（工商管理专业论文）长江口青草沙水源地原水工程可行性研究.pdf

上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 2 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 摘 要 青草沙水源地是关系到上海原水水量、水质和水安全的十一五重大 基础设施建设项目，是上海百年水源地战略选择。青草沙水源地项目中 青草沙水库、长江原水过江管、陆域输水管线和增压泵站工程三大主体 项目技术上都存在创新和创举；项目有投资量大、技术含量高、风险大、 进度压力大等特点。本文第一章从上海城市水源地战略规划目标分析了 上海原水供水情况；第二章主要从青草沙水库及取输水泵闸工程、长江 原水过江管工程、陆域管线及增压泵站工程的技术可行性进行了研究； 第三章主要分析了水源地建设的经济可行性；第四章对青草沙水源地项 目建设、运行期风险因素分析及控制进行研究，并提出相应的结论和建 议等。 关键词：青草沙水源地，原水工程，可行性研究，风险分析和控制 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 3 feasibility study on raw water project of qingcaosha water source in changjiang estuary abstract the project of qingcaosha water source is one of the significant infrastructure construction projects that have been included in “the guideline of shanghai 11th five-year plan of national economy and society development”. it greatly contributes to “one-hundred-year strategy” of the development of shanghai water source system, in which the quantity, quality and the safety of shanghai raw water supply are of concern. this project includes three components: (1) qingcaosha reservoir; (2) a pipeline system across changjiang river; and (3) an inland pipeline and pumping station system. these sub-items innovate in techniques with pioneering work. they are all characterized by big investment, high risk, technical difficulty, and pressing rate of progress and so on. in the first chapter, the situation of shanghai raw water supply was first analyzed from the perspective of planning of city water source system. the 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 4 second chapter assessed the technical feasibility of these sub-projects. third chapter evaluated the economic viability of water source construction. the fourth chapter presented risk analysis and management during construction and operation, and eventually led to conclusions and suggestions. key words: qingcaosha water source，changjiang estuary，technical feasibility，economic viability，risk analysis and management 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 52 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：宋少红 日期：2008 年 6 月 1 日 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 53 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： 保密 保密 ，在 年解密后适用本授权书。 