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2018-09-24 12:31 来源:国 华新闻网

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本期嘉宾

陈厚群

中国工程院院士

国务院南水北调工程建设委员会专家委员会主任

时间:9月1日

策划制作:杨淼

访谈精粹

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文字实录

  主持人:大家好,欢迎大家收看中国经济网“江水北流3000里——南水北调中线工程大型报道”特别访谈节目。南水北调是优化我国水资源配置,促进经济社会可持续发展的重大战略性基础工程。大家都知道,南水北调中线工程主战场是在黄河以南,工程施工建设过程当中,经历了一系列的技术难题,比如说膨胀土、高填方、高地下水位等,这些技术难题经过了工程技术人员的层层突破.今天我们邀请到了中国工程院院士陈厚群先生,为我们大家一一解读,欢迎您,陈院士。今天我们的演播室里还有另外一位嘉宾,她是我们的嘉宾主持,来自经济日报社农村新闻部的主任李力女士,也同样欢迎您。

 

  李力:你好,观众朋友大家好。

 

  主持人:陈院士,在1952年的时候,咱们毛主席曾经说过“南方水多,北方水少,如果可能,借点水来也是可以的”这样一个宏大的构想,后来经过了多年的考察论证之后,这个构想变成了现实,现在南水北调规划了三条线路,东线、中线、西线,西线还在论证当中,当然东线和中线已经是开工了。现在我想请教您一个问题,东线和中线相比,在调水的过程当中,哪条线路对抗震的要求可能更多一些?

 

  陈厚群:南水北调确实是对我们国家来讲,要解决北方水资源短缺这样一个问题,要来进行优化调配水资源这样一个重大的战略性的工程,在世界上来说,应该说是世界上规模最大,受益人口最多,受益面积最广的一个重大的水源工程,也可以说是功在当代、利在千秋、惠及子孙后代的重大工程。因为我们国家是一个多地震国家,所以无论是现在的中线、东线,都会遇到地震问题。那么从东线来看,主要是存在一条比较著名的郯庐大断裂,郯城在1668年的时候,曾发生过8.5级地震,震中烈度达Ⅻ度,所以在这个断层附近,肯定是地震密度比较高的。从现在的我们现行的《中国地震路区划参数图》来看,工程区分布于基本地震动峰值加速度0.05g~0.30g,相当于基本地震烈度Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ度区。

 

  因为东线主要是提水、输水的,这个主要是很多泵站、闸这样一些建筑,从河道来讲,河道以宿迁南-骆马湖北侧的0.30g、睢宁站上-废黄河北堤的0.15g~0.30g为最高;建筑物以徐运河的睢宁二站和骆马湖的皂河二站的0.30g为最高。东线大概是这样一个情况。

 

  那么中线的话呢,它的整个为分黄河以北、黄河以南,从地震来讲,它的趋势是叫北强南弱,就是黄河以北地震比较强,黄河以南相对来说就比较好一点。

 

  主持人:北强南弱。

 

  陈厚群:北强南弱,北强的话,重点就是因为我们地震分很多构造区,从历史上看,历史地震比较多的,主要是华北构造区和山西构造区,那么华北构造区现在好像是近年来稍微比较平缓一点,重点的还是在山西构造区。总干渠划分的工程段中,以黄河北-漳河南114.7公里的和北京段55.6公里的基本地震动峰值加速度0.20g为最高,相当于地震基本烈度Ⅷ度区;占沿线总长的13.3%;其余黄河北有203.7公里为0.15g;占沿线总长的16%,相当于地震基本烈度Ⅶ度区;其余都是0.10g及以下的。所以您说这两条都存在抗震问题,有关方面在实际方面,都对这个中线也好、东线也好,抗震安全都是高度关注的。

 

  按照我们现行的抗震设计规范来讲,这两条线的河道也好,渠道也好,建筑物也好,都是按照基本烈度来进行抗震设计的,凡是存在这个抗震问题,都进行抗震设计。但是对于一些重大工程,比如像穿黄,像丹江口大坝加高,这些重大工程呢,我们不完全按照这个中国地震参数区划图来定的,都是专门进行了地震危险性分析。所以像穿黄工程,我们经过了地震危险分析,是由地震部门详细勘察以后给出来的,我们是按照用概率来讲。在50年内,超越概率是5%,这是我们现在规范规定的,对这些重大工程的设防水准,穿黄大概是0.15g,是根据地震危险分析,那么像丹江口大坝呢,在南边相对低一点。

 

        主持人:根据不同的地形地貌进行不同的设计。

 

        陈厚群:对,由地震部门来根据地震地质条件进行详细勘察以后,然后进行地震危险分析,确定了产生各种地震加速度的概念,我们根据实际的概念水准,来确定当地的设防水准,这是按照现行规范。这些工程都是按照地震部门给出的设防标准,然后按照我们水工建造抗震规范的要求进行抗震设计,来保证它的抗震安全的。从地震来讲,东线最高可以达到0.3g,但是它区域比较小,那么东线的工程,很多都是利用已建的一些工程河道等,所以这个新建主要增加了一些泵站。而中线的话,完全是新的一条线路,所以它渠道也好,建筑也好,数量很多。

 

