上海市飲用水水源現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策

上海市飲用水水源現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策

1控制城市取水總量,適度開發(fā)利用城市水源目前，上海城市的供水水源主要包括黃浦江上游水源、長(zhǎng)江河口周邊灘涂水源、內(nèi)河和地下淡水水源（見圖1）。自20世紀(jì)80年代以來,上海以開發(fā)利用黃浦江上游水源為主。由于黃浦江處于太湖流域的下游,為敞開式河道直接取水,受上游污染影響,水質(zhì)較差且具有不穩(wěn)定性。目前,上海城市供水在黃浦江上游的取水總量超過多年平均流量的30%,已接近國(guó)際公認(rèn)的警戒線。若進(jìn)一步擴(kuò)大黃浦江上游水源的取水規(guī)模,將導(dǎo)致上游水位降低,加劇中下游污水上溯,使水源水質(zhì)惡化;同時(shí)可引起黃浦江河勢(shì)變化,對(duì)黃浦江的水生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。為此,作為城市供水水源,應(yīng)有效控制黃浦江上游取水總量,進(jìn)行適度利用。長(zhǎng)江口淡水資源豐沛,占上海過境水資源總量的98.8%,水體自凈能力較強(qiáng),水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,基本符合飲用水水源水質(zhì)要求。目前,上海城市供水在長(zhǎng)江口的取水總量?jī)H占多年平均入海流量的0.05%,具有巨大的開發(fā)利用潛力。現(xiàn)有區(qū)(縣)水廠的內(nèi)河水源,點(diǎn)多面廣、布局分散、水質(zhì)低劣,亟需替代。上海市地下水的可開采量甚少,為了有效控制地面沉降,仍須進(jìn)一步控制和壓縮地下水開采總量。綜上所述,上海城市供水水源的進(jìn)一步開發(fā)利用將主要依賴長(zhǎng)江口的優(yōu)質(zhì)淡水資源。2水源供水量及進(jìn)水范圍根據(jù)上海市(各分區(qū))規(guī)劃供水規(guī)模的最新調(diào)整,上海市2010年規(guī)劃供水規(guī)模1184萬m3/d,2020年按2000萬人口考慮,規(guī)劃供水規(guī)模1428萬m3/d。根據(jù)《上海市供水專業(yè)規(guī)劃》和《上海長(zhǎng)江口供水水源戰(zhàn)略對(duì)策研究》確定的“兩江并舉、三足鼎立”的水源地格局(見圖2),規(guī)劃黃浦江上游水源宜向青浦、松江、金山、奉賢、閔行地區(qū)水廠提供原水,其2020年原水供給總規(guī)模為411萬m3/d;規(guī)劃長(zhǎng)江陳行水源地宜向?qū)毶絽^(qū)和嘉定區(qū)的水廠供應(yīng)原水,2020年原水供給規(guī)模為248萬m3/d(其中咸潮嚴(yán)重期閘北水廠原水由青草沙水源地供應(yīng));規(guī)劃青草沙水源地供水范圍為楊浦區(qū)、虹口區(qū)、閘北區(qū)、黃浦區(qū)、盧灣區(qū)、靜安區(qū)、長(zhǎng)寧區(qū)、徐匯區(qū)、浦東新區(qū)、南匯區(qū)等10個(gè)區(qū)的全部以及寶山區(qū)、普陀區(qū)、崇明縣、青浦區(qū)和閔行區(qū)等5個(gè)區(qū)的部分地區(qū),受益人口超過1000萬人,2020年的供水規(guī)模為719萬m3/d。崇明縣50萬m3/d原水需求由規(guī)劃崇明島東風(fēng)西沙水源地解決。規(guī)劃三大水源地原水配置詳見表1。3草地沙源原水工程規(guī)劃3.1主要工程及其影響效果青草沙水源地原水工程由三大主體工程九大子項(xiàng)組成(見圖3)。三大主體工程為青草沙水庫及取輸水泵閘工程、輸水隧道工程、增壓泵站及輸水管線工程。其中增壓泵站及輸水管線工程又分為六個(gè)子項(xiàng):五號(hào)溝泵站工程、嚴(yán)橋支線工程、凌橋支線工程、金海支線工程、南匯支線工程、黃浦江上游引水系統(tǒng)改造工程。