钮新强:南水北调让华北不再缺水
开讲啦(2020年11月28日)长江勘测规划设计研究院院长 钮新强(视频)
相关图文:认真听这场演讲，一个熟悉而又有点陌生的庞大知识点get！
相关图文:长江勘测规划设计研究院院长钮新强：超乎想象的南水北调！
相关图文:喝南方的水，颜值会变高？
相关图文:这份情谊不浅，必须干了！
相关专题:开讲啦 (官网视频集)|(音频集) [CCTV1直播]
关键词:CCTV,开讲啦,撒贝宁,青年,电视,公开课,思想,声音,讲堂
水是地球非常宝贵的资源，由于气候和环境的因素，我国水资源一直处于南多北少的局面。我国最为“干渴”的不是沙漠广布的西北，而是我国的华北地区。而一代代人努力建设的南水北调工程，正在用1000多公里之外的长江水缓解北方水资源之困，颠覆了过去大家认为的“远水解不了近渴”的观念。《开讲啦》南水北调中线工程负责人钮新强院士带领团队克服了世界难题，已为北方供水340亿立方米，相当于2000多个西湖。
南水北调中线，从长江支流汉江的丹江口水库引水，跨越1276公里到达北京团城湖，途中分流至天津段156公里，全长1432公里。虽然中线可以实现全程自流，但因为没有现成河道可以借助，所有输水干渠都需要新建。同时，为了保证输水途中南水水质不受影响，中线需要全程与沿途河流、道路立体交叉，互不干涉，如此复杂的水路该如何建造呢？
钮院士用“上天入地”一词来为我们做了解答，“南水”从陶岔渠首出发后，先是用渡槽通过一槽飞架南北的方式，跨越了湍河、沙河等河流。“南水”与黄河相遇后，水利人们又通过倒虹吸的方式，从黄河底下实现了穿越。这些让人瞠目的操作“上天入地”名副其实。
南水北调中线从规划到完成历经了大半个世纪，这当中蕴含了几代人的智慧和付出。中线工程通水近6年来覆盖了沿线6700万居民，让北方地区的人都能喝上了长江水，曾遭破坏的生态也逐年好转，南水北调不仅是一项调水工程，还是切切实实的惠民、生态工程。
南水北调中线的成功是几代人共同努力得来的成果，除了各学科专家们的技术攻关以及数以万计建筑工人夜以继日，还有一个群体也不能被忽略，那就是丹江口水库周围的库区移民们。丹江口大坝加高以后，库容增大，周边地区极有可能被淹没。为了保证库区百姓的生命财产安全，库区百姓不得不离开故土，向远方迁居。丹江口共计移民三十四万五千人，在节目中钮院士一提起库区移民便感慨万千，库区移民舍小为大的奉献精神至今令他动容难忘，而节目网络连线中一位网友的出现让大家知晓了钮院士鲜为人知的一件事。原来钮院士为了帮助库区百姓，曾将自己的一笔奖金用作助学金，资助40位库区移民大学生，助他们完成学业。而这位网友正是40个人中的一位，如今她即将成为一名医生，她也希望自己通过医生这个职业帮助到更多的人，库区移民的奉献精神不单需要我们铭记，更需要我们去传递和发扬。
丹江水水质优良，沿线均是一类水、二类水，饮用口感甘甜，水碱大幅度降低，深受沿线居民喜爱。钮院士在现场为我们揭秘沿线将近200个县区市都爱上了喝“南水”，“南水”也因此由辅助水源成为了沿线地区的主要水源，沿线居民生活幸福指数也因中线工程大幅度提高。
关于“南水”有多好喝，现场的来自郭公庄水厂的一位水质检测员也通过他的经历为我们分享了“南水”对北京地区居民用水带来的改善。这位青年代表还给钮院士和主持人出了一份考题，看看对“南水”如此熟悉的两位能不能通过味觉从他带来的三杯水里找出哪一个是“南水”。
我国水资源分布南北不均 水资源利用状况亟待改善
青年朋友好。南水北调是一个举世瞩目的宏伟工程。但是大家可能会问，就是这样一个工程，跟我们普通百姓有什么联系？有什么关系？我们如果站在北京的五棵松的地铁站，在你的脚底下不到四米的地方，有两个巨大的输水管道正在流淌着，来自一千二百多公里之外的，长江最大的支流汉江的，丹江口水库的水。我们打开水龙头就能喝到长江水，我们叫“南水”。这个时候你就会感觉到，原来这样伟大的工程跟我们的生活，都是如此密切如此息息相关。
