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【中国青年报】一根世界上最难修的水管快通了

作者: 来源:中国青年报 发布时间:2020-09-27 11:21:32

岭南TBM隧洞施工日涌水最高达4.6万立方 受访者供图

陕西泾阳人张中东干了一辈子水利,没去过郑国渠景点,觉得应该去看一下。他记起小时候,泾阳属于“拍一拍就有水”的地方,因为恰好在泾惠渠的灌区范围,家乡的玉米长势格外好,总有蓝田人推着自制平板车来,用豆腐换玉米。

张中东大学读的水利专业,毕业后他的师傅曾参与过泾惠渠的修建,而他前后参与黑河水库、“引汉济渭”两项饮水工程,半生都在为西安人的饮水源奔波。

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一条穿越秦岭底部的隧洞正在艰难掘进。长320余米的TBM硬岩掘进机抵在距离峰顶2012米之下的礃子面上作业,活像一条钢铁巨龙,工人们又叫它“穿山甲”。这只巨兽头围直径有8米多,与隧洞内径的宽度相当。饶是这台来自美国、号称“通吃硬岩”的机器,面对秦岭底部石英含量高达96%的花岗岩,也有些吃不消。

这是被称作陕西的“南水北调”——“引汉济渭”工程施工现场。这项工程地跨黄河、长江两大流域,横穿秦岭屏障,为解决陕西关中、陕北缺水问题而启动,从前期踏勘到实施迄今,已有10多年时间。如今,一期“送水工程”——贯通秦岭底部98.3公里的输水隧洞,逼近最后阶段。7月15日,二期“配水工程”可行性研究报告获国家发改委批复。

从三河口往关中平原输水线路示意图

打通隧洞的关键是TBM机,机器需要先将坚硬的岩石按压扭碎,巨轮旋转刮下碎岩石。岩石的硬度超过钢材,正常状态下,TBM机每月的掘进长度只有150米左右。

四川广元人邬宗清是这台TBM机的“驭龙人”。他只有小学文化,这台机器却是机、电、液、光、气多个软硬件集大成的高端设备,学习操作时他翻着英汉词典、查阅专业技术书籍、学习新的编程技术。

从一个小电工成长为徒弟们敬重的顶尖技工,邬宗清多年来出现在不少大型基建隧道工程中。过去他难得回家一趟,妻子和儿女都在老家广元。如今女儿毕业后,也到中隧集团TBM四公司的岭南项目部工作,父女俩有了难得的团圆时光。

2012米,是整个秦岭输水隧洞上的最大埋深,也是这条全长98.3公里、直线贯穿关中平原与汉中腹地线路上的最高点。以最高点为分界,洞穿秦岭的工程分为岭南和岭北两个部分。邬宗清掌舵的是岭南项目的TBM机,在岭北,另一台机器在同一条线上的另一个礃子面相对作业,两边的隧洞最终要严丝合缝地吻合。

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“现在还剩下3.8公里需要贯通,最终岭南、岭北两边合拢,误差不会超过1厘米。”周凯说,这两天围岩比较破碎,每天的进度在2米多,比较缓慢。他28岁,是河南焦作人,负责TBM安全施工。大学一毕业,周凯就来到这个项目,7年时间从安全员做到安全部长。即使在TBM机不作业的时候,幽暗的隧洞也像桑拿房一般热。周凯说,这温度已经相当“友好”。

这项巨量工程有上千名施工管理人员,邬宗清和周凯只是其中两个。在施工现场附近的基地,简易工棚前,随丈夫而来的妻子在门前择菜、洗衣,她们大多来自河南、四川、福建等地,操不同的方言。女人们给这个四面环山的谷地增添了生活气息。男人在隧洞里工作12小时,休息一整天,女人则负责照看小家,有时候会干些小工。据说,也有女人在隧洞里开塔吊。

陕西省水利信息宣传教育中心的李凯提供了一段史料,明广惠渠修建历经18年,其中有一段长417米的隧洞最难打通,工匠们只能采取火烧水(醋)淬的原始办法。尽管周凯他们在穿山凿石上已经有太多优于前人的技术、设备和安全管理措施,但从底部长距离洞穿世界十大山脉之一的秦岭尚属首次,隧洞施工综合难度世界第一。在接近TBM机作业的岭脊段,强大地应力挤压下,岩爆发生的频次和强度很高,靠近礃子面的工人戴钢盔、穿防弹服工作。

周凯记得,2016年2月28日,正在掘进中的TBM机遭遇突涌水事故,一条长流河从隧洞的岩石裂隙中喷涌出来,水位迅速上涨,每天涌水量接近5万方。施工方紧急调动了1000多人,乘着从村里借来的皮划艇,用抽水泵连续抽水,花了七八天时间才把水位降下去。

