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摘要：随着我国社会经济的不断发展，为了能够缓解水资源紧缺的问题，国家希望通过将南部丰富的水资源引入华北地区，从而解决北京、天津等一些发展较快的城市的缺水问题。但是如何将如此庞大的工程进行科学合理的设置，从而使其能够完成国家制定的各种任务，就需要我们通过不断的技术创新，将一切困难进行克服，通过对整个工程进行全面了解，着重解决一些对工程施工、环境保护、水质监管等问题，从而真正的推动我国水利工程的发展，促进社会经济的提升。
关键词：南水北调；中线；技术；进展；需求
1工程概述
南水北调中线工程主要通过将汉江水引入到北方，从而有效的缓解京津地区城市缺少的现状，缓解城市发展过程中所占用的农业用水矛盾，从而不断增加城市发展的活力，不仅能够有效的改善自然生态环境，还能够有效的控制城市发展中对地下水的过分发掘。南水北调中线一期工程自2014年12月12日正式全面通水后，年均年均调水95亿m3，南水北调中线干线工程主要是由南向北基本自流输水，以明渠为主，当进入北京段和天津段后采用管涵的方式。南水北调中路干线工程全长1400多km，其所过之处与之交叉的河流、道路、电力线路等各种阻碍，都通过采用立体交叉的方式进行有效解决，中线工程沿线布置了大量的渠道、管道、渡槽、倒虹吸、涵洞、泵站等大量的建筑物上千座。南水北调中线工程通水3年多来，不仅使得社会发展显现出巨大的社会效益，并且其自身调节自然生态环境的生态效益也十分显著。2017年秋，丹江口水库水位创下历史最高纪录，不断增加的水量也给下游带来防洪压力。因此中线建管局抓住有利时机，自9月29日起，向河南省实施生态输水。这不仅使得自然环境得到有效改善，还能够促进当地经济的发展，真正的是一举多得。而我们在享受南水北调工程带给我们的各项好处的同时，在中线干线工程施工过程中，遇到了大量的施工难题，其中包括穿越膨胀（岩）土、湿陷性黄土、高地下水、煤矿采空区等各种施工界的难题，并且整个南水北调中线沿线因为没有调节水库，所以在整体的设计、建设、输水调度等方面都面临非常多的挑战。因此，为了能够满足南水北调建设过程中的各种技术需求，南水北调中线干线工程建设管理局从成立之日起，就不断的增加对重大技术问题的研究和科研攻关力度，从而保证整条输水线路的顺利竣工。
2建设期开展的关键技术研究及成果
南水北调中线工程建设过程中，遇到了各种各样的科学技术攻关难题，其中不含一些小型的河工模型试验等研究，其中一些技术难度较大的已经被国家列入“十一五”科技支撑计划课题，1个项目被列为“十二五”科技支撑计划项目。而就是因为这些科技创新，才能够真正的使整个工程施工能够顺利开展，促进了我国南水北调工程设计、施工水平的不断提升，下面我们将中线干线工程中一些重大技术研究进行分析。
2.1膨胀土（岩）渠道工程关键技术研究
在南水北调中线工程中涉及膨胀土（岩）的长度达到了约387km，这个距离已经占据了中路输水干线总长度的27%。其中在中线工程中遇到了膨胀土渠段最大挖深达到50m左右，并且因为膨胀土（岩）的分布范围较广，再加上大气及土体的自身干湿变化较大，因此在施工过程中膨胀土的自身胀缩作用更加严重，施工过程中对这种膨胀土的稳定性更加难以进行有效的控制。并且，南水北调施工与传统的铁路、公路工程相比，因为需要长年的有水运行，所以必须要保证各种调水的渠道边坡稳定。在进行中线工程膨胀土（岩）的研究过程中，通过对单一换填非膨胀黏性土的方案进行了较大的优化和调整，不仅能够有效减少非膨胀土料的使用，从而降低了对周围土地的征用，还能大大降低工程施工成本，在整体的建设过程中取得了非常好的社会经济效益。
2.2总干渠高填方渠道关键技术研究