工程建成后,長(zhǎng)江原水通過取輸水泵閘,再經(jīng)水庫輸水閘井自流進(jìn)入長(zhǎng)興島島域和長(zhǎng)江南港輸水隧道,由浦東五號(hào)溝泵站提升進(jìn)入各個(gè)輸水支線到相關(guān)受水水廠,供長(zhǎng)興島水廠的原水由水庫輸水泵站供給。3.2水庫及水泵閘青草沙水庫及取輸水泵閘工程主要由青草沙水庫(包括中央沙庫區(qū)、青草沙庫區(qū)、水庫棄泥區(qū))、取水泵閘(包括上游泵閘和下游水閘)以及輸水泵閘等工程組成。3.2.1青稞沙水庫環(huán)庫堤線青草沙水庫庫址選在長(zhǎng)興島頭部和北部外側(cè)的中央沙、青草沙以及北小泓、東北小泓等水域,由中央沙庫區(qū)、青草沙庫區(qū)、水庫棄泥區(qū)組成。為蓄淡避咸型水庫,在非咸潮期自流引水入庫供水,在咸潮期通過水庫預(yù)蓄的調(diào)蓄水量和搶補(bǔ)水來滿足受水區(qū)域的原水供應(yīng)需求。工程級(jí)別為Ⅰ等。青草沙水庫總面積66.26km2,其中中央沙庫區(qū)面積14.28km2,青草沙庫區(qū)面積51.98km2(含青草沙墾區(qū)2.18km2),緊鄰水庫東堤下游設(shè)棄泥區(qū)4.60km2。青草沙水庫環(huán)庫大堤由南堤、西堤、北堤、東堤及長(zhǎng)興島海塘組成,總長(zhǎng)48.41km,其中青草沙庫區(qū)新建北堤、東堤22.99km,加高加固中央沙南堤、西堤10.47km,加高加固長(zhǎng)興島海塘15.96km。另外,按水庫隔堤標(biāo)準(zhǔn)改造中央沙北圍堤7.13km。堤線符合長(zhǎng)江口綜合整治規(guī)劃治導(dǎo)線要求。水庫堤線見圖4。青草沙水源地供水規(guī)模719萬m3/d,相應(yīng)水庫設(shè)計(jì)有效庫容4.38億m3,死庫容0.89億m3。青草沙水庫咸潮期最高蓄水位7.0m,運(yùn)行常水位6.20m,死水位-1.50m;非咸潮期運(yùn)行高水位4.00m,運(yùn)行低水位2.00m。3.2.2洪水和沿江洪水下的三維數(shù)值模擬取水泵閘工程由上游泵閘和下游水閘組成,采用泵、閘相結(jié)合的運(yùn)行方式。針對(duì)1978至1979年的特枯水文年,在考慮三峽大壩季節(jié)調(diào)水、南水北調(diào)流域調(diào)水和沿江抽水的情況下,三維數(shù)值模擬的結(jié)果表明,取水口的最長(zhǎng)連續(xù)不宜取水時(shí)間為1979年1月3日～3月11日,共68天。按青草沙取水口最長(zhǎng)連續(xù)不宜取水天數(shù)68天和枯季供水規(guī)模597.4萬m3/d(719×0.8+22.4)等因素調(diào)算,上游取水泵站規(guī)模為200m3/s。在長(zhǎng)江非咸潮期,主要采用上下游水閘聯(lián)合引水和換水的運(yùn)行方式。上游水閘凈寬70m、底高程-1.50m,下游水閘凈寬20m、底高程-1.50m。3.2.3《島域排水系統(tǒng)》第4條,第20輸水泵閘位于水庫東南角長(zhǎng)興島陸域夢(mèng)思園度假村西北側(cè)現(xiàn)有丁壩上游處的水庫內(nèi),由輸水泵站和輸水閘井組成。輸水泵閘總輸水規(guī)模為719萬m3/d,其中壓力流輸水泵站規(guī)模11萬m3/d,重力流輸水閘井規(guī)模708萬m3/d,輸水閘采用涵閘形式。綜合考慮島域輸水系統(tǒng)、盾構(gòu)機(jī)施工、輸水管道事故檢修時(shí)單流道運(yùn)行等要求,并結(jié)合進(jìn)口閘門結(jié)構(gòu)布置,確定閘孔總凈寬24.8m,閘底高程-4.00m。凈高5.5m,每條供水管道對(duì)應(yīng)涵閘2孔,共設(shè)4孔,單孔寬6.2m。進(jìn)水井分為兩倉(cāng),每倉(cāng)凈截面為13.0m×14.6m,井底標(biāo)高為-13.8m。