上海最大水库能容3个淀山湖!沪水库建设史就是寻求供水安全史
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上海是我国东部沿海的直辖市,位于长江和黄浦江入海口,大部分地域都处在长江三角洲冲积平原上,其北部还有三个面积较大的崇明岛、长兴岛和横沙岛,其中崇明岛更是我国第三大岛。
上海地处亚热带季风气候区,气候温和湿润,四季分明,雨量充足,年平均降雨量在1200毫米左右,不过雨旱季节分明,多集中在夏秋两季。
上海地势地貌非常单调,基本全是地势低平的冲积平原,海拔最高处也不过是海拔1 03米的大金山。而上海境内河网密布,河流基本都是黄浦江水系或者说是太湖水系。
上海气候湿润多雨、河网密布、水资源丰富,按理说不缺淡水资源,但受水体污染影响,以及经济发展和人口增长的需要,原来在黄浦江和苏州河取水已无法满足供水所需。
因此,上海把目光投向长江,寻找第二水源。相比于黄浦江,长江的径流量显然大得多,河流自净能力更为强大,整体水质更优,直接在长江取水,或者在长江边上修建水库储蓄淡水或许是个不错的选择。
不过,受旱季长江径流减少的影响,长江沿海地区的水质极易受咸潮入侵的影响,水的口感很不好,对于一些工业生产仪器设备损害也大,难以满足生活和生产需要。
针对咸潮入侵导致水质无法满足生活生产所需的问题,以华东师范大学沈焕庭教授为首的科研人员做过长期且深入的研究,并研究揭示了长江入海口咸潮入侵时空变化、动力过程和机制,其研究结论为长江口修建水库提供了理论依据。
上世纪八十年代,我国在上海西北部的长江南岸筹建宝钢钢铁厂。选择在上海建厂有市场和交通运输优势,同时还可就近在长江获取大量水资源。不过炼钢需要的淡水标准远?高于饮用水标准,尤其是对氯离子浓度要求低于50毫克每升,远低于饮用水250毫克每升的标准,而长江口每到枯水季的咸潮入侵无法满足用水要求。
有了沈焕庭教授的研究结果支持,宝钢钢铁厂很快就开启了在长江口修建水库第一次实践——修建宝钢水库。
宝钢水库位于宝山区罗泾镇,建成于1985年,水库总库容接近1200万立方米,已经达到中型水库标准,是上海第二大水库,为宝钢钢铁厂专用,用于炼钢原水所需。
宝钢水库的建成和使用是沈焕庭教授研究成果的第一次实践,开创了我国在入海河口兴建“避咸畜淡”水库的先河,为后续同类型水库兴建提供先例。
有了宝钢水库的建设和使用经验作为支撑,上海很快动工兴建第二座“避咸畜淡”水库。该水库就建在与宝钢水库仅有一堤坝拦隔的下游。
陈行水库兴建于1990年,竣工于1996年,水库总库容为950万立方米,为小(1)型水库,可为上海西北部地区提供200多立方的日供水量,它的建成结束了黄浦江作为上海唯一水源的历史,也是上海第一个长江水源供水水库。
不过随着经济和社会的发展,上海生活和生产用水需求大幅提升,库容量不足千万立方米的陈行水库已经难以满足需求,同时受海水灌难和河水污染的影响,一度需要通过联通隔壁的宝钢水库借水缓解用水危机。
上海又在长江入海口长兴岛西北部的冲积沙洲青草沙上兴建青草沙水库,该水库于2007年兴建,于2011年竣工启用,水域面积达到66.26平方公里,水库总库容达5.27亿立方米,为上海第三个水源地,是目前上海最大的水库,也是唯一一座大型水库。
储蓄淡水资源最直接的方式就是修建蓄淡工程,而蓄淡工程根据蓄淡位置又可以分成在江河上修建的内陆水库,和在海上修建的海洋水库。
这里内陆水库大家见得多,比如新安江水库、丹江口水库和新丰江水库等都是非常有名的内陆水库,它们凭借庞大的库容量可以储备巨量的淡水资源。