南水北调中线工程中需要进行填方高度超过6m的渠段长度约为139.5km，而需要进行全填方的渠道长度约为66.3km，其中最大填方高度达到23m。而对于这样的填方高度来说，具有一定的危险性，一旦坍塌，将会直接对南水北调两岸居民的生命财产安全产生影响。因此根据对高填方渠道的复杂性进行研究发现，其中主要的危险来自以下三个方面。首先，因为我国目前没有一个专业的填方渠道设计标准，大多数都是参照土石坝设计进行的，而中线调水工程的渠道设计与传统土石坝标准存在明显的差别，从而导致渠道安全系数不断降低。其次，对于这种长距离的填方工程来说，受到周围地质环境的变化，导致填方量出现不同的材质，并且填筑时间不能够有效掌握，造成填方质量下降。最后，对于填方施工的监测技术的不能够对这种巨型工程进行很好的监测，从而导致施工过程中质量不能得到很好的孔桩。因此针对上述问题，对南水北调中线干渠的高填方渠道关键技术进行研究，从而通过优化穿堤建筑物与渠道结合部位的设计，有效的减小了填方料的沉降差异。并且，通过对每一个渠段进行分段填筑，从而使其形成的缺口、施工工艺等进行有效的优化，不仅能够缩短填方的工期，还能够保证填方的质量。此外，通过加强渠道预警预测指标体系及预警预测模型的建立，从而使得中线工程自动化安全监控支撑技术与建议方案得到有效的实施。另外，中线施工还通过研发高填方碾压施工质量实时监控技术，从而保证了在进行高填方碾压施工质量符合标准要求。
2.3超大口径PCCP关键技术研究
在南水北调中线工程的北京段施工中，首次采用了4m超大口径PCCP，所以在北京段工程结构安全和建设质量上的要求非常高，因为超大口径的管道在使用过程中，需要对制造、运输、安装等提出非常高的要求，从而才能够保证其不被损坏。并且，因为目前国内没有相关设计、施工超大管道的计算规范。所以，需要对其技术进行创新研究，从而不断的努力来解决超大口径PCCP结构安全与质量控制的相关技术问题。目前通过对超大口径PCCP关键技术的课题研究，其成果已经全面运用于南水北调工程中，并且PCCP工程已于2008年4月建设完成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而4m超大口径PCCP的成功运用，也标志着我国PCCP的研制和应用技术取得了历史性突破，对我国今后PCCP的发展具有非常重要的意义。
2.4穿黄隧洞工程关键技术研究
在南水北调中线工程施工过程中，遇到的一个最为关键的问题就是穿黄工程。本次施工通过使用盾构方式穿越大江大河尚属首次，并且这次以穿黄河段为典型的游荡性河段，其自身地质条件非常复杂。南水北调中线工程中设计的穿黄隧洞，自身设计为一种大型有压水工隧洞，其内水压力大于0.5MPa，隧洞的内径7m，外径8.7m，并且还需要考虑到一些其他因素的影响，例如发生地震所造成的影响。因此，针对对穿黄隧洞的抗震特性需要进行深入研究，并且通过穿黄隧道的1∶1仿真试验研究，真实地模拟出本次隧洞施工的水土环境和受力条件，从而有效的验证了穿黄隧洞的设计方案是否符合要求，并且针对一些问题提出优化措施。目前穿黄工程现已建成完工，其盾构隧洞拼装式管片环与预应力内衬组合为新型复合结构，有效的为压力水工隧洞衬砌设计开辟了一个新的途径，并且为超深竖井形成一套加固、防水技术措施，可供同类大型工程进行经验的参考、应用。
2.5超大型渡槽关键技术研究
南水北调中线总干渠中梁式输水渡槽18座、涵洞式渡槽9座。其中因为南水北调输水渡槽自身跨度大、流量大、体型大、自重大、荷载大、结构粉刺复杂等特点，导致其施工技术需要更高的标准，所以在整个南水北调工程建设管理中的难度也是非常大的，为了能够解决南水北调中线工程上的大流量预应力渡槽设计和施工中的所遇到的关键技术难题，课题在研究过程中其成果所获得的设计理论、新材料、新技术同样可应用于其他工程中大型渡槽设计和施工中。
2.6总干渠穿越煤矿采空区问题研究