不保密不保密 。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名：宋少红 指导教师签名：屠梅曾 日期：2008 年 6 月 1 日 日期：2008 年 6 月 1 日 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 7 前言 上海以其优越的地理位置， 强大的经济综合实力和领先的发展起点， 吸引着大量外来资金和 人口，具有极其广阔的社会经济发展前景。根据中央批准的上海新一轮城市总体规划，上海将建 设成为国际经济、金融、贸易和航运中心，率先基本实现现代化，充分发挥经济中心城市的集聚 和辐射作用。为构筑国际大都市空间发展体系，上海城市建设的重点将从中心城向郊区转移，创 建以提高人民生活质量和环境为核心， 适应不同消费层次， 更舒适宜人的居住环境以及人与自然 相和谐的生态化城市。与此同时，上海将以枢纽型、功能性和国际化基础设施建设为重点，基本 形成现代化基础设施体系， 为增强城市的综合能力和为上海未来创造更大的发展空间提供坚强支 撑。 在城市基础设施建设中， 须特别加大以水资源综合开发利用和经济结构优化为主体的市政公 用设施建设， 在满足上海城市发展进程中不断增长的需求以及提高城市居民生活质量前提下， 进 一步强化城市资源的合理配置和高效利用， 提升城市的抗风险和抗灾害能力， 促进城市的可持续 性发展。 水资源是不可替代的基础性自然资源，又是公共资源和经济资源。具备优质、充沛、安全和 合理的城市供水水源，对城市经济社会和环境的协调发展、人民生活质量的不断提高，具有深远 的决定性影响。同时，也是城市可持续发展和体现城市综合实力的根本保障。 长期以来，由于内河水质受到污染，上海市已成为典型的水质型缺水城市。合格饮用水水源 的严重短缺，已成为制约上海城市发展的重要因素。从发展高度来认识，上海现有城市供水水源 的开发和利用水平， 已远远不能适应城市建设和发展的长远需求。 根据城市总体规划对产业发展 和城镇布局的调整， 随着人口规模的增长和人们生活水平的不断提高， 城市供水水质和水量的需 求也将有较大规模的提高。 目前，上海城市供水水源主要有黄浦江上游水源、长江口边滩水源、内河及地下水源等。 上世纪八十年代以来， 上海以开发利用黄浦江上游水源为主。 由于黄浦江处于太湖流域的下 游，受上游污染影响，水质较差且具有不稳定性。另外，上海城市供水在黄浦江上游的取水总量 超过多年平均流量的 30，已接近国际公认的警戒线。若进一步扩大黄浦江上游水源的取水规 模，将导致上游水位降低，加剧中下游污水上溯，使水源水质产生恶化；同时可能引起黄浦江河 势变化，对黄浦江的水生态环境造成严重的破坏。为此，作为城市供水水源，黄浦江上游取水总 量应进行有效控制，适度利用。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 8 长江口水量丰沛，占上海过境水资源总量的 98.8，水体自净能力较强，水质相对稳定， 符合饮用水水源水质要求。目前，上海城市供水在长江口的取水总量仅占多年平均入海流量的 0.05， 具有巨大的开发利用潜力。 上海城市供水水源的进一步开发利用将主要依赖长江口水源。 现有区（县）水厂的内河水源，点多面广、布局分散、水质低劣，急需替代。 上海市地下水的可开采量甚少， 为了有效控制地面沉降， 仍须进一步控制和压缩地下水开采 量。 上世纪九十年代初本市有关专家提出“关于青草沙作为水库开发的建议”后，在市政府的统 一部署下，经过市有关部门 15 年来的长期系统研究，取得了大量研究成果。在此基础上，青草 沙水源地已纳入经国务院批准的上海市城市总体规划（19992020 年） 和经上海市政府批准 的上海市供水专业规划 、 上海市海洋功能区划 、 上海市水环境功能区划（修编） 。2002 年 12 月，市政府批准的上海市供水专业规划明确：开发青草沙水源地，形成“两江并举， 三足鼎立”的水源地供水格局。 为贯彻落实市政府“上海的饮用水源地要充分用好长江水源，要有百年战略方案”的指 示精神， 市政府有关委办局组织对上海水源地进行了全面的分析论证和比选， 认为青草沙水源地 水量充沛、水质优良稳定，可供水量大，是上海水源地建设的必然选择。 （1）符合长江口综合整治开发规划，是抓住时机建设水源地需要 青草沙水源地的建设已被纳入长江口综合整治开发规划要点报告 （2004 年修订） 中，并建议可安排在近期实施。研究表明，青草沙水库建设不仅对周边河势、防洪排涝、 长江口深水航道、沪崇苏越江通道和北港大桥无不利影响，而且工程的实施可起到稳定青 草沙沙体边界的作用，有利于加速北港顺直微弯稳定优良河势格局的实现。 