南水北调工程是我国的重大战略工程之一。也可以算得上是世纪工程。从论证方案的可行性到真正实施建成通水历时几十年。耗费了几代水利人的心血和汗水。而南水北调工程又分为东线、中线和西线三部分。现如今南水北调东线工程和中线工程已经建成通水,而西线工程则需要进一步论证和选址。
南水北调东线工程与中国历史上著名的水利工程——京杭大运河的路线和选址几乎一致。那么为什么南水北调东线工程,需要利用泵站提水才能够实现从南到北的供水功能呢?那么修建于那个没有泵站提水历史年代的京杭大运河又是如何发挥通航的作用呢?
首先先来解释一下我们常见的水利工程的主要功能,水利工程无非是要除害兴利,而如果细分一下水利工程的主要功能又可分为十几种可能都不止,比较常见的水利工程职能包括防洪、排涝、发电、灌溉、供水、调水、通航、养殖、蓄水、旅游、生态保护等等。而往往一项水利工程都具有一种或两种以上的功能。具有两种功能及以上的水利工程则称为综合性水利工程。一般我们见到的水利工程都是综合性水利工程。
正是由于不同的水利工程其主要发挥的功能和作用不同。那么该项水利工程的运行方式和运行所需要的条件也就不同。
京杭大运河的修建主要是为了沟通南北之间的经济交通,是为了方便中国南方和北方之间的物流运输。因此京杭大运河最主要的功能是为了满足通航的要求。
而南水北调工程的修建主要是为了将南方丰富的水资源跨流域调水之后补给水资源不足的北方地区。缓解和改善中国水资源空间上分布极不均衡的现状。也就说南水北调工程最主要的功能是为了满足跨流域调水的要求。
而南水北调东线工程不同于南水北调中线工程。南水北调中线工程整体上是从南到北依次降低,整个工程的最高点位于南水北调中线工程的取水水源地——丹江口水库。而南水北调东线工程的最高点位于山东地区,也就是说位于南水北调东线工程的中间地带。因此从长江取水经江苏往山东、河北、北京、天津调水,则必须要翻越位于山东鲁西地区的最高点。
那么南水北调东线工程就不得不采取梯级泵站提水的方式来不断增加水的总水头(增加势能和动能)。这样才能够使南水北调东线工程的水有足够的能量(水头)跨越沿线的最高点而流向北方。实现从南到北的跨流域调水的目的。
而京杭大运河工程则没有这样的要求和烦恼。京杭大运河实际上是利用黄河的水向两边流的方式维持着整个京杭大运河的通航深度。通俗点讲就是,黄河的水一方面向北京方向流动,来维持京杭大运河北段的通航要求。另外一方面黄河的水又向南京方向流动,来维持京杭大运河南段的通航要求。目前京杭大运河依然保持通航的河段是由山东济宁地区往南到杭州段,而从山东地区往北京段则已经失去了通航的能力。
正是由于南水北调东线工程与京杭大运河所发挥的功能不同,而决定了两者之间运行方式的不同和对水流条件的不同要求。