3.3原水過江管工程輸水隧道工程采用雙管方案,由長(zhǎng)興島域輸水管線工程和長(zhǎng)江原水過江管工程組成,上接水庫輸水閘井,下連五號(hào)溝泵站,采用重力流盾構(gòu)法敷設(shè),單根隧道長(zhǎng)度約13km。3.3.1下穿上海明越江通道—長(zhǎng)興島域輸水管線工程長(zhǎng)興島域輸水管線工程輸水規(guī)模按708萬m3/d控制,由兩根內(nèi)徑?5500mm、長(zhǎng)度5.27km的鋼筋混凝土輸水隧道和1座中間工作井組成。輸水隧道出輸水閘井后,采用平曲線轉(zhuǎn)向沿北環(huán)河北側(cè)向東行走,至上海崇明越江通道。輸水隧道再采用平曲線轉(zhuǎn)沿上海崇明越江通道西側(cè)綠化帶向南走行。過上海崇明越江通道—長(zhǎng)興島服務(wù)區(qū)(西區(qū))、潘園公路和潘園公路立交橋、鳳豐東路地道、南環(huán)河,以及三圩河、環(huán)島南路后,輸水管線隨即采用一對(duì)S反彎曲線,于上海崇明越江通道長(zhǎng)興島工作井南側(cè)下穿上海崇明越江通道—南港隧道盾構(gòu)段,至上海崇明越江通道東側(cè)綠化帶,與長(zhǎng)江原水過江管長(zhǎng)興島工作井相接。中間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工作井方案過江管輸水規(guī)模按大于708萬m3/d控制,采用江底倒虹敷設(shè)過江的輸水方式。長(zhǎng)江過江管采用2根,事故水量按設(shè)計(jì)水量的70%計(jì),以保證供水的安全。過江管采用雙管、內(nèi)徑?5840mm,設(shè)計(jì)流速約1.9m/s,單管長(zhǎng)度約7.23km。采用盾構(gòu)隧道重力流方式過江、單層襯砌的結(jié)構(gòu)型式。采用單向掘進(jìn)的施工方案。輸水隧道出五號(hào)溝工作井后,從浦東側(cè)防汛墻下穿越,于長(zhǎng)江隧道東側(cè)穿越長(zhǎng)江南港,在江中平曲線半徑R=10000m,之后在長(zhǎng)興島側(cè)登陸。輸水隧道縱剖面從浦東工作井開始,分別采用-0.86%和-0.03%的下坡,至長(zhǎng)興島新大堤南側(cè)漲潮溝處,采用+4.50%和+0.10%的上坡,到達(dá)長(zhǎng)興島工作井。浦東工作井管道中心標(biāo)高為-23.60m,長(zhǎng)興島工作井管道中心標(biāo)高為-24.56m。輸水隧道在江中共設(shè)置了三條豎曲線,半徑分別為25000m、3500m和4000m。3.4林段草沙設(shè)界增壓泵站及輸水管線工程規(guī)模按708萬m3/d控制。增壓泵站由五號(hào)溝泵站、金海泵站和南匯北泵站組成。輸水管線工程采用雙主干線雙管方案,由西干線(嚴(yán)橋支線、黃浦江上游引水系統(tǒng))、東干線(金海支線、航頭支線、惠南支線)和凌橋支線等組成,管徑在DN1600～3600,管道途經(jīng)線路總長(zhǎng)約105km,管道長(zhǎng)度(以單管計(jì))約180km。五號(hào)溝泵站為青草沙輸水樞紐泵站,負(fù)責(zé)將青草沙原水向凌橋支線、西干線、東干線三路輸送,輸水規(guī)模分別為60萬m3/d、440萬m3/d、208萬m3/d。凌橋支線采用單管由五號(hào)溝至凌橋水廠,受水廠為凌橋水廠、閘北水廠(咸潮期供水),非咸潮期供水規(guī)模為60萬m3/d,咸潮期供水規(guī)模為70.4萬m3/d。西干線采用雙管,由五號(hào)溝經(jīng)嚴(yán)橋支線敷設(shè)至現(xiàn)有黃浦江原水系統(tǒng)的嚴(yán)橋泵站,然后利用部分現(xiàn)有黃浦江原水系統(tǒng)的供水設(shè)施分別向楊樹浦水廠、居家橋水廠、南市水廠、臨江水廠、長(zhǎng)橋水廠及徐涇水廠供水,供水規(guī)模為440萬m3/d。東干線采用雙管,由五號(hào)溝經(jīng)金海支線敷設(shè)至金海水廠,并沿南匯支線向南匯方向供水,受水廠包括金海水廠、南匯北水廠、航頭水廠、惠南水廠及惠南新水廠,供水規(guī)模為208萬m3/d。