河势演变分析结果表明， 近年来长江口南北港分流口河势已从相对稳定朝不利方向转 换的趋势，库区局部滩地也已出现了不利的变化苗头，主要表现在中央沙沙头和西北侧滩 地不断冲蚀后退，20022005 年中央沙沙头后退约 400m，西北侧滩地冲蚀了约 300m。预 计随着新浏河沙的后退冲刷，中央沙沙头和西北侧滩地仍将呈持续冲刷后退的态势，且新 新桥通道有可能继续发育而替代新桥通道。因此，加快青草沙水源地建设进程特别是抓紧 实施青草沙水库围堤工程是稳定青草沙水源地滩地的迫切需要， 若不抓紧实施将严重影响 青草沙水源地的开发利用。此外，抓住当前河势还处于相对有利时机实施青草沙水库围堤 工程，可以遏制中央沙沙头和西北侧滩地的继续后退，对稳定南北港分流口的河势特别对 稳定新桥通道将起积极的作用。通过青草沙水源地的建设，将完全固定中央沙和青草沙， 为北港河势稳定提供十分重要的保障，有利于促进南北港分流口整治工程的全面实施。 （2）是适应上海市城市供水需求增加，满足城市可持续发展的需要 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 9 据统计，2004 年上海市全市原水总供水规模为 1064 万 m 3/d。根据上海总体规划及各 区（县）分区规划修编情况，2020 年上海市供水总规模为 1418 万 m 3/d，原水供应能力存 在较大缺口。 目前，上海城市供水在黄浦江上游干流的取水总量已达到 567 万 m 3/d，超过了专家建 议的 500 万 m 3/d 的控制取水规模。若进一步扩大黄浦江上游水源的取水规模，将加剧中 下游污水上溯，使水源水质产生恶化，对黄浦江的生态环境造成严重的破坏。为此，作为 城市供水水源，黄浦江上游取水总量应进行有效控制，适度减量利用。此外，现有内河水 源布局分散、水质差、地下水质优但量少，急需集中替代和压缩。 全市原水供需矛盾日益突出， 现有供水水源的开发和利用水平已远远不能适应城市发 展的长远需求， 尤其是浦东等地区城市供水急待原水配套， 制约了城市经济社会协调发展。 因此，必须尽快开发新的水源地，为新世纪上海的建设和可持续发展提供必须的原水配套 条件，尽早筹划安排新水源和原水供水设施的建设已成为非常必要和紧迫的任务。 （3）是改善城市供水水质，提高人民生活质量的需求 目前，上海以黄浦江上游水源为主。由于黄浦江处于太湖流域的下游，受上游太湖来 水条件限制，水质较差且不稳定，长期为 iiiiv 类，无法满足地表水环境质量标准 中城镇集中式水源地一级保护区（取水口）应满足 ii 类水的要求。 长江口水量丰沛，占上海过境水资源总量的 98.8，水体自净能力较强，水质稳定， 青草沙水域水质为类，符合饮用水水源水质要求。并且，上海城市供水在长江口的取水 总量仅占多年平均入海流量的 0.05，具有巨大的开发利用潜力。 因此，从改善原水供水水质、提高上海市民的生活质量的需求看，青草沙水源原水工 程建设十分必要而迫切。 （4）是水源地集中保护，提高上海供水安全性和城市抗风险能力的需要 青草沙水库建成后，其规模占全市原水供应总规模的 50%以上，与现有上海长江陈行 水源地和黄浦江上游水源地形成以青草沙水源地为主导水源的“两江并举、多源互补”的 原水供应格局。目前，上海的原水有 88取自黄浦江上游及内河与地下水，水源地多为 敞开式河道直接取水，水质不稳定，水源地的抗风险能力非常脆弱，一旦发生诸如松花江 水污染事件，将造成无法想像的后果。青草沙水源地建成后，上海城市将有 70的原水 取自长江口水库型水源地，水源地的抗风险能力大大提高。青草沙水源地的建设为上海市 原水集约化创造了必要条件， 不仅为上海城市发展释放空间， 降低水源地的环境保护代价， 而且有利于水源地的集中保护和常态长效管理，并有条件确保取水口位于保护区范围之 内，有效控制污染。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 10 （5）是与浦东新一轮开发和洋山深水港建设同步实施的迫切需要 青草沙水源地供水范围涵盖浦东、南汇及临港新城等地区，工程的输水管线管径和增 压泵站规模大，规划选线和选址要求高，如不与市政道路及基础设施同步实施，将大大增 加工程实施的难度。因此，应抓住浦东及海港新城市政道路及基础设施建设尚未全面实施 的有利时机，同步实施原水管线等工程。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 11 第 1 章 上海城市供水水源战略目标 1.1 国内外大城市水源地开发利用情况 1.1.1 日本东京市的供水水源 东京市水道局，现向市内 23 个特别区和邻近 25 个小城镇供水。供水区域面积达 1200 平方 公里，供水人口将近 1200 万，最高日供水量大 500 万 m 3以上。