南水北调工程——圆世纪之梦
作者: 来源:政治处
日期:2009-09-29
国务院南水北调办主任张基尧近日在接受本报记者采访时,就南水北调工程在优化水资源配置以及南水北调工程科技创新、建管体制等方面的情况回答了记者的问题。
南水北调优化水资源时空分布
记者:请结合您个人的生活和工作经历,谈谈对中国水资源状况的思考。
张基尧:2000年,我任水利部副部长时,第一次考察新疆塔里木河。当时由于水资源的无序利用,塔里木河下游生态环境急剧恶化,河床断流,湖泊干涸;胡杨林死亡,沙漠化趋势蔓延。这引发了我的思考,水资源是社会的经济资源和人类的生命资源,没有水不仅植物没法生存,人们的生活也无法继续,更谈不上人类的繁衍生息。2001年,我又考察了甘肃黑河。黑河中游张掖、武威属于农业比较发达的地区,由于整个流域缺乏统一调度,上中游的超额利用导致了下游东、西居延海相继干涸。到内蒙古额济纳旗时,正碰到沙尘暴,漫天黄沙,无法辨认方向,生态环境急剧恶化。2002年去山东考察,连续年降雨量减少,导致了南四湖干涸,所有水上生物全部死亡,渔民生计没有着落,景象非常悲惨。干旱致使烟台和威海供水紧张,库底打井取水,水价飙升,人民生活和工业发展受到极大影响。
我国是个水资源非常贫乏的国家,全国人均水资源量2163立方米,占世界平均水平的1/4,北方地区更少,黄淮海河流域人均水资源量为全国的1/5。黄淮海流域人口、粮食产量、GDP均占全国总量的1/3,水资源量只有全国总量的7.2%,严重的资源型缺水已
成为北方地区经济社会发展的瓶颈。
我国水资源不仅短缺,而且时空分布不均,进一步加剧了问题的严重性。北京和英国伦敦的降雨量大同小异,但伦敦是全年均衡分布,而北京集中在夏季3个月,这样两个城市的水生态和水资源状况完全不同。我国大部分地区夏季7—9月降雨多,南方及沿海经常造成洪涝灾害,但其他月份水资源短缺严重。
解决北方地区水资源短缺的矛盾,首先就是加强节水。经过长期实践和论证,我们发现即使充分节水、治污、挖潜,黄淮海流域短期内仅靠当地水资源已不能支持经济社会的可持续发展。因此,中央决定在加大节水、治污和污水资源化的同时,从水量相对充沛的长江流域向黄淮海地区调水,实施南水北调工程。
南水北调有别于其他调水工程
记者:比较世界调水与我国调水工程发展的历史,南水北调遇到了哪些技术挑战?与其他调水工程相比,南水北调工程具有哪些不同之处?
张基尧:世界各地有很多调水工程。在4000多年以前,世界上就有了调水工程。埃及的尼罗河,印度的,恒河,南美的亚马孙河,美国的密西西比河、科罗拉多河都有调水工程。俄罗斯水资源并不短缺,但是主要河流间均用运河连通,形成了纵横交错的大水网。
迄今为止全世界40多个国家有400多项调水工程,南水北调只是其中之一。
我国古代就有调水厂程。例如2400年前的京杭运河、郑国渠,2200多年前的都江堰等。新中国成立以后,调水工程更多了,例如东深供水、引滦入津、引黄济青等工程。
与其他调水工程相比,南水北调工程具有4个特点:
一是规模不同。首先是跨流域,综观国内外的调水工程,真正跨流域调水的很少。南水北调横跨长江、淮河、黄河、海河四大流域,不仅仅是解决水资源补给的问题,而是在更大范围内进行水资源优化配置,通过东、中、西三条调水线路与长江、淮河、黄河、海河联系,构成“四横三纵”的水网总体布局,为经济社会可持续发展提供水资源保障。第二是长度不同。东、中线加起来长度近3000公里,长距离调水工程受气候的变化影响很大,工程建设和运行的要求非常高。第三是水量不同。南水北调三条线共调水448亿立方米,相当于一条黄河的水量。东、中线工程又处于我国比较发达的地区,中线还有跨渠桥梁1800多座,跨
越的公路、铁路、油气管道加在一起几千处,这也是对技术的挑战。
二是工程目标不同。以往国内外调水工程,绝大多数是单一目标,有的以农业灌溉为目标,有的以生活用水为目标。南水北调工程的建设是多目标的,不仅是水资源配置工程,更是一个造福人民的综合性生态工程。工程实施后,将极大地提高受水区水资源与水环境的承载能力,向沿线100多个城市供水,同时把城市侵占的一部分农业用水和生态用水偿还给农业和生态。在某种意义上是工业反哺农业,城市反哺农村,是科学发展观在水资源安全方面的生动体现。
三是工程领域不同。以往的调水项目主要是工程领域,修渠道,建堤坝,搞工程。而南水北调不仅涉及工程领域,还涉及社会层面的征地移民、水污染治理、生态环境及文物保护等。东线为满足调水水质要求,就安排治污项目426项,投入140亿元,加大水污染治理力度,且取得初步成效,为全国其他重点流域污染治理提供了借鉴。
