南水北调西线工程与国外工程海拔高度的比较

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：西线调水工程所在地区地面高程均在3000～4500m。马赫斯调水工程是目前世界上海拔最高的调水工程。工程预计2017年完工。由于莱索托高原调水工程施工难度大，工程质量要求高，因此，该工程的设计与施工均采用国际招标。为了确保工程质量和进度，莱索托高原开发管委会特聘加拿大国际工程咨询有限公司代表莱索托作为工程的设计和施工监理。

我国南水北调西线工程近年提出的方案是：将在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，从三条河向黄河上游干流合计调水170亿m3，供水范围为青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古和山西6省（区）。西线调水工程所在地区地面高程均在3000～4500m。由于黄河上游和长江上游分别位于巴颜喀拉山北侧和南侧，且长江上游各引水河段的水面高程较调入黄河的水面高程低80～450m，因此，西线调水工程需在长江上游河段筑高坝并开挖超长隧洞才能使长江水穿越分水岭巴颜喀拉山，到达黄河上游。由此可见，在高海拔、高寒地区建筑高坝和开挖深埋的长隧洞是西线工程的技术关键。根据我们所收集到的资料，国外共有三项调水工程建在海拔较高的地区，现分述如下。

（1）秘鲁马赫斯跨流域调水工程［6］。秘鲁于1971年开工建设马赫斯调水工程。该工程在安第斯山区建两座水库作为调水水源。一期工程是在科尔卡河上建孔多罗马水库，水库大坝高100m，坝顶海拔高程4185m，库容2.85亿m3，用于调节科尔卡河的径流；然后在孔多罗马水库下游约70km处的图蒂（海拔高3700m）建输水系统进水口建筑物，再修建全程约250km长的输水渠道和隧洞，把水送入西瓜斯河上游的皮泰进水口，继而分配给灌溉渠系，主要解决马赫斯平原的灌溉。这条输水线路要开凿穿越科尔卡河与西瓜斯河的分水岭安蒂斯山的隧洞，隧洞西端进口海拔高3600m，在山顶地面以下埋深1000m。这项工程于1974年开工，按1970年物价水平，工程投资为9.8亿美元，由秘鲁政府出资20%，国外贷款80%。全部工程于1985年完成。工程效益主要体现在灌溉方面。

二期工程是在亚马孙河水系上游的阿布里克河上修建安戈斯图拉水库，坝高105m，坝顶海拔高程4180m，库容10亿m3。通过17km长的隧洞和明渠将大西洋水系阿布里克河水调入太平洋水系的科尔卡河；建西瓜斯灌溉工程，投资1.8亿美元，由美国公司完成设计，1999年开工。两座水电站工程投资6亿美元。

马赫斯调水工程是目前世界上海拔最高的调水工程。它将上述两座水库的水汇入科尔卡河，通过89km隧洞和12km明渠，将水调入西瓜斯河。输水工程设计流量34m3/s（加大流量39m3/s），输水隧洞起始水位为3740m，终端水位为3369m。利用约2000 m落差建两座水电站，装机650MW（380MW+270MW），年发电22.6亿kW·h，为阿雷帕省等地供电。发电尾水进入西瓜斯河，用于发展灌溉。马赫斯和西瓜斯灌区规划灌溉面积5.7万hm2，远景规划7万hm2，均从西瓜斯河皮塔伊水闸引水，水位1600m。

马赫斯调水工程建在海拔3500～4200m的安第斯高山地区，山高谷深，地形破碎，地质构造复杂，外加高山缺氧，工程十分艰巨，建设难度非常大。

（2）南非莱索托高原调水工程［7］。计划在海拔1600～2100m的高原新建6座大坝、4条大型引水隧洞和3座大型泵站。引水隧洞和引水渠总长约500km。该工程分四期进行：

一期工程分A和B两期施工。A工程内容有：公路及其他基础设施建设；建高原调水主体工程即卡齐坝。该坝为混凝土双曲拱坝，坝高为185m，库容为19.5亿m3，坝顶长为700m，大坝共浇筑混凝土232万m3。该坝为非洲大陆第一高坝。完成穆埃拉水电站一期工程，水电站装机72MW，采用地下厂房结构。电站主厂房（长59m×宽15m×高30m）建在山体内部。厂房基岩为熔岩流形成的火成玄武岩，上面覆盖克拉伦斯砂岩；这种地质带在高程1820m和1870m之间相接。除上游调压井和压力隧洞的一部分外，整座电站及尾水池蓄水坝都建在克拉伦斯砂岩地质带上；建设55m高的穆埃拉混凝土重力坝（形成尾水池）；开挖两条共长82km的引水隧洞，其中卡齐坝通往穆埃拉水电站的引水隧洞长45km，穆埃拉水库通往阿什河（法尔河流域）的引水隧洞长37km，调水流量18m3/s。B工程内容：建马楚库引水工程；145m高的莫哈莱混凝土面板坝（库容为9.58亿m3）及从莫哈莱水库至卡齐水库的自流式引水隧洞和一座连接马楚库-卡齐水库引水隧洞的堆石坝；同时，将穆埃拉水电站的装机容量增加到110MW。