  主持人:中线工程全长1267公里,跨越大小河流达到160多条,整个工程中各类交叉的建筑,达到了1800多座,其中还有刚才您谈到的,3到4公里长的穿黄工程,所以说工程十分复杂,也十分浩大,一旦某个环节出现震害损坏的话,后果不堪设想,所以咱们设计之初,是不是也考虑到了工程的复杂性,进行了缜密的考察,缜密的设计,也确保中线工程的整个工程质量安全。

 

  陈厚群:对,因为我们国家重大的水利水电工程的话,都是有它的设防标准,都有规范规定的,主要就根据工程的重要性,以及它万一有损害的话,它的危害性,主要是根据这两个来定它设防的等级,有设防等级级别的,这些工程都根据它的重要性,确定了它的设防等级级别,然后按照规范来给它设防的。

 

  李力:您刚才介绍的这个南水北调中线和东线一期工程的抗震情况,介绍的非常清楚,您这两条线路沿线您都去调研考察过多次吧。

 

  陈厚群:对,因为我参加南水北调专家委员会,我们都要对沿线这些工程,经常要去进行调研,要去进行检查和评估,所以基本上都到现场调研考察过。

 

  李力:那么作为水利工程的抗震专家,有很多网友问了很多敏感问题,我想今天问您一下。很多人质疑,汶川地震、芦山地山,包括前不久鲁甸地震,认为给大型水利工程建设有关系,您如何看待这个问题,希望您能给网友、观众解答一下疑问。

 

  陈厚群:这个我个人觉得呢,就是牵扯到水库跟地震的关系,就是有所谓水库地震的问题,是不是造了水库,一定会发生地震呢?不完全是这样。因为世界上现在已经有几十万座水坝,我们国家也有8万多水坝,到目前为止,由于水库蓄水发生地震的,能够确认的也就是100多座,其中有些还有争议的。所以因为造高坝大库而引发水库地震,这种概率是非常小的,这是一个问题。一般造了水库以后,为什么会对地震有影响呢?一般分为两类,一类我们叫做非构造型的,一类叫做构造型的。非构造型的主要是这样的,如果你这个水库库区存在着一些像岩溶、石灰岩地区,或者古时候也好,现在也好,存在一些废弃的矿洞等等,这些水库水位上升以后,它一泡水以后呢,就会发生塌陷或者甚至于气爆这些情况,会引起一些地震。当然还包括地壳表面的一些比较破碎的岩体,应该重新调整,所以这些情况,一般它的震级不会超过3、4级,我们叫做非构造型的水库地震,这种地震的话,只要存在这种地震条件,蓄水以后有可能发生,那么三峡也发生了这样的地震,但是它对建筑、复建工程没有太大的危害,因为它震级比较低。

 

  另外一类我们叫做构造型的,造了水库为什么会发生地震呢?现在完全从理论上,世界上也没有得到很好的解决,还进行探索中间,有人说你的水库这么重,重量压出一个地震来,这个是不正确的。水库哪怕是一两百米、两三百米水库的水头的话,它的重量跟我们地壳的重量是不是一个量级的,我的看法是水的重量是压不出这么大地震来的。主要的可能性就是库水,如果你库区有发震断层存在,没有建水库也可能发地震,但是这个断层由于水进去以后,水渗到深度的时候,我们知道会产生孔穴压力,这样就是减少了断层之间的摩擦力。另外断层的摩擦系数也因为泡了水以后也会有所减弱,从而引起断层错动产生地震。

 

  这种地震通常要有条件,有三个条件。一个水库库区,我们所谓库区是离水库库外10公里范围以内我们叫库区,这个库区确实有发生断层存在,就是有区域性的断层能够引发地震,另外有很多断层它是古老的,甚至不活动的,它不一定有地震,那么发震断层,第一个条件,库区有发震断层;第二个条件呢,这个发震断层,它本身已经接近极限了;那么第三个就是库区库水有向深层渗透的条件,那么如果具备这三个条件,可能发生刚才说的,把这个地震引发起来,那么在国际大坝委员会,现在统一称这个叫做触发地震条件就是刚才说的具备这三个条件,水库蓄水可能触发,这样的地震,因为它所触发的是你天然地震,你没有水库的时候它也会有地震,它只不过是可能没被触发,这个地震的震区是受到天然断层的限制,因为它不可能超过它,只是触发它,这个就是构造型的地震。

 

  从三峡工程来讲,像刚才说的汶川地震,曾经也说三峡有关,其实我认为这个毫无关系。首先它们没有构造上的联系,根据我们国家划分的地震构造区,那么汶川地震是在青藏高原构造区,而这个是三峡区的华南构造区,这两个没有构造上的联系。第二个,从三峡大坝到汶川大概700公里以上,库尾是重庆,还有300公里,所以水库渗透一般到第一分水岭就为止了,所以说它不可能越过几百公里,来影响汶川地震,我认为这个不可能。所以应该说汶川地震跟三峡没有任何关系。

 

  李力:所以说我们很多的观众和网友,也不要太偏听偏信,盲目担忧,要相信科学。

 

  主持人:应该说水利工程建设,总体来说还是利大于弊。

 

  陈厚群:那肯定的。

 

