上海青草沙水源地原水工程规划

上 海 青 草 沙 水 源 地 原 水 工 程 规 划顾金山陆晓如顾玉亮(上海青草沙投资建设发展有限公司 ,上海 201206)摘要由于内河水质受到污染 ,上海已成为典型的水质型工程性缺水城市。长江水资源质优量大 ,应成为上海市的首选饮用水水源。综合上海市原水的供需平衡 、地理位置、原水格局、系统布置 、 选线选址、技术经济以及现有工程设施的充分利用等诸多因素 ,经过长期、多方案比选论证 ,形成了 现有上海青草沙水源地原水工程规划 。综述了上海青草沙水源地原水工程规划的主要研究成果 。关键词原水规划长江引水青草沙水源地上海市1上海市供水水源地现状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、内河及地下深井淡水水源(见图 1) 。量 ,进行适度利用。长江口淡水资源丰沛 ,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 ,基本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 。现有区 (县) 水厂的内河水源 ,点多面广、布局分 散、水质低劣 ,亟需替代。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总量。综上所述 ,上海城市供水水源的进一步开发利 用将主要依赖长江口的优质淡水资源 1 ,2 。2青草沙水源地建成后的上海水源地规划布局根据上海市(各分区) 规划供水规模的最新调整 , 上海市 2010 年规划供水规模 1 184 万 m3 / d ,2020 年 按 2 000 万人口考虑 ,规划供水规模 1 428 万 m3 / d 。 根据上海市供水专业规划和上海长江口供水水源战略对策研究确定的“两江并举 、三足鼎立” 的水源地格局 ( 见图 2) ,规划黄浦江上游水源宜向 青浦 、松江 、金山 、奉贤、闵行地区水厂提供原水 ,其2020 年原水供给总规模为 411 万 m3 / d ; 规划长江陈行水源地宜向宝山区和嘉定区的水厂供应原水 ,2020 年原水供给规模为 248 万 m3 / d ( 其中咸潮严 重期闸北水厂原水由青草沙水源地供应) ;规划青草沙水源地供水范围为杨浦区、虹口区、闸北区、黄浦 区、卢湾区、静安区 、长宁区、徐汇区、浦东新区 、南汇区等 10 个区的全部以及宝山区、普陀区 、崇明县 、青 浦区和闵行区等 5 个区的部分地区 ,受益人口超过图 1 上海市原水供应现状示意自 20 世纪 80 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 ,为敞开式河道直接取水 ,受上游污染影响 ,水质较差且具有不稳定性。目前 ,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 ,使水源水质恶化 ;同时可引起黄浦江河势变 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 ,应有效控制黄浦江上游取水总50 给水排水 Vol1 35 No1 1 2009表 1规划三大水源地原水配置一览/ 万 m3/ d图 2 青草沙水源地建成后的上海水源地格局1 000 万人 ,2020 年的供水规模为 719 万 m3 / d 。崇明 县 50 万 m3 / d 原水需求由规划崇明岛东风西沙水源 地解决 35 。规划三大水源地原水配置详见表 1 。3 青草沙水源地原水工程规划3 . 1青草沙水源地原水工程组成 青草沙水源地原水工程由三大主体工程九大子项组成 (见图 3) 。三大主体工程为青草沙水库及取注 : 咸潮严重期 22 . 4 万 m3 / d 由青草沙水源地供应 ; 其中含南汇北水厂 20 万 m3 / d 。图 3 青草沙水源地原水工程系统布置给水排水 Vol1 35 No1 1 2009 51 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 所属 水源地所属 区域水厂名称2010 年需水量/ 万 m3/ d2020 年需水量黄浦江 上游 水源地市属 青浦 青浦 青浦 青浦 松江 松江 松江 金山 奉贤 奉贤 奉贤 浦东闵行水厂 商榻水厂 青浦一水厂 青浦二水厂 青浦三水厂 松江二水厂 昆岗水厂 五厍水厂 金山水厂 奉贤二水厂 奉贤三水厂 奉城水厂 星火水厂901 . 