一文读懂“超级水利工程” 浙江省杭州市千岛湖配水工程是如何建成的

作者:   来源:信息综合自浙江日报、杭州市林水局   发布时间:2019-09-30

  终于等到你    

  经过近5年的艰难建设,

  千万杭州人民翘首以盼的

  千岛湖配供水工程

  今天上午

  终于迎来了最重要的时刻——

  全线正式通水!
      这标志着,杭州城市供水格局从以钱塘江为主的单一水源供应,转变为千岛湖、钱塘江等多水源供水,杭城百姓用水安全和用水品质得到了有效提升。

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  今天上午,淳安特别生态功能区建设宣布全面启动,与此同时,千岛湖配供水工程正式通水!(图片来源于杭州日报)

  

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  千岛湖配供水工程由配水工程和供水工程组成:

  配水工程西起淳安千岛湖,东至余杭闲林水库,途经淳安县、建德市、桐庐县、富阳区和余杭区境内,全长113.22公里,洞径6.7米。

  供水工程为闲林水库向下游的输水线路,主要规划建设闲林水厂、九溪线、城北线、江南线等工程,线路总长73.04公里。

  其中,千岛湖配水工程是浙江水利史上输水隧洞最长的“超级工程”。

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 9月24日,鸟瞰位于杭州闲林水库的千岛湖配水工程超级水泥大碗。(浙江在线记者 吴元峰 摄)IMG_261

  为什么要启动千岛湖配水工程?这个创下浙江水利史上多个“之最”的工程有何特点?千岛湖的水是如何跨越百公里“搬运”到杭州城区的?“搬”过来的水还能保持优良品质吗?工程对千岛湖有影响吗?……这些问题,下文将一一揭晓。

  千岛湖配水工程 

  2分钟动画解密:

  千岛湖水是怎么到杭州的?

  视频源自浙江新闻客户端

  “超级工程”圆梦数十载

  “喝好水”梦

  对于喝上千岛湖水,杭州人已翘首以盼多年。

  作为生活品质之城的杭州,其饮用水源水质却一直不尽如人意,主要问题是来源单一,依赖钱塘江,且水源地处于流域下游,必须承受上游四万平方公里流域内上千万人口、上万家企业所造成的水环境压力。此外,钱塘江每年无法避免的咸潮与涌潮造成的污染物上溯,都对杭州城市饮用水源安全构成极大的现实威胁。 

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  钱塘江水系示意图

  为了寻找杭州第二水源,早在上世纪70年代,浙江便对向新安江、富春江引水等问题进行过相关研究,提出浙北引水设想。多年来,引水方案不断被研究、提出。综合考虑地理位置、水资源、工程条件、环境影响等因素,最终认定千岛湖是作为杭州第二水源的最佳甚至唯一的选择。

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  2011年,杭州市委市政府决定启动千岛湖配供水工程前期工作,杭州市林水局抽调精兵强将完成了一系列基础工作,其中专题论证多达49项,为市委市政府科学决策打下扎实基础。

  经过充分的科学论证,2014年12月24日,千岛湖配水工程正式开工。工程从淳安千岛湖到杭州,建一条113公里长的全封闭输水隧洞,引洁净安全的千岛湖水一路东进,途经建徳、桐庐、富阳等地,到达位于余杭闲林水库后,再通过供水工程线路流入杭州千家万户。

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  千岛湖配水工程示意图

  作为浙江省重点建设项目,千岛湖配水工程是关系近千万人民饮水安全、健康及钱塘江水资源科学配置的重大民生工作,是建设“两美”浙江、“打造东方品质之城、建设幸福和谐杭州”的重要举措。

  千岛湖配水工程还是新中国成立以来杭州市单项投资最大、线路最长、同期施工作业面最多的一项大型水利工程。根据浙江省发改委初步设计批复文件,工程静态总投资为96.1亿元,动态总投资为106.4亿元。

  

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  今年9月24日-25日,千岛湖配水工程通水阶段验收顺利完成。在过去的58个月里,16个标段、5000多名来自全国各地的技术人员和建设工人默默奋战在100多公里山洞里,换来了工程的关键性胜利。

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  千岛湖配水工程杭州市区供水范围

  千岛湖的水是

  如何“搬运”到杭州的?

