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文
蓝豚
本文所述的南水北调工程，指南水北调中线工程。
50年代初，开始南水北调中线工程的前期研究工作。
长江水利委员会会同有关省市、部门，进行了长期的勘测、规划、设计和科研工作。
年，提出了《南水北调中线工程可行性研究报告》。
年12月30日，南水北调中线一期工程开工。
年12月12日下午14时32分，南水北调中线一期工程正式通水。
截至年7月，南水北调中线一期工程，已累计向北方调水超亿立方米，惠及受水沿线24个大（中）城市和多个县（市），直接受益人口超过万。
南水北调中线一期工程，从河南省淅川县境内的陶岔渠首枢纽，调引长江最大支流汉江中上游的丹江口水库蓄水，经长江流域，在江淮分水岭方城垭口进入淮河流域。
南水北调中线（淮河流域）图
在郑州通过隧道穿过黄河，跨越黄河流域，进入海河流域。
沿京广铁路西侧北上，自流到北京市颐和园团城湖。
输水干渠，地跨河南、河北、北京、天津4个省、直辖市。
受水区域，为沿线的南阳、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳、邯郸、邢台、石家庄、保定、北京、天津等14座大、中城市。
重点解决河南、河北、北京、天津4省市的水资源短缺问题，为沿线十几座大中城市提供生产生活和工农业用水。
输水干渠总长公里，天津输水支线长公里。
南水北调中线陶岔渠首枢纽水利部供图
南水北调中线穿黄隧道工程水利部供图
南水北调中线沙河渡槽工程
年8月，水利部顾问汪胡桢先生为华北水利水电学院学报发刊号撰文，整理了他对南水北调中线工程规划的一些设想和建议。
在《出谋献策以期搞好南水北调工程》文章中，汪胡桢先生为南水北调中线这项战略性重大水利工程出谋划策，对规划中应考虑的重点问题提出了10个建议。
其建议内容涵盖规划、设计、施工应考虑的问题，并提出了开通南北航运、回补地下水、沿线水库调节、工程渡槽立交、统筹方法运用、自动化计算与运行管理等先进理念，还谈到最优水位线设计、衬砌最优设计，效益最大化等优化思路和方法。
在后期的南水北调中线工程的规划设计和建设施工中，汪胡桢先生的提出的建议，应该是大部分被采用和拓展的。
长江流域规划办公室，已于年3月提出南水北调中线的规划要点。
是年4、5月，由水利部张季农副部长率领水利部、交通部、电力部、中国科学院、湖北、河南、河北三省，北京市的工程技术人员六十余人，沿着中线线路，实地查勘。
5月下旬，又邀请了三十余位专家和教授会同查勘人员在北京开会讨论。
作者（汪胡桢）参与讨论，深深感到中线工程从丹江口水库自流引水，经过三省，宣达北京，是个战略性的水利措施。
既可解决沿线农田、工厂旱年缺水问题，又可发展航运，为南北物资增添一个运输孔道，对国民经济可起极大的作用。
但，能否发生这些作用，并的确可使国民经济受到实惠，国家投资可在一定年限里偿还，作扩大再生产之用，关键在于制定的工程计划是否正确。
为了这关键问题，特写此文，以尽献计献策的责任。
一、建议全面制订工程计划
人类，也只有人类能谋定而后动，就是能先有计划，后有行动。
南水北调是我国新时期里规模极大的建设，尤非在事前做好计划不可。
这个工程计划，应区分为六个部分依次提出，即：
1、任务书
2、调查研究计划
3、整体规划
4、结构设计
5、施工组织计划
6、投资偿还计划
兹分述于后：
1、任务书：
详述南水北调中线工程所要完成的任务。
2、调査研究计划：
在制订南水北调工程计划中，必须水文、地形、地质资料。
如何收集和收集多少，费用多少，都应在事前计划好。
除此之外，为了预测工程投产后的收益，应实地调査总干渠沿线的工、农业生产、煤炭矿物、森林及其他资源，受益人口。
以这些资料为根据，在投资偿还计划中，可估计出工程投产后及未来十年，二十年时的工程收益。
总干渠占压的土地、房屋，及历史文物也应调査清楚。
并估计赔偿和迁移的费用，供投资偿还计划之用，所有不能用公式计算，非实验不能确定成果的事项，应预定科研计划，进行实验。
3、整体规划：
