要打通巍巍秦嶺，讓漢水一路流向關(guān)中，這無(wú)論從工程量和技術(shù)難度上都可謂是水利史上里程碑式的工程。無(wú)怪乎中國(guó)工程院有五位院士曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)這一工程：“引漢濟(jì)渭工程將會(huì)是給世界留下遺產(chǎn)的工程。完全可以和都江堰、鄭國(guó)渠、靈渠相媲美?！?
事實(shí)上，引漢濟(jì)渭工程就綜合難度來(lái)說(shuō)已經(jīng)達(dá)到世界第一。其工程主要由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺隧道三大部分組成，以漢江干流黃金峽水庫(kù)、漢江支流子午河三河口水庫(kù)為水源聯(lián)合供水，由全長(zhǎng)97.4公里、設(shè)計(jì)流量70立方米每秒的秦嶺隧洞輸水至渭河支流黑河下游。工程建成后，將每年從漢江支流子午河自流調(diào)水6億立方米，從漢江黃金峽水庫(kù)抽水調(diào)水9.5億立方米，每年總計(jì)調(diào)水量為15.5億立方米。
面對(duì)這樣龐大的工程，我們的水利人將要攻克何種難關(guān)？這其中包含什么樣的技術(shù)挑戰(zhàn)？又將創(chuàng)造怎樣的水利奇跡？
秦嶺輸水隧洞——人類(lèi)第一次從底部洞穿秦嶺
在引漢濟(jì)渭的項(xiàng)目建議書(shū)中，平靜地寫(xiě)著這樣一段話：秦嶺輸水隧洞從黃金峽樞紐壩后左岸起，穿過(guò)羅家坪、楊家坪、三河口樞紐壩后控制閘、石墩河鄉(xiāng)、四畝地鎮(zhèn)、小王澗鄉(xiāng)等地，至黑河金盆水庫(kù)東側(cè)黃池溝出洞，全長(zhǎng)98.30公里。
平靜不代表著平常，這不到100公里的隧洞，要打穿它卻需要中國(guó)乃至世界最先進(jìn)的技術(shù)。水利部水規(guī)總院王皓院士這樣評(píng)價(jià)這段隧洞：第一次從底部洞穿了世界十大主要山脈之一的秦嶺，這是人類(lèi)的首次嘗試；隧洞埋深世界第二，最大埋深2012米；隧洞長(zhǎng)度世界第二，亞洲第一。
輸水工程不像是修建鐵路和公路可以翻山越嶺，水向低處流的自然規(guī)律，要求輸水線必須是從高向低。從漢江到關(guān)中，巍巍秦嶺是引漢濟(jì)渭工程最大的屏障，必須在秦嶺的最深處打洞才能讓漢水順利流出秦嶺。
“引漢濟(jì)渭工程所選洞線盡管是在特定高程上穿越秦嶺的最短走線，但其長(zhǎng)度依然位于我國(guó)在建和擬建隧道工程前茅。特別是穿越秦嶺嶺脊段的最大埋深達(dá)到1925米，比現(xiàn)已建成的西康鐵路隧道埋深增加約500米。兩端對(duì)打的主洞最長(zhǎng)施工段達(dá)到41公里，且施工斜支洞建設(shè)條件復(fù)雜，這一指標(biāo)在國(guó)內(nèi)已有工程中是首屈一指的?！币凉h濟(jì)渭辦公室主任助理張克強(qiáng)介紹到。
這樣的長(zhǎng)度和埋深帶來(lái)的是一系列技術(shù)上的高難度。相關(guān)技術(shù)人員介紹道：“通常來(lái)說(shuō)，要打一段隧洞一般有兩種方法，一種是鉆爆施工法，另一種叫TBM施工。TBM中文的意思是全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)，它是利用回轉(zhuǎn)刀具開(kāi)挖，同時(shí)破碎洞內(nèi)圍巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的施工機(jī)器。引漢濟(jì)渭的隧洞將主要采用TBM施工法?！?nbsp;
盡管TBM是先進(jìn)的施工方法，然而面對(duì)引漢濟(jì)渭工程，它無(wú)疑也要迎接許多創(chuàng)紀(jì)錄的挑戰(zhàn)?！霸谑┕み^(guò)程中，最難解決的是通風(fēng)距離的問(wèn)題。根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)，TBM作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度不超過(guò)作業(yè)人員的承受標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)（約為27℃左右）。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，每隔一段必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。然而由于超千米的埋深，要設(shè)置通風(fēng)是很難的?！睆埧藦?qiáng)介紹。