  主持人:刚才我们说到南水北调中线工程抗震安全关系重大,当然在施工的过程当中,有很多技术方面的设计领域,在国际市场上,就是在全世界范围之内,好像都没有借鉴的这种例子,咱们是在摸着石头过河,在摸索当中前行,所以每一步都是非常艰难。正是在这样的条件下,咱们也是克难攻艰,层层突破,带来今天这样的成绩。

 

  李力:陈院士,您认为从工程的角度来讲,我们南水北调中线工程一期工程,都遇到了哪些大的拦路虎。

 

  陈厚群:因为我们知道南水北调这样一个世界最大规模的调水工程,确实是我们碰到很多,可以说前所未有的,或者世界上还没有很好解决的这些难题的挑战。比方说从东线来讲,我们主要碰到,因为它很多利用现有的河道,怎么保证这个水质能够达到饮用水的水质标准,另外呢,我们因为要提水,长江的水到北方去的话,因为地势高,要提上去,所以有低水头大流量的很多泵,这些是我们碰到的一个难题。中线的话呢,问题就更多一点。

 

  李力:中线是自流的。

 

  陈厚群:中线是自流,因为东线提水需要很大量的电能,中线因为我们是利用丹江口水库的水资源,就是长江的支流,汉江上面的丹江口水库,我们把丹江口水库架高,加高14.6米,那么我们可以得到100多亿库容的水存在那儿,把这个水就是引到北京来的话,它中间的落差,就是利用它自己的落差,因为水从高处往低处流,它可以自流,不需要泵提,所以这样。但是这里面就碰到一系列的问题,因为自流的话,它要有一定的坡度,一定的坡降,就是输水道的话,要有一定的水头,它才能够顺着往下流,这个跟地形有关系。实际上天然的地形不可能完全符合你的要求,因此我们会碰到很多问题,比如说我们有的地方要填起来,叫高填方,有的地方要挖,深挖方,中间这个湖北也好,河南也好,河北也好,我们都有这些,我们是沿着太行山的东路这个地方,这一带的话,土质有很多膨胀土,这是一个难题,下面我还解释一下。

 

        主持人:我们业内都了解膨胀土是一个世界性的难题,但是究竟这个膨胀土是一个什么样的概念,它到底难在哪儿?

 

        陈厚群:对,这个膨胀土的话,这种土质的话对含水率非常敏感,高黏率的,这种呢,老百姓有时候说它是叫做雨天一团糟,晴天一把刀,也就是说湿的时候,有水分以后呢,它就是很黏的,但是你把它干了以后,它就是很干,这样一干一湿的话,几次一来,它强度就不断降低,所以说这种对含水率非常敏感这样一种土,所以从工程上很难办,你要保护它的水分不要有很大的变化。因此呢,用这种土我们搞铁路、公路经常也碰到,所以要很好处理,保证它这个强度,就是保证它在适当的含水量,不要有重大的变动,这方面我们要采取很多措施。现在我们在南水北调上比较普遍采用的,一个就是我们施工的时候,我们注意开挖以后要进行保护,要防水要排水。

 

  主持人:边开挖边保护。

 

  陈厚群:边开挖边保护,我们要换土,换成一层土,就是在膨胀土里面掺了水泥,这样就改变它现状。另外对于这些用膨胀土做的渠道的话,如果需要的时候,我们经过核算,如果水还不够的话,我们要一般要用锚杆或者用混凝土框架格子把它拦起来。

 

  主持人:这个过程非常细致,采取了一系列的技术。

 

  陈厚群:包括设备,包括我们要把它拌均匀,包括含水量要适中,要晒干,这些就是南水北调工程采取了很多措施。首先呢,就是对这种土的性能,包括它的特性,包括怎么来试验它这些特性,然后改变,做了大量的研究工作,相应给这种土的施工要求、规程、准则,这些施工准则都制定出来以后,然后严格要按照这样的要求进行处理,所以这是一个例子,就是膨胀土这样一个特例。

 

  主持人:膨胀土是拦路虎之一,刚才您还谈到拦路虎还有什么?刚才谈到东线工程当中咱们说到,它的输水方式是通过13阶梯泵站这样的一种形式,逐一把这个水从南方调往北方的。

 

  陈厚群:对。

 

  主持人:但是中线工程的时候,就实现了全线自流,这个自流您谈到了一个概念就是坡度,对坡度的要求更多一些,能不能给大家详细介绍一下。

 

  陈厚群:它要按照一定的坡度,它才能够流下去,要保证流量,要有一定的水量,自然要有一定的速度,这样水就能沿着渠道送下去,要保证这个坡度的话,所以有的地方要挖,有的地方要填,这样我们碰到另外一个问题,比如说高填方,有的地方你过去它凹下去了,那么你要把土填起来,要做成这个渠道两边的话,要填土这样的。

 

  高填方,也有一定要求,我们这个怎么保证,等于是我们填出来一条渠道,就是用于河道了,所以对它的稳定,包括渗流稳定,都要经过专门的设备计算,采取很多措施,包括排水这些要求,这些是高填方,特别是高填方的渠道,如果经过有城区的,那么这个就更加要。

 

