验，取得第一手的设计数据和资料，只有数学模型和物理模型结合好了，才能比较接近工程实际，才能避免出现大的问题。

另外，还有一个总的技术指导目标问题，也就是实现规划科学、技术合理、方案可行、安全可靠、综合效益良好。

应对南水北调工程

技术挑战的措施

技术指导思想很重要，但要落实这些思想，就必须制定具体的、严格的、周全的应对措施。

（一）组织到位

一是技术管理的组织机构完善、职责明确。长江水利委员会设计研究院负责南水北调中线工程整体规划、可行性研究报告及总体初步设计大纲的编制和技术管理。南水北调工程建设委员会办公室则是行政单位。为加强技术管理，我们在工程建设管理司专门设立技术处，负责行政管理。在南水北调工程总体规划及可行性研究报告批准后，委托长江水利委员会设计研究院编制南水北调中线工程总体设计大纲，与中线渠线经过区域的河南、河北、北京、天津水利勘测设计院签订委托书，各相应设计院承担技术责任。除此以外，还成立了南水北调专家委员会，经国务院批准由40多名国内相关专业的知名专家组成，并充分利用社会专家资源对一些重大技术方案，重要的设计标准进行审定。专家委员会定期与不定期地召开会议，进行技术审查、技术讨论、技术咨询、质量监督和评价。技术管理方面的领导层次、咨询层次、实施层次三个方面的职责是清楚的，而且每个层次讨论情况、实施情况、监督情况，都形成文字依据。

二是统分结合、分工明确、协调有力。统分结合说起来容易，操作起来复杂。南水北调工程，在总体设计之下，由各省的水利勘测设计院负责其省内工程的设计。这样做有利有弊：有利的是，地方设计院对当地的水文地质及人文情况熟悉；不利的是，越往下技术水平越低，经验不足，真正在第一线搞设计的多是才毕业不久的大学生。所以统分结合就显得更重要，局部的设计必须纳入统一的设计大纲。由长江委设计院进行统一审查总装。有时局部的设计方案和总体设计方案，互相冲突，互不相让。统—规划、分段设计、有力协调、科学决策，既能发挥地方的积极性，又不失去统一规划的原则和前提，这中间的大量协调工作，只能由南水北调建设办公室去负责。比如，南水北调工程在河南的路线很长，达700多公里，有时候河南水利设计院做的方案，和长江委的要求不一致。长江委不同意河南的方案，非要按照他们的设计修改。一般情况下，局部应该服从全局，河南水利设计院应该服从长江委设计院。但各设计单位，都认为自己最了解当地的实际，自己的方案及设计都是经过了精心考虑的，是正确的，不肯修改。这个时候，就只能由南水北调办公室出面进行协调。实在协调不下来，办公室必须做决定，并承担一切责任和后果。

三是广泛利用社会科技资源和成果。我们主要分三个层次进行。第一个层次，广泛利用专家的力量。南水北调这么复杂的工程，光靠南水北调专家委员会的专家是不够的。于是我们组建了专家库，包括水利部、水电系统、水科院、水规总院，各个地方设计院、国家及地方施工单位，全行业顶尖级的专家几乎都被我们吸纳进来。这个专家库不仅是为招标投标提供技术支撑，同时也提供了工程所需各专业的技术资源。400多名专家在库内可以随时随机提取，哪一个专业工作需要就请哪一个专业的专家。第二个层次，广泛利用各省水利设计院的力量。在设计工作中，一个省的力量不够，我们可以请其他省的设计院进行配合，比如说河南省设计院力量不够，我们就要求河南省设计院和天津设计院签协议，总负责还是河南省设计院，天津院接受它的委托。第三个层次，广泛利用全社会的技术力量。比如说，在施工阶段，我们通过招标在全社会招录技术人员、工程监理，聘用社会上有影响的、有一定实际工作经验的专业工程师。施工单位从全国选择有经验的工程师来做现场经理，或者是现场技术主管。南水北调工程的技术力量，可以说扩大到了全国水利、水电、铁路及工业民用建筑系统，完全摆脱南水北调工程系统的资源限制。