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  起点:千岛湖金竹牌村进水口

  
   用“有点甜”的水改善杭城饮水品质淳安县千岛湖金竹牌村,开阔的湖面下,就是配水工程起点——进水口所在地。

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  金竹牌进水口 (江志明摄于2018年)

  

  进水口取水闸分为上、中、下3层,每层高度相差约8.5米,便于根据水质监测,取到最优质水位的千岛湖水。“一般是中层的水质最好,已经在湖里自然净化了三四年,含氧量也不错。” 千岛湖原水股份有限公司管理人员翁军介绍,越往下水的年份越久、水质更纯净,但是含氧量也会降低。 

  闸门之后,就是长113公里、直径6.7米的输水隧洞入口了。据介绍,工程设计引水流量38.8立方米/秒,年配水量为9.78亿立方米。 

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  金竹牌进水口围堰施工(摄于2017年11月)

  

  然而,也有人担心,一年9.78亿立方米的引水量,会对千岛湖产生影响吗?“完全不用担心。”杭州市水务集团副总经理朱奚冰解释说,项目委托中科院、浙江大学、海河大学等权威专业机构进行了10余项环境相关专题调研,给出了详实的数据与结论:工程不存在重大环境制约因素。 

  “千岛湖有将近600平方公里的湖面,总库容178亿立方,平均年流入水库的水110亿立方米左右,流出的水量也差不多。” 朱奚冰说,“每年9.78亿立方米的引水量,相当于年流入水量的十分之一还不到。” 

  “而且,对千岛湖而言,水只是换了一个下泄通道而已。也就是说,原来通过新安江电站下泄到自然河道的水,其中一部分通过输水隧洞流出,千岛湖依然能维持动态平衡。”她表示,每年钱塘江抗咸期间,新安江水库平均要向下游下泄13.4亿立方米的水以冲刷稀释下游水体,2013年甚至达到了30亿立方米。被这样“浪费”掉的千岛湖优质水,就已经超过引水量了。弱水三千,杭州只取一瓢饮而已。 

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  2019年7月23日,金竹牌进水口围堰拆除现场。

  主体工程:113公里“地下水动脉”

  克服挑战打通百里“地下暗河”

  输水隧洞长113公里,是一条全线封闭的“地下水动脉”,同时,在输水线路上设有向建德、桐庐及富阳部分区域供水的分水口。

  值得注意的是,113公里的隧洞未设置任何加压泵站,完全依靠水流自身的重力全程封闭式自流输水。此举不仅节约能耗、降低运行成本,水流到达终点时还有富余的能量可用来发电,同时也避免沿程污染问题,保障了水质安全,可谓一举多得。

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  千岛湖配水工程输水隧洞纵剖面图 

  创下浙江水利建设史上两项“之最”的“超级工程”,在施工过程中,遇到了诸多“超级难题”。

  “在大山深处,炸出这条113公里长的‘地下暗河’,也是步步惊心”,朱奚冰说。“最后几公里,地质条件异常复杂,施工以每天1米不到的速度缓慢推进。洞里的地下水跟下暴雨一样,抽水机来不及抽,工人们几乎半个身子泡在水里施工,‘皮炎平’成箱成箱地买。”

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   洞内开挖(资料图)

  

  “最难的点,在金竹牌进水口的施工1标,是全国罕见的工程挑战。”朱奚冰说,难度来自两方面——

  第一,一般来说,水库的进水口都是在其未蓄水时候兴建,而这次,要在千岛湖这个已经蓄水的水库里,造一个进水口,条件制约很多;第二,施工1标更遭遇了岩溶地质,也就是喀斯特地貌,地质风险剧增。难以捉摸的地下溶洞、暗河,让施工危险重重,也是难上加难。

  2016年3月,金竹牌的施工支洞刚开挖不久,就遭遇地下暗河突水,勘探发现,此地有多条暗河贯通相连;一个月后,这里又挖到了一个巨大的溶洞,为了回填它,588吨混凝土被灌入其中,施工团队24小时开工,忙碌了50多天;没想到,5月3日发生了更惊险的一幕,带班长谢小江和工人们正在作业时,突然大量的岩石、泥浆喷涌而出,巨大的压力甚至让钢结构的台车瞬间变形。幸好,谢小江在第一时间大声指挥班组人员丢下手中器材,迅速撤离,否则后果不堪设想。 

  怎么办?