下面表格是东京市水源地情况表： 表 1 东京市的主要水库列表 table1 the main reservoir in tokyo 水库名称 有效容量（万 m水库名称 有效容量（万 m 3 3） 完成年度/工期（年） ） 完成年度/工期（年） 小河内 18540 1957/20 矢木沢 17580 1967/9 下久保 12000 1968/10 草 木 5050 1976/12 渡良濑 2640 1989/17 奈良俣 8500 1990/17 荒 川 1060 1996/20 浦 山 5600 1998/27 合计总容量 70970 我们从上面的统计表格可以得出几个基本结论： 日本东京水源地建设从 20 世纪 30 年代开始 到 90 年代，历经 60 年建成；在最高日供水量 500 万立方米的情况下，水源地有效库容达到 7.1 亿立方米，是日供水量的 141 倍。水源地建设工期历时长，大多数水库都历经 10 年以上。水源 地是由大小不均的水库群组成，而非只有一个或两个大型水库，确保了供水水源的安全。具体的 水源及供水情况如图 1 所示： 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 12 文献来源：东京市水道局 图 1 水源、水厂及供水区域分布示意图 figure 1 distribution of the source and waterworks 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 13 1.1.2 美国纽约市的供水水源 纽约自来水供水区域约 1800 平方公里， 供水人口约 1000 万人。 目前纽约水源地最大有效库 容为 20.7 亿立方米，日最大供水量 830 万/立方米。纽约市的供水主要由德拉维尔/凯特斯科尔 联合系统（delaware/catskill）和克罗顿系统（croton）这两大系统构成，各系统分别由数个 水库、湖泊组成。无论水量还是安全都能够得以保证。见下图： 文献来源：加州水务部门 图 2 纽约城市供水系统 figure 2 the waterworks of new york city 德拉维尔/凯特斯科尔联合系统的总供水量约为 17.4 亿 m 3 ， 克罗顿系统的总供水量约为 3.3 亿 m 3 。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 14 （1）德拉维尔/凯特斯科尔联合系统 德拉维尔/凯特斯科尔联合系统包括：德拉维尔系统和凯特斯科尔系统、肯斯科水库、克罗 顿系统中的博伊斯考纳水库和西支水库。 文献来源：加州水务部门 图 3 德拉维尔/凯特斯科尔系统 figure 3 delaware/catskill system （2）德拉维尔系统 德拉维尔系统可提供纽约市约 50%的日常用水。德拉维尔系统有 4 个水库，分别是：康纳斯 维拉水库（cannonsville，供水量约为 3.62 亿 m 3） 、帕派克顿水库（pepacton，供水量约为 5.31 亿 m 3） 、奈福辛克水库（neversink，供水量约为 1.32 亿 m3）和朗奥特水库（rondout，供水量约 为 1.88 亿 m 3） 、 。其中帕派克顿水库有最大的蓄水量，提供超过 25%的纽约日常供水量。而朗奥 特水库是德拉维尔系统的中心控制水库。 其他 3 个水库的水最后都汇总到朗奥特水库中来。 然后 这些水横穿哈得逊河底（hudson）的供水网络，到达克罗顿系统的西支水库(west branch)和肯 斯科水库(kensico)，做进一步处理。在肯斯科水库，和凯特斯科尔系统的水混合，然后通过赫 尔维尔水库（hillview） ，进入纽约市分水系统。水的主要来源是朗奥特河、德拉维尔河、奈福 辛克河。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 15 （3）凯特斯科尔系统 凯特斯科尔系统有 2 个水库，分别是：苏哈瑞水库（schoharie，供水量约为 6662 万 m 3）和 阿索肯水库（ashokan，供水量约为 4.65 亿 m 3） 。苏哈瑞水库的水最终也流入阿索肯水库。通过 哈得逊河底（hudson）的供水网络到达肯斯科水库(kensico)。水的主要来源是苏哈瑞河 （schoharie creek）和艾索帕斯河（esopus creek） 。 （4）克罗顿系统 相比较德拉维尔/凯特斯科尔联合系统，克罗顿系统（croton）的水库有数量多而供应量小 并且流域范围小的特点。克罗顿系统包含 12 个水库和 3 个受控湖。12 个水库包括：博伊斯考 纳水库（boyds corner，供水量约为 643 万 m 3） 、西支水库（west branch，供水量约为 3000 万 m 3） 、博格布鲁克水库（bog brook，供水量约为 1665 万 m3） 、中支水库（middle branch，供 水量约为 1552 万 m 3） 、 克罗顿瀑布水库 （croton falls， 供水量约为 5375 万 m3） 、 东支水库 （east branch，供水量约为 1968 万 m 3） 、戴富亭水库（diverting，供水量约为 341 万 m3） 、阿玛沃客水 库（amawalk，供水量约为 2536 万 m 3） 、提提克斯水库（titicus，供水量约为 2725 万 m3） 、慕丝 库特水库（muscoot，供水量约为 1855 万 m 3） 、新克罗顿水库（new croton，供水量约为 7192 万 m 3） 和克罗斯河水库 （cross river， 供水量约为 3899 万 m3） 三个受控湖为： 克罗湖 （kirk lake） 、 格蓝尼达湖（lake gleneida）和基列湖（lake gilead） 。