四是项目设计招标、择优选择设计队伍。有一部分项目，特别是技术比较复杂、要求比较紧迫的项目，光靠单独一个设计院的力量难以完成，我们通过招标，选择全国最优秀的设计单位。设计招标阻力很大，操作起来很难，哪个设计院都不愿意放弃自己的利益、提供前期工作的资料，但我们还是进行了尝试，推动了这项工作。设计招标最困难的地方，就是地质勘探水文观测等资料在设计院手中。其他单位中标，让设计院将资料拿出来，是相当困难的。如果没有地质勘探及多年水文、气象、降雨等资料，谈何设计。所以，设计招标的第一步，必须把前期工作的产品市场化。说白了，就是地质勘探等设计资料应归设计出资者所有而不是由承担设计的设计院所有，只有转变了这种观念和成果的所有权，设计工作才可能进入建设市场。

（二）制度完善

一是明确设计标准、编制设计规程。这都是单项工程开工前要做的，南水北调的设计规程和设计标准，施工规范及质量要求在前面已说到。

二是发扬技术民主、严格决策程序。这一点，对于南水北调这样的大工程实在太重要了。技术上的问题，绝对不能用行政命令的方式解决，必须通过充分的技术论证，充分吸纳专家和工程师的意见，在广泛听取意见的基础上，实行集体技术决策。在技术问题上，一定要相信事情是越辩越明的，有时候还需要开展学术争论和辩论。集体决策包括专家层面的决策和行政层面的决策。专家委员会提出建议和意见，作为专家层面的决策。但专家多是从技术角度考虑的，他们的决策能不能采纳，是否行得通，行政层面就得考虑资金、社会等各方面因素，然后作出行政决策。绝大部分技术方面的意见，都应该得到尊重和采纳，但也存在例外。比如说，有专家认为隔800米建一座桥太多了，2公里建一座就可以。从技术层面上，专家说的是对的。但是在行政上，就要考虑附近村落分布、孩子上学、群众出行等因素。这就需要行政决策，实际上南水北调中线渠道大约800米就有一座公路桥或人行桥，而人行桥多数也是可以通过农用车的。

三是质量保证制度和奖罚制度。这是工作正常开展的基础。在这方面，我认为南水北调是我们在建工程当中最完善的。这些制度包括技术管理、质量管理、调度管理、计划管理、资金管理等等，每个方面的制度都有了系统的规定，明确的要求和奖惩的条件，具有很强的针对性和可操作性。这些制度形成一个相互联系又各具特长的制度体系，随着工程建设深入发展和客观条件的变化，不断地进行补充、完善，成为工程进度、质量和成本控制的重要保证。

四是实事求是适时进行设计变更。作为一般水利工程，是非常忌讳设计变更的，变更越多，工期拖延和投资增加就越多。但是，由于自然条件不可能完全掌握，施工环境也会随时发生变化，任何工程又都不能摆脱设计变更的问题。在南水北调工程上，我们始终清醒地认识到设计变更是不可避免的。1400多公里路线，十年时间的工期，在那么大的时间跨度和区域跨度上，如果说没有变更几乎是不可能的。变更不可怕，重要的是必须本着实事求是对国家负责和对人民负责的原则，本着技术可行和使用可靠的原则去进行设计变更。一是要及时。对发现的问题及时作出决策，改变设计或完善工艺，时间越及时，损失越小。二是求实。工程变更必须结合工程当时当地的实际，切忌闭门造车，隔窗看花，要深入工地现场研究、现场决策。三是广泛听取意见。对同一设计变更，往往设计、施工、监理及地方政府的意见是不同的，从不同角度及不同利益看问题往往发生分歧，这就要求管理单位全面听取各方意见，从工程安全大局出发，坚决维护国家利益，保障人民群众的合法权益。四要多方案比选。任何设计变更都不是唯一的，要有多方案的技术经济比较和质量进度论证，综合各方面的因素，根据变更项目的特点选择整体效益最大化的方案。

（三）开展技术稽查

国内在建工程，多有工程稽查，但很少有技术稽查。开展技术稽查，是南水北调工程特有的。之所以搞技术稽查，一是我们考虑到设计的复杂性和多层次性，担心初步设计的单项工程和整体的工程功能能否完美地结合在一起。开展技术稽查，是为了保证技术要求得到贯彻，保证协商成果得到落实，也有利于设计单位衔接，有利于投资的有效控制。二是从设计单位本身来说，出于利益角度来考虑问题，他们总希望投资越大越好，因为投资越大，拿到的设计费越高。变更的投资越大，施工单位甚至地方政府也会有利，通过稽查，可以较大限度地避免这种情况出现。三是设计单位之间互相竞争，互不通气，加强设计稽查，也有利于协调设计单位之间的矛盾，贯彻总体设计原则，发现设计中存在的问题。因此说设计稽查是南水北调工程的一个特殊手段，在设计和施工中起了很重要的作用。

