第一节 工程综述
一、汉江中下游治理工程概况
汉江中下游治理工程包括兴隆水利枢纽工程、引江济汉工程、部分闸站改造工程、局部航道整治工程。
1.兴隆水利枢纽工程
兴隆水利枢纽工程（以下简称“兴隆枢纽”）位于汉江下游湖北省潜江、天门市境内，上距丹江口枢纽378.3km，下距汉江河口273.7km。兴隆枢纽正常蓄水位36.2m（黄海高程，下同），相应库容2.73亿m3，设计、校核洪水位41.75m（相当于防洪高水位），总库容（校核洪水位以下库容）4.85亿m3，灌溉面积327.6万亩，库区回水长度76.4km，规划航道等级为Ⅲ级，电站装机容量为4万kW。兴隆枢纽的主要任务是在中线工程调水后恢复库区沿岸灌溉和河道航运条件。
兴隆枢纽主要由泄水建筑物、通航建筑物、电站厂房、鱼道和两岸滩地连接交通桥组成。泄水建筑物最大泄量19400m3/s，坝轴线全长2835m。泄水建筑物采用56孔开敞式平底闸，泄水闸前缘长952m，设计单宽流量18.5m2/s，闸底板高程29.50m，闸顶高程44.70m，闸高17.7m，孔口净宽14m，闸门采用弧形门，尺寸为14m×8.2m；通航建筑物为单线一级船闸，按与Ⅲ（3）级航道标准配套，闸室有效尺寸180m×23m×3.5m（长×宽×槛上水深）；电站厂房为河床径流式，电站装机4台，额定水头4.18m，额定流量289m3/s，总装机容量4万kW，保证出力8700kW，年发电量2.25亿kW·h；两岸滩地连接交通桥按与三级公路配套设计，桥面宽8m，交通桥采用预应力混凝土简支梁桥；鱼道采用单侧竖导式，设置在电站厂房右侧滩地上，进口位于电站厂房尾水渠右侧，鱼道轴线与坝轴线垂直，共设95个过鱼池，单个过鱼池长3.2m，间隔设置休息池，直线段上端设挡水闸门，距闸首30m处设观测室。
兴隆枢纽土石方开挖总量2162.21万m3，其中主体工程开挖813.07万m3，明渠开挖1150万m3，围堰开挖工程量15.58万m3，围堰拆除工程量183.56万m3。土石方填筑总量667.49万m3，其中主体工程填筑441.52万m3，围堰填筑工程量221.78万m3，导流明渠填筑工程量4.19万m3。混凝土浇筑67.61万m3，金属结构安装12147t。
可研批复投资27.59亿元，初步设计（以下简称“初设”）批复工程静态总投资30.49亿元（2008年第三季度价格水平，不含临时占地耕地占用税），设计总工期4.5年。
2.引江济汉工程
引江济汉工程（以下简称“引江济汉”）主要作用是恢复中线调水后汉江兴隆以下河段生态环境用水、河道外灌溉、供水及航运需水要求。引江济汉供水范围包括汉江兴隆河段以下的潜江、仙桃、孝感、武汉及东西湖、蔡甸等市（区），谢湾、泽口、东荆河区、江尾引提水区、沉湖区、汉川二站区等6个灌区，现有耕地面积645万亩，总人口889万人。工程建成后，可基本解决调水95亿m3对汉江下游“水华”的影响，解决东荆河的灌溉水源问题，在一定程度上恢复了汉江下游河道水位和航道水深。
引江济汉连接长江和汉江，受三峡、丹江口枢纽工程影响较大，规划设计条件复杂。进水口位于荆州市李埠镇龙洲垸，出水口为潜江市高石碑镇。在龙洲垸取长江水。进口段依次布置沉砂沉螺池、泵站与节制闸工程、荆江大堤防洪闸兼通航孔（与通航结合布置方案）。干渠沿东北向穿荆江大堤、太湖港总渠，在荆州城北穿过汉宜高速公路，在郢城镇南向东偏北穿过庙湖、海子湖，穿拾桥河，走蛟尾镇北，穿长湖后港湖汊和西荆河后，在潜江市高石碑镇北穿过汉江干堤入汉江。
渠道全长67.23km，设计流量350m3/s，最大引水流量500m3/s，其中补东荆河设计流量100m3/s，加大流量110m3/s。按需水计算，2030年水平年多年平均补汉江水量25.2亿m3，补东荆河水量5.6亿m3。进口渠底高程26.50m，出口渠底高程25.00m，设计水深5.72～5.85m，设计底宽60m，各种交叉建筑物近百座，其中涵闸16座，船闸5座，倒虹吸15座，橡胶坝3座，泵站1座，跨渠公路桥54座（包括机耕桥），跨渠铁路桥1座，另有与西气东输忠武线工程交叉1处。穿湖长度3.89km，穿砂基长度13.9km。渠首泵站装机6×2800kW，设计提水流量200m3/s。
