南水北调，要搞一个大动作
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NO.2409-引江补汉工程
作者：杔格
制图：板栗 / 校稿：朝乾 / 编辑：板栗
【编者按】2月18日（昨天），南水北调后续工程首个开工项目中线引江补汉工程正式进入主体隧洞施工阶段。“信语南水北调”携手“地球知识局”精心打磨推出力作，深度解读规划建设引江补汉工程的重大意义和建设中要克服的重点难点，敬请关注！
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2014年12月12日，南水北调中线一期工程正式通水。
来自丹江口水库的水头经过半个月奔袭，于12月27日，抵达工程终点北京团城湖。随着启闭闸门开启，清澈的南水倾泻而出。
陶岔渠首（横屏，图：中国南水北调集团）▼
如今，南水北调后续工程又一件大事正在发生。
2023年2月18日，南水北调中线引江补汉工程出口段主隧洞成功实现进洞目标，工程正式进入主体隧洞施工。
引江补汉工程正式进入主体隧洞施工阶段
将为工程全面开工建设奠定坚实基础
图为输水隧洞进洞施工现场
（图：中国南水北调集团）▼
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引江补汉，对于南水北调意味着什么？
作为国家水网的主骨架和大动脉，南水北调东、中线一期工程自2014年12月全面通水以来，累计向北方调水超600亿立方米，已惠及河南、河北、北京、天津、江苏、安徽、山东7省市沿线42座大中城市和280多个县市区，受益人口超过1.5亿。
随着东、中线一期工程的建成通水和稳定运行，此项跨流域跨区域配置水资源的骨干工程，从根本上优化了我国南北水资源空间配置，有效确保了受水区供水安全。
已建成的东、中线一期工程
以及规划中的西线工程▼
然而，南水北调中线受水区，特别是京津冀地区，是我国最缺水的地区之一。按照《南水北调工程总体规划》，中线一期工程多年平均调水量95亿立方米，与受水区地表水和地下水联合运用，共同保障受水区的城乡供水。
我国水资源空间分布不均▼
自中线一期工程通水以来，水质持续稳定在II类水质标准以上，北调水量呈逐年增长趋势，受水区对南水的需求不断增加，南水北调水供水地位已由“辅”变“主”、目标达效由慢变快、需求依赖由弱变强、工程网络由缺变全。
随着京津冀协同发展战略和雄安新区等国家重大战略的实施，中原城市群建设的推进，以及城乡供水一体化的实施，经济社会用水进一步增加。南水北调水成为沿线受水区许多主要城市的主力水源，对中线一期工程的供水保障能力提出了新要求。
中线工程水源地丹江口水库
（横屏，图：中国南水北调集团）▼
北方受水区受制于水资源禀赋，要实现人与自然和谐共存，社会经济与生态环境协调发展，增加中线北调水量势在必行。水源区汉江生态经济带建设，对汉江流域水资源保障提出了新要求。随着流域来水的减少和流域内外用水需求的增加，汉江流域水资源供需矛盾将愈加突出。
为进一步发挥中线工程的效益，增加北调水量，应对北方受水区用水需求进一步增长、供水稳定性进一步提高等新要求，保障北方受水区供水安全，以及增强汉江枯水年份水资源调配能力、缓解汉江流域用水压力，迫切需要实施南水北调后续工程中线引江补汉工程。
2022年7月7日
引江补汉工程正式开工建设
图为工程开工现场
（横屏，图：中国南水北调集团）▼
引江补汉工程，作为南水北调后续工程首个开工重大项目，具有极其重大的政治意义、现实意义和示范效应。
值得一提的是，该工程将连通三峡和丹江口水库两大战略水源地，起到连通长江、汉江流域与华北地区，优化国家水网布局，加快构建国家水网主骨架和大动脉的重要作用。
连通三峡和丹江口水库只是工程层面
放眼全国，意义更加深远▼
引江补汉
引江补汉工程，自三峡水库库区左岸龙潭溪取水，输水干线工程采用有压单洞自流输水，多年平均调水量为39亿立方米，设计引水流量170立方米每秒。
沿线由南向北依次穿越宜昌市夷陵区、襄阳市的保康县和谷城县以及十堰市丹江口市，终点位于丹江口水库大坝下游汉江右岸安乐河口。工程由输水总干线工程及汉江影响河段综合整治工程组成，工程设计施工总工期108个月。
全线基本位于山区▼
该工程在规划阶段加强多方案比选论证，统筹工程的经济效益、社会效益和生态效益，最终确定输水总干线采用大埋深、全隧洞的技术方案，虽然大幅增加了工程施工技术难度，但却显著减少了土地占用和移民安置数量。
最终选择了龙安1线方案▼
基于此影响，建设过程中的征地以临时用地为主，可研阶段永久占地面积较少，仅2755.66亩。规划搬迁安置人口仅999人，初步实现了节约集约利用土地、最大程度控制移民规模的工程建设目标。
移民搬迁工作，也不是一件易事
（图：中国南水北调集团）▼
输水总干线工程包括进口建筑物、输水隧洞、石花控制建筑物、出口建筑物、检修排水建筑物和检修交通洞等，全长194.8公里，其中隧洞长194.3公里、隧洞内径10.2米。