水的主要来源包括：克罗顿河及其支 流慕丝库特河和博格布鲁克河，提提克斯河以及 3 个受控湖。 文献来源：加州水务部门 图 4 克罗顿系统 figure 4 the corton system 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 16 1.2 上海集中供水水源地现状 上海城市供水水源主要有黄浦江上游水源长江口边滩水源、 内河及地下水源等。 2004年上海 原水供应规模约为1067万立方米/日。其中，黄浦江上游水源地取水规模约567万立方米/日，陈 行水库130万立方米/日，内河及地下水367万立方米/日。 按来水结构分，上海目前原水供应中，长江水仅占12%，黄浦江水占54%，内河及地下水占了 34%。 （如图5所示） 上海2005年原水供应比例图 12% 34% 54% 陈行水库内河及地下水黄浦江上游 图5 上海2005年原水供应比例图 figure 5 the proportion of raw water supply in shanghai 2005 上世纪八十年代以来， 上海以开发利用黄浦江上游水源为主。 由于黄浦江处于太湖流域的下 游，尽管曾采取污水截流外排、产业结构调整、污染企业关停并转等一系列措施，受上游污染影 响，水质较差且具有不稳定性。以国家地表水环境质量标准 （ghzbi 1999）评价，总体评 价 iii-类，局部时段甚至劣于 iv 类。另外，上海城市供水在黄浦江上游的取水总量超过多年 平均流量的 30，已接近国际公认的警戒线。若进一步扩大黄浦江上游水源的取水规模，将导 致上游水位降低，加剧中下游污水上溯，使水源水质产生恶化；同时可能引起黄浦江河势变化， 对黄浦江的水生态环境造成严重的破坏。为此，作为城市供水水源，黄浦江上游取水总量应进行 有效控制，适度利用。 长江口水源水质总体评价ii-iii类，也受上游污染的影响。但长江水与黄浦江水相比，有着 质的不同。按照国家地表水环境质量标准 （gh3838 2002）的要求，城镇集中式水源地一级 水源保护区 （取水口） 应满足类水的要求。 以此为标准， 目前上海只有长江来水符合这一要求。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 17 上海目前供水体系中，郊区水厂缺乏集约化原水供应渠道，各自就地取水。郊区水厂367万 立方米原水来自内河和地下水。内河的水质普遍很差。2001年，在对浦东新区的城镇水厂等23 个区县自来水公司（水厂）所作的水质评价中，取水河道已属于iv类水水质的有9个，v类水4个， 劣于 v类水的10 个。水质的问题不仅影响上海居民的身体健康，而且还有损上海国际化大都市 的形象。 报上就曾经出现过国外知名人士来上海访问时自带饮用水的报道。 为解决郊区原水的水 质问题，需要尽快将现在的内河取水那部分置换出来，此外，为控制地面沉降，也需要尽快地将 现在的地下水取水那部分置换出来。 1.3 上海集中供水规划预测 1.3.1 城市综合用水量预测 城市综合用水量指标，是将城市用水总量摊到人均，即城市总的人均用水量。它是决定城市 供水系统规模、开展城市给水规划的重要数据。 根据国内部分城市的现状统计数据，参考香港、台北和新加坡、大阪、洛杉矶的统计数据， 确定上海城市综合用水量指标。见下表: （单位：升/人日） 表2 城市综合用水量指标表 table2 the index of citys integrative water consumption 区域 现状值 2010 年 2020 年 中心城 465 465 465 新城 320340 360380 430465 中心镇、集镇 250270 300310 340370 农村 190 240 300 文献来源： 上海市供水专业规划 上海的常住人口在2003年即已突破1600万人。 对于上海未来在2010年、 2020年人口规模的预 测，学术界比较普遍的认识是，2010年常住人口将达到1800-1900万人；2020年2000-2100万人。 人口分布问题，上海“十五”发展期间，上海城市空间布局的发生变化，大量产业和人口向 郊区扩展，人口分布发生变化。