要估算总干渠平年、水年、旱年各级的需水量。
规定总干渠的最高、正常、通航最低水位。
确定向丹江口水库引水数量。
在整体规划中，还应定出建筑物的位置与规模，提出总干渠平面及纵剖面图。
4、结构设计：
应提出各建筑物的设计图纸，并尽量提出最优设计，计算出工程数量。
南水北调运用时水量、水位都随时变化莫测，非人的手足所能操作，故应设计成自动系统，由电子计算机来控制。
三省一市的配水系统和借用各水库作储水池，也应完全设计。
5、施工组织计划：
主要需用统筹法找出关键工序，想方设法以缩短施工期限。
在这基础上，定出机械、人力、材料等数量与费用，作为国家投资的根据。
6,投资偿还计划：
国家投资，应分年偿还，供国家扩大再生产的需要。
因此，在这计划中，应详细估计一切可靠的收益及出款，用来估计出偿还年限。
注：原手稿工程计划有5个部分，年8月为华北水利水电学院学报撰稿时，补充增加了任务书一条内容。
二、建议利用沿线各水库作为调节水池
利用南水北调中线的总干渠，为三省一市的农田、工厂和城市供应所需的水量，有的时候必将出现一个供不应求的问题，因为需水量不仅有季节性，而且逐年不同。
就是说，农作物生长时期的需水量多，非生长时期需水量少。
旱年，华北缺水，故需水量多。
水年，沿线多水，故需水量少或甚至多余。
但，总干渠能供的水量是有限度的，只要需水量超过总干渠的供水能力，总干渠势必无法供应。
出现涸竭的局面，不能达成南水北调的使命。
同时，总干渠的水位，靠供求平衡来维持的。
如供过于求，则沿线水位必升高，甚至由两岸漫溢出去，既毁损堤岸又造成人为的水灾。
南水北调利未见而害先睹，当然是不容许的。
要解决总干渠出现的水量供求不平衡问题，只有在沿线设调节水库。
每年在总干渠水量供过于求的季节里，把多余的水，引入调节水库。
在求过于供的时候，除总干渠尽量供水外，再由调节水库引出水量以供不足。
这样搞，总干渠就可全年均衡地供水，而三省一市缺水时期，都不会发生供水不足的矛盾。
总干渠沿线，现成水库有十七座，总库容亿立米。
当总干渠引来水量供过于求的季节，各水库的水位正在低落，可利用来储蓄多余的水量，起调节的作用。
总库容如此巨大，储蓄所需调节水量应该没有问题的。
但遇到水年，各水库必须溢流防洪，把库水弃掉。
为调节总干渠而储蓄的水量，如跟着废弃是无法避免的。
因此，我建议总干渠的选线应尽量靠近各水库。
能把供过于求时，多余的水直接流入水库固然最好，不能直接流入的可设引水渠或管道，用抽水机把水抽进水库。
三、建议利用调水回灌机井及地下水库
黄河以北，总干渠沿线机井相当发达。
在历史上，黄河和海河水系各河流，又在华北平原里频繁迁徙，留有极多古河道，成为天然地下水库。
但，地层中的地下水，往往是储量有限，补给不足，经成群的机井年年不断抽取，地下水位势必普遍下降。
原来可用离心泵抽水的，由于地下水位的下降，必须改用潜水泵。
又因为潜水泵尺寸较大，不能纳入井筒，机井必须扩建或者报废，而且竭泽而渔，总不是久长之计。
如果不及早补救，我恐总有一天会发生地下水涸竭，机井全部报废的危机。
要挽救这危机，只有用清水回灌到沿线机井与天然地下水库里去。
但夏秋地面迳流含沙量都较大，回灌以后必将把井筒及地下水库的蓄水层淤塞，机井和地下水库将全部被毁。
只有从丹江口水库调来的清水，可利用来回灌到地层里去，没有危险。
除丹江口清水外，就地浅井中的清水，也应利用。
因此，我建议在进行南水北调中线规划之前，为了满足沿线各省市供水要求，应由各省市先按实际地形计划好配水沟渠及暗管系统。
以保证总干渠所供的水，一出供水口即能由配水系统分配到全部灌区。
这个配水系统，还需保证配水量能由机井或渗井回灌入地层内，作为地下调节水库。
四、建议把总干渠建成南北运河
总干渠中线所经地区资源丰富，尤其是煤矿众多，分布于沿线山区，储量达一百五十余亿吨。
其中如平顶山、新密、荥巩、焦作、鹤壁、峰峰、邯郸、邢台、井陉、京西等尤为著名。
如把中线建成南北运河，就可降低运费，使伏牛山和太行山的煤炭及其它矿物与森林资源能以很低的运费，源源运出接济南方各省。
我着重建议，在中线规划设计单位中，由交通部参加力量共同设计渠道和必要的船闸，控制闸及港埠。