（四）现场实验，提供借鉴

南水北调工程，遇到很多其他工程中没有遇到过的问题，没有现成经验可循，每当遇到这种情况，我们多采取现场实验的方式，探索经验，提供借鉴。

一是把京石段作为南水北调工程的大试验段。当时郭庚茂同志在河北省任副省长，分管河北省的南水北调工作，他经常对我说：“南水北调中线京石段率先开工，我们给你们当试验段了。”我说：“当试验段好啊！京石段早建成早收益，给北京2亿吨水，每年收益4个亿。同时，你们也作出了大贡献，对南水北调中线工程建设提供借鉴。”事实的确如此。比如说，在河北出现的征地问题、在建设当中体制磨合问题、地方利益诉求问题，河北是这样，河南也是这样；工程技术问题，在河北遇到的大型渡槽混凝土开裂问题，渠道衬砌冰冻问题，引水渠通水后管理问题，甚至光滑的渠道造成人掉下去难上来的问题，诸如此类的问题，实际上河北做了试验、探了路，对整个南水北调顺利进行起了很大作用。而且，现在南水北调中线京石段的运行已经五年，将为南水北调中线今后运行管理提供重要借鉴。

二是PCCP管工艺试验。PCCP管工艺的试验，贯穿到设计、制作、安装的整个流程。我们先参照小断面的PCCP管生产工艺，制作了一节8米直径的PCCP管，经过验收不合格。只有重新修改设计、改善工艺，制作新的PCCP管后，进行材料检验、强度试验、打压试验等程序，这样的试验反复多次直到满足所有设计要求后，在取得大量参数的基础上编制设计标准，施工工艺、质量标准逐步形成一套规范的工艺流程和验收标准。在成功制作大断面PCCP管的基础上，根据PCCP管的段长和重量，研究设计起吊器具和运输工具，制定回填碾压的厚度和标准以及质量检查、检验的方法和要求。这一套工艺的每一个环节，几乎都是经过试验确定的。

三是膨胀土（岩）试验。规划设计的时候，国内尚没有强膨胀土条件下大型渠道的成功先例，小断面的弱膨胀土渠是能避开就避开，能换土就换土。但是，南水北调工程避不开这个问题。因为，把整个膨胀土区绕过去，要增加很长的距离，而且绕过去，离城市又太远。像安阳就是一个绕不开的膨胀土区。局部的实验室试验也难以完全模拟现场的条件，不具代表性。无奈之下我们只有在河南安阳进行了膨胀土及膨胀岩试验。膨胀土是一种特殊的黏性土，干燥状态下非常坚硬，遇水以后就膨胀松垮。在膨胀土区修堤筑路，没有下雨是硬的，下雨后雨水渗入土中，大面积被水饱和的土层就往下塌。在不同膨胀度的安阳地区，我们分别取了两段做试验。试验中，每一个渠段采取四五种不同的支护方法，有的表面喷混凝土，有的混凝土下面喷设不同厚度的砂浆，砂浆下面有不同厚度的沙垫层，还有的设置防渗涂料或土工膜等等。总的思路是防止水的下渗，阻断水与土的联系。经过各种不同方式的衬砌，在经过较长时间过水监测后，进行多参数对比，选择抑制膨胀作用最好的工艺。这个试验花了很多精力和时间。

除了上面这几种典型的现场试验，其实还有很多其他的现场试验，比如穿黄工程隧道衬砌方式方法及混凝土参数选择、跨河的大型渡槽混凝土裂缝的防止和处理等等，都进行了现场试验。

应该说，南水北调工程在应对和解决技术挑战上是比较成功的，取得了大量技术成果。在技术创新方面，南水北调工程已经获得115项专利。这些科研成果，不仅指导了南水北调工程本身，也对全国其他同类型的工程建设提供了借鉴，为工程质量提供了技术支持和保障。到现在为止，南水北调东线工程已如期通水；京石段工程已运行五六年，由河北省向北京供水10亿立方米；南水北调中线主体工程已基本完工。当前所进行的技术验收和专家鉴定认为，已验收工程均符合设计要求。但是，还将面临通水和时间的考验。

从工程成本来看，南水北调工程成本得到了有效控制。10年来南水北调工程增加的500多亿概算，绝大部分是物价上涨和国家政策调整带来的。这说明尽管设计变更频繁，但采取包括技术措施在内的多种节约投资的措施后，投资控制也是比较成功的。

（编辑 王雪）

（口述者是国务院南水北调工程建设办公室原主任，整理者为中共中央党史研究室干部）