要打通巍巍秦嶺，讓漢水一路流向關(guān)中，這無論從工程量和技術(shù)難度上都可謂是水利史上里程碑式的工程。無怪乎中國工程院有五位院士曾經(jīng)這樣評價這一工程：“引漢濟(jì)渭工程將會是給世界留下遺產(chǎn)的工程。完全可以和都江堰、鄭國渠、靈渠相媲美?！?
事實上，引漢濟(jì)渭工程就綜合難度來說已經(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、漢江支流子午河三河口水庫為水源聯(lián)合供水，由全長97.4公里、設(shè)計流量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，從漢江黃金峽水庫抽水調(diào)水9.5億立方米，每年總計調(diào)水量為15.5億立方米。
面對這樣龐大的工程，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——人類第一次從底部洞穿秦嶺
在引漢濟(jì)渭的項目建議書中，平靜地寫著這樣一段話：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，至黑河金盆水庫東側(cè)黃池溝出洞，全長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價這段隧洞：第一次從底部洞穿了世界十大主要山脈之一的秦嶺，這是人類的首次嘗試；隧洞埋深世界第二，最大埋深2012米；隧洞長度世界第二，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，但其長度依然位于我國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。兩端對打的主洞最長施工段達(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介紹到。
這樣的長度和埋深帶來的是一系列技術(shù)上的高難度。相關(guān)技術(shù)人員介紹道：“通常來說，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)刀具開挖，同時破碎洞內(nèi)圍巖及掘進(jìn)，形成整個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。”
盡管TBM是先進(jìn)的施工方法，然而面對引漢濟(jì)渭工程，它無疑也要迎接許多創(chuàng)紀(jì)錄的挑戰(zhàn)?！霸谑┕み^程中，最難解決的是通風(fēng)距離的問題。根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)，TBM作業(yè)現(xiàn)場的溫度不超過作業(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?！睆埧藦娊榻B。
事實上，秦嶺隧洞大埋深難分割的隧洞長達(dá)40公里。TBM單向掘進(jìn)距離20公里，通風(fēng)距離長達(dá)23公里。而此前國內(nèi)最長的通風(fēng)距離也不過是引黃入晉工程的12.4公里。施工難度可想而知。
不僅埋深大、長度大，引漢濟(jì)渭工程由于建在揚子板塊和中朝準(zhǔn)地臺板塊的地質(zhì)擠壓帶上，導(dǎo)致這里的巖性異常復(fù)雜?！霸谑┕み^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。
無怪乎有水利專家這樣說道：“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。”
黃金峽水利樞紐——擁有國內(nèi)第一的高揚程大流量泵站
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，在漢江北岸支流子午河建設(shè)三河口水庫。其中黃金峽水庫位于漢中盆地東部的漢江黃金峽峽谷出口上游，是漢江上游梯級開發(fā)規(guī)劃的第一級，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源黃金峽水庫。
然而黃金峽水庫低于關(guān)中70多米，10億立方米的水需要抽高才能向關(guān)中輸送。工程計劃在黃金峽水庫大壩后投資10多億元建一座裝機(jī)功率13.8萬千瓦的大型泵站，以每秒70立方米的抽水量抽高119米送入輸水隧洞。這將是國內(nèi)第一的高揚程大流量泵站。
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？“對于我們水利施工單位，首先需要對國內(nèi)外水泵及水泵水輪機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平、機(jī)組運行情況進(jìn)行調(diào)研與交流。此外我們還要對陜西省電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化趨勢、對系統(tǒng)調(diào)峰容量的要求及對抽水蓄能電站的相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)研與交流。從水庫條件、隧道條件、周圍環(huán)境條件、水資源平衡、電站建設(shè)、機(jī)電設(shè)備制造與運行等方面論證建設(shè)抽水性能電站的可行性，并從社會與經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行評價。這將是一個綜合復(fù)雜的過程?！币凉h濟(jì)渭辦公室主任蔣建軍說。
“從節(jié)省投資、運行可靠性出發(fā)，希望將泵站布置于水庫壩后，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地，留給泵站的場地有限，泵站大型機(jī)組臺數(shù)不能超過7臺。這樣單機(jī)流量達(dá)到11.75-14立方米/秒，單機(jī)功率達(dá)2萬-2.3萬千瓦。如此規(guī)模的水泵對國內(nèi)企業(yè)具有挑戰(zhàn)性，在國際上生產(chǎn)廠家也不多?！笔Y建軍對選擇什么樣的水泵有著沉甸甸的愿望。
“單機(jī)功率達(dá)2萬-2.3萬千瓦的機(jī)組，相當(dāng)于一個縣城的用電量。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)計技術(shù)和高精度水力機(jī)械模型試驗臺，比選出2-4個水泵水力模型方案進(jìn)行模型試驗研究，獲得這些方案的流量、揚程、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，人們將開發(fā)出適應(yīng)這里要求的新型高揚程、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)）的成功開發(fā)，將填補國內(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——看似簡單的數(shù)字，對于一個大壩來說，卻是一項頗具挑戰(zhàn)性的高度。
三河口水庫是引漢濟(jì)渭工程的骨干調(diào)節(jié)水庫，項目建議書階段初擬采用碾壓砼重力壩，最大壩高145米，設(shè)計高度僅次于云南在建的萬家口子壩（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，壩體砼量大約會較重力壩減少三分之一，但壩肩、壩基開挖及處理的工程量會有所增加。如采用碾壓砼拱壩方案，該壩的高度將超過國內(nèi)大多數(shù)已建成的同類壩型。這在技術(shù)上將是巨大的挑戰(zhàn)?！睆埧藦娊榻B到。
“對于這樣高的大壩，最重要的問題就是混凝土的溫度控制?！彼麖d專家介紹。“由于需要大面積澆注水泥，溫度稍微控制不當(dāng)就會導(dǎo)致水泥收縮過度，進(jìn)而形成很多裂片。所以就需要通過溫控防裂?！?
為實時監(jiān)控混凝土大壩澆筑后的溫度指標(biāo)，需要建立基于無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟缺O(jiān)測儀器?！坝捎谑┕ひ?guī)模大。這些儀器設(shè)備本身的設(shè)計制造，就是技術(shù)上需要攻克的難關(guān)?！彼麑＜艺f。
對于引漢濟(jì)渭這樣的千秋工程，質(zhì)量無疑是最關(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)場碾壓質(zhì)量控制、拌和與運輸過程質(zhì)量控制等?！拔覀儗⑼ㄟ^一系列的現(xiàn)場試驗，對現(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。”張克強說。
無疑，建設(shè)這樣高的拱形大壩將是一項復(fù)雜的工程科學(xué)?！按髩蔚脑O(shè)計和計算就是一項巨大的工程。其中包括很多新的理論。國內(nèi)一流的專家都將投入到設(shè)計中?！睆埧藦娬f。
“對于很多專家來說，能參與設(shè)計這樣的大壩也是他們學(xué)術(shù)生涯的重要內(nèi)容。只要說是引漢濟(jì)渭工程，中國最頂尖的專家也會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了水利史上偉岸的豐碑。它延續(xù)著秦人對水的熱情和勇氣，續(xù)寫著秦人兩千年前治水的神話。
