俗話說“水往低處流,人往高處走”,水在自然界的力量下,是不可能向高處流的。
然而作為我國(guó)一項(xiàng)了不起的“世界工程”--南水北調(diào)工程,卻實(shí)現(xiàn)了跨越中國(guó)版圖的南方水向著北方高處“流”的壯舉。
當(dāng)然,以我個(gè)人的見解來看:南水北調(diào)絕不是自然界的鬼斧神工,這完全是中國(guó)人的智慧成果。
并且,南水北調(diào)工程在中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面帶來了積極作用,經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人文建設(shè)、科技建設(shè)都深受南水北調(diào)工程的影響。
?南水北調(diào)已累計(jì)向北方調(diào)水超375億立方米,為我國(guó)北方地區(qū)GDP的增長(zhǎng)提供了優(yōu)質(zhì)水資源支撐。
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南水北調(diào)東中線一期工程建設(shè)期間,工程投資平均每年拉動(dòng)我國(guó)GDP增長(zhǎng)率提高約0.12個(gè)百分點(diǎn),工程投資對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響通過乘數(shù)效應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大,直接受益人口超過1.2億人。
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這也促進(jìn)了社會(huì)穩(wěn)定和群眾收入的增長(zhǎng),刺激了消費(fèi)需求,保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。
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建設(shè)期間,南水北調(diào)直接拉動(dòng)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng),帶動(dòng)了土建施工、信息自動(dòng)化、污水處理等多個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展,增加了工程機(jī)械、園林苗木等產(chǎn)品的需求,進(jìn)一步刺激了相關(guān)上游產(chǎn)業(yè)和關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展。
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例如河南淅川縣在南水北調(diào)丹江沿線建成32個(gè)精品生態(tài)觀光示范園,6.5萬渠首農(nóng)民端上“生態(tài)碗”,帶動(dòng)1.2萬名貧困戶年增收近2萬元。
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同時(shí),在南水北調(diào)東中線一期工程建設(shè)期間,參建單位超過1000家,建設(shè)高峰期每天有近10萬名建設(shè)者在現(xiàn)場(chǎng)施工,每年增加了數(shù)十萬個(gè)就業(yè)崗位。
我國(guó)的南水北調(diào)工程早在1952年時(shí)就已經(jīng)被提出建設(shè)了,截止到目前該工程已經(jīng)建成了“中、東、西”三條線。
中線主要是解決河南、河北、北京、天津四個(gè)省市的供水問題,該條線的起點(diǎn)站是漢江中上游丹江口水庫(kù)。
東線?主要是?解決?江蘇?、河北?、山東?三個(gè)省的?水源問題?,該條線的?起點(diǎn)站?位于?江蘇揚(yáng)州江都水利樞紐。
西線?涉及到?的身份?眾多?,包括?藏?、川、青、甘、寧、蒙、陜、晉等中國(guó)西部與北部地區(qū)。
不過?,雖然?西線工程?涉及到?的身份?眾多?,其?會(huì)?帶來的?影響?也是?非常?重要的?。但是?由于?西部?的?地理環(huán)境?等?綜合原因?,西線工程?截止到目前為止?還處于?論證階段?,處于?未開工?建設(shè)?的狀態(tài)?。
?西線工程總布局為:大渡河、雅礱江支流達(dá)曲—賈曲聯(lián)合自流線路,調(diào)水40億立方米; 雅礱江阿達(dá)—賈曲自流線路,在雅礱江干流建阿達(dá)引水樞紐,調(diào)水50億立方米; 通天河側(cè)仿—雅礱江—賈曲自流線路,在通天河干流建側(cè)仿引水樞紐,調(diào)水80億立方米。 三條河調(diào)水170億立方米,基本上能夠緩解黃河上中游地區(qū)2050年左右的缺水。
如此大的工程量,放在現(xiàn)在世界任何一個(gè)國(guó)家都是難以完成的;然而中國(guó)卻能做到。
無論是萬里長(zhǎng)城、三峽大壩還是京杭大運(yùn)河。中國(guó)在建設(shè)這樣龐大的工程中確實(shí)有“過人智慧”。
然而,要建設(shè)南北縱向的水源輸送工程,就必須解決地勢(shì)由低到高,水源如何向上流的難題。