可研批复投资47.29亿元，初设批复引江济汉主体工程静态总投资约61.69亿元（2009年第三季度价格水平，不含临时占地耕地占用税）。通航需增加的投资不列入南水北调工程。设计总工期4年。
初设阶段，将引江济汉划分为引江济汉主体设计单元和自动化调度运行管理系统两个设计单元工程。引江济汉自动化调度运行管理系统设计报告批复设计概算为9722万元（2011年第二季度价格水平）。
3.部分闸站改造工程
汉江中下游部分闸站改造工程的主要任务是恢复因中线调水而引起下降的各闸站的灌溉水源保证率，维持农业灌溉等供水条件。
工程范围为丹江口水库—汉江河口河段，河段长度约629km，涉及两岸主要灌区11个。根据拟定的设计原则，确定改造项目185处，其中需进行单项设计的闸站改造项目31处，列入典型设计的小型泵站改造项目154处。需进行单项设计的31个闸站改造项目中，位于汉江左岸13处，右岸18处。从地区分布看，襄阳市9处，荆门市7处，潜江市1处，天门市4处，仙桃市3处，汉川市7处。总设计引水流量232.66m3/s，总装机功率23163kW。
闸站改造工程主要设计工程量：土方开挖221.05万m3，回填土方120.7万m3，各类垫层4603万m3，各类砌石4361万m3，浇筑各类混凝土13.7万m3，钢筋制安8718.61t。
可研批复投资3.73亿元，初设批复概算静态总投资5.4558亿元（2010年第一季度价格水平）。设计总工期28个月。
4.局部航道整治工程
汉江中下游局部航道整治工程范围为汉江丹江口至汉川河段，全长574km，其中丹江口至襄阳河段长117km，襄阳至汉川河段长457km。建设规模为Ⅳ级航道通航500t级船队标准。丹江口至襄阳河段［Ⅳ（3）级航道标准］，航道尺度为1.8m×50m×330m（水深×双线航宽×弯曲半径）；襄阳至汉川河段［Ⅳ（2）级航道标准］，航道尺度为1.8m×80m×340m（水深×双线航宽×弯曲半径）。
局部航道整治采用加长原有丁坝和加建丁坝及护岸工程、疏浚、护滩和抛石护脚等工程措施，以维持500t级航道的设计尺度，达到整治的目的。主要设计工程量：筑坝239座，总长58.512m；护滩带47条，长6.92km；抛石工程量93.96万m3；丙纶布排护底152.73万m2，D形排护底69.47万m2，X形排护滩32.37万m2；疏浚工程总长9257m，挖方工程量75.19万m3；护岸30处，共长31193m，抛石23.24万m3，X形排护滩5.4万m2；平堆8747m3，清障10800m3。
可研批复投资3.49亿元，初设批复概算为4.6142亿元（2010年第一季度价格水平）。设计总工期30个月。
二、工程建设过程
工程自开工建设以来，在工程沿线各级党委政府及南水北调建管机构的齐心协力支持配合下，以“管理高效、质量优良、施工安全、干部廉洁、环境友好”为总目标，组织近100个参建单位、1万多名建设者，历经1600多个日日夜夜，一切为了工程，一切服从建设，只争朝夕、攻坚克难，圆满完成工程建设任务。四项治理工程累计完成投资113亿元、土石方开挖回填1亿m3，混凝土浇筑223万m3，建成各类建筑物524座，整治航道近600km，工程质量总体良好，实现了与中线干线“同步建成，提前受益”的目标，为确保中线工程如期通水创造了条件。湖北省南水北调管理局（以下简称“湖北省南水北调局”）多年被国务院南水北调工程建设委员会办公室（以下简称“国务院南水北调办”）评为建设管理先进单位。2014年在全国南水北调系统考核中，湖北省南水北调办工程建设资金、水源保护与污染治理工作年度考核结果为优秀；湖北省南水北调局在工程进度管理、工程质量管理、安全生产管理年度考核结果为优秀。