大家知道水是生命之源。但是由于气候和地理的因素，这个水在全球的分布它是不均匀的。我们国家水资源的总量，二点八万亿立方米。在全球的国家排名当中我们能排到第六。但是拿我们十四亿人一除，我们人均只有两千立方米。全球的人均水资源量是八千多立方米，我们只占了四分之一。这个二点八万亿立方米在我们国家的分布也是非常不均匀的。南方占到了百分之八十，北方大概只占到了百分之二十。整个华北地区大概人均只有三百多立方米，北京的人均水资源量只有一百六十立方米，天津更少只有一百方。大家知道以色列是个很缺水的国家，但是它有多少呢？它的人均水资源量是三百方。天津只是以色列的三分之一。
那么水资源不够怎么办呢？现在的现状是，我们先把河流里的水都用光了。我们的用水量去除以河流的水资源的总量，我们这个叫作水资源利用率。国际上有个通用的一个标准，你这个利用率如果是少于百分之二十，这是可以接受的。你如果到了百分之四十，就你已经是踩到红线了。但是我跟大家报一个数字，我们的海河流域，百分之一百零六。也就是什么意思呢？把海河里的水我们全部用了一遍，还不够，就第二道再用一次。我们的母亲河，黄河也已经达到了百分之八十了。那么这样一个现状导致的后果，大家都感受到了，“有河皆干，有水皆污”。
河流里的水不够用，我们就拼命地开采地下水。正常的情况地下水的水位线，大概在地面以下三到五米。华北地区地下水什么程度呢？一般都在三十到五十米以下，最深的已经到了一百米了。在这个城市用水量比较大的地方，几乎都形成了地下水的“超采漏斗”。导致了我们整个地下水所维持的这种生态系统，受到了很大的威胁。
南水北调的东线、中线和西线，是怎样的三条线？
毛主席1952年在黄河边上讲了一句话就“南方水多，北方水少，如有可能借一点来也是可以的。”那么这个南水北调经过几十年的几代人的不懈努力，到本世纪初我们形成了一个整体的方案。形成了三条从南到北的南水北调的线路。东线是从长江最下游我们江苏扬州的江都泵站开始引水，沿着我们古老的大运河，一路北上。东线它的特点是一个是提水，北方的地势比较高，我们一共布置了十三级的泵站，整个提水的扬程大概达到六十五米。第二个它是沿着我们现有的河道往北送，大概是百分之九十以上，包括大运河和湖泊。那么中线是从长江最大的支流，汉江上面的丹江口水库开始引水，一直到北京的总长度是一千两百七十六公里，再加上中间分到天津的是一百五十六公里，这个加起来等于是一千四百三十二公里。那么最上面的一个我们叫西线，它的位置就是位于青藏高原。是从长江的上游开始引水，穿过山脉，用洞子的方式直接送到黄河的上游。这三条线实施以后，就我们从长江往北方就相当于引了一条黄河，这么一个量。可以极大地缓解我们北方或者这种黄淮海地区的缺水的这样一个局面。
南北水调中线工程攻克了怎样的巨大难题？
我亲自参与或者是主持设计的南水北调中线工程。我们碰到的第一个难题，就是水从哪儿引。最后就选择了汉江的丹江口水库，作为我们南水北调中线一期工程的水源地。这个水源地有它得天独厚的这样一个优势。一个呢它已经有了这么一个水库在那儿了，而且这个水质非常好，还有一个它可以实现自流。但随之而来的就面临一个挑战，现有的水库它的库容，不足以保证可靠地调九十五亿立方米到北方。必须要加高这个丹江口水库的大坝，把它整个的水库的库容增大。现有的坝，它的坝顶的高程海拔是一百六十二米，它正常的水位是一百五十七米。我们要满足九十五亿立方米的这样一个要求，那么必须把坝加到海拔一百七十六点六米，要加高十四点六米。把这个库水位提高十三米。它水库给大坝的水压力增加了百分之四十，这个水荷载是非常大的。那么这样一个工程，我们有个特定的条件，就你加高这个坝的时候这个旧的坝必须在正常的工作状态。因为丹江口水库它要承担每年的防洪的任务，它要发电，它要供水。不能因为你加高了，把整个水库都放空。而且这个加高的量和规模是世界上没有的，非常地巨大。所以你原来的坝，必须把它加宽，后面要浇一个坝块上来，顶上也要浇个坝块，我们通俗地讲就叫“穿衣戴帽”。但是你这样“穿衣戴帽”以后，这个形成新的坝和老的混凝土的，那个坝块之间那个结合面，这是我们成败的关键。传统的设计理论，必须结合得非常紧密，没有缝，它能够联合受力来维持坝的整体稳定。如果没有达到这样一个作用，这个水荷载一上来，这个坝就可能要出现裂缝。如果发生溃坝，大家可想而知那下游所遭受的灾难是无法承受的。但是我们在研究过程当中发现，不管你采取什么措施，这个缝，始终它在某一个时段，它在某个区域会张开的。这个就颠覆了我们原来重力坝设计的一些理论。
