青草沙

青草沙

青草沙,是中國長江河口的一個沖積沙洲,位於長興島的西北方,屬上海崇明縣管轄。原名固定沙,1986年定為現名。青草沙擁有大量優質淡水,2006年9月1日,在中國工程院的倡議下,上海市政府決定將青草沙建設成為上海的水源地,以改變目前上海80%以上自來水源取自黃浦江的格局,全部工程將於2010年完工。

青草沙,是中國長江河口的一個沖積沙洲,位於長興島的西北方,屬上海崇明縣管轄。原名固定沙1986年定為現名。青草沙擁有大量優質淡水,2006年9月1日,在中國工程院的倡議下,上海市政府決定將青草沙建設成為上海的水源地,以改變目前上海80%以上自來水源取自黃浦江的格局,全部工程將於2010年完工。青草沙總面積約70平方公里,位於長江口長興島以北,年均徑流總量為4896億立方米,是黃浦江的49倍。青草沙水源地位於長江口江心部位,不受陸域排污的干擾,水體水質屬於一類至二類。水量豐富、水質優良,使青草沙成為上海市難得的優良水源地和城市供水的戰略儲備。

青草沙水庫概況

10個西湖
青草沙水源地工程將在長江口南支北港江心,通過建設標高8.5米、總長43公里的大堤,圈圍60平方公里的水面,形成我國目前最大的江心水庫。這個江心水庫究竟有多大?上海青草沙原水工程有限公司總經理陸曉如形象地說:“應該不會小於10個杭州西湖。”青草沙水庫龐大的體積,其本身就具有建設難點,其位於的長江入海口陳吉余曾感慨“研究了一輩子仍未完全摸清楚脾氣”。專家認為,在如此複雜的河勢下建水庫,難度堪比三峽水庫
719萬立方米
青草沙水庫建成後,最大有效庫容達5.53億立方米,設計有效庫容為4.35億立方米。2010年供水規模達719萬立方米/天,而黃浦江總的設計供水能力為500萬立方米/天。供水範圍為楊浦虹口等上海10個行政區全部區域及寶山普陀等5個行政區部分地區,受益人口超過1000萬人,其規模占全市原水供應總規模的50%以上。
68天
根據觀測,1994年以來,青草沙水域因乾旱或鹹潮入侵等自然災害,連續不能取水天數一般一年不超過15天,最多時為38天。水庫建成後,正常運行期間,水位一般在3米左右,有效蓄水量不少於3.87億立方米,按2010年預計達到的供水規模719萬立方米/天算,可保證連續50天不取水情況下的正常供水,足以抵禦發生在長江口的自然災害或突發性污染事故。如果按水庫最大有效庫容5.53億立方米算,即使每天供水950萬立方米,也能確保至少連續68天供應合格淡水。
9米/秒
2009年,青草沙水庫實現了龍口合龍。國內多名權威專家經數十次討論,在去年12月26日,最終確認合龍方案:採用水庫東堤深槽龍口方案。河海大學模型試驗數據表明,當龍口合龍時,在最不利的水文、風力等施工條件下,龍口水流的瞬時流速可達9米/秒,常規的水利工程,在流速3米/秒的水流中施工是較為常規的,三峽水庫大壩合龍時的瞬時流速也才7米/秒。