兴隆枢纽于2009年2月26日开工建设，同年12月26日实现大江截流；2013年3月22日下闸蓄水，实现二期截流和水库蓄水；2013年4月10日船闸通航；2013年年底，首台机组并网发电；2014年6月30日，4台机组全部并网发电，同年9月26日，兴隆枢纽正式运行。
引江济汉于2010年3月26日开工，2014年8月8日成功实施应急调水，9月26日正式通水。
引江济汉自动化调度运行管理系统于2013年3月15日开工，计划于2016年年底基本建成。
部分闸站改造工程于2011年11月第一批施工项目开工建设，2012年10月第二批施工项目开工建设。2014年年底，闸站改造工程已基本完工，并投入运行。
局部航道整治工程于2012年11月5日开工，2014年汛前已基本完工。
湖北省南水北调工程开工与完工情况见表1-1。
表1-1 湖北省南水北调工程开工与完工情况表
工程验收工作与工程建设同步推进，截至2016年6月，累计完成1007个分部工程验收，占总量的98.1%；累计完成158个单位工程验收，占总量的82.7%；完成43个土建及安装工程的合同项目验收，占总量的47.3%。兴隆枢纽完成水库蓄水（通航）和1号、2号机组启动等阶段验收，引江济汉完成主体工程通水阶段验收。
三、工程技术难点
（一）涉及面广，协调难度大
汉江中下游治理工程作为南水北调中线的组成部分，兼有补偿和治理的作用，涉及汉江中下游约650km河道范围，面广协调难度大，需要考虑和协调的问题复杂。兴隆枢纽是南水北调工程中唯一的新建河川枢纽工程，轴线全长2835m，与三峡工程相当。兴隆枢纽在建设及运行过程中，不仅要充分考虑防洪度汛要求，确保工程安全度汛，还需要统筹考虑建设进度、施工期通航等多种因素。引江济汉工程线路长，交叉的河渠、公路较多，穿越江汉平原腹地和长湖。考虑到综合利用水资源，与交通部门规划的引江济汉通航工程结合建设，引水工程与通航工程投资渠道、建设主体不同，涉及不同的行业和主管部门，采用不同的技术标准和规范，给建设管理工作提出了新的挑战。闸站改造工程涉及7个市，分布于600余km河段，与原有产权单位关系复杂。汉江中下游为游荡型河道，航道整治难度大，且与其他项目所属不同行业，建设及验收需采用交通行业规程规范。
（二）技术难度大
1.兴隆枢纽存在的主要技术难点
兴隆枢纽位于汉江中下游平原地区，以深厚粉细砂层为主要特征的工程地质条件特殊，工程设计过程中，存在总体布置、地基处理、消能防冲等一系列技术难题。
（1）覆盖层深厚，粉细砂层结构松散、分布广、厚度大。兴隆枢纽坝址区覆盖层深厚，厚度约50～70m，按岩性及其组成可概括为三层：上部以黏性土为主，中部以粉细砂为主，下部为砂砾（卵）石层。上部黏性土主要分布于左岸、右岸高漫滩部位，厚度分别为6～9m和13～24m。中部以粉细砂和含泥粉细砂为主，在河床与左岸低漫滩部位外露，厚度为13～26m；右岸高漫滩部位粉细砂厚度相对较小，约5～15m。砂砾（卵）石层位于粉细砂层以下，厚度为20～36m，埋深一般在30m以上。泄水闸、船闸和电站厂房的建基面均为粉细砂层，各建筑物的过流面也位于粉细砂层。粉细砂层结构松散，分布广、厚度大，存在的主要问题是：①承载能力低，地基沉降量大；②粉细砂粒径小，抗冲流速小，抗冲刷能力低；③允许渗透比降值小，极易发生渗透变形；④地基透水性强，施工期间截渗和降水问题突出；⑤粉细砂黏粒含量少，饱和砂土存在震动液化问题。
（2）河势稳定性较差。枢纽所在的兴隆河段，上起多宝湾弯道，下至苗家场弯道，中间为长约5km的顺直段，河段全长约23km，平面形态呈反“S”状。在进口多宝湾弯道段，主流一直贴左岸，河势较稳定；中间顺直段洲滩变化较频繁，主流左右摆动，但近年来河势趋于稳定；出口苗家场弯道段，受上游来水来沙条件和河势变化的影响，主流有撇弯切滩和复凹的变化，弯道河势变化相对较大。由于兴隆河道曲折蜿蜒，河床粉细砂粒径小，抗冲能力低，河势稳定性较差，如何减小枢纽布置对河势的影响，保持枢纽运用后的河势稳定，是枢纽总体布置的关键问题。
