南水北调工程是如何将水引入地势较高的北方的？

如何流过一千多公里路程

中线总干渠长1277千米，渠首水位147.38米，终点团城湖水位49.5米，输水线路如此之长，调水规模如此之大，落差却只有不到100米，可见长江水要进京，有多么的不容易。

南水北调中线的特点是，全程采用“自流”方式，即让水自动北流。为了减少沿线的水头损失和渗漏，渠道全线按不同土质，分别采用混凝土、喷浆抹面等方式进行全断面衬砌。总干渠黄河以南纵坡1/25000，黄河以北1/30000至1/15000。

为了达到渠道纵坡要求，实现南水自流向北，遇到地势高的地方就要削平，所谓逢山开路。河南境内的方城垭口是南水北送的咽喉要地，早在北宋时，宋太宗就想从方城垭口挖通渠道，引水北上，据传当年征调10万人挖了一百多里，终因土硬石坚，未能成功，千年之后这一难题终于被攻克。

遇到地势低的地方，则需要遇水架桥，渡槽就是这所谓的“桥”。渡槽，也叫过水桥，是输送渠道水流跨越河流、沟谷、洼地、道路等障碍的架空水槽。

北调水如何跨过河流和道路

为保证渠道内的水不受沿线河流水的污染，中线工程渠道主要采用渡槽等方式横跨河流。位于河南鲁山县内的沙河渡槽是当今世界上综合规模最大的渡槽，被誉为“世界第一渡槽”。它横跨沙河、大浪河、将相河三条大河，全长9.05公里，如同一条巨龙横空，是中原大地上的一道奇观。沙河渡槽也是中线工程中规模最大、技术难度最复杂的控制性工程之一，单是将重达1200吨的U型渡槽安全运输、吊装到沙河之上，就已经是一项重大工程难题。最终这一难题被工程师们克服，创造了水利工程施工史上的又一奇迹。

这里也要介绍一下另一种河渠交叉建筑物——倒虹吸。当渠道与道路或其它河渠高程相近，需要平面交叉通过时，需要一种建筑物引导水流从道路或河渠底下穿过，此建筑物就是倒虹吸。倒虹吸的上游入口高程稍高于下游出口，其工作原理是借助上下游的水位差，使水流先下降再上升通过建筑物。其原理类似于虹吸，但不用人为制造真空，因而应用广泛，中线工程总干渠穿越白河干流就是采用倒虹吸工程。

长江水是怎样穿过黄河的

中线穿黄工程位于郑州境内，是人类历史上最宏大的横跨大江大河的水利工程。来自丹江口的清泉要从黄河的滚滚浊流之下穿过，工程难度之大可想而知。

穿黄工程是南水北调总干渠穿越黄河的交叉建筑物，不仅规模大，其建筑物的布置、形式等直接与黄河河势相关。专家在确定设计方案时对过河建筑物型式（主要是渡槽、隧洞）以及穿黄线路的选择进行了大量的论证工作，最终选择了盾构隧洞方案。

黄河河床物质主要为第四系粉质壤土、粉细沙、细沙和中沙，在这样的底质下，在地下35米深处，挖掘外径8.7米、长4250米的圆形隧洞，将面临盾构始发、盾构机长距离掘进、大型深竖井施工等技术难题。事实上，在隧道施工过程中，掘进不到1000米时，盾构机就出了问题，付出巨大代价邀请德国厂家现场维修之后盾构机才继续投入使用。耗时5年之久，穿黄工程才得以贯通，长江水与黄河水得以实现有史以来首次“擦肩而过”。

什么是PCCP管道工程

PCCP管道全称预应力钢筒混凝土管，是在带钢筒的混凝土管芯上，缠绕预应力钢丝，并喷以水泥砂浆保护层而制成的。

南水北调中线京石段惠南庄——大宁段PCCP管道工程，是继利比亚“大人工河工程”之后，国际上又一次大规模采用直径达4米的PCCP的工程项目，而且如此超大口径的双排、大埋深管道工程，在国际上尚无先例。

