瞭望智庫丨鈕新強：這張網，如何突破世界工程禁區(qū)

構建高效智能運行的國家水網，關系到中華民族的水安全和永續(xù)發(fā)展。

這項重大戰(zhàn)略的推進，根源于我國水資源與經濟社會發(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%以上的糧食主產區(qū)，均位于水資源緊缺區(qū)域。這些地區(qū)在支撐經濟增長、保障民生的同時，還面臨頻繁的水旱災害威脅與長期積累的水生態(tài)問題，水安全形勢嚴峻。

破解這一難題，必須以南水北調等重大水利工程為主干，系統(tǒng)連通區(qū)域水網，攻克關鍵工程技術瓶頸，構建完善的國家水網體系。此舉旨在從根本上提升國家水安全保障能力，為經濟社會高質量發(fā)展奠定堅實的水利基礎。

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南水北調，構筑國家水網主骨架

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

圖為南水北調中線穿黃工程。中國南水北調集團供圖

2002年，《南水北調工程總體規(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。

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

東線從長江下游調水，年計劃調水量148億立方米，主要服務黃淮海平原東部和膠東地區(qū)；中線從長江中游調水，年計劃調水量130億立方米，重點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；西線從長江上游調水，年計劃調水量170億立方米，專項解決黃河中上游和西北內陸河部分地區(qū)的供水需求。

工程分三期建設，目前一期工程已取得顯著成效。

截至目前，南水北調東中線已累計向北方調水超過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，地下水位持續(xù)下降趨勢得到遏制。南水北調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。

隨著經濟社會發(fā)展和國家重大戰(zhàn)略的深入推進，南水北調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。

以黃河流域為例，年水資源量已降至482億立方米，開發(fā)利用程度超過80%，預計到2050年，即使在正常年份，缺水量仍將超過150億立方米。西北內陸地區(qū)水土資源嚴重失衡，大片土地因缺水難以充分發(fā)揮潛力，且隨著城市發(fā)展進程，水資源需求仍在持續(xù)增長。

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

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

東線定位為“多功能綜合輸水系統(tǒng)”，年調水規(guī)模增至約160億立方米，在滿足生活和工業(yè)用水基礎上，擴大農業(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州市江都區(qū)的南水北調東線一期工程運鹽閘、邵仙套閘、邵仙閘洞（無人機照片）。 新華社發(fā)

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

西線將聚焦黃河流域和西北內陸河缺水問題，年調水規(guī)模擴大至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。

除擴大規(guī)模外，后續(xù)工程還將推動“水網+產業(yè)”融合發(fā)展，依托輸水線路發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)、生態(tài)產業(yè)等。同時，建設覆蓋水量、水力、能耗等全要素的智慧調度平臺，實現(xiàn)實時精準調控，確保工程安全、供水安全和水質安全“三個安全”目標的實現(xiàn)。

2

區(qū)域水網，織密城鄉(xiāng)供水保障網

如果說南水北調是國家水網的“大動脈”，那么區(qū)域水網就是“中動脈”，是支撐區(qū)域發(fā)展的關鍵。

區(qū)域水網的主要功能是提升各省區(qū)市的水安全保障能力，實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水體系的有效銜接。在支撐區(qū)域重大戰(zhàn)略實施方面，區(qū)域水網發(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，都需要區(qū)域水網提供可靠的水安全支撐，最終形成城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的水網體系。

長三角地區(qū)的西水東調工程，是區(qū)域水網建設的典型范例。

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

為此，西水東調工程規(guī)劃將皖南山區(qū)優(yōu)質水源輸送至上海，形成長江水與皖南水雙水源保障格局。當前推薦工程年調水規(guī)模約20億立方米，輸水線路總長約292公里，最大設計流量每秒68.2立方米，總投資588億元。建成后，長三角地區(qū)供水品質將得到顯著提升，為區(qū)域高質量發(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，缺乏應急備用水源，面對干旱等突發(fā)事件時抗風險能力明顯不足。