  主持人:这也是我想问的问题,说到高填方这样一个拦路虎的话,其实在南水北调中线工程当中还是比较突出的,您比如像我们河南开封,它本身黄河从开封周边过的时候,被称为地上悬河,因为它超过了开封城区大概高差有10米左右,但是在咱们南水北调中线工程,牵扯到高填方路段,刚才您也谈到大概有620公里左右,也意味着在很多地方都要修高出地面很多的,最高的地方您也谈到了是23米,还有一些需要经过主城区,比如焦作,穿城而过,这样经过人口密集区的这样一个水利工程,它会有一些隐患,大家也会有担心,如果说这个工程质量或者工程设计出现一些问题的话,后果不堪设想,在这方面,咱们有没有特殊的加固设施。

 

  陈厚群:首先我们高填方一定要保证施工质量,因为南水北调一整套质量保证体系,从政府的监督,然后我们集中分析,这样政府就有一系列的机构,比如南水北调办我们有监督室,有监管中心,然后还有稽查大队,从政府的这方面严格控制质量,然后我们各个项目部也有专注到质量保证体系的保证,另外还有监理,还有施工。那么第一线的施工呢,我们全是三检,三检的话,你这个施工质量首先是完成现场工作,首先要自检,然后施工员还要复检,监理还要进一步检查,要完全三检这样严格的程序,这是施工的角度。还有监理要检查,要验收,从施工单位有三检,加上监理,再加上监管单位的一套检查系统,所以这方面我们首先要保证质量,优化社区,保证质量,这是第一步。

 

  第二步,这些高填方呢,它因为有很多交叉建筑,这些交叉建筑通过高填方的话呢,一定要保证它的渗透稳定性,要经过严格审查。另外就是在这些交叉的地方,我们要留出缺口,把这些建筑搞了以后,然后再要填补这些缺口,这些接头的地方非常重要,一般我们要求坡度缓,必要的时候还要做赤潮,另外要求刚柔两种材料结合,一定要把这部分做好,要做实。再有就是质量检查要保证,所以采取这一系列措施,来保证我们填方,包括填方每一寸填的过程,我们现在自动监控,这一套设备也都用上,所以在质量上要严格保证高填方不能有任何问题。

 

  除了这个以外的话,我们也研究了,就是说万一有什么出现特别的应急事件,这些应急事件当然方方面面都有,也包括地震,这些都制定了应对这个应急事件的处理方案,一般要做出应急预案,包括组织上的,包括技术上的,包括设备、能源、队伍这几个方面,包括像地震的话,对重大工程,国家有地震法,就是要求对重大工程,应该有地震应警员,如果发生超过我们设计地震预期,因为大家知道地震预报是世界性难题,我们现在很难准确预测,一旦超过的话,如果发生什么问题的话,我们立刻就采取应急预案来应对。所以这些措施围绕一个主题,就是要保证工程的安全。

 

  主持人:尽可能做到万无一失。

 

  陈厚群:对,从我们力所能及的方面,一定要尽最大的努力来保证安全、保证质量,做到万无一失。

 

  主持人:刚才陈院士给咱们介绍了拦路虎之一有膨胀土,还有高填方,他还说到高地下水位这样一个概念。

 

  李力:陈院士,您讲那个高地下水位,也遇到了这个拦路虎,那么高地下水位,应该说也是我们不能回避的一个难题,中线工程沿线穿越高地下水位的渠段大约有470多公里,而且其中地下水位高于设计的水位的渠段有160公里,如果这个问题处理不好,会出现什么样的隐患,我们应该怎么解决这个问题呢?

 

  陈厚群:高地下水位,沿路1000多公里长,有一些段,就像你说大概有三分之一以上的话,地下水位比较高,这种地下水对我们渠道来讲的话,一个我们担心这个地下水位如果高了,下面的浮力就大了,对我们渠道的底板就会造成危害,它会把它托起来。因为我们渠道里面的水高层是一定的,如果你超过它呢,它就把它顶起来了,这是对工程有害的。当然牵扯到质量的问题,排掉这些地下水,也牵扯到经费的问题了,我们现在对这些高地下水段的处理的话,大概是分两种情况,一种主要靠地下水,因为南水北调一渠清水往北流的话,这个地表水我们是不能跟渠道那边输送的水流是不混的,不能混的,当然通过很多交叉建筑,地下水也不能够让它渗进来,如果不达标的话。

 

  所以呢,首先我们岩洞水达不表饮用水的标准,这些地下水一定要排掉,我们要往排水沟,还有一些排水设备,把地下水位降下来。如果有一段地下水比较好的,水质比较好的,达到饮用水标准,我们就降低标准,允许它向渠道内排,内排以后使其达到平衡。

 

  主持人:通过这两种方式达到资源的合理利用。

 

  陈厚群:就是减少不必要的经费。这也要有一个限度,如果你渗流量过大的话,超出的那部分还是要抽排,所以我们把地下渗透水分成这两类:达标与不达标,达标的时候允许它可以内排,内排如果渗流量大的时候,我们再把它抽掉,所以地下水,我们都是高地下水采取这样的措施。

 

  主持人:应该说这个过程当中,对水质的监管就特别重要。

 

  陈厚群:水质我们一定要严格,因为丹江口的水质都是达到二类,都是很好的,完全达到饮用水的标准,整个源输送过程里边,因为我们是闭合的,我们不跟地表水接触,地下水通过刚才这些措施的话,也是保证地下水,如果它有个别进入到渠道内,一定要达到这个,所以沿途地下水的水质,要严密监测来控制。

 

  主持人:您谈到的中线工程面对的拦路虎,面对的难题还有丹江口大坝的加高工程,您谈到坝体整体加高了14.6米左右,应该是2005年9月开工的,这个工程开工以来就倍受关注,因为面对的难题实在是太多了,有渡汛标准高,施工难度大,新老混凝土结合困难等等,这些都是世界性的难题,这些问题该怎么攻破?