本工程的难点在于管道口径大，如此大口径的管道从制造到安装在国内都属首次，需严格控制管道制造质量和安装精度；此外，管道体积大，运输难，其最大外径达4.852米，这样的尺寸用不着交警阻拦，路上的天桥涵洞就将管道拦下了，为此本工程就近建设制管厂并设计了专用运输道路；大口径也导致单管重量最高达77吨，吊装难度极大。虽然本工程存在众多难点，但由于PCCP管道的“5高”性能（高强度、高密封性、高耐久性、高抗渗性和高性价比），加上安装简单快捷，工程师们对它青睐依旧，使得国内PCCP管道工程技术取得新的突破。

露天的河道，水分的蒸发量超大，特别是在夏天，你看，1432公里远的中线工程，一路上得蒸发多少水分啊？这样是不是让南水北调的效果大打折扣呢？
还有，因为采用露天河道，这么长的路程，一定会受到很多的污染，包括来自大气的污染，以及其他诸多的污染源。
采用地下水管就没有这些烦恼。水分的蒸发量小，而且也不怕受到污染，这多好啊！
殊不知，采用地下水管，它也有不少缺点，有些缺点还是很不现实。
1.成本高。我们以起点在丹江口水库的中线为例，1432公里，如果全部都铺设地下水管，那么，这1000多公里的水管得多少费用呢？而这些水管的质量得有保障，水管的大小，还要经过科学的论证，太大了，又太浪费，太小了，又达不到南水北调的要求和效果。
关键是成本高了，但质量能不能够保证，风吹雨打，能耐多少年？

首先最简单的抗震，南水北调工程从长江流域一直到京津、山东半岛，跨度之大世界绝无仅有，这么长距离的工程，中途势必要经过多条断裂带、地震带，如果采用地下管道方式，一旦发生地震将造成不可逆的坍塌，以东线为例，中途就经过著名的郯庐地震带。再一个，南水北调中线、东线都位于人口密集的平原区，该区域地面生产劳作非常密集，那问题来了：挖深了涉及地面水塔加压，工程量、成本将倍数增长，而挖潜了地面密集活动情况下很容易塌方。
引汉济渭
再一个是故障维护，不可否认我国已经修建的水利工程，很多都是采用地下管道的方式（输水隧洞），比如引汉济渭工程、滇中引水工程等，都采用了大量地下隧洞，但这些隧洞皆是依托自然山体，更准确地讲叫做“山体隧洞”，大型盾构机开凿后空间很大，后期维护完全可供人力设备进入。但南水北调东线、中线皆位于我国平原区，平原区开凿隧洞没有山体地形依托，只能是走地下暗道，暗道后期一旦出现问题，不但排查工程量大，维护更复杂，不可能每次维护都挖开地面，那将严重影响地面生产作业。

南水北调中线的特点是，全程采用“自流”方式，即让水自动北流。为了减少沿线的水头损失和渗漏，渠道全线按不同土质，分别采用混凝土、喷浆抹面等方式进行全断面衬砌。总干渠黄河以南纵坡1/25000，黄河以北1/30000至1/15000。

为了达到渠道纵坡要求，实现南水自流向北，遇到地势高的地方就要削平，所谓逢山开路。河南境内的方城垭口是南水北送的咽喉要地，早在北宋时，宋太宗就想从方城垭口挖通渠道，引水北上，据传当年征调10万人挖了一百多里，终因土硬石坚，未能成功，千年之后这一难题终于被攻克。

遇到地势低的地方，则需要遇水架桥，渡槽就是这所谓的“桥”。渡槽，也叫过水桥，是输送渠道水流跨越河流、沟谷、洼地、道路等障碍的架空水槽。

南水北调东线工程是通过泵站将水一级一级送到北方的。目前是送到江苏北部，及山东，远期送到天津。

而中线工程基本上靠自流，因为丹江口水库的水位高于150米，目前有165米，而北京的地面高程约为50米左右。

另外东线工程的水不到北京。中线工程的水按规划只有十分之一分给北京，河南及河北的分水量都达30%以上，天津也有十分之一左右。目前北京分得多的原因是，沿线的毛细渠道还在完善。另外就是各地愿意抽地下水，因为便宜，而用南水更贵。

南水北调工程是我国的战略性工程，非常浩大，目的在于解决中国北方缺水的困境。我们南方一到夏天经常出现洪涝灾害，暴雨连绵，而北方到了夏天经常会有干旱情况，南方和北方的农业都会受到威胁，如果能够让水源均衡调度，就可以获得双赢的局面。另外，北方700多万人口饮水质量将获得根本性的变化。