青草沙水庫歷史

無意插柳“青草沙”
1990年那場高溫
“乾淨水源何處尋,長江河口江中求。”86歲的著名河口海岸學家、中科院院士陳吉余至今記得,1991年,任職華東師範大學水資源研究組的他,最早提出了取水長江河口的論證報告。
促成陳教授這一提議的,是一場高溫。1990年7月,上海剛入夏便遭遇連續高溫,全市自來水日供水突破470萬噸,創歷史最高紀錄。而且,黃浦江上游來水日趨枯竭,導致中下游污水上涌,自來水水質下降,部分地區居民反映自來水帶有臭味。上海不得不求助蘇浙兩省,從太湖開閘放水,但因下泄流量有限,對各水廠取水口水質的改善並不明顯,成為上海水源緊缺的一個警告。
青草沙原水工程有限公司總工程師顧玉亮告訴記者,其時,上海自來水取水口已歷經變遷,從最初的蘇州河,到黃浦江中下游段,再到黃浦江上游臨江段。但隨著經濟快速發展,黃浦江已不堪重負,每年的“黑臭期”呈增長趨勢。同時,上游太湖水質也開始出現富營養化,上海飲用水的源頭同樣受到被污染的威脅。根據當時的報導,為了保證自來水的質量,水廠不得不採用重氯消毒殺菌,比過去的投放量要多4倍。
乾淨水源何處尋?顧玉亮介紹,上海中心城區供水系統水源不外乎有三:黃浦江、地下水、長江。地下深井水水質較好,但取水過多將影響城市地表沉降,目前已超過應控量。另外兩大水源相比:長江的可采水量是黃浦江的300倍。而且,黃浦江水質為Ⅲ類到V類水,長江為II類水。
1991年,在市科協高級專家顧問委員會召開的“引長江水緩解上海供水的多種構想預可行性評議會”,包括陳吉余在內的數位專家都提出,到長江河口取水,這引起了當時主管城市建設和管理的副市長倪天增的注意。會後,在高顧委及各方面有識之士的呼籲下,河口江心築水庫的預可行性研究正式立題。
取水口瞄準江心
引長江水,岸邊也可以,為何要跑到江心呢?
當時,寶鋼已在長江岸邊引水,陳行水庫也已獲批准,正在建設,但庫容只能供應40萬噸。如果另覓新址建庫,就需要一段江岸和一個較寬的灘地。但從寶山區大陸岸線而言,已無可建的岸線。在浦東江岸,岸線也所剩無幾。即使見縫插針建庫,很有可能遭遇上游污水排放的問題。
上海邊灘幾無可用之地。怎么辦?專家們提出到江心灘去築庫蓄水。既可取得優質水源,又有大片潮灘和潮汐通道可用。再考慮路程、管線和工程便利,長江三島中距市區最近的長興島進入人們的視線。
兩千年前,長江口從鎮江揚州入海,歷經變遷,才形成現在的口門,從啟東嘴至南匯一帶入海,在長江口外伸過程中,潮漲潮落間,長江從上游挾帶來的大量泥沙在河口附近形成沙洲和河壩,長興島是其中一個,它在清朝鹹豐年間成島,古稱鴨窩沙,周圍還有幾個小沙島:中央沙、青草沙、瑞豐沙等。仔細勘察此地地形,青草沙灘面較高,和長興島西端伸出沙嘴形成的高灘,遙相對峙。兩者之間另有一馬蹄形心灘,與青草沙、長興島三者圍成一半封閉式水域,形勢天成,易於施工,是建造水庫的理想地點。
“青草沙這個名字是怎么來的?”記者問當年參與青草沙水源地論證的顧玉亮。“這個名字,大概是當年進行圍墾研究的工程人員取的。”顧玉亮告訴記者,現在的青草沙成形於上世紀60年代,在進行水源地研究之前,相關部門曾考慮過把青草沙圍塗造田,沒想到有心栽花花不開,無意插柳柳成蔭,圍塗造田變成了築壩建水庫。
摸清鹹潮規律
2005年12月,市水務局組織國內9個相關學科的26位資深專家對青草沙水源地方案進行了評估論證。2006年1月20日,“擴大長江水資源開發,利用青草沙水源地……”被正式列入《上海市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》。
從江心築水庫的構想提出到列入規劃,青草沙水域的實測觀察和基礎性研究,進行了十多年。
“最關鍵的突破,是我們把這一帶水域的鹹潮規律摸清楚了。”顧玉亮告訴記者。所謂鹹潮,是指海洋的高鹽水團隨潮汐向上推進,造成上遊河道水體變鹹。鹹潮期間的水自然是不能喝的,因此鹹潮持續的天數,以及能否避鹹取淡,是決定青草沙能否建水庫的關鍵。而整個長江河口三級分汊,四口入海的格局,又使江水的鹹潮來去非常複雜,難以琢磨。
“之前我們研究鹹潮,用的都是人工觀測法,一條船在江里呆半個月,拿到一批數據,但怎么說明一年、十年甚至更長時期的情況?”顧玉亮說。1994年,上海在青草沙設立了第一座氯化物自動觀測站———青草沙鹹度站,到2005年,在長江口關鍵水域共布設了15座觀測站。先後積累了上百萬個鹽度和水文水質原始數據。
研究表明,在鹹潮入侵期,青草沙水域處於相對低鹽度區,水庫取水口選址北港上游,可供水量巨大,這保證了在鹹潮來臨之前,水庫能有充足的時間儲夠足夠的淡水。另外,青草沙以南的長江口中泓主流還是一個天然屏障,能夠阻隔上海城市污水向北擴散,這客觀上減輕了水庫在枯水期或鹹潮來臨時蓄水的負擔。陳吉余院士認為,就算萬一出現連續不能取用合格水的天數超過預期,也能以黃浦江淡水解不時之需,兩手準備,當無匱乏之慮。

