滇中引水长达9.78千米的倒虹吸输水管线（局部）。
滇中引水香炉山隧洞施工作业面。
砂石骨料加工生产车间。
万里长江第一湾旁，滇中引水石鼓水源工程火热施工场面。云南省滇中引水工程建设管理局供图
高原湖泊、壮丽山脉、峡谷风光……云南是我国水资源大省，或许很难将其与“缺水”联系起来。可事实却是滇中地区已成为我国干旱问题最严重的地区之一，人均水资源占有量仅约690立方米，而国际公认的严重缺水警戒线为人均1700立方米，滇中之“渴”可想而知。
滇中之“渴”，与其独特的地形地貌息息相关。连绵的横断山脉及其延伸麓地，将金沙江、澜沧江、怒江等江河“禁锢”在低谷山涧。近些年，随着经济社会快速发展，滇中城市群迅速崛起，日益增长的用水需求让“解渴”之需更为迫切。
如何破局？滇中引水工程给出了答案。该工程担负着扭转滇中地区“十年九旱”缺水窘境的重任。在喀斯特地貌上建设施工，面临哪些挑战？记者带您走近这个全国在建投资规模最大、建设难度最高的引调水工程。
1破解世界级技术难题，世界最长隧洞输水线在“地质博物馆”里穿行
“老青山隧洞出口至该隧洞2号支洞下游，提前7个月完成贯通任务；狮子山隧洞1号下游、2号上游主洞安全顺利贯通，为后续剩余工程建设提供了有利条件；石鼓水源工程洞室开挖全部完成，提速建设取得重大进展……”近段时间，滇中引水工程各区段建设“进度条”持续刷新。
“滇中引水工程建设提速，是上下齐心、攻坚克难的结果，更是对士气的鼓舞。”云南省滇中引水工程建设管理局副局长、总工程师赵仕杰说。
滇中引水工程是国务院批准、国家发改委和水利部确定的172项节水供水重大水利工程之一，其建设过程面临六项世界之最的考验。
记者了解到，该工程分为水源工程和输水工程两部分。水源工程位于玉龙县石鼓镇，从石鼓镇上游约1.5公里的金沙江取水，由泵站提水至总干渠。输水工程途经丽江、大理、楚雄、昆明、玉溪，一路向南至红河州新坡背。
全长664公里的输水总干渠洞线率高达92%，这意味着从石鼓向南，约有612公里是以隧洞型式穿越崇山峻岭，由此成为世界最长隧洞输水线。
云南地区山脉相连，工程所经区域跨越多个地质构造单元，地质条件的复杂程度堪称世界引调水工程之最，采取地下隧洞输水模式能够缩减建造成本，减缓对生态环境的影响。可施工难度不降反增，首先遇到的就是深埋长隧洞技术难题。
长江设计集团滇中引水项目总工程师张传健介绍，工程总干渠埋深大于600米的有49.5公里，其中有近一半埋深超过1000米。在他看来，这里俨然是一座“地质博物馆”，地质条件越深越难以捉摸，如何选线成为重中之重。
以最大埋深达到1450米的香炉山隧洞为例，沿线可溶岩地层分布广泛，发育多条大断（裂）层，隧洞穿越可能导致重大地质环境风险，从而影响几十万百姓的生产生活水源。
为选出一条最佳线路，设计团队联合攻关，对东、中、西3组12条比选线路进行大量的工程勘察和研究。“我们通过超深钻孔勘探、大地电磁探测、大型示踪试验、孔内原位测试及综合测井等大量户外勘探及室内试验，为最终线路的选定提供可靠依据。”张传健说。
敲定了线路，施工考验接踵而至。
地处香炉山隧洞中段的丽江段施工2标流传着一句话：“班班都有新问题、新情况、新挑战。”这不是玩笑，而是建设者的真实经历——
4号支洞的倾角大，行进50米，就会有近25米的高差，平常两三个人能完成的作业内容，在这里需要两三倍的人员去完成。
在5号支洞作业，不仅要手风钻、抽水、排泥排渣同步操作，还得练就扎实的工字步……
这只是丽江段施工2标的情况。据了解，施工建设期间，高地下水、高地应力、软岩大变形、活动断裂等隧洞难题几乎成了家常便饭。放眼整个滇中引水工程，建设管理者需解决地下水处理、破碎断层穿越、软岩大变形应对、地震防护、岩爆危害处理等诸多世界级技术难题。
2自主研发科技攻关，为世界最大引调水地下泵房安上“中国心”
今年8月28日，石鼓水源工程完成洞室开挖，其中“藏”着一个地下泵房，它“体型”庞大，长222米、宽23.4米、高48米，成为迄今为止世界最大的引调水地下泵房。
作为石鼓水源控制性工程，地下泵房设在冲江河右岸竹园村上游，设计有进水隧洞、调压室、进水阀室、主变洞、地下主泵房、出水阀室、出水竖井、出水池和地面开关站等设施，建设难度可以想见。为何要把泵房建在地下？
“云南地区地震烈度较高，出于防震抗震的需求，地下空间也更有优势。”张传健解释，更主要的还是因为采用无坝引水，金沙江水位变幅大，而水泵安装位置要低于金沙江最低水位，地面泵站难以适应。