岭南岭北,所有人都在等待两台TBM胜利会师,那意味着他们花了将近10年时间,完成了从底部洞穿秦岭的工程,算下来,和2200多年前郑国渠的工期差不多。

负责取水的“巨型水泵”就设在汉中洋县境内的汉江干流上,具体承担这项任务的是黄金峡水利枢纽站。从坝沿上俯视,几台挖掘机微缩成玩具大小,在工地上来来回回。建大坝拦截了一半的河道,只余另一半供江水通过,赶上汛期洪峰来临,人们就很紧张。

大河坝镇距离黄金峡水利枢纽站大约半个小时车程,它地处秦岭南麓,是一个风景宜人的小镇。一条窄窄的镇街,因为常年驻扎引汉济渭的工程建设人员,渐渐繁华起来。尽管在行政区划上,这里属于汉中市佛坪县,但手机定位常常是汉中和安康两地切换。佛坪当地以秦岭四宝闻名,素有生物基因库、天然氧吧之称。

陕西省内71%的水资源分布在汉江、嘉陵江流域的陕南地区,这里也是国家南水北调工程中线工程的主要水源地,每年平均向丹江口水库输入290多亿立方米,占丹江口年平均入库水量的70%。引汉济渭的取水口在上游,陕西省内调水10多亿立方,占比相对较小,“小南水北调”之称的说法由此而来。

如果把黄金峡水利枢纽站比作“巨型水泵”,那么三河口水利枢纽站相当于一个大水缸,位于子午河峡谷段,逼近椒溪河、蒲河、汶水河三河交汇处的位置。

黄金峡水利枢纽站负责抽取汉江水进输水隧洞,输送到关中地区,途中还需要经过三河口。当黄金峡泵站抽水流量小于关中需求时,由三河口水库放水补充,所放水通过坝后连接洞经控制闸进入秦岭输水隧洞;当黄金峡泵站抽水流量大于关中需求时,多余部分经控制闸通过三河口坝后连接洞由三河口泵站抽水入三河口水库存蓄。

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西安不缺水,是当下许多人的普遍感受。实际上,据陕西省水利厅2019年公布的数据,西安人均水资源量为270立方米,仅为全国的1/7.5。作为省内人口密集区的关中,占全省六成以上经济体量,人均水资源量只有349立方米,仅为全国平均水平的1/6。而这块平原告别缺水记忆也才不过20年。

如今已是引汉济渭公司总工程师的张中东对此印象深刻。

长达10多年的水荒就发生在上世纪90年代的西安,以1995年最为严重。当年西安持续150天大旱,工厂因缺水停产减产,一些高等院校也因水荒提前放假。由于多年过量开采地下水造成地基下沉,以至于大雁塔倾斜、钟楼底座出现裂缝。

造成水荒的根本原因在于城市人口和规模急剧扩张,以往主要依赖地下水源供水的模式已经不足以支撑。张中东当时就在黑河引水工程上,黑河引水从建国初期开始论证,彼时整个城市的供水缺口还没有那么大。1995年的缺水危机,直接促成了黑河饮水工程的动工实施,直到2002年,黑河水库向西安南郊水厂正式供水,西安人的水荒记忆才告一段落。

张中东心里清楚,黑河水库延缓了缺水的现状,但并没有改变整体缺水的现实。城市和人口都在生长,人们之所以还没有切身感受,是因为居民生活用水指标是排在安全线第一位的。城市居民现在感觉不到缺水,是建立在不断压缩挤占工业用水、生态用水和农业用水指标的基础上的。

何况渭河流域的“缺水”带有先天性,水资源时空分布不均,65%集中在汛期,71%集中在陕南,枯水季从每年10月持续到第二年5月,年平均径流量仅有汉江的五分之一左右。身处黄土高原,水土流失严重,在水利人眼里,属于难以通过工程技术改变的“资源型缺水”。

水资源总体不足,再优秀的水利人也难为无米之炊。

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陕西蒲城人李仪祉是近代有名的水利学家,据说他还兼有剧作家的身份,长于诗歌、戏剧。但他最为人称道的还是兴修水利的功绩,以及曾参与创办中国第一所高等水利专门学府——南京河海工程专门学校、如今江苏的河海大学。

据《新民主主义革命时期陕西大事记述》记载,1928年-1930年,关中遭遇特大旱情,导致“饥民之多,达千数万。农村间十室九空,都市中哀鸿塞途,掘草为食,剥树充饥,其中以1929年灾情最为严重,当年因灾死亡人数250余万,到省外逃荒者40余万,全省人口从940余万锐减至650余万。

