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南来之水,如何穿越黄河

发布日期:2022-08-31 08:11   作者:中硅融德   来源:人民网-人民日报

图为南水北调中线穿黄工程三维效果图。
中国南水北调集团供图

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  近日,南水北调中线穿黄工程通过设计单元完工验收,这标志着南水北调东中线一期工程全线155个设计单元工程全部通过水利部完工验收。

  首次隧洞穿越黄河、世界最大规模现代化泵站群……一个个世界级难度的工程持续安全运行,让一渠清水逶迤北上。

  

  近日,南水北调中线“咽喉”——穿黄工程通过设计单元完工验收。这标志着南水北调东中线一期工程全线155个设计单元工程全部通过水利部完工验收,为顺利推进南水北调东中线一期工程竣工验收及后续工程高质量发展奠定了基础。

  东中线一期全面通水7年多来,累计调水超过560亿立方米、受益人口超过1.5亿人,发挥了显著的经济、社会和生态效益。

  穿黄工程,南水北调中线建设中最具挑战的部分之一

  河南省郑州市荥阳市,北上的“南水”遇上浩荡奔涌的黄河,缓缓穿洞、入地而行再奔涌流出,继续北上之旅。

  实地察看工程现场,观看工程建设声像资料,听取相关工作报告……8月25日,南水北调中线穿黄工程通过设计单元完工验收。这一国内穿越大江大河直径最大的输水隧洞建设9年、运行近8年,工程安全平稳。

  如何将“南水”从黄河南岸输送到北岸?这成为必须克服的世界级难题。

  “可以说,这是南水北调中线建设中最具挑战的部分之一。”长江设计集团有限公司副总工张传健介绍,设计之初,两套方案摆在面前——有人提出架槽飞渡,有人建议凿洞穿行,“经过反复科学论证和河工模型试验对比,综合考虑技术难度、生态保护等因素,最终选定了盾构隧洞穿黄方案”。

  “黄河河床地下,漫长的沉积形成各种复杂地层。”张传健介绍,盾构机缓缓前行,刀盘上的100多把刀具转动切削;刀盘磨损,更换修护后继续推进;前方地质条件多变,及时调整方案……

  面对内外水双重挤压,双层衬砌隧洞设计“双重盔甲”。“隧洞同时承受内水压力和外水压力,还面临黄河河道摆动产生的巨力。”张传健说,盾构机在掘进中,把预制混凝土管片拼装成隧洞外衬,内衬则为现浇混凝土管身,并在其上布设密集的钢筋网和近万条预应力锚索,同时内外层之间设有排水系统。此外,相关单位研制新型防渗结构和材料,成功解决了结构安全、防渗与排水问题。

  一项项纪录被打破。这是国内首次采用泥水平衡盾构机修建水工隧洞,一次性穿越3.45公里的黄河河道,掘进到达南岸竖井精度误差成功控制在3厘米以内;采用大型泥水盾构始发施工技术,解决了始发空间狭小、地下水位高等难题……

  为了确保穿黄工程长效运行,搭建穿黄隧洞三维数字实景模型,结合水情、水质等实时信息,精准掌握工程运行状态;利用水下机器人、水下扫描仪等对水下工程实体进行检查,及时排查隐患。

  工程效益不断凸显。截至今年8月30日,穿黄工程已累计输水357.5亿立方米,极大缓解了京津冀的缺水状况。

  攻克难题,积累实施重大跨流域调水工程的宝贵经验

  一条调水线也是一条“科技线”,工程建设管护中,攻克了一系列难题,许多科技创新成功运用到其他工程建设中。

  南水北调东线实现“水往高处流”,背后离不开世界上规模最大泵站群的持续安全运行。

  “东线工程总扬程65米,长江水北上需要通过一个个大型泵站接续提水。”中国南水北调集团办公室主任井书光介绍,全线共设立13个梯级泵站,共22处枢纽,34座泵站,总装机台数160台。泵站群具有规模大、泵型多、扬程低、流量大、年利用小时数高等特点。

  如何让中线水源更稳定?加高丹江口水库大坝,增强蓄水能力。加高工程破解新老混凝土结合问题,在原有基础上将大坝加高14.6米,水库正常蓄水位由157米提高到170米。

  去年11月,丹江口大坝加高工程和中线水源供水调度运行管理专项工程通过完工验收。目前丹江口水库形成了多层次、立体化、全覆盖的库区安全巡查监测工作体系,实现全天候不间断自动化监测和人工值守。

  深挖方渠道膨胀土技术处理问题、超大规模渡槽的设计和施工技术难题、输水工程穿越煤矿采空区技术难题……没有经验可循和参照对比的情况下,建设管理单位坚持自主创新,为一道道世界级难题给出最优解,为实施重大跨流域调水工程积累了宝贵经验。

  加强管理,提升南水北调工程数字化、网络化、智能化水平

  南水北调东中线一期工程安全平稳运行7年多,离不开科学精细的管理。

  在中国南水北调集团中线总调度大厅,重要枢纽的流量实时显示。闸站监控系统、日常调度系统、水量调度系统等,让工程实现自动化调度。“我们可以根据实际情况和流量变动,远程实时启动闸门。”井书光介绍。目前,闸门远程自动控制成功率达到99.56%。

  “接下来,我们将进一步加快应用新一代信息技术,加强信息资源整合,推进数据与模型、业务与技术深度融合,全面构建数字孪生南水北调工程体系,稳步提升南水北调工程调配运管数字化、网络化、智能化水平和精准精确调水管理能力,为推进南水北调工程高质量发展提供有力支撑和强力驱动。”中国南水北调集团有关负责人介绍。


  《 人民日报 》( 2022年08月31日 14 版)




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