二期工程将建马萨伊水库大坝（库容33.06亿m3）及一座连接马萨伊水库和卡齐水库的抽水泵站，通过泵站从马夏水库抽水入卡齐水库，同时开挖一条尺寸相同的并行引水隧洞，使一期A工程的调水量翻倍；进行穆埃拉水电站二期工程施工；马萨伊水库-卡齐水库引水隧洞及卡齐水库-穆埃拉引水隧洞二期工程；穆埃拉-阿什河输水隧洞二期工程。工程预计2008年完工。二期工程竣工后，其引水流量将增至55m3/s。

三期工程包括建措埃里克水库大坝（库容22.24亿m3）和一座连接马萨伊水库的泵站。通过泵站从措埃里克水库提水入马萨伊水库，然后从马萨伊水库再提水进入卡齐水库。修建措埃里克-马萨伊水库的输水隧洞。工程预计2017年完工。

四期工程包括兴建恩托阿哈伊水库大坝和一座连接措埃里克水库的泵站，通过恩托阿哈伊水库逐级提水最后进入卡齐水库。同时修建恩托阿哈伊-措埃里克引水隧洞。全部工程预计2020年完工。整个工程完工后，引水流量将达到70m3/s。

由于莱索托高原调水工程施工难度大，工程质量要求高，因此，该工程的设计与施工均采用国际招标。一期工程的设计分别由南非、英、法专家组成的莱索托高原工程顾问咨询公司；德、英专家组成的联合顾问公司；德、南非、英专家组成的高原隧洞联合开发公司及南非高原引水隧洞工程咨询公司承担。工程施工则由意大利、美国、英国、德国、法国、瑞士和南非等国组成的三个国际工程承包公司承建。为了确保工程质量和进度，莱索托高原开发管委会特聘加拿大国际工程咨询有限公司代表莱索托作为工程的设计和施工监理。

（3）澳大利亚雪山工程［8］。该工程共有16座水库，总库容约为84.7亿m3，有效库容为69.1亿m3；12条隧洞，总长约为145km；7座水电站，其中2座地下式，1座抽水蓄能式和1座抽水泵站（抽水流量25.5m3/s）以及80km的输水渠（管）。该工程的大部分水库和所有隧洞都是建在海拔1000～1500m的高程上。

雪山工程由南北两条引水支流组成。北支从位于雪山东坡的斯诺伊河上游的尤坎本河以及马兰比吉河和位于西坡的墨累河上游支流图马河三条河引水到马兰比吉河上游支流蒂默特河，用于供水、发电和灌溉。坦坦卡拉水库拦蓄马兰比吉河上游部分水量，通过16.64km输水隧洞把水引入尤坎本湖，由此再经过22.2km输水隧洞把水引入蒂默特-旁德水库；从图马水库引水经过14.3km输水隧洞进入蒂默特-旁德水库。汇集于蒂默特-旁德水库的水经隧洞引入蒂默特三座梯级电站和劳宁电站。发电尾水泄入蒂默特河并汇入马兰比吉河，供下游灌溉用。该工程从尤坎本湖到蒂默特-旁德水库为双向引水线路。

南支通过23.5km输水隧洞，把尤坎本湖水输入水库。为加大水量而建金德拜恩抽水站，将斯诺伊河上的金德拜恩湖水抽入艾兰本德水库。又从此引水经14.43km输水隧洞到吉黑河下游，向墨累河2座梯级电站和斯诺伊河上游1座水电站送水。发电尾水泄入墨累河，供下游灌溉用。该工程从尤坎本湖到斯诺伊河的输水隧洞为双向引水。

就海拔高度来说，从上述三项调水工程来看，海拔最高的是孔多罗马坝，坝顶海拔高程4185m，可以说与我国南水北调西线工程的海拔高度不相上下，但是，孔多罗马坝的坝高只有100m，而我国西线工程的联叶坝是348m，可谓相差甚远。这样一比较，我国西线工程位于高寒地区，具有高寒、高海拔、高坝的三高特点。这三高问题就决定了西线工程是当今世界水利工程中施工难度最大的工程。但与国外同类工程相比，我国西线工程还有一些额外的优势。这就是西线工程可在长江和黄河的源头对两大流域进行水量调节，大大增加黄河的水量。由于我国已在黄河中、上游建设了许多梯级水电站，可利用调来的客水增加黄河的水力发电量而无需增加水力发电设备的投入。这样，可额外增加调水工程的效益。此外，由于调来的客水清澈透明，含沙量极低，与黄河水混合后，可增加水流的挟沙能力，从而有可能改善黄河下游河床的冲刷能力。

南水北调西线工程与国外工程海拔高度的比较

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