预测为： 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 18 表3 2010年、2020年上海市人口分布预测表 table3 the forecast of shanghais population distribution in 2010 and 2020 2010 年 2020 年 区域 户籍人口 常住流动 人口 小计 户籍人口 常 住 流 动 人口 小计 中心城 756 150 906 750 180 930 新城 196 270 中心镇、集镇 168 255 农村 280 350 994 225 420 1170 合计 1900 2100 数据说明：根据19992020年上海市城市总体规划 、第五次人口普查公报等相关资料推算 (单位：万人) 根据城市综合用水量指标法得出的2010年、2020年全市日平均用水量预测，详见下表: 表4 2010年、2020年用水量预测表 table4 the forecast of water consumption in 2010 and 2020 年份 2010 2020 区域 人口 用水标准 用水量 人口 用水标准 用水量 （万人） (升/人 日） （万立方 米/日） （万人）(升/人日） （万立方 米/日） 中心城 906 465 421 930 465 433 新城、中心镇、集 镇、农村 994 305 303 1170 368 431 合计 1900 724 724 2100 864 864 数据说明：新城、中心镇、集镇及农村的综合用水量指标为均值 根据预测， 2010年和2020年全市日均用水量数值接近: 2010年: 全市日均用水量为718718万立方米/日; 2020年: 全市日均用水量为861861万立方米/日。 1.3.2 原水需求量预测 原水需求量预测需考虑日变化系数 （也称日差系数， 即年内最高日用水量与年平均日用水量 之比）,还要考虑城市供水与售水之间存在的产销差率，还需考虑水厂供水备用系数和原水供给 差值系数即水厂用水及原水漏失系数，最后估算出原水需求量。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 19 表5 自来水与原水的差异比例表 table5 the proportion of differences between water and raw water 年份 日均用水量 (万立方米) 日变化系数产销差系数 水厂供水 备用系数 水厂用水及原 水漏失 系数 原水需求总量 (万立方米) 2010 718 1.25 1.15 1.1 1.04 1181 1181 2020 861 1.25 1.15 1.1 1.04 1416 1416 结论为: 2010年，原水规模量1181万立方米 2020年，原水规模量1416万立方米 1.3.3 预测原水需求增长的主要原因 首先，常住人口规模今后仍将增大，势必造成对自来水消费的增长。据预测，上海的常住人 口到2020年将达2100万人。 其次，经济持续发展，带来生活条件的改善，居民生活用水的人均指标在总体上今后也仍将 保持增长趋势。 1.4 上海城市供水战略目标 根据国内外水源地建设的基本经验和上海的实际情况， 建设水库型水源地是构建城市供水安 全的必然趋势 封闭型原水水库具有三大优势,一安全,二稳定,三可以提高原水水质（水库具有自净功能） 。 从东京、纽约等国际化大城市水源地建设的经验来看，普遍采用多个水源、水源地集中封闭，以 水库群作为城市稳定可靠的水源地供水方式。 原水问题是提高供水水质的首要问题， 必须从源头上抓起。 构建上海水源安全体系的战略考 虑，建设原水水库是必然趋势。上海已确定未来水源地战略为“多建库、广蓄水、渐成网” ，构 建形成依托流域、立足区域，以“一网调度、两江并举、三源互补”为主体的水库群、网络化、 水量充沛、水质优良、安全可靠的水源地新格局，重点建设黄浦江上游、陈行、青草沙三大水源 地，同时保留其他水源地的可能性（水源地水源保护成本很大，因此水源地应适度集中） 。规划 近期把长江和黄浦江原水供水比例从2：8调整到5：5，甚至7：3，实现黄浦江、长江口两大水源 地的互济、互补。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 20 第 2 章 青草沙水源地技术可行性分析 2.1 青草沙水源地原水系统方案 根据青草沙水源地预可研究成果， 青草沙水源地原水工程要达到要求， 必须具备青草沙水库 及取输水泵闸工程、长江原水过江管工程、岛域陆域输水管线及增压泵站工程等三大主体工程。 原水工程总体系统方案为：建设青草沙水库，采用长江取水泵站和水库引水闸组合方案，实现长 江北港取水；长江原水经水库调蓄后，通过输水泵闸及输水管线(包括长江过江管)，向上海市陆 域自来水厂提供原水， 同时向邻近水库的长兴岛水厂供水； 建设陆域输水系统以满足上海陆域现 有水厂和规划水厂原水需求。方案规划青草沙水源地供水范围为杨浦区、虹口区、闸北区、黄埔 区、卢湾区、静安区、长宁区、徐汇区、浦东新区、南汇区等 10 个区全部以及宝山区、普陀区、 崇明县、青浦区和闵行区等 5 个区的部分地区，受益人口超过 1000 万人，2020 年供水规模 719 万 m 3/d，并保证咸潮期连续供水 68 天。 