瞭望智庫丨鈕新強(qiáng)：這張網(wǎng)，如何突破世界工程禁區(qū)

構(gòu)建高效智能運(yùn)行的國家水網(wǎng)，關(guān)系到中華民族的水安全和永續(xù)發(fā)展。

這項(xiàng)重大戰(zhàn)略的推進(jìn)，根源于我國水資源與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展布局之間的深刻矛盾：全國約70%的城市群、90%以上的能源基地和60%以上的糧食主產(chǎn)區(qū)，均位于水資源緊缺區(qū)域。這些地區(qū)在支撐經(jīng)濟(jì)增長、保障民生的同時(shí)，還面臨頻繁的水旱災(zāi)害威脅與長期積累的水生態(tài)問題，水安全形勢嚴(yán)峻。

破解這一難題，必須以南水北調(diào)等重大水利工程為主干，系統(tǒng)連通區(qū)域水網(wǎng)，攻克關(guān)鍵工程技術(shù)瓶頸，構(gòu)建完善的國家水網(wǎng)體系。此舉旨在從根本上提升國家水安全保障能力，為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的水利基礎(chǔ)。

1

南水北調(diào)，構(gòu)筑國家水網(wǎng)主骨架

南水北調(diào)工程，是國家水網(wǎng)的“主骨架”和“大動脈”。其核心使命始終明確：破解北方缺水困局，實(shí)現(xiàn)全國水資源統(tǒng)籌調(diào)配。這項(xiàng)工程的規(guī)模與功能升級，直接決定著全國水安全的整體格局。

圖為南水北調(diào)中線穿黃工程。中國南水北調(diào)集團(tuán)供圖

2002年，《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》確立了“四橫三縱”的總體布局，通過東、中、西三條輸水線路，將長江、黃河、淮河、海河四大水系連通，編織成一張宏大的水網(wǎng)。

按照規(guī)劃，到2030年，南水北調(diào)的總調(diào)水規(guī)模將達(dá)到448億立方米。三條線路各司其職：

東線從長江下游調(diào)水，年計(jì)劃調(diào)水量148億立方米，主要服務(wù)黃淮海平原東部和膠東地區(qū)；中線從長江中游調(diào)水，年計(jì)劃調(diào)水量130億立方米，重點(diǎn)保障黃淮海平原大部分地區(qū)的城市生活用水和工業(yè)用水；西線從長江上游調(diào)水，年計(jì)劃調(diào)水量170億立方米，專項(xiàng)解決黃河中上游和西北內(nèi)陸河部分地區(qū)的供水需求。

工程分三期建設(shè)，目前一期工程已取得顯著成效。

截至目前，南水北調(diào)東中線已累計(jì)向北方調(diào)水超過838億立方米，為沿線48座大中型城市、1.95億人提供了穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)水源，有效改善了受水區(qū)缺水狀況，并支撐北方地區(qū)創(chuàng)造了超過19萬億元的地區(qū)生產(chǎn)總值。

更可貴的是，華北地區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，干涸的河流重現(xiàn)生機(jī)，地下水位持續(xù)下降趨勢得到遏制。南水北調(diào)已成為沿線城市的供水“生命線”，也是我國規(guī)模最大的生態(tài)工程。

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家重大戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，南水北調(diào)工程也面臨著新形勢、新要求。

比如，北方缺水問題尚未根本解決。

以黃河流域?yàn)槔晁Y源量已降至482億立方米，開發(fā)利用程度超過80%，預(yù)計(jì)到2050年，即使在正常年份，缺水量仍將超過150億立方米。西北內(nèi)陸地區(qū)水土資源嚴(yán)重失衡，大片土地因缺水難以充分發(fā)揮潛力，且隨著城市發(fā)展進(jìn)程，水資源需求仍在持續(xù)增長。

值得欣慰的是，南水北調(diào)工程水源區(qū)仍具備擴(kuò)大調(diào)水規(guī)模的條件。三峽水庫水量充沛、調(diào)蓄能力強(qiáng)，西南地區(qū)儲備著大量優(yōu)質(zhì)“備用”水源，這些都為南水北調(diào)工程的升級奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

因此，從長遠(yuǎn)戰(zhàn)略來看，立足2050年及以后更長遠(yuǎn)的需求，建議南水北調(diào)工程在保持“四橫三縱”總體布局不變的前提下，重點(diǎn)優(yōu)化三條線路的功能定位和調(diào)水規(guī)模。

東線定位為“多功能綜合輸水系統(tǒng)”，年調(diào)水規(guī)模增至約160億立方米，在滿足生活和工業(yè)用水基礎(chǔ)上，擴(kuò)大農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水覆蓋范圍；