5625152030103552020101101 . 504015206015755303010小计287 . 5411 . 5陈行 水源地市属 市属 市属 市属 市属 嘉定罗泾水厂 月浦水厂 泰和水厂 吴淞水厂 闸北水厂 嘉定区104080182850204010002860小计226248青草沙 水源地威立雅 威立雅 市属 威立雅 威立雅 市属 威立雅 威立雅 市属 市属 南汇 南汇 南汇 浦东 市属凌桥水厂 金海水厂 杨树浦水厂 居家桥水厂 浦东水厂 南市水厂 杨思水厂 临江水厂 长桥水厂 徐泾水厂 航头水厂 惠南水厂 南汇新水厂 川沙水厂 长兴、横沙404014010107006014020242430208601001401007006014020242460011小计636719崇明水源地崇明崇明岛3550合计1 184 . 51 428 . 5输水泵闸工程、输水隧道工程、增压泵站及输水管线工程。其中增压泵站及输水管线工程又分为六个子项 : 五号沟泵站工程、严桥支线工程、凌桥支线工程、金海 支线工程、南汇支线工程、黄浦江上游引水系统改造 工程。工程建成后 ,长江原水通过取输水泵闸 ,再经水 库输水闸井自流进入长兴岛岛域和长江南港输水隧 道 ,由浦东五号沟泵站提升进入各个输水支线到相 关受水水厂 ,供长兴岛水厂的原水由水库输水泵站 供给。3 . 2青草沙水库及取输水泵闸工程 青草沙水库及取输水泵闸工程主要由青草沙水库 (包括中央沙库区、青草沙库区 、水库弃泥区) 、取 水泵闸 (包括上游泵闸和下游水闸) 以及输水泵闸等 工程组成 6 。3 . 2 . 1青草沙水库工程 青草沙水库库址选在长兴岛头部和北部外侧的中央沙 、青草沙以及北小泓 、东北小泓等水域 ,由中 央沙库区 、青草沙库区、水库弃泥区组成。为蓄淡避 咸型水库 ,在非咸潮期自流引水入库供水 ,在咸潮期通过水库预蓄的调蓄水量和抢补水来满足受水区域 的原水供应需求。工程级别为 等。青草沙水库总面积 66. 26 km2 ,其中中央沙库区面 积 14. 28 km2 ,青草沙库区面积 51. 98 km2 (含青草沙垦 区 2. 18 km2 ) ,紧邻水库东堤下游设弃泥区 4. 60 km2 。青草沙水库环库大堤由南堤、西堤、北堤、东堤及 长兴岛海塘组成 ,总长 48. 41 km ,其中青草沙库区新建 北堤、东堤 22. 99 km ,加高加固中央沙南堤、西堤 10. 47 km ,加高加固长兴岛海塘 15 . 96 k m 。另外 , 按水库 隔堤标准改造中央沙北围堤 7 . 13 k m 。堤线符合长江口综合整治规划治导线要求 。水库堤线见图 4 。 青草沙水源地供水规模 719 万 m3 / d ,相应水库 设计有效库容 4 . 38 亿 m3 ,死库容 0 . 89 亿 m3 。青 草沙水库咸潮期最高蓄水位 7 . 0 m , 运行常水位6 . 20 m , 死水位 - 1 . 50 m ; 非咸潮期运行高水位4 . 00 m ,运行低水位 2 . 00 m 。3 . 2 . 2取水泵闸工程 取水泵闸工程由上游泵闸和下游水闸组成 ,采用泵、闸相结合的运行方式 。针对 1978 至 1979 年的特枯水文年 ,在考虑三图 4 青草沙水库及取输水泵闸工程平面布置示意峡大坝季节调水 、南水北调流域调水和沿江抽水的 情况下 ,三维数值模拟的结果表明 ,取水口的最长连 续不宜取水时间为 1979 年 1 月 3 日3 月 11 日 ,共68 天。按青草沙取水口最长连续不宜取水天数 68 天 和枯季供水规模 597 . 4 万 m3 / d ( 719 0 . 8 + 22 . 4) 等因素调算 ,上游取水泵站规模为 200 m3 / s 。在长江非咸潮期 ,主要采用上下游水闸联合引 水和换水的运行方式。上游水闸净宽 70 m 、底高程- 1 . 50 m ,下游水闸净宽 20 m 、底高程 - 1 . 50 m 。3 . 2 . 3输水泵闸工程 输水泵闸位于水库东南角长兴岛陆域梦思园度假村西北侧现有丁坝上游处的水库内 ,由输水泵站 和输水闸井组成 。输水泵闸总输水规模为 719 万 m3 / d ,其中压力 流输水泵站规模 11 万 m3 / d ,重力流输水闸井规模708 万 m3 / d ,输水闸采用涵闸形式 。