 

  陈厚群:确实,这是个我们面临的很大的挑战,因为当然世界上也有坝加高的例子,但是丹江口这样的一个坝它有一个好处是什么?它在原来设计的时候,已经考虑到今后要加高,所以它基本部分已经考虑了加高的需求,所以我们不需要把基础挖起来,但是上部要提高,我们要加高14.6米,就是要把这个水位,要从152米提到170米,我们可以增加库容,大概是从200亿提到330亿,大概增了100多亿的库容。我们现在初步定的是年平均大概调95亿立方水,这个加高过程里边碰到这些问题,首先当然防汛这个标准较高,因为它已经在运行,不是施工期间,施工时间我们防汛的标准就低,但是这个是运行期,这是一个要求。我把它概括有好几个特点,一个时间上,它施工的时间受到很大限制,另外你要考虑到新老混凝土结合,温度控制的要很严格,因此我们有好多工作只能在低温条件下。所以说在时间上,你要受到这两个制约。空间上也是这样,因为你不能像新建工程,你要在已建工程的基础上,施工场地比较狭窄,还有干扰,所以说这又是一个困难。

 

  再有一个困难,就是你既施工又要运行,你必须要保证运行的要求,正常运行,但是施工肯定有干扰,那么怎么协调好这两方面的要求。还有一个困难,丹江口一期工程是上个世纪50年代就运行,那个时候设计规范,到现在经过五六十年以后,我们规范很多都更新,补充了、修订了,这两个规范协调也是一个困难。所以这是从设计管理层面的话,会有这样一些特殊性,另外技术上也有很多难点,因为过去有历史原因,老坝存在一些裂缝。

 

  主持人:裂缝怎么处理?

 

  陈厚群:这些裂缝我们经过非常仔细的调查,几乎把所有的裂缝都调查后,把它分类,因为根据裂缝的宽度、深度、长度把它分成几类不同的,就是有针对性的,对不同的类别进行处理。

 

  李力:这个是不是像打补丁一样的,给它粘牢。

 

  陈厚群:不是,比如有些很小的缝,很短,我们就把表面封住就行了。那么大部分的缝都是属于比较轻微的缝来处理,这些呢,我们都是经过详细调查、登记、处理。另外最关键的问题,新老混凝土要结合,这个从原材料到施工期间温度严格的控制,施工程序,另外再加上采取措施,这些一系列措施保证新老混凝土能好好结合。实际上也要进行考虑,就是说这些加固对我们有什么影响,对已经产生的裂缝会有什么影响,这些都经过非常详细的研究计算,经过高等院校和科研单位,通过十一五科研攻关这些重点项目呢,对这个都进行过详细计算分析,为设计提供技术支撑,来保证加固工程能够的质量,这个规范运用上等等一系列,采取了很多及时措施,包括温度控制,这方面进行了大量的工作。

 

  主持人:当然这个南水北调中线工程当中,还有一个工程不得不说,就是非常有影响力的,在人类历史上也是独一无二的,目前最宏大的穿越大江大河的水利工程,就是穿黄工程,这个穿黄工程应该说它是标志性的工程,它的任务其实大家都知道,就是将中线的水从黄河的南岸运到黄河的北岸,说起来很容易,但是真正实施起来,它是非常浩大的工程,它是通过什么样的方式,实现了水的调度。

 

  李力:我还听说,穿黄隧洞工程,是首次用了盾构技术。

 

  陈厚群:这个工程经过论证了很长时间,我们首先要把水从南方送到北方,必须要跨过黄河,用什么方式跨?上面跨还是地下跨,这个也论证了很多,从各方面,最后就确定从底下。那么底下走呢,碰到一系列的问题,因为黄河这一段的话,是游荡性河流,它河长不是很固定的,另外是冲力很激烈的,洪水来的时候,它要冲,洪水过了以后,容易瘀,所以河床变化也很大。另外呢,这个地方也是地震区刚才说的,因为这是一个饱和的一些河床的沙尘结构,那么在一定的地震作用上,它可能会产生液化,那么它就不再是固体,就像液体一样的,因为抵消了外边的压力以后,等于该是浮起来了这样的,所以这个液化深度的话,也要考虑这些问题。

 

  主持人:一系列的技术问题。

 