使中线成为通行船舶的航渠，并成为北京到广州南北大运河的组成部分。
中线建设，将耗费国家巨大的投资。
故，事前必须保证能在若干年内由收益来偿还投资。
除了沿线各省市所有工农业用水，应按量收费外，大宗的收益应当来自航运。
五、建议确定最优水位线以减少开挖量
南水北调中线建设中，最大的一笔投资是土石方的开挖，土石方开挖量一大，工期就得延长。
人人知道，任何建设的施工时期都是不生产的时期，必须千方百计缩短施工时期。
要减少南水北调中线的投资和缩短它的施工时期，只有千方百计来减少土石方开挖的一途。
任何渠道的土石方开挖量和选定的地面高程关系最大。
试以宽米，深5米，长1米，满装水量的矩形渠身为例。
如果，渠顶和地面相齐，则需开挖土方立米。
如渠顶高出地面2.5米，并用开挖出来的材料修筑两侧的堤，则开挖量就由立米降到立米，减少开挖工程量50%。
如果，使渠顶高出地面5米，那么，开挖量就减少%。
但，需在渠身范围内，另取开挖材料来建筑两侧的堤。
但因每方开挖与填筑的单价是不同的,故从理论讲，在任何地区渠道必有一个最优地面线，可使开挖和填筑土方的投资达到最小值。
因此，我建议在完成中线横断面地形测量之后，每一地区应该试定几种路线，求得开挖和填筑土石方投资额，画成曲线，求出投资最省的水位高程。
从这种高程来设计总干渠，一定可使全线土石方量大大减少。
这个方法，可达到降低投资和缩短工期的双重目的，关系重大。
希望从事中线工程计划者，不要河汉斯言。
六、建议做出渠身衬砌的最优设计
南水北调总干渠，通过的地区极大部分是下垫沙卵石的土壤地表，容易漏水。
我估计每平米的渠身面积上，一年中可漏掉水量15立米。
全线一年中，可漏掉水量十五亿立米以上。
而且，漏出的水将升高渠侧地下水位，使沿线土地产生沮洳化及盐碱化的灾害。
为了节约调水量和预防沿线土地中地下水位升高的不良影响，有必要把总干渠全线的渠身，加以衬砌。
衬砌是中线工程中的一笔很大投资。
据《规划要点》所述，所修材料数量估计达一千万立米以上，规模之大，是史无前例的。
因此，对于衬砌结构需要精心设计、精心施工是毫无疑义的。
我建议，把衬砌结构设计作为一个重要的科研课题，用实物试验来证明其多快好省的效果。
在进行科研时，应用各种合适耐久的建筑材料做成衬砌实物,在不同的环境条件下反复试验，以确定其性能和优缺点以及投资费用。
这样，才可为南水北调工程提供最适宜的衬砌方式。
七、建议尽量采用渡槽为立体交叉
中线总干渠经过的地区，需建很多的交叉工程。
据计算，和水道交叉的有处，和铁路交叉的有24处，和公路交叉的40处。
其它和农民来往的大车道或便道等交叉的数目还不少。
建设良好的交叉工程，不但和交通安全问题有关，也足以显示现代化南水北调工程的优越性。
我建议，尽量采用立体交叉来解决交通问题。
就是说，要使总干集的渠身以水桥或渡槽的形式，跨越于河道、铁路、公路及其它道路之上。
水桥载水深度不大，单孔跨距可缩短到交通工具所需最小限度，故结构设计并不困难。
但要达到多快好省的目的，也存在一个最优设计问题，首先需要予以解决的。
设计人员，应对一切可能的结构型式，尺寸比例和建筑物材料及造价广泛研究，一定可以获得一种或几种最优的设计，供全线所釆用。
八、建议用统筹方法来做施工组织计划
南水北调中线的总干渠，通过四个省市，南北延长一千余公里。
不但需做大量的土石方工程，而且需做型式不同的建筑物，包括水闸、船闸、供水口、立体交叉、衬砌工程，通航所需港埠码头等。
不但规模大，而且错综复杂、无与伦比。
只要关键工程能缩短工期，整个南水北调工程的完成，即为之提前。
这个施工组织计划，显而易见，不借助于近代发展起来的“统筹法”并用电子计算机计算，是无法达到水到渠成的目的的。
统筹法，是第二次世界大战后，国外因大力进行和平与国防建设而兴起的，在美国进行阿波罗登月计划中，曾大显身手。
阿波罗登月计划中的众多工序，是由许多分工合作单位来完成的，一环扣着一环，组织得非常严密。
如果，有一环的关键工序不能及时开始，及时如期完成，则整个计划必为打乱。