综合考虑岛域输水系统、盾构机施工、输水管道事故检修时单流道 运行等要求 ,并结合进口闸门结构布置 ,确定闸孔总 净宽 24. 8 m ,闸底高程 - 4. 00 m 。净高 5. 5 m ,每条 供水管道对应涵闸 2 孔 ,共设 4 孔 ,单孔宽 6. 2 m 。进 水井分为两仓 ,每仓净截面为 13 . 0 m 14 . 6 m ,井底标高为 - 13 . 8 m 。3 . 3 输水隧道工程输水隧道工程采用双管方案 ,由长兴岛域输水 管线工程和长江原水过江管工程组成 ,上接水库输 水闸井 ,下连五号沟泵站 ,采用重力流盾构法敷设 ,单根隧道长度约 13 k m 。3 . 3 . 1 长兴岛域输水管线工程52 给水排水 Vol1 35 No1 1 2009 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 长兴岛域输水管线工程输水规模按 708 万 m3 / d控制 ,由两根内径 5 500 mm 、长度 5 . 27 k m 的钢 筋混凝土输水隧道和 1 座中间工作井组成 7 。输水隧道出输水闸井后 ,采用平曲线转向沿北 环河北侧向东行走 ,至上海崇明越江通道。输水隧道再采用平曲线转沿上海崇明越江通道西侧绿化带 向南走行 。过上海崇明越江通道 长兴岛服务区 (西区) 、潘园公路和潘园公路立交桥 、凤丰东路地 道、南环河 ,以及三圩河、环岛南路后 ,输水管线随即 采用一对 S 反弯曲线 ,于上海崇明越江通道长兴岛工作井南侧下穿上海崇明越江通道 南港隧道盾构 段 ,至上海崇明越江通道东侧绿化带 ,与长江原水过 江管长兴岛工作井相接。中间工作井采用矩形沉井 ,基坑埋深 20 . 31 m ,井外包尺寸 28 . 8 m 19 . 0 m 。3 . 3 . 2长江原水过江管工程 过江管输水规模按大于 708 万 m3 / d 控制 8 ,采用江底倒虹敷设过江的输水方式。长江过江管采 用 2 根 ,事故水量按设计水量的 70 %计 , 以保证供 水的安全 。过江管采用双管、内径 5 840 mm , 设计流速 约 1 . 9 m/ s ,单管长度约 7 . 23 k m 。采用盾构隧道重 力流方式过江、单层衬砌的结构型式 。采用单向掘 进的施工方案。输水隧道出五号沟工作井后 ,从浦东侧防汛墙下穿越 ,于长江隧道东侧穿越长江南港 ,在江中平曲线 半径R = 10 000 m ,之后在长兴岛侧登陆。输水隧道 纵剖面从浦东工作井开始 , 分别采用 - 0. 86 %和- 0. 03 %的下坡 ,至长兴岛新大堤南侧涨潮沟处 ,采 用 + 4. 50 %和 + 0. 10 %的上坡 ,到达长兴岛工作井。浦东工作井管道中心标高为 - 23. 60 m ,长兴岛工作 井管道中心标高为 - 24 . 56 m 。输水隧道在江中共 设置了三条竖曲线 ,半径分别为 25 000 m 、3 500 m 和4 000 m 。3 . 4 增压泵站及输水管线工程增压泵站及输水管线工程规模按 708 万 m3 / d 控制。增压泵站由五号沟泵站、金海泵站和南汇北 泵站组成 。输水管线工程采用双主干线双管方案 , 由西干线 (严桥支线、黄浦江上游引水系统) 、东干线 (金海支线、航头支线、惠南支线) 和凌桥支线等组成 ,管径在 D N 1 6003 600 ,管道途经线路总长约105 k m ,管道长度 (以单管计) 约 180 k m 。 五号沟泵站为青草沙输水枢纽泵站 ,负责将青草沙原水向凌桥支线、西干线、东干线三路输送 ,输水规 模分别为 60 万 m3 / d 、440 万 m3 / d 、208 万 m3 / d 。凌桥支线采用单管由五号沟至凌桥水厂 ,受水厂 为凌桥水厂、闸北水厂 (咸潮期供水) ,非咸潮期供水 规模为 60 万 m3 / d ,咸潮期供水规模为 70. 4 万 m3 / d 。西干线采用双管 ,由五号沟经严桥支线敷设至 现有黄浦江原水系统的严桥泵站 ,然后利用部分现有黄浦江原水系统的供水设施分别向杨树浦水厂、 居家桥水厂、南市水厂、临江水厂、长桥水厂及徐泾 水厂供水 ,供水规模为 440 万 m3 / d 。东干线采用双管 ,由五号沟经金海支线敷设至 金海水厂 ,并沿南汇支线向南汇方向供水 ,受水厂包括金海水厂、南汇北水厂、航头水厂、惠南水厂及惠 南新水厂 ,供水规模为 208 万 m3 / d 。