科技論文，對普通人來說總有點神祕，讀起來也晦澀難懂。其實，科技論文不僅是科技工作者的智力成果，代表着他們勇攀科技高峯的不懈努力，也跟百姓生活息息相關。我們的社會、我們的生活那些日新月異的變化，往往與科技工作者的研究有着密切的關係。

日前，北京市科學技術協會舉辦的第十四屆北京青年優秀科技論文評選結果揭曉。我們將在《京城科研》欄目中，選介一些內容，看看優秀科技工作者的科研和我們的生活又有怎樣的聯繫。

獲獎論文：

《北京市南水北調配套工程東干渠輸水隧洞設計方案研究》 第十四屆北京青年優秀科技論文一等獎

論文作者：

北京市水利規劃設計研究院信息中心主任、高級工程師 蔣奇構建國際首例“特大城市輸水環路”

項目研究前的北京市供水格局

東干渠工程平面剖面示意圖

南水北調中線工程，每年引10億立方米長江水入京城，終於使得北京的水資源得到緩解。但長途跋涉的珍貴的江水怎麼用好，怎麼用得科學，是北京水利規劃設計者面臨的新課題。

要知道，南水北調進京之前，北京市城區的水廠主要通過京密引水渠由北向南輸送密雲水庫的水，其他區（縣）由分散的管網開採地下水。南水進京後，與京密引水渠在頤和園旁的團城湖調節池對接，形成了一條“樹狀”的供水動脈。北京的供水形成了由南水、本地地表水、地下水組成的三大主力水源。如果止步於此，僅僅解決了北京城區西、北部分地區的水源的問題，如何將南水的覆蓋範圍加大，如何讓三大水源串聯，互爲備用，解決水廠單一水源、供水保證率低的問題，保證任何工況下不斷水，保證首都水資源安全，是我們面臨的重大難題。

在北京的地圖上畫一個“圈”，將北京供水格局由“樹狀”變“環狀”，可將三大水源和衆多水廠聯通起來，輻射北京各個方向，更加靈活的調配水資源。爲了實現這個格局，設計者利用南水入京建成的西四環下輸水乾線，緊鄰北五環路和東五環路建設了外徑6米，內徑4.6米，長44.7公里的東干渠工程，形成全長107公里的地下封閉輸水環路。

環路供水的優點可概括爲“閉合相通、雙向輸水、互爲備用、調度靈活”。閉合相通，使北京市真正實現了外來水、地表水、地下水的三水聯調。雙向輸水，替代了傳統樹狀輸水管線爲了檢修建設雙線的要求，節省了大量的建設投資。互爲備用，使三種水源在應急工況下切換更爲便利，可實現跨區域調水。調度靈活，任何一個局部位置發生事故，可以通過兩側的檢修閥關閉進行檢修，不影響環路上的水廠運行。創新的隧洞結構設計和防水檢測方法

全維度輸水隧洞防水技術斷面圖

東干渠長度44.7公里跟北京三環路一圈長度相當，基本把一半北五環和整個東五環的地面、地下構築物都穿了一遍。隧洞設計流量20.6立方米每秒，灌滿水立方標準游泳池僅需1分半鐘；內水壓高於地面6-16米。如何實現大型壓力輸水隧洞施工安全和運行安全是項目研究面臨的另一重大難題。

針對北京東部的地質情況和施工條件，我們研發了盾構隧洞灌漿式預應力複合襯砌結構和全維度立體防水及預應力注漿擠密技術，提高了壓力輸水隧洞承載能力和防滲能力。研製了新型隧洞接縫防水檢驗設備，實現靜水壓試驗一次成功，滲漏量僅爲規範允許滲漏量的21%。

新型全維度輸水隧洞防水技術的研發，就像給隧洞穿了了一層“雨衣”，但這層雨衣卻是與混凝土結構完全貼合的，它使得單一的平面防水變成了徑向、軸向、環向全維度的立體防水效果，大大提高了結構整體的防水性能，解決了複合襯砌層間竄水的問題，保障了結構耐久性，降低了事故檢修排查的難度，提高了工程經濟性。

爲了減少東干渠施工過程對地下水的影響，保護周圍建築物安全，我們研發了新型的地下連續牆剛性接頭，提出以地下連續牆、止水旋噴樁組成側向防水，聯合基坑封底的綜合措施，形成基坑全封閉防水技術，保證了工程施工安全，實現施工不抽水，減少抽排地下水2.5億立方米。

東干渠工程的修建，創造了特大城市環路供水格局，與常規雙線輸水方案相比，工程投資節省約1/3。工程2015年7月正式通水，城市70%的生活用水均通過環路輸送，城市供水保證率得到提高。工程的建設提前爲北京城市副中心提供了日供水60萬立方米的水源保障，對北京市地下水保護及恢復起到了重要作用。

柯諧