南水北调中线工程中需要通过10多个煤矿采空区及煤矿区，因此在施工过程中存在压煤和渠道通过采空区稳定的问题。因为很多煤矿因为常年的开采，导致自身形成一种采空区的复杂地质条件，而当时国内外缺少一种相对成熟的控制技术手段，也没有相应的操作经验，所以对南水北调工程的建设提出了挑战。而通过不断的研究，科研人员提出了大型输水渠道下煤矿采空区的基础处理措施及注浆处理的验收标准，并且以成功的应用于禹州采空区处理工程中。通过对处理后的采空区监测数据进行分析研究，其渠道变形稳定性符合各项标准要求。
2.7中线工程输水能力与冰害防治技术
南水北调中线工程是一个大型的输水工程，而当其在冬季运行时，黄河以北的渠段会出现不同的冰情。因此必须要通过理论分析、数值模拟和试验模拟相结合的方法，充分的分析南水北调中线干线工程输水能力与冰害防治关键技术，从而能够为中线输水工程的运行提供科技支持。针对这些问题，首先确定了南水北调中线工程冰期的最大输水能力和冰期运行的控制方法，然后实现冰期的安全输水。然后开发了冰情分析与预报及冰期 输水控制模型，从而有效的优化冬季供水过程，降低渠道衬砌损坏有关的维修费用，并且减少了工程的运行成本。
3运行期间重大技术需求
3.1保障工程安全平稳运行的重大关键技术需求
为了能够保证南水北调工程建成后的正常运行，需要管理人员通过准确地监测数据来判断整个工程的运行状态，从而保证南水北调工程的安全。因为南水北调中线工程采用的是自流输水方式，因此全线无调节水库，加上在冬季黄河以北地区的渠道涉及冬季输水结冰问题，所以中线总干渠水质安全决定着整个工程的成败。自中线工程通水以来，其水质稳定达到Ⅱ类，但是因为中线工程运行管理的自身特点，导致水质保障工作也有其非常脆弱的一面性，渠道内的水质生态问题出现了一些前期工作中没有充分重视的问题，需要管理人员进一步的研究防范水生态问题的发生，确保整个工程的水质安全。
3.2维修维护主要需求
自南水北调中线工程通水运行以来，一些渠道衬砌板出现了裂缝、冻胀、剥蚀、塌陷、隆起等各种缺陷，并且其中的一些建筑物局部出现渗漏等问题。因此，从整个工程的安全角度出发，必须要及早的消除各种缺陷影响，从而有效的防止因为缺陷扩大造成的更大损失。
3.3应急抢险主要需求
对于南水北调工程来说，其一旦发现渗漏或者渠段监测超过警戒值时，管理人员如何快速、准确的寻找到渠道渗漏的源头，并且通过何种检测手段进行准确、高效的检测和判断，从而确定损伤的位置、大小以及危害程度等，这对于我们进行应急抢险具有非常重要的意义。
3.4 大型渠道技术规定整编提升的需求
南水北调中线干线工程是超大型的跨流域调水工程，为了做好此次工程的设计工作，中线建管局组织编制了35本初步设计技术规定。而在这些初步设计技术规定基础上，还根据中线干线工程的自身特点，对相关的设计标准、内容、技术进行统一规范。这些技术规定和标准，不仅是南水北调中线干线工程的智慧结晶，也是整个水利建设调水工程的宝贵资料，所以必须要认真的进行总结，从而为今后水利工程建设提供参考。
结论
综上所述，因为南水北调工程的规模庞大、并且线路较长，在建设过程中遇到了各种困难，但是经过我国科研人员的不断努力克服所有困难，真正的让北方缺少城市吃上了南方水，不仅增加了城市经济发展的活力，还使得我国水利工程建设得到很好的发展，在面对困难时体现了我国水利专业人员的那种勇于前进的精神。
参考文献
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论文作者:符长安
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/19
标签：南水北调论文; 中线论文; 工程论文; 渠道论文; 隧洞论文; 采空区论文; 渡槽论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;