因此,這就回到了我們題目中所涉及的問題:南水北調(diào)的水位是?如何提升的?針對(duì)這個(gè)問題?,筆者結(jié)合?南水北調(diào)?東線?工程給大家做一個(gè)?簡(jiǎn)單的科普?:
?東線工程從江蘇到山東,總共建設(shè)了13個(gè)泵站群,安裝了160臺(tái)大型水泵。
南水北調(diào)東線工程,起始站在江蘇,終點(diǎn)站在山東和天津;要知道,從江蘇到山東的地勢(shì)差相差接近13層樓40米的高度。
東線工程是如何實(shí)現(xiàn)水位提升的問題的,是水利人必學(xué)的知識(shí)之一。
?東線工程通過江蘇省揚(yáng)州市江都水利樞紐從長(zhǎng)江下游干流提水,沿京杭大運(yùn)河逐級(jí)翻水北送,向黃淮海平原東部和膠東地區(qū)和京津冀地區(qū)提供生產(chǎn)生活用水。
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供水區(qū)內(nèi)分布有淮河、海河、黃河流域的25座地市級(jí)及其以上城市,包括天津、濟(jì)南、青島為主的特大城市和滄州、衡水、聊城、德州、濱州、煙臺(tái)、威海、淄博、濰坊、東營(yíng)、棗莊、濟(jì)寧、徐州、菏澤、泰安、揚(yáng)州、淮安、宿遷、連云港、蚌埠、淮北、宿州等大中城市。
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據(jù)1998年統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)人口1.18億,城市化率23.6%,耕地880萬公頃,工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值1.75萬億元,糧食產(chǎn)量為15576萬噸。
拿我們生活的居民樓而言,一棟30層高的樓房,要想從地面直接將居民用水輸送到每家每戶,并且還要保證高峰時(shí)期供水充足,僅靠地面的送水泵成本是相當(dāng)高的。
為了解決這個(gè)問題,就只能靠在樓頂建一個(gè)水箱,以此來緩解高峰時(shí)候的供水壓力。
所以,在南水北調(diào)東線建設(shè)中,首先,靠水的自然流動(dòng)是不可能由低向高的輸送的,就只能建設(shè)水泵站。
但是又由于東線工程距離長(zhǎng),就需要建設(shè)大量的水泵站來逐級(jí)提升水位。
所以,整個(gè)東線工程中,工程師分別在江都、淮安等13個(gè)城市建設(shè)了13級(jí)?泵站以及27座???渡槽,比如?沙河渡槽?、湍河?渡槽?等????,共22處樞紐、34座泵站。以此來實(shí)現(xiàn)南水能順利“流”到目的地。
其中,沙河渡槽長(zhǎng)9.05公里堪稱“世界第一”,整個(gè)沙河渡槽跨越沙河、將相河和大郎河,由梁式渡槽、箱基式渡槽和落地式渡槽三種形式的渡槽組成。
渡槽,也叫過水橋。兩端與渠道相接。 輸送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。普遍用于灌溉輸水,也用于排洪、排沙等,大型渡槽還可以通航。渡槽主要用砌石、混凝土及鋼筋混凝土等材料建成。?
渡槽的作用除了用于水的輸送外,一些大型輪渡也可以通過渡槽航行。
所以在東線工程中,修建泵站外渡槽的作用也是提升水位的關(guān)鍵因素。
一方面,渡槽相當(dāng)于?人為設(shè)計(jì)的?南水輸送線路,一定程度上可以避免因自然因素導(dǎo)致水源斷流的問題。也在建設(shè)成本上和維護(hù)成本上節(jié)省了費(fèi)用。
并且,在泵站能力的要求下,渡槽的設(shè)計(jì)也可以節(jié)省泵站的建設(shè)成本。
所以說,在南水北調(diào)工程中,渡槽和各級(jí)泵站的建設(shè),是提升水位的關(guān)鍵因素。
?各級(jí)泵站中的水泵,“臥式和立式”貫流泵,是南水輸送的關(guān)鍵關(guān)鍵。
在南水北調(diào)的東線工程建設(shè)中,除了建設(shè)各級(jí)水泵站外,水泵站的水泵能力也是考慮的關(guān)鍵因素。
水泵通俗來講叫做“抽水機(jī)”,在古代被稱為“水車”,水泵一般被分為:葉片?泵?、容積泵?、其他類型?泵?。
我們生活中最常見的就是潛水泵。
它是?將電動(dòng)機(jī)和泵(離心式、軸流式或混流式)結(jié)合在一起,浸入水中提水的機(jī)械。電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有水封、油封、氣封等,能阻止水漏入電動(dòng)機(jī)內(nèi)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、自重輕、不需固定的安裝基礎(chǔ)、便于移動(dòng)使用等優(yōu)點(diǎn)。
另外,判斷一個(gè)水泵的性能優(yōu)良,可以從以下幾個(gè)方面來分析:包括比轉(zhuǎn)數(shù)、流量、功率、效率、轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程、允許吸上真空高度或氣蝕余量等。
而在東線工程中,水泵站中采用了一種低揚(yáng)程、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、流量大的“貫流式”水泵。這種水泵屬于葉片泵類。