  陈厚群:对,另外这个本身结构也非常复杂,地质条件也比较复杂,因为从南岸到北岸的话,这个地形变化也比较多,深度也不完全一样,所以这些就对隧洞的结构要求很高,因为我们整个内径是7米,两条,现在还正在进行通水实验呢,两条内径7米的洞子,这个洞子包括两层,一个是外衬,一个是内衬,外衬就是我们抵挡外水,设计的原则就是外侧抵挡外水,因为我们水过去是要有压力的,有50多米的水压力,这个要由内衬承重,外侧的话,就是河床里边的水和沙的压力,那么由外衬承担。那么外衬呢,我们就使用盾构,我们都去参观考察过,这个盾构就是一段管子是9.6米,盾构是由6片1.6每一片,每片又是有7个,就是一片一片搭起来扣起来,那么每片有4个螺钉,每个螺钉加了10吨拧紧了以后把它压紧,就是这样的。然后开关是用盾构,就是一边拘谨,一边把管片趁起来,这个在上海黄浦江,过江水道已经那个,但是过江水道是交通水道,它没有内水,没有水压力,只有外水,我们的复杂,我们还有内水,我们还有50多米的内水压力,这样呢,所以我们这个水道是两层,外衬就像他这样的盾构,内衬我们用钢筋混凝土。

 

  主持人:这个工程非常复杂。

 

  陈厚群:外衬就是40公分厚,那么内衬的话,就是45公分厚,外水跟内水之间有个界限,就是主要排水,就是水万一渗透出来,这个水就可以由排水管网排水把它抽排出去,所以这个结构非常复杂,也很困难,光是外边盾构问题还好办一点,因为经验比较多,内外这个,而且要多力工作,内水承受内水,外水承受外水,每一段管子是9.6米,中间要插进去,保证内水不能渗透外水。因为这个地方,我们有一些误解说地下总比地上安全,这个岩石里边可以这样讲,在山洞里边的话,地震要少一些,但是在土里边就不一样了,万一内水渗出去了以后,就会冲向,因为它下面是一个饱和沙尘,那么你一冲就会冲开,冲开以后,管子周围的土如果拖开了以后,它就是悬空了,没有支撑了,那就会张开,就会折断,所以这个呢,我们主要担心这些问题。

 

  主持人:听了您的介绍,我知道穿黄工程整个设计环节非常复杂,我们说出了设计之外,穿黄工程的施工也是非常复杂的,它是从2005年9月27号开工,历时4年零7个月,才终于全线贯通,当中也出现了很多刚才您谈到的一些技术问题,在设计当中一些障碍,当然我们还是完成了,这整个工程造价将近40个亿,为什么使用盾构的方式,没有其他的方式先行解决吗?

 

  陈厚群:一种方式就是我刚才说了,从地下走,再就是从渡槽走,因为它有4公里渡槽,等于造个大桥,上面要通过,渡槽要把水送过去,所以这个当时比较了很多方案,最后选定了用洞子。盾构是现在一般用的比较成熟了,机械化施工也比较困难,难度也比较大。

 

  李力:像穿黄隧洞这样的工程,在国外有一些什么样的先例吗?

 

  陈厚群:像这么长的线路,好像还不多见,所以这个难度还是比较大的。

 

  李力:您刚才讲的内外水压,内外水压之间有没有一个压力的极限值,比如说不能超过多少的极限值?

 

  陈厚群:外水加沙子这个压力,内衬我们通过是有压力的,因为我们前面还有很大一段输送距离,这个压力就是有五六十米,内水压力,就是每一个管道的止水要做好,完全有水渗出去,在两个之间的话,通过这个呢,然后有一套网络把它抽出去,这样来保证外侧不受内压,内侧只有内压,就是两个分开。

 

  李力:相当于内外还有中间隔着的一层,内外压力的一个。

 

  陈厚群:中间是用大概两公分多一点,防止有个别水渗出去,渗到这里边,就把水抽走,抽走它里边是隔塞,就是中间是空的,水中间呢,下面有几个通道收的这个水,把水从到一个井里,然后从井里抽出去。

 

  李力:陈院士一讲很形象了。

 

  陈厚群:这是一个设计的原则,外衬承外压,内衬承内压。

 

  主持人:应该说整个中线工程的施工,你刚才说了很多拦路虎,每一个应该说都是我们面前非常大的一个障碍,但是咱们有这种克难攻艰的精神,都是逐一突破,我们追根溯源回到南水北调中线工程的渠首所在地,我们南阳市淅川县的行政村,叫陶岔,当然咱们南水北调中线工程的渠首为什么选择这样一个位置?

 

  陈厚群:出水的路线是经过了很多比选的,因为要根据地震地质条件,周围的环境这些各方面的条件,最后选定陶岔,就是从丹江口水库过来的话,就陶岔这个口往这儿输,这个地质条件比选之后认定的,渠首从这里开始往北送。

 

  李力:我去淅川采访过,当地的老百姓为了保证这个丹江口这一库清水北流,是做出了很多牺牲的,他们在当地不能搞一些有一定污染性的企业,很多他们当年赖以生存的企业都关停并转了,而且他们最多的移民是移了七次,而且当年的移民经费因为国家经济条件有限,并没有补偿多少,但是他们真是舍小家顾大家,毫无怨言,精神特别让人感动。

 

  主持人:都说故土难离,所以他们这种难以割舍的情怀我们非常可以理解。当时一共迁出了16.5万名的移民群众,这在中国历史上是很难想象,这么浩大的一个工程无一伤亡,这也是我们国家创造的。

 

  陈厚群:好像30多万移民。

 

  主持人:丹江口库区达到16.5万。

 