該工程選擇柘林水庫作為水源，其多年平均徑流量達81.6億立方米，水質穩(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，預計到2035年建成。屆時，其多年平均供水量可達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)域水網建設始終堅持問題導向、精準施策的原則，鑒于各區(qū)域水資源條件和發(fā)展需求的差異性，因地制宜制定個性化供水方案：對優(yōu)質水資源短缺的地區(qū)，著力開辟優(yōu)質水源；對抗風險能力薄弱區(qū)域，重點構建多水源保障體系。

通過優(yōu)化水源配置、完善輸水網絡、強化應急保障，區(qū)域水網不僅有效解決了局部地區(qū)缺水難題，還促進了水資源與經濟社會、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，為城市更新和產業(yè)升級奠定堅實基礎。

3

輸水隧洞，突破復雜地質建造瓶頸

國家水網要穿越千山萬水，離不開深埋地下的輸水隧洞。

然而，高地應力、高水壓和復雜地質構造，使得每一次掘進都面臨嚴峻挑戰(zhàn)。其中，“高壓富水斷層涌水突泥”最具威脅——施工中，地下高壓水沙瞬間噴涌，如同潛伏的地下猛獸。

這類災害具有突發(fā)性強、破壞力大的特點，七成以上發(fā)生在巖溶與斷層發(fā)育區(qū)。一旦發(fā)生，輕則淹沒設備，甚至不得不改線避讓，造成巨大經濟損失，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斷層時發(fā)生大規(guī)模涌水，大量設備被淹，工程停滯數月。這些教訓讓工程界深刻認識到，必須從被動應對轉向主動防控。

面對這一世界級難題，中國工程師經過多年實踐，形成了“繞避優(yōu)先、防控結合”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見。

規(guī)劃階段，智慧避讓是關鍵。

隧洞選線堅持“避重就輕”原則，主動規(guī)避重大風險地質構造，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勘探，巧妙選擇從地下水分水嶺穿越，最大限度降低涌水風險；引江補漢工程通過多方案比選，成功避開強巖溶區(qū)和青峰斷裂帶，從源頭化解風險。這些精準的線路選擇，為后續(xù)安全施工奠定了堅實基礎。

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

超前探測：采用物探與鉆探相結合，如同為山體進行CT掃描，精準鎖定前方地質條件；

超前灌漿：通過地面與洞內同步注漿，在隧洞周圍形成堅固的防滲體；

超前減壓：運用深孔排水技術，主動釋放地層水壓，消除涌水動力源；

超前支護：及時采用錨桿、混凝土等材料加固圍巖，確保洞室穩(wěn)定。

這套體系實現(xiàn)了從事后補救到事前預防的轉變，將風險管控關口前移。

在常規(guī)防控基礎上，工程師們研發(fā)了一系列創(chuàng)新技術。“定向鉆超前灌漿技術”實現(xiàn)鉆探-探查-灌漿一體化作業(yè)，既能精準抵達目標區(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”通過精準調控注漿的力度與節(jié)奏，在保證工程質量的同時節(jié)約材料10%以上，實現(xiàn)經濟與環(huán)保雙贏。

工程團隊還建立了完善的質量管控體系，集物理探測、壓水試驗、巖芯分析于一體，對灌漿質量進行全方位評估。只有通過嚴格檢驗的工程段，才能進入下一道工序。這種嚴謹務實的作風，確保每個環(huán)節(jié)都達到最高標準。

丹江口水庫（2024年3月22日拍攝，無人機照片）。新華社發(fā)

如今，這些創(chuàng)新成果已在多個重大工程中得到驗證，成功破解了高壓富水斷層施工難題，為國家水網建設中最艱巨的隧洞工程提供了關鍵技術支撐。

從滇中引水到引江補漢，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輸送到需要的地方。這不僅展現(xiàn)了中國工程技術的進步，更體現(xiàn)了新時代治水人的智慧與擔當。

隨著國家水網建設的持續(xù)推進，這些技術創(chuàng)新必將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為破解復雜地質條件下的工程建設難題提供中國方案，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 中國工程院院士、水工結構專家

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