水源工程在金沙江干流石鼓取水后，通过地下泵站抽水至高程2035米，其后自流引水至各受水区。由于金沙江最低运行水位1816.09米，得把金沙江的水提至70层楼那么高，同时要维持渠首段135立方米/秒的设计流量，这是普通混流泵难以实现的，需要更高扬程、更大功率的机组和更宽敞的地下空间。为此，该地下泵站装配了12台离心式水泵机组。
水泵机组如同工程的心脏，直接影响工程的安全运行及经济效益的正常发挥。为了满足引水需求，地下泵站配备的单级离心泵单机设计流量13.5立方米/秒，功率40兆瓦，总装机功率达到480兆瓦，创下了单机功率、总装机功率的世界之最。但只有研发者才知道，达到上述标准对设计提出了多么大的挑战。
挑战之一，国内没有相关技术储备。“结合石鼓水源泵站的扬程、流量及装机规模等综合性指标，目前国内已建高扬程、大功率的大型泵站中没有类似规模的工程实例，也没有成熟的水泵模型可供参考借鉴。如果从国外进口，每吨成本将达四五十万元。”长江设计集团机电专业负责人桂绍波说。
既无先例可循，唯靠自主研发。金沙江泥沙含量大、颗粒硬度高，研制适合条件下的高扬程大功率巨型水泵，要开展巨型泵站水泵模型及真机性能参数、结构形式及关键部件材料、蜗壳埋设方式及厂房结构稳定性等关键技术研究。
这不是简单的选择题。以蜗壳埋设方式为例，桂绍波介绍，并非确定采用直埋或明装方式即可，而是要从工程安全性、工程后期运维便利性等全局考量。“对于蜗壳明装结构形式的大型离心泵，在其承受高水头、大流量正常运行和启动、停机、飞逸等复杂工况载荷及含泥沙水流的磨蚀作用时，由于没有外包混凝土的结构支持，其蜗壳基础受力情况、蜗壳及水泵关键部件的运行振动、噪音较蜗壳直埋方式要更为复杂。因此，还要综合水泵的结构受力、动力响应、噪音和运行稳定性等因素。”
最终，经过3年多的技术攻坚，实现了水泵机组设备的国产化，并将每吨成本降至18万元到20万元。泵房机组设备总费用节约5亿多元人民币，同时也为国内后续类似工程打下技术基础。
3创新工艺工法，量身打造世界引调水工程最大直径掘进机
滇中引水工程“上新”速度惊人。3年之间，该工程的全断面硬岩隧道掘进机（TBM）已完成“三连更”。今年8月，应用于滇中引水二期配套工程大理段骑马山隧洞的“龙润号”TBM在四川德阳顺利下线。
TBM能够同时实现掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点。2020年10月，滇中引水第一台TBM“云岭号”在香炉山隧洞始发掘进。这是当时全国引调水工程直径最大的TBM。
相隔不到2年，滇中引水第二台TBM“弘毅号”下线。“弘毅号”设备总长245米，开挖直径9.84米，设计最大推进速度为120毫米/分钟，超越“云岭号”成为世界引调水工程自主研发双结构、最大直径全断面硬岩隧道掘进机。
“严格来讲，TBM并不适合在地质条件较差的空间下使用。”在张传健看来，滇中引水工程多段隧洞地质条件脆弱，甚至缺乏施工条件，这却倒逼研发者不断创新升级，打造具有针对性的适配的TBM以保证施工安全与进度。
“弘毅号”研发过程中，安全性、可靠性和适应性成为首要准则，增加了护盾和刀盘高强度设计，通过强化排水系统、提升电器防水等级等综合措施，确保在“以堵为主、限量排放”的原则下，有效降低涌水对隧洞施工的影响。
最近“上新”的“龙润号”，虽然开挖直径只有4.6米，整机长度却达到了465米，集成掘进、衬砌、灌浆于一体，具备掘进、衬砌管片安装、管片背部豆砾石吹填及回填灌浆功能。同时，在防止刀盘和盾体卡死、突泥涌水、小直径超厚管片吊运及安装等方面进行了针对性设计，以应对骑马山隧洞“溶蚀构造、岩爆、大变形、断层破碎带”等特殊地质情况。
从“云岭号”“弘毅号”，再到“龙润号”，滇中引水“量身打造”的TBM为工程安全、优质、高效建设提供了有力保障。值得注意的是，“超前探测”“超前灌浆”“超前支护”“短进尺、快循环”等工艺工法创新，以及超前物探、地面定向钻孔预注浆、让压锚杆/锚索工艺等新技术、新材料的大力推广，也为工程建设取得良好效果添翼助力。
赵仕杰介绍，截至今年10月上旬，水源工程开挖已完成，转入混凝土浇筑和机电设备安装阶段。输水工程累计完成开挖544.1公里，占总长664公里的82%，其中输水隧洞完成开挖502.8公里、占总长612公里的82%。工程完工后，涉及输水总干渠沿线六州市的34个受水小区、3.69万平方公里国土面积、约1112万人口将直接受益，同时还将改善灌溉面积63.6万亩。（中央纪委国家监委网站陈瑶）