为满足输水要 求 ,并便于各水厂的原水分配调度 ,金海 、南汇支线 上设置有金海泵站 、南汇北泵站。3 . 4 . 1五号沟泵站工程五号沟泵站是连接青草沙水库及输水隧道与压 力输水系统的重要枢纽设施 9 。五号沟泵站位于浦 东五号沟 , 在 A30 公路和五洲大道交汇处的西南 侧 ,原水输水规模为 708 万 m3 / d 。3 . 4 . 2严桥支线工程严桥支线是连接五号沟泵站与中心城区各水厂 之间的重要陆域输水干线 10 ,供水范围包括杨树浦 水厂 、居家桥水厂、南市水厂、临江水厂、长桥水厂、 徐泾水厂 ,工程设计规模为 440 万 m3 / d 。严桥支线 工程自 五 号 沟 泵 站 到 严 桥 泵 站 间 , 单 管 长 度 约27 k m ,两根 D N 3 600 输水钢管 ,采用顶管施工方 案 ,中途设 2 处连通管 ,管径 D N 3 000 。3 . 4 . 3金海支线工程 金海支线是连接五号沟泵站与浦东 、南汇地区相关水厂之间的重要输水干线 11 。工程设计规模为 208 万 m3 / d 。金海支线工程由金海泵站及 2 根D N 2 800 输水钢管组成 ,采用顶管施工方案 ,长约9 k m ,中途设 2 处连通管。3 . 4 . 4凌桥支线工程 凌桥支线是连接五号沟泵站与凌桥水厂的重要给水排水 Vol1 35 No1 1 2009 53 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 输水干线 12 , 工程设计规模为 70 . 4 m3 / d 。自五号沟泵站至凌桥水厂敷设 1 根 D N 2 200 输水钢管 ,采用顶管施工方案 ,长约 19 k m 。3 . 4 . 5 南汇支线工程南汇支线工程设计规模为 128 万 m3 / d 13 。南 汇支线工程由南汇北泵站及 D N 1 6002 000 输水钢管组成 ,长约 86 . 91 k m ,设 6 处联络管 。3 . 4 . 6黄浦江上游引水系统改造工程 黄浦江上游引水系统改造工程供水范围为杨树浦水厂、居家桥水厂、南市水厂 、临江水厂、长桥水厂和徐泾水厂 ,供水规模为 440 m3 / d 14 ,以青草沙原 水为常用水源 , 现有黄浦江上游原水为备用水源 。 工程主要内容 : 改造严桥、临江泵站 ,检修两泵站间10 . 5 k m 输水渠道 ,曹行分支点新建隔断闸门井 ,在 严桥泵站内新建青草沙原水调度中心等。3 . 5青草沙水源地原水工程综合优势 经过十五年的论证 ,青草沙水源地具有淡水资源丰沛、水质优良稳定、可供水量大、水源易保护 、有 利北港河势稳定 、供水潜力巨大、抗风险能力强、规 模效应明显等综合优势 ,符合上海城市发展总体布局 ,以及上海水源地“百年”战略要求 ,是上海新水源 地的首选方案。青草沙水源地工程建成后 ,可充分利用长江口 青草沙水域优质充沛的淡水资源 ,北与长江陈行水 库系统相连 ,南与黄浦江输水系统相接 ,互为补充和备用。4 青草沙水源地原水工程规划实施2005 年 7 月 ,由上海市城市建设投资开发总公 司主持 ,上海市原水股份有限公司联合上海勘测设计 研究院、上海市政工程设计研究院等十多家单位 ,组织编制完成了青草沙水源地工程重大问题研究成果 综述报告,将 1990 年至 2005 年 15 年间青草沙水源地 的研究历程和重大问题进行了系统回顾和总结。2005 年 12 月 2022 日 ,上海市水务局组织国 内 9 个相关学科 26 位资深专家对上海市长江口水源地选址方案进行审查论证。审查意见认为 ,青草 沙水源地研究成果符合相关规划 ,是目前上海市境 内地表水水质最优、受周边污染影响风险较小、易于 保护的水源地 , 研究提出的水库圈围工程 、取水泵 闸、输水泵站 、过江管线 、陆域输水管线及增压泵站等技术方案均基本可行 ,建议先行建设青草沙水源地工程 。2006 年 1 月 20 日 , 建设青草沙水源地被正式 纳入上海市国民经济和社会发展第十一个五年规 划纲要。2007 年 6 月 5 日 ,青草沙水源地原水工程正式 开工建设。青草沙水源地原水工程计划于 2010 年部分投入运营 ,2012 年基本竣工 ,2020 年达到设计规模 。参考文献上海市水务局. 上海开发利用长江口供水水源战略对