经过十多年的研究，后来发现这个缝面，你虽然有部分张开，但是你在任何时候都必须确保，有一部分是结合在一起的。那么这个坝还是能整体受力。这个结合度要达到多少呢？丹江口大坝研究的结果，我们要大于百分之三十。我们就提出来一个叫后帮有限结合加高理论。我们在这个结合面上，采取了很多结构的措施，后来建完以后，监测仪器在反映，它和它始终在百分之五十以上的结合度，这个大坝是安全的。它的整个性状是非常正常的。使得整个丹江口水库的库容达到了两百九十亿立方米。水面也增加了很多。大家看，水位在比较高的时候，整个水库的湖面是非常地优美。
中线工程“上天入地” 优质“南水”送北方
接下来我们开始从陶岔渠首引水了，中线的最大的特点，就是我们可以实现全线的自流。但是这一千四百三十二公里，我们要穿越六百八十六条河流，我们还要穿越无数的铁路、公路。丹江口这个水大部分是一类水，为了送到北京和天津还是一类水，所以我们一个设计理念是整个输水的干线跟其他的所有的河流、道路是立体交叉的。所以我们整个沿线一千四百三十二公里，我们大大小小的建筑物有两千三百八十七座建筑。怎么样穿越这个大江大河，我们有两种方案。通俗地讲就是叫“上天”或者是“入地”。什么叫“上天”呢？通过架槽的方式让原有的河道在底下走，等于是在原有河道的上面，我们就叫“上天”。还有一种方法，通过管道的方式从河的底下穿过去，就是“入地”。
好。我们从陶岔渠首进来以后，碰到第一条大的河，我们叫湍河。经过综合比较以后，我们选择了“上天”的渡槽的方式，在原河面穿越过去。我们讲一槽飞架南北。大家看到的这个非常地雄伟。这个槽子两个槽墩之间的距离是四十米，那么四十米过四百二十个流量，这个水有多重呢？六千六百吨。相当于同时要通三十列列车的强度。这个在全世界没有过。这个渡槽的壁薄到什么样一个程度呢？最薄的地方只有三十五公分，咱们一张A4的纸稍微大一点。所以这样一个渡槽结构是非常大胆非常创新的。所以我们怎么样来建造世界规模第一，荷载如此巨大的过水的渡槽？就一般来说这个渡槽，我们可以先在旁边把它浇好，再用起重机把它吊到桥墩上去，这个叫架槽。湍河渡槽因为它的单个槽的总重量就达到了一千六百吨，你要把它现场浇好了再用起重机把它吊过去，这个难度太大。那么这样怎么来实现呢？我们创造了一个大型的造槽机。就是在槽墩上面沿槽底地来浇筑施工。它先在一个段施工完，这个浇筑已经完成了，它自动地在脱模，完了行进到下一个需要建设的槽段。这个自动化程度很高，现场不需要多少工人。通过这个湍河渡槽，我可以自豪地说，我们在造渡槽方面，我们是处在领先的地位。
线路再往北走，我们就走到了我们的黄河边。中线的干渠怎么来穿越这个黄河？全世界都是在关注这个问题。无非是两种方式“上天”或者“入地”。那么我是代表隧洞派的，我领导的团队就研究从底下怎么穿。其中有一派，他是强烈地建议用渡槽的方式穿过去。我们这部分同志讲，你有钱要花在看得见的地方，在黄河当中形成一个景观，一槽飞架黄河。那么这个地方很容易以后可以成为一个旅游的景点。但这里头就碰到一个难题，黄河大家知道在这个下游，它是一个游荡性的河势。我们用一句中国的古老的话语叫“三十年河东，三十年河西”。就指的黄河它这个河床总是在变。但是如果我们采用渡槽，就要用一百多个槽墩。它人为的干扰就很大，它会影响到黄河的河势的稳定，最后是导致黄河的防洪的安全，出现可怕的后果。当时两派的意见争论的时候，那个场景我现在还是非常难忘。这个专家们应该比较斯文的，但是在那个会上大家争论得拍桌子瞪眼睛都有的。后来专家决策确定采用隧洞的方案，不对河势造成太大的影响。我本人当时是非常高兴的，但是也是在那一刻我骤然感觉到一种压力。现在选了你的方案了，你从底下怎么穿过去？你在技术上是不是可靠？能不能搞成功？