金海支线金海支线 黄浦江上游引水系统黄浦江上游引水系统 严桥支线严桥支线 岛域输水 管线 岛域输水 管线 长江原水过 江管 长江原水过 江管 输水泵闸输水泵闸 五号沟泵站五号沟泵站 金海泵站金海泵站 南汇北泵站南汇北泵站 南汇泵站南汇泵站 临江泵站临江泵站 严桥泵站严桥泵站 凌桥支线凌桥支线 南汇支线南汇支线 1、青草沙水库及取输水泵闸工程 2、长兴岛域输水管线工程 3、长江原水过江管工程 4、五号沟泵站工程 5、严桥支线工程 6、凌桥支线工程 7、金海支线工程 8、南汇支线工程 9、黄浦江上游系统改造工程 青草沙水源地原水系统 图 6 青草沙水源地原水系统 figure 6 the raw water system of qingcaosha water source 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 21 2.2 青草沙水库及取输水泵闸技术研究 2.2.1 工程地理位置 长江口河段长约 180km， 河段平面呈扇型分汊型式， 经长期的河道演变， 逐步形成三级分汊、 四口入海的总体河势格局，共有北支、北港、北槽和南槽四个入海通道。 青草沙水源地位于长兴岛北侧和西侧的中央沙、青草沙以及北小泓、东北小泓等水域范围。 青草沙水库总面积 66.26km 2，其中中央沙库区面积 14.28km2，青草沙库区面积 51.98km2（含青草 沙垦区 2.18 km 2） 。紧邻水库东堤下游设弃泥区 4.60km2。 规划青草沙水库工程起点与长兴岛头部石沙西侧小围堤连接， 终点与长兴岛陆域梦思园度假 村外侧电厂灰场上游处海塘连接， 与长兴岛海塘加高加固后堤线形成环库大堤。 环库大堤由南堤、 西堤、北堤、东堤及长兴岛海塘组成，总长 48.79km，其中新建北堤、东堤 21.97km，加高加固 中央沙南堤、 西堤 10.47km， 加高加固长兴岛海塘长 16.35km。 另外， 改造中央沙北围堤 7.13km， 加固青草沙垦区海塘 6.38km。 图 7 青草沙水库区位图 figure 7 the district of qingcaosha reservoir 2.2.2 建设条件 （1）水域现状 工程位于长兴岛头部和北侧，主要包括中央沙和青草沙两个区域。中央沙 0m 等深线以上滩涂东 青草沙水库青草沙水库 上上 黄黄 浦浦 江江 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 22 西向长约8.0km，南北向最宽处约2.75km，面积达到18.7km 2。青草沙是北港中的一块沙洲，与长兴岛 间有一涨潮沟（北小泓）相隔，目前0m 线以上滩地与中央沙滩连成一片，其-5.0m 以上沙尾延伸至长 兴岛北侧横沙港口以上。工程水域具备修建大型原水水库的地形地貌条件。 （2）现有水利工程及其他设施情况 据初步调查结果，库区范围长兴岛现有海塘总长 16.346km，青草沙垦区海塘 6.52km。现有工程 设施还包括长兴岛北沿 3 座排涝泵站、2 座涵闸、占地约 385 亩的电厂灰库。库区西部有一条上海 崇明过江国际光缆穿越，东部梦思园度假村附近有10 条光电缆穿过库区。以上专项设施需采取改造、 改建、保护、避让、调整或迁建措施。 （3）径流 长江多年平均洪峰流量为 56200 m 3/s，历年最大流量出现在 1954 年，达 92600 m3/s（1954 年 8 月 1 日） ，最小流量仅 4620 m 3/s（1979 年 1 月 31 日） 。 （4）咸潮入侵规律 青草沙水源地位于南、北港上段。多年的长期现场观测资料分析表明，青草沙水源地咸潮入侵主 要受北支倒灌影响。1980 年以来，长江口最严重的咸潮入侵发生在1999 年。1999 年实测资料显示， 青草沙取水口水域氯度超过250mg/l 的最长连续不宜取水天数为38d，氯度峰值分别达2998mg/l。一 般年份枯季，青草沙水域的连续不宜取水天数不超过 15d。随着三峡工程的投产运行、南水北调工程 的上马以及长江流域上游水资源的开发利用， 决定了青草沙水源地建设必须采用蓄淡避咸的开发模式。 （5）水环境现状评价及变化趋势分析 上世纪九十年代以来的监测和研究结果表明，青草沙水域水质总体上属类，水质基本稳定，未 发生水质类别的变化，主要指标符合地表水环境质量标准 （gb3838-2002）中城镇集中式饮用水水 源地水质要求。青草沙水域水质可以满足地表水源地的要求。 （6）河势演变分析 河演分析结果表明，下扁担沙、新浏河沙和中央沙是本工程区域的活动沙体，周期性上提下移是 此区域沙体演变的基本特征。南支河段及青草沙水源地附近河势可能呈如下演变趋势： 随着上游澄通河段河势及通洲沙水道的逐渐稳定， 主流在徐六泾节点的控制下， 白茆沙将保持 白茆沙南北水道并存的河势格局。但影响白茆沙北水道发展的不利因素较多，因此北水道的发展将受 到制约，由此将影响南支下段的河势演变。 南港上口各通道中，新宝山水道，2005 年断面积比1996 年断面积略有增加，河槽顺畅，断面 比较稳定，仍具生命力；宝山北水道，断面积扩大，已成为南支通南港的重要汊道，但不稳定，以后 如何发展仍有众多不确定因素，该通道稳定依赖于新浏河沙护滩工程的实施；南沙头通道（下段）顺 时针方向偏转，河槽不畅，水道淤浅，2001 年一度-5m 等深线中断，后有所发展，但总体上趋向萎缩。 