（3）围堰为深厚透水地基，基坑面积大，开挖至粉细砂层，围堰内外水头差超过30m。兴隆枢纽施工采用明渠导流方案，明渠布置在河床左侧高漫滩上，一期在土石围堰保护下进行泄水闸、船闸、电站厂房等主要建筑物施工。围堰由三部分组成，上游横向围堰长1724.5m，下游横向围堰长2351.1m，左侧纵向围堰长700m，与右岸汉江大堤合围的基坑面积145万m2。堰顶高程上游围堰为42.50m，下游围堰为42.00m，左侧纵向围堰顶高程为42.50～42.00m，堰顶宽度均为10m。土石围堰下覆盖层厚度超过50m，其中粉细砂层、砂砾石层具中等—强透水性。主要建筑物建基面高程为10.00～27.00m，均位于粉细砂层中，最大开挖深度超过28m，一般开挖深度为2～20m，围堰内外水头差超过30m。粉细砂允许渗透比降小，粉细砂层在基坑开挖及形成干地施工条件过程中，减少基坑渗流量和维持渗透稳定问题突出，渗控要求高、难度大。
（4）建筑物地基存在承载能力小、沉降量大、不均匀沉降和饱和砂土液化等问题。泄水闸、船闸和电站厂房等主要建筑物的地基均为较深厚的粉细砂和含泥粉细砂层，土层结构松散，局部夹有淤泥质透镜体，地基承载力特征值为120～140kPa。电站厂房及船闸各部位的基底应力较大；泄水闸、船闸和电站厂房的地基沉降量大；船闸上、下闸首设有人字闸门，门轴柱偏斜影响人字门的开合，对地基不均匀沉降较为敏感；电站厂房灯泡式机组也对不均匀沉降的要求较为严格，粉细砂地基上的水电站国内尚无工程先例；地震条件下以及泄水闸局部开启、电站机组运行时的振动，存在诱发饱和粉细砂液化的可能。
（5）河床粉细砂层厚度大，抗冲能力低，冲刷危害大。兴隆河床的粉细砂中值粒径仅0.09～0.18mm，水深1m时的抗冲流速为0.20～0.25m/s，加之粉细砂无黏性，水下休止角小，一旦出现冲刷则深度大、发展过程快、扩散范围大（水下稳定坡比约1∶8～1∶12），溯源冲刷很快直接危及泄水闸安全，采取补救措施难度大。
2.引江济汉存在的主要技术难点
引江济汉渠道沿线地形地质情况变化较大，主要面临的技术问题为强透水层及软基（穿湖段）、膨胀土、砂基等，处理难度大。
（1）引江济汉进出口受长江和汉江的影响较大，三峡工程建成后清水下泄对取水口引水条件的影响大，进出口设计条件复杂。
（2）工程区域广泛分布有中、弱膨胀土，其判别难度大，处理技术要求高。
（3）与渠道交叉的河渠多，且渠道穿过长湖湖汊，建设及运行过程中防汛压力大。
（4）渠道穿湖段、砂基段渠道施工存在建筑物稳定及防渗问题，出口建筑物基础存在土层承载力较低、饱和砂土的震动液化与渗漏、渗透变形等问题，处理难度大。
（5）进出口紧临长江和汉江，沿线为平原湖区，存在一些强透水层，施工期降水难。
（6）拾桥河节制闸采用平面有轨弧形双开门结构型式，是一种圆弧形新门型，孔口尺寸为亚洲第一，具有创新性，设计条件比较复杂，具有一定的挑战性。
四、工程技术亮点
兴隆枢纽作为闸坝型枢纽，兼顾发电，规模宏伟。兴隆枢纽是唯一一座坐落于深厚粉细砂基础上的河川枢纽工程。建设期防渗工程规模大，防渗墙平均深度60m，总面积24万m2；基坑面积大；施工强度大，导流明渠开挖最大月强度约300万m3，防渗墙月施工强度达到3万m2，创造了“兴隆速度”“兴隆效率”，实现了在大江大河上建设枢纽工程当年开工、当年截流；通过优化，将设计的断航期3.5个月缩短为20天，减少建设成本，提高了效率。建成后防洪标准高，过流能力大，闸门规模大，制造及安装效果好，基本不漏水；工程区及管理区环境优美。
引江济汉生态效益及通航等综合效益十分突出，穿长湖形成的“湖中渠”、拾桥河枢纽“平立交结合”体现独具匠心的设计理念；拾桥河撇洪、渠顶道路建设彰显建设者们统筹兼顾、以人为本的宗旨；引江济汉结合通航工程一并建设，既是水资源综合利用的典范，也是对建设管理机制和体制的创新；荆堤大闸是目前长江上孔口尺寸最大的闸门，拾桥河左岸节制闸为双向挡水平面弧形门，为亚洲同类最大的闸门。
兴隆枢纽和引江济汉工程已成为江汉运河生态文化旅游经济带的重要依托，除了工程本身发挥的巨大效益外，还极大地促进了当地社会经济的可持续发展。