李仪祉在渭北旱塬长大,早年曾在德国但泽工业大学专攻水利,后担任国民政府陕西水利局局长。1930年,也就是关中大旱第三年,在时任陕西省政府主席杨虎城的支持下,李仪祉终于有钱完成筹谋已久的引泾工程,前后花费5年时间,定名“泾惠渠”,灌溉农田面积70万亩,惠泽乡邻。

泾惠渠与众不同的地方在于首次采用混凝土浇筑,为了凿石开掘引水洞,专门从美国购入轻便气压机一具及打钻机四架,开现代水利工程先河。泾惠渠后来几经修缮一直沿用到现在,灌溉面积已达146.3万亩。

其实在关中平原上,引泾灌溉已有先例,最早可以追溯到战国时期的郑国渠。郑国渠从泾河瓠口引水,流经今泾阳、三原、高陵、临潼、富平、渭南、蒲城,最后连通北洛河,全长约126公里,灌溉农田115万亩。郑国渠之后,先后有汉白渠、唐郑白渠、宋丰利渠、元王御史渠、明广惠渠等,大多沿用相似路线。李仪祉主持兴建的泾惠渠,就是在唐郑白渠的基础上修建的。

郑国渠是古代水利工程的一件典型作品,考古学家后来还找到了当年拦截泾河的大坝残余。从原理上说,关中平原整体“西高东低”,使得流量巨大的泾河水,可以顺着地势经渠内缓缓自流,进入北洛河,沿途拦截北面的几条支流汇入渠内充实水量,南面开挖支渠,在泾洛平原上形成农业灌溉网。

渭河自西向东贯穿关中平原,所以关中平原又叫渭河平原。无论是泾洛两条大支流,还是如今西安人的饮水源黑河,以及浐河、灞河等关中八水,这些枝枝蔓蔓的分流支流,都可以追溯到渭河干流上,因此说渭河水哺育了关中平原并不为过。

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作为长江最大的支流,汉江水发源于汉中市宁强县,经汉中、安康进入荆襄一带。秦岭山脉素来被当做中国的南北分界线,尽管在行政区划上属于陕西,但身处秦巴谷地的汉中人往往最难回答别人,自己究竟是南方人还是北方人。毕竟,翻过南面的大巴山就能到达四川盆地。事实上,当地人的方言和饮食都更接近四川人。在这一点上,隔壁的安康人感同身受。

秦巴山地也是陕西山洪灾害最为严重的地区,和遍布渭河平原的水利工程多数是引水灌溉不同,这里大大小小的水利工程大多兼具防洪的功能。黄金峡水利枢纽取水口处在汉中安康接壤处,在不影响汉中城市供水的情况下,对汉江下游的安康也能起到拦洪减灾的作用。

穿越秦岭输水隧洞的水进入关中后,将分成南北两条路,输送到关中主要用水地,包括西安、咸阳、渭南、杨凌及周边各区县。由于每年调取15亿立方米的水给渭河流域,减少了渭河用水,渭河流入黄河下游的水量就更多了,这样可以通过水权置换给黄河上游的陕北争取取水指标。相比于关中地区,陕北能源化工基地的用水需求更迫切,关中用水、陕北引水、陕南防水,整个工程背后关系三地的统筹协调发展。

在此之前,所有穿越秦岭的开山凿石都是满足人车辎重需求,如古人为了翻越秦岭抵达蜀地开辟的子午道、褒斜道、陈仓道、傥骆道等。至今子午河沿岸还能看到当年的栈道遗迹。如今技术的进步已经足以解决蜀道难的问题,但输水隧洞的难度在于,水是向下流的,隧洞底面是一个缓坡,每2.5千米大约有1米下伸的落差,整条隧洞近100公里,由南到北总的落差就是40米。它需要在最低处施工,不同于行车通道,可以拣相对容易的路,不需要长距离的隧洞贯穿施工。

总工程师张中东说,在这之前,先后有引红济石、引湑济黑两项小规模的跨流域调水工程作为先期试验,最终在充分综合施工难度、库区移民最小影响、经济成本以及鱼类生态等多种因素下,确定了现在的方案,仅前期勘测调研时间就在10年左右。

也许等秦岭隧洞贯穿的那一天,关中人就离喝上汉江水不远了,这个时间在两三年之间。

当被问及引来的汉江水能否彻底解决关中平原上缺水现状时,张中东坦言:“说缓解比较合适,唯一能确定的是,永远也不可能彻底解决。”

也许正如那些在郑国渠、泾惠渠工程上开山凿石的工匠一样,无数平凡的人共同建造了伟大的工程,他们的名字注定隐没在宏大的历史中。在漫长的时间面前,记住和忘却本没有什么意义,但水养育了一代代人,他们鲜活的人生正是一切的意义。


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编辑:吴桐

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