四是技术管理不同。南水北调由150多个设计单元工程、2700多个单位工程组成,且建筑物种类众多,技术要求高,面临着很多技术难题。比如:丹江口大坝加高,既要加高又要加厚,怎样保证新老混凝土连接、联合受力,国内外尚无类似丁程实践。中线穿黄工程,如何从黄河底下复杂的地层中开凿数千米的隧洞,承载内外水压,解决以往盾构施工尚未遇到过的顽石、枯树等问题,并保证隧洞不漏水。再比如北京的PCCP管道,直径4米,从生产、运输到安装,攻克了多个技术难关,仅管道制作就获得了两项国际专利。另外,南水北调技术管理也面临着很多挑战。从优化初步设计方案,到制定施工管理规范要求,在技术方案上面临着技术和社会两个方面的博弈,既要考虑到技术上的必要性,又必须考虑在实施当中的可行性,倾听各方意见,兼顾各方利益。工程实施阶段,很多工程实践没有相应的技术规范和标准,需要我们深入研究和制订,并应用到施工当中去。
南水北调提升水利建设水平。
记者:通过什么方式提升调水工程技术创新能力,并实现了从无到有、从有到强?请谈谈其间的经验和重要启示。
张基尧:与传统水利了程不同,南水北调工程所涉及的许多硬技术和软科学是世界级的,是水利学科与多个边缘学科联合研究的前沿领域,尤其是在工程技术方面,有相当数量的科技成果已经应用于工程建设,为京石段、济平千渠、三阳河潼河宝应站等工程的建成并投入运行发挥效益,提供了坚实的支撑。
南水北调工程取得了大量的新产品、新材料、新工艺、新装置及计算机软件等科技成果。制定了专用技术标准13项,其中包括《南水北调中线一期丹江口水利枢纽混凝土坝加高施工技术规定与质量标准》《渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程》《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》等。申请并获得国内专利数十项,包括重力坝加高后新老混凝土接合面防裂方法、长斜坡振动滑模成型机、电动滚筒混凝土衬砌机、电化学沉积方法修复混凝土裂缝的装罱等,部分科研成果已应用到工程设计与施工中,对工程质量和进度起到了保障作用。多项科技研究成果获得了国家与省部级科技奖。其中,大型渠道混凝土机械化衬砌成型技术与设备获得国家科技进步二等奖,低扬程水泵选型关键技术及应用研究获水利部大禹水利科学技术奖二等奖,淮安四站泵送混凝土防裂方法研究与应用、PCCP输水阻力试验研究获水利部大禹水利科学技术奖三等奖,中线一期工程长距离调配与运行获教育部科技进步一等奖。
在工程技术挑战面前,我们采取了以下有效措施:一是在工程建设之初制定科技工作计划,开展重大关键技术研究,率先启动丹江口大坝加高、PCCP管道制造和安装、东线大流量水泵的设计和制作等科技研究。二是积极畅通科技创新渠道,落实有关经费;并将科技创新与工程建设紧密结合起来。如中线工程利用工程建设费用在南阳、新乡开展膨胀土(岩)试验,为工程设计提供科学数据,提出膨胀土处理有关措施。中线穿黄工程进行了1∶1模型试验,取得了大量设计及施工参数,解决了设计方案及施工工艺优化比选问题。三是利用市场配置的各种资源,为工程技术创新提供支持。很多科研题目和国家科技规划结合起来,与科技部共同设立南水北调重大课题研究项目,列入国家“十一五”科技规划;与清华大学、武汉大学、河海大学签订科技协议,利用社会资源组建技术委员会;与中国水科院和中国工程院建立紧密联系。很多课题是通过社会配置资源相互合作来推动的,比如中线水源地黄姜生产工艺研究,我们请武汉大学、武汉地质大学、清华大学、北京大学等院校专家,从几个不同的技术路线出发,解决黄姜生产中的污染问题,现已取得阶段性成果。四是建立科技交流和成果共享机制。我们把科技成果作为一种公共资源,由成果形成单位和有关试用单位共享,广泛应用到工程中去,保证了成果的高效性。五是采用引进、吸收、再创新的方式,积极开展国际科技交流。提高了国产渠道衬砌机生产水平和工作效率,设备价格比进口降低80%,自重降低2/3,不仅满足了国内的需求,还出口到巴基斯坦、马来西亚等国外市场。
记者:南水北调工程在科技创新方面有哪些经验和启示?
张基尧:科技创新方面主要有三点经验。一是南水北调工程建设必须结合国情,在技术上实现自主研发和引进吸收相结合。中线穿黄工程使用德国产的盾构机,我们把3道透水密封加到4道,增加中心保护刀和边缘保护刀,提高了密封性和刀盘的刚度、强度。贯流泵的设计也进行了改造,改善了泵装置的空蚀性能,提高了水泵的工作效率。二是注重理念和体制创新。我们着力探索和研究国外调水工程没有遇到的问题。比如,处理好调水工程和水污染治理的问题,一方