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 23 北港上口新桥通道，20 多年来随同中央沙一起下移，通道轴线方位角没有发生大的变化，汊 道平顺，水流通畅，仍有生命力。新新桥通道已经形成，新南沙头在形成后逐渐下移，新桥通道过流 断面减小，估计一般水文年情况下其演变过程不会剧烈改变分流口比较好的分流格局。但遇特殊水文 年，或者上游河势发生大的变化，其演变过程可能会加剧。 南支下段江面宽阔，暗沙众多，河势演变仍呈周期性变化，目前仍处于演变之中。新浏河沙及 中央沙头在水流的作用下，均冲刷下移，天然情况下仍将继续冲刷后退。 北港微弯型河势格局得到发展，在弯道环流的作用下，北侧的堡镇小沙上冲下淤，而南侧的青 草沙上淤下冲，北港主槽呈现上段主流偏北、下段偏南的微弯型河势，北港总体河势趋于稳定。 青草沙是中央沙的下延沙体，中央沙北侧冲刷，下泄泥沙直接在青草沙北侧淤积，冲淤部位随 整体地形下移而下移。这种局部泥沙堆积体影响是局部的，其下游的北小沙影响已经甚微。 当前，长江口南北港分流口形态虽仍处于相对良好状态，但正朝不利方向变化，而且发展的势头 在加快。主要表现在新浏河沙包、新浏河沙和中央沙沙头仍在不断后退，而且后退速度不一致，南北 港上口分流通道轴线呈偏转扭曲之势，进入北港上口通道轴线变化将影响北港主流线位置的稳定，进 而影响北港桥梁主通航孔的稳定，同时中央沙沙头距石头沙钢标仅10km，离发生河势大调整的空间距 离十分有限。若不及时采取工程措施进行控制，将会丧失稳定河势的时机，进而给南北港分流口河势 稳定及青草沙水库建设带来无可挽回的损失。青草沙水库围堤工程的实施可以遏制中央沙沙头和西北 侧滩地的继续后退，对稳定南北港分流口河势将起积极的作用，有利于促进南北港分流口整治工程的 实施。 2.2.3 工程规模 （1）水库工程规模 为满足青草沙水源地 2020 年服务范围及闸北水厂咸潮期原水供应需求，基本选定水库设计 有效库容为 4.35 亿 m 3，死库容为 0.89 亿 m3，设计总库容为 5.24 亿 m3。水库咸潮期设计蓄水位 为 7.00 m，设计最低水位为-1.50m。非咸潮期运行高水位为 3.60m，平均水位为 2.70m，运行最 低水位为 2.00m。 （2）取水泵闸工程规模 从节省水库运行成本角度，水库工程取水拟采用泵、闸相结合的运行方式。泵的功能主要是 咸潮期盐峰之间抢水和咸潮初期提水预蓄水避咸， 闸的功能主要是非咸潮期自流引水入库以减少 水库取水的运行成本，并使水库的水保持流动以保证水库水质。除咸潮期外，水库基本采取水闸 调度运行，正常潮位供水。 鉴于取水泵站主要功能是咸潮期盐峰之间可取水时间内抢引淡水和咸潮初期提水预蓄水避 咸， 因此取水泵站规模先按抢引淡水和提预蓄水避咸两者规模最大值作为初步确定规模， 然后针 上海交通大学 mba 学位论文 长江口青草沙水源地原水工程可行性研究 24 对设计典型年含氯度过程线进行调算，基本选定规模为 200m 3/s。 根据运行方式、水质、水库抗风险能力、原水系统运行成本以及工程投资等方面的综合分析 论证， 基本选定上游水闸规模为净宽 70m、 底高程-1.0m， 下游水闸规模为净宽 20m、 底高程-1.50m。 （3）输水泵闸工程规模 青草沙水库输水系统取水头部采用输水泵闸形式，即长兴输水支线取水构筑物采用输水泵 站，岛域输水干线取水构筑物采用输水闸与进水井结合形式。 长兴输水支线输水泵站规模为 11 万 m 3/d，基本选定 3 台水泵，2 用 1 备，输水管线采用 2 根 dn800 钢管。 输水闸井工程作为整个输水干线的取水头部，其设计规模按岛域输水干线 2020 年供水规模 708 万 m 3/d 的要求考虑。 综合考虑水闸宽度、 进水井宽度、 工程占地面积、 施工难度和工程费用， 基本选定输水闸设计底高程-4.0m，总净宽 24m。 2.2.4 施工技术 青草沙水库及取输水泵闸工程从施工技术本身而言， 基本不存在大的问题。 长江口圈围造地 工程已有丰富的经验和实践。深水港深滩围垦也积累了大量经验，泵闸工程技术上也是成熟的。 2.3 长江原水过江管 长江原水过江管工程是青草沙水库原水输出的唯一干线， 起自浦东新区五号沟， 从长江隧道 工程东侧穿越长江南港江底， 止于长兴岛新开港西侧。 根据预可研究， 按照 2020 年规划输水 708 万立方米/日，设计过江管为 2 根内径 5.84m、长度均为 7.3km 的原水输水隧洞。长江过江管工 程拟采用重力流输水方式， 较之压力流输水方式在投资和电费现值、 施工难度和工期等方面有明 显的优势。根据预可研究过程中的技术经济比较，虽然采用压力流方式有一定的优点，但是，其 能源消耗和建设难度非常高，运行管理复杂。通过优化，建议采取重力流方式，水库中的原水自 流过长江原水管。对于重力流过江管，采用