南水北调背后的科技密码

5月14日上午，河南南阳，一场事关亿万国人“喝水用水”问题的重要会议召开。习近平总书记主持召开推进南水北调后续工程高质量发展座谈会，为这一世纪工程下一步建设发展指向定调。

南水北调，这个旨在破解我国水资源分布“北缺南丰”问题的超级工程，是世界上最大的调水工程。东、中线一期主体工程建成通水以来，已累计调水400多亿立方米，直接受益人口1.2亿人。中线工程全长1432公里，全线自流，穿越黄河，冰期输水……每一道技术难题的迎刃而解，都是无数水利人心血与智慧的结晶。

大坝“长高” 清水自流

要想一渠清水自流北上，让库区大坝“长高”是第一道难题。丹江口库区位于湖北、河南交界处，是南水北调中线的水源地。坝高水涨，才能肩负起清水北上、润泽沿线的重任。

按设计要求，要对丹江口大坝加高14.6米，坝顶高程从162米增高到176.6米，正常蓄水位从157米抬高到170米。

在一座服役近40年的老坝上重新浇筑“新坝”，难度不亚于新修一座大坝。在混凝土坝体上贴坡加厚、加高，新老混凝土在外部气温作用下，会产生排他反应，对结合面和坝体应力产生影响。

为确保加高工程万无一失，长江设计院先后进行了多次新老混凝土结合试验，并借鉴国外已有的成熟经验，提出了以直接浇筑为主，在竖直接合面采用人工补凿键槽，溢流坝段堰面采用宽槽回填为辅的总体方案。

自2005年开始，大坝加高壮举历时近8年终于完成。升级改造后，水库正常蓄水位抬高到170米，与北京形成约百米落差，保障南水自流北上。

隧洞穿黄 江水不犯河水

南水北上，黄河郑州段是必经之地。如何保证江水穿过黄河时互不相扰，不与黄河水发生水体交换以确保水质不受影响，复杂地质条件下中线穿黄隧洞工程关键技术研究功不可没。

经过反复比选，在郑州荥阳孤柏嘴处黄河河床底部开凿两条长达4250米的穿黄隧洞的方案被采用，实现南水由此穿越黄河北上。

如何从黄河底下复杂的地层中开凿出数千米的隧洞？如何在承载内外水压的情况下保证隧洞不漏水……作为中线工程最具技术难度的单项工程之一，穿黄工程被称为南水北调中线的“咽喉”工程。

穿黄隧洞采用双线平行布置，两洞相距28米。隧洞内径7米，开挖直径超过9.2米，深埋于黄河河床下23至35米深。据介绍，这是我国第一次采用大直径隧洞穿越黄河，也是我国水利界第一次采用泥水平衡盾构机在软土地基中进行水工隧洞的掘进施工。

国内最深的调水竖井、国内穿越大江大河直径最大的输水隧洞、国内水利工程最深的盾构始发……让江水不犯河水的穿黄工程创下了多项国内水利工程之最。

冰期输水 迎寒而上

南水北调中线总干渠长1432公里，沿途地域气候差别很大，北方地区冬季气温较低。隆冬时节，一旦流水结冰，是否影响渠道输水进程？

南水北调中线工程设计时，充分考虑了黄河以北地区冰期输水问题，针对结冰期、冰封期、化冰期三个阶段的输水，进行了详细论证和水力学控制方法研究。

在冰期输水期间，在具备形成冰盖气温条件的渠段，控制沿线节制闸，调整渠道水位和流速，使渠道形成稳定冰盖，冰盖下面可继续输水。

对不能形成冰盖的渠段，则通过设置拦冰索，使冰块拦截在建筑物（如：倒虹吸、隧洞、渡槽等）前。同时，各节制闸处设置了防冰冻设施，沿线配备了一定数量的破冰设备。

如果遇到长时间、大范围的极端寒流天气，可能遇到什么后果，该如何应对？专家指出，对总干渠运行的影响，主要在于可能进一步降低此期间的渠道输水能力以及可能带来渠道衬砌板的冻胀破坏，为此可通过进一步抬高渠道运行水位来提高渠道输水能力并达到蓄水保温的效果。

在2020～2021年冰期输水突发冰情过程中，南水北调中线工程首次应用了冰情观测信息化平台，及时准确发布冰情信息，实现了冰情信息及时传递和冰情预测提前预警两个功能，保障了冰期输水工程的安全调度与平稳运行，提升了工程冰期输水能力，破解了冰期输水的难题。

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南水北调：人类最大规模的调水壮举

南水北调工程是我国的战略性工程，分东、中、西三条线路，东线工程起点位于江苏扬州江都水利枢纽。中线工程起点位于汉江中上游丹江口水库，供水区域为河南、河北、北京、天津四个省（市）。

湖北是南水北调中线工程的核心水源区，丹江口大坝是南水北调中线龙头工程。

1952年秋，毛澤东主席视察黄河，对黄河水利委员会的同志说：“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的。”

1953年2月，毛主席在“长江号”军舰上，与长江水利委员会主任林一山再次讨论了南水北调话题。伟人的视线在地图上移动，最后停留在汉水与丹江交汇处，用铅笔指向了丹江口河段。他认为，从这里向北方引水可能是最有利的。

1958年8月，《中共中央关于水利工作的指示》颁布，第一次正式提出南水北调。这年9月1日，丹江口工程正式破土动工。1959年12月，丹江口工程实现大江截流。

1974年，丹江口水利枢纽工程全面建成，这是新中国水利建设史上第一个大型综合利用水利工程。

改革开放后，我国北方缺水的矛盾日渐突出，实施南水北调工程迫在眉睫。

2002年，《南水北调工程总体规划》出炉。2003年，南水北调中线工程开工。

2005年，丹江口大坝加高工程启动建设，目标是将丹江口大坝由162米高程加高到176.6米。

2013年8月，丹江口大坝加高工程顺利通过蓄水验收。2014年12月12日，南水北调中线一期工程正式通水。

东线一期工程已于2013年11月15日正式通水运行，西线工程目前还没有开工建设。

（综合《科技日报》 《湖北日报》、新华社讯）