事實(shí)上，秦嶺隧洞大埋深難分割的隧洞長(zhǎng)達(dá)40公里。TBM單向掘進(jìn)距離20公里，通風(fēng)距離長(zhǎng)達(dá)23公里。而此前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的通風(fēng)距離也不過(guò)是引黃入晉工程的12.4公里。施工難度可想而知。
不僅埋深大、長(zhǎng)度大，引漢濟(jì)渭工程由于建在揚(yáng)子板塊和中朝準(zhǔn)地臺(tái)板塊的地質(zhì)擠壓帶上，導(dǎo)致這里的巖性異常復(fù)雜?！霸谑┕み^(guò)程中可能遇到多條斷層破碎帶、大變形千枚巖層等復(fù)雜情況。由于地面水系復(fù)雜，洞線穿越多處地質(zhì)構(gòu)造帶及透水巖層，較大量的涌水也將是施工面臨的挑戰(zhàn)?！币凉h濟(jì)渭辦公室主任蔣建軍說(shuō)。
無(wú)怪乎有水利專家這樣說(shuō)道：“引漢濟(jì)渭工程是在世界最復(fù)雜地質(zhì)條件上修建的水利設(shè)施?！?nbsp;
黃金峽水利樞紐——擁有國(guó)內(nèi)第一的高揚(yáng)程大流量泵站
引漢濟(jì)渭工程規(guī)劃有兩處水源，在漢江干流建設(shè)黃金峽水庫(kù)，在漢江北岸支流子午河建設(shè)三河口水庫(kù)。其中黃金峽水庫(kù)位于漢中盆地東部的漢江黃金峽峽谷出口上游，是漢江上游梯級(jí)開(kāi)發(fā)規(guī)劃的第一級(jí)，距洋縣縣城約50公里。引漢濟(jì)渭工程15.5億立方米調(diào)水量中，有三分之二的水量來(lái)源黃金峽水庫(kù)。
然而黃金峽水庫(kù)低于關(guān)中70多米，10億立方米的水需要抽高才能向關(guān)中輸送。工程計(jì)劃在黃金峽水庫(kù)大壩后投資10多億元建一座裝機(jī)功率13.8萬(wàn)千瓦的大型泵站，以每秒70立方米的抽水量抽高119米送入輸水隧洞。這將是國(guó)內(nèi)第一的高揚(yáng)程大流量泵站。
如此規(guī)模的超大型泵站，其機(jī)組選型，以及站址的選擇、工程總體布局方案等方面的考慮需要慎之又慎。那么該如何最經(jīng)濟(jì)最有效地建設(shè)泵站呢？“對(duì)于我們水利施工單位，首先需要對(duì)國(guó)內(nèi)外水泵及水泵水輪機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平、機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研與交流。此外我們還要對(duì)陜西省電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化趨勢(shì)、對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰容量的要求及對(duì)抽水蓄能電站的相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)研與交流。從水庫(kù)條件、隧道條件、周?chē)h(huán)境條件、水資源平衡、電站建設(shè)、機(jī)電設(shè)備制造與運(yùn)行等方面論證建設(shè)抽水性能電站的可行性，并從社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。這將是一個(gè)綜合復(fù)雜的過(guò)程?！币凉h濟(jì)渭辦公室主任蔣建軍說(shuō)。
“從節(jié)省投資、運(yùn)行可靠性出發(fā)，希望將泵站布置于水庫(kù)壩后，與電站一體布置。但由于壩址處河床狹窄，泄洪建筑物占用較大場(chǎng)地，留給泵站的場(chǎng)地有限，泵站大型機(jī)組臺(tái)數(shù)不能超過(guò)7臺(tái)。這樣單機(jī)流量達(dá)到11.75-14立方米/秒，單機(jī)功率達(dá)2萬(wàn)-2.3萬(wàn)千瓦。如此規(guī)模的水泵對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)具有挑戰(zhàn)性，在國(guó)際上生產(chǎn)廠家也不多?！笔Y建軍對(duì)選擇什么樣的水泵有著沉甸甸的愿望。
“單機(jī)功率達(dá)2萬(wàn)-2.3萬(wàn)千瓦的機(jī)組，相當(dāng)于一個(gè)縣城的用電量。本著經(jīng)濟(jì)的原則，我們必須優(yōu)選再優(yōu)選。我們將根據(jù)參數(shù)優(yōu)化研究獲得的兩座泵站的水泵基本參數(shù)，利用數(shù)值優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)和高精度水力機(jī)械模型試驗(yàn)臺(tái)，比選出2-4個(gè)水泵水力模型方案進(jìn)行模型試驗(yàn)研究，獲得這些方案的流量、揚(yáng)程、軸功率、效率、空化及水力穩(wěn)定性等全面的性能參數(shù)，優(yōu)選后提出可供黃金峽與三河口泵站選擇的性能優(yōu)良的水泵水力模型?！?nbsp;