圖為2024年12月13日拍攝的位于江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)的南水北調(diào)東線一期工程運(yùn)鹽閘、邵仙套閘、邵仙閘洞（無人機(jī)照片）。 新華社發(fā)

中線充分發(fā)揮水質(zhì)優(yōu)勢和區(qū)位優(yōu)勢，將供水范圍擴(kuò)展至整個(gè)華北平原，年調(diào)水規(guī)模提升至180億-200億立方米，通過引江補(bǔ)漢等工程增辟水源，擴(kuò)建總干渠提升輸水能力；

西線將聚焦黃河流域和西北內(nèi)陸河缺水問題，年調(diào)水規(guī)模擴(kuò)大至200億立方米以上，為國家糧食安全、生態(tài)安全和能源安全提供支撐。

除擴(kuò)大規(guī)模外，后續(xù)工程還將推動“水網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)”融合發(fā)展，依托輸水線路發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等。同時(shí)，建設(shè)覆蓋水量、水力、能耗等全要素的智慧調(diào)度平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控，確保工程安全、供水安全和水質(zhì)安全“三個(gè)安全”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2

區(qū)域水網(wǎng)，織密城鄉(xiāng)供水保障網(wǎng)

如果說南水北調(diào)是國家水網(wǎng)的“大動脈”，那么區(qū)域水網(wǎng)就是“中動脈”，是支撐區(qū)域發(fā)展的關(guān)鍵。

區(qū)域水網(wǎng)的主要功能是提升各省區(qū)市的水安全保障能力，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水體系的有效銜接。在支撐區(qū)域重大戰(zhàn)略實(shí)施方面，區(qū)域水網(wǎng)發(fā)揮著不可替代的作用。無論是長三角一體化還是粵港澳大灣區(qū)建設(shè)，都需要區(qū)域水網(wǎng)提供可靠的水安全支撐，最終形成城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的水網(wǎng)體系。

長三角地區(qū)的西水東調(diào)工程，是區(qū)域水網(wǎng)建設(shè)的典型范例。

盡管長三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，但水資源狀況并不樂觀：人均占有水資源量僅940立方米，遠(yuǎn)低于全國平均水平的2240立方米；城鄉(xiāng)供水品質(zhì)有待提升，供水系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力相對薄弱。以上海為例，這座特大城市對優(yōu)質(zhì)水的需求始終未能完全滿足，遇到極端咸潮侵襲時(shí)，水源地甚至無法正常取水。

為此，西水東調(diào)工程規(guī)劃將皖南山區(qū)優(yōu)質(zhì)水源輸送至上海，形成長江水與皖南水雙水源保障格局。當(dāng)前推薦工程年調(diào)水規(guī)模約20億立方米，輸水線路總長約292公里，最大設(shè)計(jì)流量每秒68.2立方米，總投資588億元。建成后，長三角地區(qū)供水品質(zhì)將得到顯著提升，為區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展提供更有力的支撐。

鄱陽湖水資源配置工程是另一個(gè)典型規(guī)劃案例。環(huán)鄱陽湖區(qū)作為江西省的核心發(fā)展區(qū)域，集中了全省28%的人口、23%的耕地和37%的地區(qū)生產(chǎn)總值，但水資源保障問題始終未能妥善解決：供水水源單一，缺乏應(yīng)急備用水源，面對干旱等突發(fā)事件時(shí)抗風(fēng)險(xiǎn)能力明顯不足。

該工程選擇柘林水庫作為水源，其多年平均徑流量達(dá)81.6億立方米，水質(zhì)穩(wěn)定保持在I-II類。工程輸水線路總長315公里，總投資140.28億元，預(yù)計(jì)到2035年建成。屆時(shí)，其多年平均供水量可達(dá)9.15億立方米，惠及872.9萬人，顯著提升環(huán)鄱陽湖區(qū)的供水安全保障水平。

區(qū)域水網(wǎng)建設(shè)始終堅(jiān)持問題導(dǎo)向、精準(zhǔn)施策的原則，鑒于各區(qū)域水資源條件和發(fā)展需求的差異性，因地制宜制定個(gè)性化供水方案：對優(yōu)質(zhì)水資源短缺的地區(qū)，著力開辟優(yōu)質(zhì)水源；對抗風(fēng)險(xiǎn)能力薄弱區(qū)域，重點(diǎn)構(gòu)建多水源保障體系。

通過優(yōu)化水源配置、完善輸水網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)化應(yīng)急保障，區(qū)域水網(wǎng)不僅有效解決了局部地區(qū)缺水難題，還促進(jìn)了水資源與經(jīng)濟(jì)社會、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，為城市更新和產(chǎn)業(yè)升級奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3

