上海市饮用水水源现状与发展对策

上海市饮用水水源现状与发展对策

1控制城市取水总量,适度开发利用城市水源目前，上海城市的供水水源主要包括黄浦江上游水源、长江河口周边滩涂水源、内河和地下淡水水源（见图1）。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。2水源供水量及进水范围根据上海市(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1184万m3/d,2020年按2000万人口考虑,规划供水规模1428万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1000万人,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。规划三大水源地原水配置详见表1。3草地沙源原水工程规划3.1主要工程及其影响效果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水库及水泵闸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。3.2.1青稞沙水库环库堤线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Ⅰ等。青草沙水库总面积66.26km2,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2.18km2),紧邻水库东堤下游设弃泥区4.60km2。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48.41km,其中青草沙库区新建北堤、东堤22.99km,加高加固中央沙南堤、西堤10.47km,加高加固长兴岛海塘15.96km。另外,按水库隔堤标准改造中央沙北围堤7.13km。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7.0m,运行常水位6.20m,死水位-1.50m;非咸潮期运行高水位4.00m,运行低水位2.00m。3.2.2洪水和沿江洪水下的三维数值模拟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200m3/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70m、底高程-1.50m,下游水闸净宽20m、底高程-1.50m。3.2.3《岛域排水系统》第4条,第20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24.8m,闸底高程-4.00m。净高5.5m,每条供水管道对应涵闸2孔,共设4孔,单孔宽6.2m。进水井分为两仓,每仓净截面为13.0m×14.6m,井底标高为-13.8m。3.3原水过江管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13km。3.3.1下穿上海明越江通道—长兴岛域输水管线工程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Ø5500mm、长度5.27km的钢筋混凝土输水隧道和1座中间工作井组成。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20.31m,井外包尺寸28.8m×19.0m。3.3.2工作井方案过江管输水规模按大于708万m3/d控制,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Ø5840mm,设计流速约1.9m/s,单管长度约7.23km。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=10000m,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-23.60m,长兴岛工作井管道中心标高为-24.56m。输水隧道在江中共设置了三条竖曲线,半径分别为25000m、3500m和4000m。3.4林段草沙设界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DN1600～3600,管道途经线路总长约105km,管道长度(以单管计)约180km。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枢纽设施建设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。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工程建设规模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,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27km,两根DN3600输水钢管,采用顶管施工方案,中途设2处连通管,管径DN3000。3.4.3重要洪水线路设计规模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。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DN2800输水钢管组成,采用顶管施工方案,长约9km,中途设2处连通管。3.4.4工程规模、水质凌桥支线是连接五号沟泵站与凌桥水厂的重要输水干线,工程设计规模为70.4m3/d。自五号沟泵站至凌桥水厂敷设1根DN2200输水钢管,采用顶管施工方案,长约19km。3.4.5南汇线路工程概况南汇支线工程设计规模为128万m3/d。南汇支线工程由南汇北泵站及DN1600～2000输水钢管组成,长约86.91km,设6处联络管。3.4.6桥水、徐算水企业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440m3/d,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10.5km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上海新地下水最优设计方案经过十五年的论证,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带头开展仿真和理论研究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20～22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