  工程邀请了国家南水北调工程原总工程师汪易森、水利部原总工程师高安泽等数位“大咖”多次实地勘查。专家所揭示的地质条件,比初设预判的情况,更为复杂不利。在专家建议下,进水口南移1公里,调整至非岩溶地区…… 

    经过不断的攻坚克难,经过无数脑力、体力和毅力的投入后,才完成了目前这条113公里长的隧洞。 

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  埋管施工(资料图)

  为了保障这一汪碧水的品质,工程还给毛坯的隧洞“精装修”——在洞壁上砌上50厘米厚的钢筋混凝土或者钢材,行话叫“衬砌”。“完成衬砌后,隧洞的密封性就会变得非常好了。尤其是当工程通水后,隧洞内水压会比外面高,水就不会渗进来了。”朱奚冰解释说。

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  钢衬段施工(摄于2017年1月)

  终点:杭州闲林水库配水井

  “超级碗”留住千岛湖水的品质好水

  输水隧洞内水的流速为每秒1米,这意味着,从隧洞起点的水流到终点需要20小时。20小时后,来自千岛湖的水,就到了隧洞的终点——位于闲林水库的取水口,被称为“超级碗”的所在地。

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  配水井施工(摄于2018年5月)

  “超级碗”其实是取水口的配水井,底部直径为50米、顶部直径120米、深35米,呈碗形,容量约20万立方米。“按照杭州目前的用水量,一天也只要喝掉15碗水。”千岛湖配水工程余杭工区负责人周骅表示,它是整个配水工程的核心枢纽:一头连着上游千岛湖的输水隧洞,一头连着条向下游送水的支线,将水送往主城区方向的水厂,以及萧山、滨江方向的水厂。   

  “超级碗”采用了“库中库”的设计,实现了让碗与库中的水,既可做到相对隔离,又可相互调剂。平时,千岛湖水只经过“大碗”向杭城供水,若工程需要大型检修,则可打开碗边的闸门,将闲林水库的水置换成千岛湖水,供杭城使用。 

  那么,经过113公里长途奔袭,流进“超级碗”里的千岛湖水,还能保持优良的水质吗? 

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   闲林水库“超级碗”(摄于2019年9月24日)

  

  “进水口选在金竹牌,因为该地湖面开阔,水质稳定,并且没有旅游航线经过。在千岛湖进水口附近,配有一艘装载水质自动监测系统的巡逻船,输水的各个节点,都有水质自动监测站,对水质进行实时监测。113公里输水隧洞全线封闭,不会有任何的污染。”朱奚冰说,“我们才是真正的‘大自然的搬运工’”。此外,输水隧洞还设置了7道事故检修闸门,均可作为拦截污染物质的防线,将风险层层阻隔。

  “我们运送的还只是‘原水’,要进入千家万户,还要经过杭州各大水厂的处理。”朱奚冰表示,2015年省市人大常委会就通过了《杭州市第二水源千岛湖配供水工程管理条例》,从立法层面确保了杭州近千万百姓的饮水安全。

  为了保护好这一湖秀水,千岛湖进水口划定了一级水源保护区,并布置水域和陆域警示标记及隔离保护设施,保证了原水的品质和安全。与此同时,今天上午举行的淳安特别生态功能区建设推进大会暨千岛湖配供水工程通水活动,公布了省政府关于同意设立淳安特别生态功能区的批复,进一步做好保护工作。

  

  

  

  


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