  陈厚群:这些移民呢,国家还都安置的很好,不光是要移,还要稳得住,还要致富,还要生活要改善,另外呢,水源地的水质保证也是非常重要的,因为我们的水都是饮用水,都是要往北送的,这个水质非常好,所以丹江口这方面,就是湖北省有关方面也做了大量工作,首先设了很多污水处理垃圾站,上百个来保证水不要往丹库里边排放。另外呢,对工业的话,也适当进行了调整,有些高污染的工业的话,那就要调整一下。还有水土保持也做了大量的工作,包括把一些农药、化肥这些尽量减少,减少污染方面,等等这些措施来保证丹江口的水质一定要达到饮用水,保持这个二类水的标准。另外呢,还建立了一些生态保护的带,来隔离这个,另外对个别的支流,比如说污染比较严重的,我们专门采取特殊措施,专门进行治理,所有这些措施呢,都要保证我们丹江的水源水质是非常好的。

 

  主持人:这里面还牵扯到一个问题,南水北调的过程当中,您谈到一个概念叫过而不合流,途径大概有701条河流,与南水北调的中线工程相交叉,怎么样才能做到过而不合流,这应该是很大的技术难题。

 

  陈厚群:是,你必须通过这些河流,但是过而不流,现在我们采取就是从上面,因为河流在上面我要穿过它,应该在上面通过渡槽,所以我们有24处大型渡槽,这样从它底下走,反正跟地表水我们不接触,就是南水北调渠道的水,跟地表水是隔绝的,这是一个重要的,就是过但是我们不合流。还有一个就是地下水,地下水刚才也说了,因为采取这个措施,一个是排,如果不合格的话,我坚决不让它渗透到我这个渠道里边来,如果合格的话,还可以内排,所以从下边上面这样两个措施的话,保证地表水和地下水都不会影响到我这个南水北调输送的水的水质,所以这样来保证它过而不合,据我了解,就是用这样的措施来保证。确实很难,两条线,每条线都是1400多公里,这样长的距离,然后经过了这么多河流。

 

  主持人:一切就是一泓清水北送。

 

  陈厚群:要把一泓清水送到北京不容易。

 

  李力:很多大型的U型渡槽,大型的工程,实际上也是为了这个过而不合流而建设的,也是为了满足您说的过而不合流工程需要而建设的。

 

  陈厚群:对,因为你要跟河流交叉,无非一个就是我从底下把管子,我不跟你交,还有一个我从上面跨过去,就像桥一样,但是它输送的是水,就是说我从你上面跨过去,跨过去就是渡槽,所以我们有27个规模很大的渡槽。

 

  陈厚群:沙河渡槽是规模很大的渡槽。

 

  陈厚群:对,沙河渡槽是规模最大的,我们这个渡槽不是单个的,是连起来几个,从结构的话,这些重大的渡槽经过十一五,很多高校科研都进行专项研究,包括渡槽跟基础,因为有的需要用装机,包括渡槽本身结构的形式,包括它的施工,我们延用、借用了桥梁上面的造桥机、架桥机这些方式,但是我们的规模都超过了桥梁这个规模,因为我们的重量、长度都超过了,所以难度还是很大的,因为这些确实是史无前例的,可以想象这个难度。

 

  李力:但是作为一个科技工作者,您为您参与这个伟大的工程而感到骄傲和自豪吧。

 

  陈厚群:对,我们全国有关水利工程的很多的技术人,都为南水北调来做出自己的贡献,我们觉得能够参与这个,包括三峡也好,南水北调也好,确实是作为一个水利工程者,这个是感觉到莫大的荣幸应该说。

 

  主持人:好。

 

  李力:据我们了解,您在清华大学和在莫斯科动力学院读书的时候,您学的是专业是水工建筑,不是抗震研究,什么机缘让您结缘了水利工程抗震研究呢?

 

  陈厚群:对,我在清华时候土木系,因为当时没有水利系,学水利是因为当时钱正英到清华做了一次报告,给我们极大的鼓舞,当时我们就下决心,说今后要参加到这个水利工程这样伟大的工程中间去,后来留学的时候,我到莫斯科动力学院时,在水电系,在水工专业这方面,我们对抗震接触很少,学校上基本没接触,但是60年代初,1959年到1960年的时候,我们广东省新丰江水库,它是100多高,105米高吧,这样一个坝突然就发生了地震,当时我们还没有任何涉及到水库地震这些问题,实际上发生了地震以后,连续发生了很多小震,引起了国家高度的关注,当时我觉得有水利部,还有科学院,还有地震部这几个部长,三家都到现场要研究怎么去保。因为当时还在广州市,所以说非常重要,当时也搞不清楚水库地震到底是怎么回事,但是首先这个坝要进行加固,前面的头比较大,后面的根基比较单薄,下面是敞开的,所以这个对横向的钢度很不利,所以当时就是要加固。

 

  我们水科院当时院长就建议要成立抗震组,开展了这方面的研究。所以从那个时候起,我个人认为我们中国这些大规模水工抗震研究,以前也有,但是像这样成规模的进行水工建造抗震研究的话,是从新丰江开始,我那时候授命组织这个抗震组,对我来讲也很困惑,因为我没学过抗震,地震是怎么回事也不是太清楚。虽然也有一些动力学,但是毕竟比较浅的,所以从那个时候,因为工作需要,就跟它结下不解之缘,以后就搞这个工作。