青草沙水庫的意義

青草沙的開發適逢城市“水危機”:按現有供水規模,到2010年上海將每天缺水470萬立方米。而且,上海被列為全國36個水質型缺水城市之一,更是聯合國預測21世紀飲用水缺乏的世界六大城市之一。
青草沙由此被寄予厚望:其所處的長江水量充沛,占上海過境水資源總量的98.8%,水質在I類至II類,目前的利用率卻只有萬分之六。青草沙水庫建成後,每天可供水719萬立方米,超過現在黃浦江的日供應量,上海將在原有的兩大水源地———黃浦江上游和陳行水庫之外,擁有第三個水源地,一舉彌補用水缺口。

青草沙水源地原水工程

建設必要性
隨著城市發展和生活水平提高,現有的原水取水規模仍遠遠不能滿足上海市的用水需求,據預測, 2020年上海市供水總規模為1418m3/d,原水供應量存在較大缺口。
目前,上海市原水主要依靠黃浦江上游和長江口陳行邊灘二大集中水源地,其中黃浦江約占81%。由於黃浦江上游可供水量有限,且受到上游和沿岸污染的影響,水質相對較差且具有不穩定性,黃浦江上游水源已部分不符合飲用水取水標準;而陳行水庫避鹹蓄淡水庫庫容偏小,抗鹹能力低下,供水規模已不能滿足城市社會經濟需要。上世紀九十年代初本市有關專家提出“關於青草沙作為水庫開發的建議”後,經過十幾年來的論證和研究,目前青草沙水源地的建設已被列入上海市第十二屆人民代表大會第四次會議批准的《上海市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》。
因此,從改善原水供水水質、提高上海市民的生活質量的需求,儘快扭轉上海市合格飲用水水源嚴重短缺的局面來看,青草沙水源原水工程建設十分必要而迫切。
項目概況
青草沙水源地位於長江口南北港分流口下方,長興島北側和西側的中央

沙、青草沙以及北小泓、東北小泓等水域範圍。
青草沙水源地原水工程由青草沙水庫及取輸水泵閘工程、長江過江管工程、輸水管線及增壓泵站工程三部分組成,供水總規模為719萬m/d。
青草沙水源地原水工程計畫於2006年9月開工建設,2010年4月世博會召開以前投入運行。
(1)青草沙水庫及取輸水泵閘工程
青草沙水庫及取輸水泵閘工程主要由青草沙水庫、取水泵閘(包括上游泵閘和下游水閘)以及輸水泵站等工程組成,水庫總面積約67.2km,有效庫容5.46億m,取水泵站規模為170m/s。
(2)長江過江管工程
長江過江管擬建於上海長江隧道
下游約80m處,平行於長江隧道,穿越長江南港,至上海陸域五號溝登入點。浦東側越江點在五號溝,長興島越江點在新開河附近。過江管採用2根φ5500圓形隧道,單根長度約7.77km,輸水規模為708萬m/d。
(3)輸水管線及增壓泵站工程
輸水管線方案包括島域輸水管線和陸域輸水管線兩部分。
增壓泵站工程包括新建“五號溝泵站、龍東大道泵站和南匯泵站”以及黃浦江上游引水工程設施利用和改造(嚴橋泵站改造、臨江泵站改造、曹行分支點閘門井、長橋提升泵房改造等)等部分。

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