貫流泵也是臥式軸流泵的一種。另外軸流泵還有立式軸流泵。
?貫流泵是臥式軸流泵的一種。由電動(dòng)機(jī)、減速裝置和水泵組成一整體,裝設(shè)在水下堤壩內(nèi)部的機(jī)坑內(nèi),其進(jìn)出水流道位于一條直線上,近似直圓筒形,水力損失少,提水效率高,且結(jié)構(gòu)緊湊,安裝、檢修方便,泵站工程簡(jiǎn)單。
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貫流泵是一種低揚(yáng)程軸流泵,除葉輪及其外圍的泵殼用金屬材料制成以外,進(jìn)水流道和出水流道均采用磚石或混凝土結(jié)構(gòu),其揚(yáng)程在2米以下,流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、效率高。適用于低洼地區(qū)的排澇和灌溉。
貫流式水泵的安裝也很有特點(diǎn),它與一般的水泵相比,它是“平臥”安裝的,而現(xiàn)目前大多數(shù)水泵都是“立式”安裝。
平臥安裝的優(yōu)點(diǎn)在于,它能最大程度依托水流慣性進(jìn)行運(yùn)行,而且它更加省電。
所以,對(duì)于整個(gè)東線工程而言,任何一項(xiàng)能達(dá)到節(jié)省的目的的技術(shù),都是一筆財(cái)富。常年累積是一筆不小的費(fèi)用。
現(xiàn)目前,據(jù)資料顯示,貫流泵在南水北調(diào)東線工程中有9座泵站都是采用了貫流泵。
?貫流泵之所以成為南水北調(diào)得主流水泵,在數(shù)據(jù)上是有目共睹的。
在東線工程中,貫流式水泵無論是在工作效率還是成本投入方面都是最劃算的。
要知道,貫流式水泵在我國(guó)的水利建設(shè)工作應(yīng)用得非常晚,相比于日本等歐美國(guó)家,貫流式水泵在我國(guó)還處于一個(gè)起步階段。
?貫流泵在國(guó)外,尤其是日本和荷蘭已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。日本自上世紀(jì)60年代末至90年代初建成的50多座泵站中有近百臺(tái)貫流泵在運(yùn)行,其中最大單臺(tái)流量11.5m3/s,最高揚(yáng)程達(dá)到12.8m,揚(yáng)程在4m以上的泵站共有28座。日本1971年建成的新川河口泵站,采用6臺(tái)貫流泵,總流量24m3/s,揚(yáng)程2.6m。事實(shí)說明,貫流泵技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)很成熟了。
所以說,在南水北調(diào)工程建設(shè)時(shí),我國(guó)水利工程師就已經(jīng)意識(shí)到貫流式水泵的重要性,因此從1998年開始,江蘇亞太就開始研制貫流式水泵。
一直到2001年才研制出第一臺(tái)45千瓦雙向S型葉片貫流泵。不過,在隨后的幾年內(nèi),又陸續(xù)的研制出4臺(tái)185千瓦單向葉片貫流泵。
直到2003年的時(shí)候,江蘇亞太再次成功研制出3臺(tái)560千瓦錐齒輪傳動(dòng)單向葉片貫流泵及4臺(tái)630千瓦單向葉片貫流泵。并且此時(shí)已經(jīng)開始投入使用。
所以在南水北調(diào)工程中,隨著貫流式水泵技術(shù)的逐漸成熟,各級(jí)水泵站也是在隨著不停的應(yīng)用。
目前,國(guó)內(nèi)已建成的貫流泵站最大流量為江蘇太浦河泵站,單機(jī)流量為50m3/s,共6臺(tái),斜軸伸式二級(jí)平行齒輪減速箱,電機(jī)功率1600千瓦,齒輪箱功率2400千瓦。最大功率的貫流泵站為淮安三站,電機(jī)功率2500千瓦。
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資料顯示,南水北調(diào)江蘇境內(nèi)貫流泵的單機(jī)流量為20~37.5m3/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.35~4.28m,最大揚(yáng)程2.75~5.35m,電機(jī)功率為1250~2500千瓦。
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以上參數(shù)的貫流泵,從水利設(shè)計(jì)角度來看,國(guó)內(nèi)企業(yè)完全有能力設(shè)計(jì)和研制功率在2500千瓦左右的貫流泵機(jī)組。
所以從以上這組數(shù)據(jù)可以看出,貫流式水泵的工作能力,對(duì)于南水輸送的能力是非常有效的。并且據(jù)預(yù)測(cè),貫流式水泵還會(huì)在西線建設(shè)中廣泛應(yīng)用。
所以在水位提升的問題上,貫流式水泵是南水北調(diào)工程的不二之選,各級(jí)水泵站都采用貫流式水泵,對(duì)于“抽水”能力完全不用擔(dān)心。
?寫在最后:
南水北調(diào)雖然是一項(xiàng)違反自然界物理規(guī)律的世紀(jì)工程,但是在技術(shù)面前,這些理想中的現(xiàn)象完全是可以實(shí)現(xiàn)的。
所以,對(duì)于水位提升,總結(jié)來看離不開三個(gè)點(diǎn):水的輸送線路(渡槽)、泵站、設(shè)備。