輸水隧洞，突破復(fù)雜地質(zhì)建造瓶頸

國家水網(wǎng)要穿越千山萬水，離不開深埋地下的輸水隧洞。

然而，高地應(yīng)力、高水壓和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，使得每一次掘進(jìn)都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。其中，“高壓富水?dāng)鄬佑克荒唷弊罹咄{——施工中，地下高壓水沙瞬間噴涌，如同潛伏的地下猛獸。

這類災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn)，七成以上發(fā)生在巖溶與斷層發(fā)育區(qū)。一旦發(fā)生，輕則淹沒設(shè)備，甚至不得不改線避讓，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，重則造成重大人員傷亡。

某引水隧洞施工中遭遇富水松散巖體，突發(fā)涌水長達(dá)262米，涌出量超1.94萬立方米，最終被迫局部改線；另一工程在穿越富水?dāng)鄬訒r(shí)發(fā)生大規(guī)模涌水，大量設(shè)備被淹，工程停滯數(shù)月。這些教訓(xùn)讓工程界深刻認(rèn)識到，必須從被動應(yīng)對轉(zhuǎn)向主動防控。

面對這一世界級難題，中國工程師經(jīng)過多年實(shí)踐，形成了“繞避優(yōu)先、防控結(jié)合”的系統(tǒng)解決方案。這一理念貫穿工程始終，彰顯了中國工程師的智慧與遠(yuǎn)見。

規(guī)劃階段，智慧避讓是關(guān)鍵。

隧洞選線堅(jiān)持“避重就輕”原則，主動規(guī)避重大風(fēng)險(xiǎn)地質(zhì)構(gòu)造，減輕施工難度。這并非簡單退縮，而是基于精密勘測的智慧選擇。滇中引水工程香爐山隧洞通過精細(xì)勘探，巧妙選擇從地下水分水嶺穿越，最大限度降低涌水風(fēng)險(xiǎn)；引江補(bǔ)漢工程通過多方案比選，成功避開強(qiáng)巖溶區(qū)和青峰斷裂帶，從源頭化解風(fēng)險(xiǎn)。這些精準(zhǔn)的線路選擇，為后續(xù)安全施工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

施工階段，“四超前”防控體系構(gòu)筑安全屏障，這是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的防控體系。

超前探測：采用物探與鉆探相結(jié)合，如同為山體進(jìn)行CT掃描，精準(zhǔn)鎖定前方地質(zhì)條件；

超前灌漿：通過地面與洞內(nèi)同步注漿，在隧洞周圍形成堅(jiān)固的防滲體；

超前減壓：運(yùn)用深孔排水技術(shù)，主動釋放地層水壓，消除涌水動力源；

超前支護(hù)：及時(shí)采用錨桿、混凝土等材料加固圍巖，確保洞室穩(wěn)定。

這套體系實(shí)現(xiàn)了從事后補(bǔ)救到事前預(yù)防的轉(zhuǎn)變，將風(fēng)險(xiǎn)管控關(guān)口前移。

在常規(guī)防控基礎(chǔ)上，工程師們研發(fā)了一系列創(chuàng)新技術(shù)。“定向鉆超前灌漿技術(shù)”實(shí)現(xiàn)鉆探-探查-灌漿一體化作業(yè)，既能精準(zhǔn)抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域，又不占用主線工期，顯著提升施工效率。配套研發(fā)的“控制性灌漿方法”通過精準(zhǔn)調(diào)控注漿的力度與節(jié)奏，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約材料10%以上，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保雙贏。

工程團(tuán)隊(duì)還建立了完善的質(zhì)量管控體系，集物理探測、壓水試驗(yàn)、巖芯分析于一體，對灌漿質(zhì)量進(jìn)行全方位評估。只有通過嚴(yán)格檢驗(yàn)的工程段，才能進(jìn)入下一道工序。這種嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的作風(fēng)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)。

丹江口水庫（2024年3月22日拍攝，無人機(jī)照片）。新華社發(fā)

如今，這些創(chuàng)新成果已在多個(gè)重大工程中得到驗(yàn)證，成功破解了高壓富水?dāng)鄬邮┕るy題，為國家水網(wǎng)建設(shè)中最艱巨的隧洞工程提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

從滇中引水到引江補(bǔ)漢，一條條人工“地下暗河”在崇山峻嶺間不斷延伸，將寶貴的水資源精準(zhǔn)輸送到需要的地方。這不僅展現(xiàn)了中國工程技術(shù)的進(jìn)步，更體現(xiàn)了新時(shí)代治水人的智慧與擔(dān)當(dāng)。

隨著國家水網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，這些技術(shù)創(chuàng)新必將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為破解復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程建設(shè)難題提供中國方案，讓跨越山河的生命水脈更好地造福人民。

來源：瞭望智庫

作者：鈕新強(qiáng) 中國工程院院士、水工結(jié)構(gòu)專家

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