黄河的这个地质条件很复杂。底下的软土层有八十米厚，中间还加了很多黏土、壤土层。隧洞我们是用盾构机去穿的，盾构机就怕这样的地质条件，这个挑战是非常大的。第二个长度非常长，就四千两百五十米。当时的水平，盾构机来穿比较有把握的是两公里到三公里。你现在一下子要穿到四公里多，有没有把握把它穿过去。第三个我们这个洞子不像我们交通隧洞，是过地铁或者是过汽车的。我们里头要通的是高压水，它的水压力达到了零点五一个兆帕，也就是五十一米的水头。而外面黄河给这个洞子的压力多少呢？三十米。那么这样你这个洞子，你这种管片结构，它是无法承受这样的受力状态的，它会被撑开的。最后我们提出了一个全新的这样一个结构。盾构隧洞预应力复合衬砌输水隧洞。首先用盾构法施工，进行穿越的外面有一个盾构隧洞，就是在盾构机往前施工一边往前在推进，这个盾构机自动地安装隧洞的管片，这一环一环地形成一个封闭的外衬结构。同时为了输高压内水，我们在盾构隧洞里头再复合衬起来一个内衬的结构，这个是用钢筋混凝土浇起来的，而且这个钢筋混凝土里头环向加了预应力，通过这样一个结构来承受高压的内水。那么这样一个组合，结构上是联合的，功能上是独立的。由于复杂的地质条件，施工是非常困难的。古木、孤石还有复杂的沙土地层，对刀具的磨损。刀具磨损你必须把它换，但是这个换呢，风险非常大。因为仓前的压力，就相当于外面承受的水土的压力，有几十米水头。工人进去是很危险的，弄不好就会机毁人亡。两个洞子前后有几百次的这样换刀的一个要求。最后艰难地过去了。大概两个洞子前后将近两年，从北边在底下，穿过了黄河，最后在南岸出来了。出来的时刻，那一刻的欢欣鼓舞的场景，令我现在想起来还是非常动容。
中线工程规模浩大 供水惠民保生态
讲到这儿，就是南水北调这个一路往北走到天津、北京。那么这个工程花了十一个年头。在2014年的12月12日14点32分，陶岔渠首正式开闸开始输水。14点32分，寓意着干线总长一千四百三十二公里。经过十五天的流淌，到了我们出水的终点北京的团城湖。
南水北调中线这个工程的总规模是非常浩大的，我们挖了八点八亿方土石方量，相当于挖了六十三个西湖。我们浇了三千多万方的混凝土，相当于浇了两个三峡大坝。整个用钢量达到了一百七十八万吨，相当于四十三个鸟巢的用钢量。这个工程投入运行以后六年来，到2020年的10月31日，我们向华北地区总共输水三百四十亿立方米。直接受益的人口是六千七百万。大家都愿意喝这个水。跟我们原来喝的完全不一样。对不对。它是一类水。我们原来规划的时候，就这些城市首先是用当地的水，当地水不够了，我们南边水给你补充。所以由此对我们功能上一个很大的改变，就变成沿线各城市水厂的主要水源。北京市曾经表示南水北调的水有多少要多少。这个也可以看出这个不仅是简单的供水工程，它是一个惠民的这样一个工程。三百四十亿方水，把原来我们城市供水挤占了河道的水、生态水还回去。印象最深刻的白洋淀，原来白洋淀很多地方是干枯的，见底的。有水的地方也是污染的。现在碧波荡漾，烟水浩淼，甚至是可以说鸟语花香。由于这个南水北调，使我们北方原来超采的地下水得到了遏制，而且现在逐年都在回升。所以南水北调它是一个最重大的生态工程。回想五十多年我们前期认证的这样一种经历，今天在这样一个时代梦想成真。作为一个建设者，我确实是有强烈的这种幸福感和自豪感，我也希望这种优质的长江水，能够通过这个南水北调源源不断地流向我们华北的大地，滋润这块干渴的土地。让更多人受益。让我们的世世代代生生不息。
由中央电视台综合频道(CCTV-1)和唯众传媒联合制作的《开讲啦》是中国首档青年电视公开课,创办于2012年。每期节目由一位知名人士讲述自己的故事,节目邀请“中国青年心中的榜样”作为演讲嘉宾,分享他们对于生活和生命的感悟,给予中国青年现实的讨论和心灵的滋养,讨论青年们的人生问题,同时也在讨论青春中国的社会问题。
节目每期有六位来自全国各届的青年代表,向演讲嘉宾提问互动,300位大学生作为观众现场分享这场有思考、有疑问、有价值观、有锋芒的思想碰撞。他们对人生有思考,对未来有疑问,他们思想新锐,观点先锋,是中国未来的中坚力量。每期演讲嘉宾选择的主题,均为当下年轻人心中的问号,讲述青年最关心、最困惑的话题。这是中国最具青年公益的节目,千名青年学子,百回思想交锋,聆听思想的声音!