為滿足輸水要求,并便于各水廠的原水分配調(diào)度,金海、南匯支線上設(shè)置有金海泵站、南匯北泵站。3.4.1樞紐設(shè)施建設(shè)五號(hào)溝泵站是連接青草沙水庫及輸水隧道與壓力輸水系統(tǒng)的重要樞紐設(shè)施。五號(hào)溝泵站位于浦東五號(hào)溝,在A30公路和五洲大道交匯處的西南側(cè),原水輸水規(guī)模為708萬m3/d。3.4.2工程建設(shè)規(guī)模嚴(yán)橋支線是連接五號(hào)溝泵站與中心城區(qū)各水廠之間的重要陸域輸水干線,供水范圍包括楊樹浦水廠、居家橋水廠、南市水廠、臨江水廠、長(zhǎng)橋水廠、徐涇水廠,工程設(shè)計(jì)規(guī)模為440萬m3/d。嚴(yán)橋支線工程自五號(hào)溝泵站到嚴(yán)橋泵站間,單管長(zhǎng)度約27km,兩根DN3600輸水鋼管,采用頂管施工方案,中途設(shè)2處連通管,管徑DN3000。3.4.3重要洪水線路設(shè)計(jì)規(guī)模金海支線是連接五號(hào)溝泵站與浦東、南匯地區(qū)相關(guān)水廠之間的重要輸水干線。工程設(shè)計(jì)規(guī)模為208萬m3/d。金海支線工程由金海泵站及2根DN2800輸水鋼管組成,采用頂管施工方案,長(zhǎng)約9km,中途設(shè)2處連通管。3.4.4工程規(guī)模、水質(zhì)凌橋支線是連接五號(hào)溝泵站與凌橋水廠的重要輸水干線,工程設(shè)計(jì)規(guī)模為70.4m3/d。自五號(hào)溝泵站至凌橋水廠敷設(shè)1根DN2200輸水鋼管,采用頂管施工方案,長(zhǎng)約19km。3.4.5南匯線路工程概況南匯支線工程設(shè)計(jì)規(guī)模為128萬m3/d。南匯支線工程由南匯北泵站及DN1600～2000輸水鋼管組成,長(zhǎng)約86.91km,設(shè)6處聯(lián)絡(luò)管。3.4.6橋水、徐算水企業(yè)黃浦江上游引水系統(tǒng)改造工程供水范圍為楊樹浦水廠、居家橋水廠、南市水廠、臨江水廠、長(zhǎng)橋水廠和徐涇水廠,供水規(guī)模為440m3/d,以青草沙原水為常用水源,現(xiàn)有黃浦江上游原水為備用水源。工程主要內(nèi)容:改造嚴(yán)橋、臨江泵站,檢修兩泵站間10.5km輸水渠道,曹行分支點(diǎn)新建隔斷閘門井,在嚴(yán)橋泵站內(nèi)新建青草沙原水調(diào)度中心等。3.5上海新地下水最優(yōu)設(shè)計(jì)方案經(jīng)過十五年的論證,青草沙水源地具有淡水資源豐沛、水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定、可供水量大、水源易保護(hù)、有利北港河勢(shì)穩(wěn)定、供水潛力巨大、抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)、規(guī)模效應(yīng)明顯等綜合優(yōu)勢(shì),符合上海城市發(fā)展總體布局,以及上海水源地“百年”戰(zhàn)略要求,是上海新水源地的首選方案。青草沙水源地工程建成后,可充分利用長(zhǎng)江口青草沙水域優(yōu)質(zhì)充沛的淡水資源,北與長(zhǎng)江陳行水庫系統(tǒng)相連,南與黃浦江輸水系統(tǒng)相接,互為補(bǔ)充和備用。4帶頭開展仿真和理論研究2005年7月,由上海市城市建設(shè)投資開發(fā)總公司主持,上海市原水股份有限公司聯(lián)合上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院、上海市政工程設(shè)計(jì)研究院等十多家單位,組織編制完成了《青草沙水源地工程重大問題研究成果綜述報(bào)告》,將1990年至2005年15年間青草沙水源地的研究歷程和重大問題進(jìn)行了系統(tǒng)回顧和總結(jié)。2005年12月20～22日,上海市水務(wù)局組織國(guó)內(nèi)9個(gè)相關(guān)學(xué)科26位資深專家對(duì)上海市長(zhǎng)江口