引江补汉隧洞出口
（图：中国南水北调集团）▼
汉江影响河段综合整治工程对丹江口水库坝下长约5公里的河段，按照现状Ⅳ级航道保障通畅、具备实现远期规划Ⅲ级航道条件进行整治，包括羊皮滩右汊出水渠、航道整治和河道整治等。
河流整治中
（图：中国南水北调集团）▼
引江补汉工程实施后，将增加中线一期工程北调水量，同时向汉江中下游、引汉济渭工程及沿线补水。这就意味着该工程除了对长江流域产生深远影响之外，还会对黄河流域产生影响。
因为它为引汉济渭实现远期调水规模创造条件，汉江上游引汉济渭工程年均引水量可由近期的10亿立方米增加至远期的15亿立方米，有效保障关中平原供水安全。
通过引汉济渭
也给西安为代表的关中平原
带来水源补给▼
深埋长隧洞为主，就上TBM！
引江补汉工程以深埋长隧洞为主，是目前我国规划的单洞距离最长、洞径最大的引调水工程，技术难度大、施工工期长。该工程输水总干线隧洞，采用钻爆法和TBM法（全断面硬岩隧道掘进机）组合施工。
工程主体作为一条总长194.3公里的输水隧洞，主要有三个特点。
一是工程隧洞直径大。隧洞平均内径10.2米，施工采用的TBM刀盘最大直径达12.2米，开挖洞径越大，揭露的不连续面越多，围岩失稳的概率和规模增大，需要采取的支护强度越大。
TBM出马
（图：中国南水北调集团）▼
据调研，国内已完工程中TBM刀盘直径超过10米的工程仅有6个，施工过程中均出现各种风险挑战。
自1985年以来
国内外TBM应用趋势图
中国已成主力▼
二是工程隧洞埋深大。输水隧洞平均埋深大，为513米；全线大于1000米埋深的洞段长12.1公里，占总洞长的6.2%；埋深在600米到1000米之间的洞段长58.8公里，占总洞长的30.2%；最大埋深1230米。
三是工程地质条件复杂。输水隧洞穿越地层涉及古元古界至新生界，跨13个地层单位系，含3大岩类，66个岩组，沿线褶皱断层发育，地层复杂多变，面临“三高三多”不良地质条件。
“三高三多”是工程地质行业常见的一种术语，“三高”是指高地应力、高水压、高地温，“三多”是指断层多、地下水多、软岩洞段多，具体到该工程而言，则有如下具体特征。
高地应力：主要受水平向应力影响，推测最大应力42.3兆帕，强岩爆风险洞段长1公里，极严重软岩变形风险洞段长4.5公里。
高水压：岩溶水和裂隙水丰富，按《水利水电工程地质勘察规范》相关要求折减计算，外水压力1兆帕以上洞段长度25.5公里，最大外水压力4.9兆帕。
高地温：地温28℃以上洞段长32.9公里，占比16.9%，推测最高温度达40℃。
断层多：穿越56条断层，其中主要区域性断裂有7条，宽度在70至260米之间，单条断层最宽为城口—房县断裂，约260米。另外，还有一个断裂构造带——青峰断裂带，穿越距离约6100米，包含11条断层。
地下水多：年均降雨量超过1000毫米，沿线分布大量泉眼，穿越雾渡河、黄柏河、霸王河、沮河、南河、北河等6条河，白水峪、潭口、梅子沟、龙王庙等4个水库，地下水丰富。推测涌水量每天每米大于3.6立方米洞段长度49.2公里。
软岩多：软岩洞段长58.5公里，占比30.1%，其中存在中等及以上软岩变形风险的洞段长度27.1公里。
为更好应对这些工程技术难题，科研人员积极组织开展科研攻关工作。
比如针对突泥涌水和坍塌等问题，加强TBM等技术装备研究。重点开展TBM功能优化研究工作，大幅提高TBM适应能力，通过优化装备技术解决工程难题。
预警措施也必不可少，加强超前地质预报研究，对不良地质体做到提前预判、准确定位，为提前处理风险隐患提供保障。
该项目建设完成后，将创造六个国内之最：
一、国内在建长度最长的有压引调水隧洞，工程单洞距离长194.3公里；
二、国内在建洞径最大的长距离引调水隧洞，等效洞径10.2米；
三、国内在建引流量最大的长距离有压引调水隧洞，最大引水流量212立方米每秒；
四、国内在建一次性投入超大直径TBM施工最多的隧洞，直径12米级TBM数量10台；
五、国内在建洞挖工程量最大的引调水隧洞，单洞洞挖总量近3000万立方米；
六、国内在建综合难度最大的长距离引调水隧洞，最大埋深1230米，埋深超过600米的洞段占36.4%，面临强岩爆、突泥涌水、大断裂、软岩变形、高温、有害气体等多重挑战。
引江补汉工程实施后，充分利用现有中线一期总干渠输水能力，北调水量可由一期工程规划的多年平均95亿立方米增加至115.1亿立方米。
未来，引江补汉工程将与南水北调已建工程一道，构筑国家水网的主骨架和大动脉，同多项调水工程协同运作，一同编织国家水网，描绘中华民族治水的世纪画卷。
南水北调与我国部分调水工程示意图▼
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面：中国南水北调集团
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