 

  现在我觉得当时领导还是很有远见,就是说这个抗震确实是我们很重大的问题,因为我们国家是多地震国家,从地震灾害来讲,应该说世界上蒙受地震灾害最严重的国家。特别在西部,是印度板块插到欧亚板块中间来,我们地震是免不了的,而且水源基本上都集中在西部,西部全是强震区,所以说水工抗震的话,我觉得确实是非常重要。一个是它取代不了,因为我们国家的水资源是世界第一的,这部分水资源必须要充分地利用,因为我们国家是季风气候,就是汛期的时候水很多,汛后水又很少,这部分水不利用,就流到大海里去,还要造成灾害,水旱灾害是我们国家的心腹大患,改朝换代常常因为水旱大害,这个影响国际名声非常大,所以这方面要很好。所以说我们搞这些高坝大库,充分利用水资源,这是无可替代的,因为你没有别的办法,必须把这部分资源利用起来,必须解决这个灾害问题。但是呢,我们又是多地震国家,你无法避免,不是说我不在这里造坝,我在另外的地方造坝,那你没有资源,资源就集中在这里。

 

  再有我们高坝大库跟房子还不一样,房子碰到地震当然也有损失,但是毕竟它就限于它本身,而我们这个大坝,因为你悬着一桶水,如果你坝垮了的话,它造成的水灾的话,有时候不亚于你政策本身,所以后果不堪设想。因为我觉得呢,水工抗震,特别是高坝抗震在我们国家是非常急迫需要很好解决的一个问题,我们国家包括工程院各方面也是很重视高大坝,最近我们刚刚通过一个重点项目,就是西部的混凝土高坝大库的抗震问题,所以我自己觉得这个工作还是非常有意义的。但是难度也很大,因为地震本身非常复杂,它的预测是没有解决的世界性难题,而大坝结构在抗震方面也是非常复杂的。所以这个从学科上来讲,也是一个学科交叉型的,牵扯到地震,牵扯到结构,牵扯到材料,这方面都要综合起来,你才能确保它的抗震安全。

 

  主持人:建国以来,让您印象深刻的,咱们国内有没有比较代表性的水利工程,经历了地震在以后,它目前运转情况怎么样,会不会对今后咱们的工程抗震有借鉴。

 

  陈厚群:对,我觉得因为实践是检验真理的标准,所以说从汶川地震来讲的话,四川省我们有1800多座坝,但是在这么大的地震,我们没有垮一个坝,但其中当然很多是中小型,但是也有四个100米以上的坝,这4个100以上各种类型,虽然受到一定损失,这么大的地震,但是整体上都保持稳定。所以这个说明我们国家在抗震设防的标准按照规范,只要你按照规范的要求去做,施工质量能够保证,运行管理能够到位的话,抗震应该说基本上还是有保证的,这是一个方面。

 

  但是另外一方面来看,汶川地震毕竟最高的像紫坪铺(水库)也不过一百五十几米,我们现在造的坝是两百到三百米,和汶川地震那时候不是一个量级,所以难度大得多。所以我觉得一方面,我们应该有信心,但是一方面,我们也不能掉以轻心,因为地震毕竟是很复杂的现象,我们对它还没完全摸清楚。另外呢,就是大坝结构也是非常安全,很多问题我们还在探索,传统的这些方法是不是能够很好解决这个问题,我觉得还有很多挑战性,需要我们去解决的问题,所以我觉得一方面,我们要有信心,我们能够解决这些问题,但另外一方面,绝不能掉以轻心,我们现在还任重道远,还需要做很多工作,不能完全放弃,盲目乐观也不行,这方面我总觉得我们的工程是世界一流的,但是现在在科技支撑上,还是要继续努力,才能够满足工程对我们的要求相适应。

 

  所以这方面作为从事水工抗震的队伍里边的一兵来讲的话,我觉得我们还是责任重大,绝不能掉以轻心,这是我自己的感觉。当然我这个年龄已经做不了多少事情,但是我相信年轻人能在这方面,我们国家抗震安全做出更大的贡献。

 

  主持人:好,谢谢陈老师。

 

  李力:陈院士,南水北调中线一期工程已经进入了全线通水的倒计时阶段,预计10月下旬就要通水,您是名老水利工作者,老水利科技工作者,一名知名的水利工程抗震专家,您给这个工程用最简短的话祝福一句,寄语一句,用最简短的语言,讲一下您最大的期望。

 

  陈厚群:因为现在正在进行通水实验,像穿黄的话,我刚刚得到消息,两个洞,有一个洞已经通水达到标准水位,第二个今天开始通水了,各项工程都经过了正在落实阶段,进行验收跟质量评估,我希望我们南水北调工程能够确实像国家要求那样,保质保量,顺利把一江清水送到北京,这是我最大的期望。

 

  主持人:好,谢谢!

 

  主持人:我们知道南水北调中线工程的施工过程当中,存在很多困难和问题,相信通过所有参建人员以及技术人员的努力,这些困难以及问题一定能够得到圆满的解决,也相信一泓清水北送的目标,一定能够早日实现,好的,非常感谢陈院士做客我们演播室,也非常感谢李主任参与我们今天话题的讨论,咱们下期节目,再见!

  

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