用了统筹法后，这个工程的建设，就可纲举目张，按部就班地进行，最后如期完成。
今南水北调中线工程，就规模及复杂性而论，阿波罗登月计划还不能和它比拟。
如果不用现代化的统筹法来做施工组织计划，要想整个工程于最短时期里一气呵成，是不可能的。
九、建议先算经济帐来证明南水北调的可行性
南水北调中线工程是我国划时代的水利建设，在国民经济上将发生重大的影响。
但经济是个实质问题，必须用金额来表示，不是抽象地赞美几句，可能取信于人的。
讲到南水北调的经济帐，必须算清楚它的益方与损方。
南水北调的收益主要为工厂，农田所付水费和船舶所付使用费。
中线沿线地区，除一些专靠总干渠给水的灌区及工厂外，都靠原有河川及机井供水的。
仅在旱季本地区供水不足时，才需由总干渠供水，故南水北调工程完成后，水费收入不是定数，而是随各年水旱程度不同而变化的。
因为气象学尚未过关，预测各年水旱情形是不可能的，故估计水费只能按照有气象记载的历史年份分年、分月、分区估计，求得平均需水量为标准，来做水费收入的根据。
估计航运使用费，更不简单。
因为，它是随沿线生产的外运物资带定的。
外运物资的数量，不但由外地的需要量而定，而且外地的需要量又随生产的发展而变化，故在作出这种估计时，必须求助于经济专家。
支出部分，主要包括管理、维修、折旧投资利息及调水费等。
南水北调中线的水量引自丹江口水库，为免吃大锅饭与平调，应对丹江口水库缴付水费。
收大于支，则其差额为盈余，即经济上的实在效益，南水北调在国民经济所起的作用，就决定于此。
除上面所述收益负担的经济问题外，还应对国家经济的影响作详细的估计。
例如，沿线煤矿储量很大，但并不是说总干渠一完成，采掘量就可马上大量增加，增加的趋势牵涉到的因素极多，必须通盘考虑，才可作出准确的估计。
中线所经三省一市，在历史上都因旱年缺水使农业减产。
中线完成后，这种损失就可避免。
但历史上减产实数，应详细调査，以证明南水北调后，三省一市农业经济上，确实可靠的利益。
太行山区，本来有原始森林，但从春秋时代起，因割据的诸侯在邯郸，金、元、明、清四朝在北京大兴土木，修建官殿房屋，所需木材都取给于此，这一地区城镇建设所需木材也取给于此。
由于，釆伐多于培育，至现在原始森林已不存在。
今后如大力栽植，则二三十年之后，林产必然成为一个大资源，可增加航运收入。
但最近二十年内，这笔收入，只能按现状作估计。
十、建议用电子计算机及自动化来控制水位与流量
中线总干渠，是兼充给水与航运两种用途的。
当给水为主要用途时，全线水位必须控制成连续的曲线，使由丹江口水库引来的水量，能自流而下，并通过沿线放水口供给沿线农田所需的水量。
如从丹江口引来的水量不够供应，还需指挥沿线为南水北调储水的水库，泄放水量。
在给水成为主要用途时也要在全线维持一定尺寸以上的水深，使航运不致中断。
在多水年份的一些季节，三省一市不存在缺水问题，则总干渠基本上应该化成一条渠化河流。
就是全线区分为若干渠段，每一段都用节制闸来控制成一个坡度很缓的水面线，两渠段间用船闸来通行船舶。
在极大部分的时间里，总干渠既然必须完成给水任务，又必须满足航运要求，则流量必须按照当时的需水条件来控制，水位必须保证航运所需的渠道深度。
总之，总渠一年中的流量，是因时因地而变化的，水位必须维持于最小通航水深度和最高水位之间。
各渠段的水流条件，是互相关联与互相制约的，故问题的错综复杂无与伦比，靠着人的耳目手足之力是不能应付的。
只有把全线组成系统做成数学模式，用电子计算机来控制，用自动化元件来操作，才能完成总干集的运用工作。
因此，我建议参加南水北调的设计人员应再做一次小学生，学习统筹法，优选法，电子计算机软件及自动化控制等新发展的学问来改进设计思想，并增聘专业人才来共同工作。
周恩来同志在审查一项重大水利工程计划时说：
看来，水利比上天（指航天技术）还难。
在进行南水北调中线总干渠的水位与流量控制计划时，当对此言有深刻的体会。
本文，刊发于年《华北水利水电学院学报》第一期，即发刊期的第一篇文章。
中国水利学会会长张含英，为华北水利水电学院学报题名。
原华北水利水电学院院长，水利部顾问汪胡桢，为本期撰写论文。