而海洋水库对于大部分人是陌生的,我在之前的文章粗略讨论过香港的两座海洋水库万宜和船湾水库,这两个水库都是非常典型的在海上修建的水库。
海洋水库按类型划分还可以分为河口、滩涂和海湾水库,香港的两座水库就是海湾型水库,而本文提到的宝钢、陈行、青草沙以及后面会提到的东风西沙水库都是在滩涂湿地上修建的,属于滩涂型水库。
不过,虽同属滩涂型海洋水库,青草沙却比更早建设的宝钢和陈行水库更为进化,因此在行业内部通常把宝钢和陈行划为第一代海洋水库,这类水库建设是简单的修建拦水坝形成蓄淡库区,不会对入库水源进行分类入库;而青草沙最大的不同就在于它具备“择水”功能,被称为第二代海洋水库,其原水水质基本达到二类水标准,供水规模达到720万立方米每日,一下子把黄浦江和长江供水比例从7:3变成3:7,极大缓解上海用水紧张、水质差和供水安全等问题。
从地图上可以看出青草沙水库是沿长江自西北向东南长条状分布的水库,其取水口位于水库西北角,这样可以通过长江中泓主流形成的天然屏障避开长江南岸排污带来的水质污染。
而输水泵站位于水库下游东南端,从取水口到输水泵站有近20公里的距离,在这段距离的库区里水流减缓,有助于淤泥沉积,而库区原来就是一块湿地,具有一定的净水功能,通过20公里的“净水”通道,到达输水泵站的原水水质得到较大的改善。
因取水口位于上游,在咸潮入侵时不宜取水时长显然比下游短,经有关实测表明,在长江丰水年和平水年基本可保证全年取水。
水库的特别设计还让其实现自流取水,大大节省运营成本,在非咸潮时期,利用感潮规律,在退潮时开闸自流取水,同时还可以通过上下游开闸方式增大库区水体流动,避免库区水体富营养化影响水质;其庞大的库容量,可让它在蓄满水的情况下保证近70天的供水量,极大提高了供水安全保障。
东风西沙水库是位于长江口北侧,崇明岛南岸的第二代海洋水库,水库总库容976.2万立方米,为小(1)型水库,是上海第三大水库,于2014年建成启用,可提供24.5万立方米每日供水量,不过目前只向崇明岛70万居民供水,它的建成彻底改变当地居民“守着长江水却喝不上长江好水”的历史。
东风西沙水库巧妙利用崇明岛与东风西沙岛之间的水道,在水道进水和出水口拦河筑坝使水道成为库区进行蓄淡。虽与青草沙同为二代海洋水库,但西沙水库又在前辈基础上进行的创新,不仅建有取水闸,还建有两条长450米,直径3.2米的管道联通至江心深处提取更为优质和稳定的水源。
虽然通过建设系列海洋水库极大缓解了上海用水难的问题,但近年受上游旱情影响,长江入海径流量大为减少,长江口枯水期咸潮影响时长有所上升,导致这些水库取水受阻,上海供水安全仍然难以得到保障。
为补齐上海供水安全这张重要的“拼图”,上海又在2015年修建黄浦江上游水源地原水工程,并于2016年底建成启用,其中金泽水库是该工程的主体工程。
金泽水库位于青浦区金泽镇,水库利用两个原有的天然湖荡作为库区,引太浦河水蓄水而成,水库总库容910万立方米,是黄浦江上游太浦河上的小(1)型水库,为上海第四大水库,日供水规模可达350万立方米,供水量仅次于青草沙水库,结束了西南五区“一区一点,分散取水”的历史。
黄浦江上游水源地原水工程通过“一线、二点、三站”原水连通工程布局,让上海实现正向和反向的互联互通输水,实现两大水源地的互联互通,让过去的“两江并举、多源互补”提升为“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的新格局,供水量得到了保证,供水安全风险得到有效的降低。