事實(shí)上，在黃金峽水利樞紐工程上所要安置的水泵，將引導(dǎo)一次技術(shù)革命。為了它，人們將開(kāi)發(fā)出適應(yīng)這里要求的新型高揚(yáng)程、大流量、高效水泵。這種新型高效可適應(yīng)寬水頭變幅的水泵、水輪機(jī)（或水泵水輪機(jī)）的成功開(kāi)發(fā)，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白。
三河口水利樞紐——首屈一指的混凝土拱壩
145米——看似簡(jiǎn)單的數(shù)字，對(duì)于一個(gè)大壩來(lái)說(shuō)，卻是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的高度。
三河口水庫(kù)是引漢濟(jì)渭工程的骨干調(diào)節(jié)水庫(kù)，項(xiàng)目建議書(shū)階段初擬采用碾壓砼重力壩，最大壩高145米，設(shè)計(jì)高度僅次于云南在建的萬(wàn)家口子壩（157米）。
“根據(jù)地形條件和當(dāng)前取得的地質(zhì)勘察成果，三河口水庫(kù)有的建設(shè)碾壓砼拱壩的可能。如果采用拱壩方案，壩體砼量大約會(huì)較重力壩減少三分之一，但壩肩、壩基開(kāi)挖及處理的工程量會(huì)有所增加。如采用碾壓砼拱壩方案，該壩的高度將超過(guò)國(guó)內(nèi)大多數(shù)已建成的同類(lèi)壩型。這在技術(shù)上將是巨大的挑戰(zhàn)?！睆埧藦?qiáng)介紹到。
“對(duì)于這樣高的大壩，最重要的問(wèn)題就是混凝土的溫度控制?！彼麖d專家介紹?！坝捎谛枰竺娣e澆注水泥，溫度稍微控制不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致水泥收縮過(guò)度，進(jìn)而形成很多裂片。所以就需要通過(guò)溫控防裂?！?
為實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土大壩澆筑后的溫度指標(biāo)，需要建立基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟缺O(jiān)測(cè)儀器?！坝捎谑┕ひ?guī)模大。這些儀器設(shè)備本身的設(shè)計(jì)制造，就是技術(shù)上需要攻克的難關(guān)?！彼麑＜艺f(shuō)。
對(duì)于引漢濟(jì)渭這樣的千秋工程，質(zhì)量無(wú)疑是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為了保證工程的質(zhì)量，需要有一整套的工程質(zhì)量控制指標(biāo)。碾壓混凝土施工質(zhì)量控制包括配合比質(zhì)量控制、原材料質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)碾壓質(zhì)量控制、拌和與運(yùn)輸過(guò)程質(zhì)量控制等?！拔覀儗⑼ㄟ^(guò)一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有施工質(zhì)量控制體系標(biāo)進(jìn)行深入研究，建立既能有效控制碾壓混凝土施工質(zhì)量又能符合數(shù)字監(jiān)控要求的質(zhì)量控制方法和指標(biāo)體系?！睆埧藦?qiáng)說(shuō)。
無(wú)疑，建設(shè)這樣高的拱形大壩將是一項(xiàng)復(fù)雜的工程科學(xué)?！按髩蔚脑O(shè)計(jì)和計(jì)算就是一項(xiàng)巨大的工程。其中包括很多新的理論。國(guó)內(nèi)一流的專家都將投入到設(shè)計(jì)中。”張克強(qiáng)說(shuō)。
“對(duì)于很多專家來(lái)說(shuō)，能參與設(shè)計(jì)這樣的大壩也是他們學(xué)術(shù)生涯的重要內(nèi)容。只要說(shuō)是引漢濟(jì)渭工程，中國(guó)最頂尖的專家也會(huì)放下手頭所有工作為其服務(wù)的。”蔣建軍的介紹帶著幾分驕傲。
引漢濟(jì)渭，引來(lái)的不僅是清清漢水，更是八百里秦川的豐饒富裕。這奔騰的江水中更引來(lái)了水利史上偉岸的豐碑。它延續(xù)著秦人對(duì)水的熱情和勇氣，續(xù)寫(xiě)著秦人兩千年前治水的神話。
