青草沙水庫：國內外最大的河口江心避咸蓄淡水庫

◎ 文 |田宗偉 編輯 | 謝澤

上海青草沙水庫航拍圖 供圖/三峽集團上海設計院

青草沙水庫的建成改變了上海市主要依靠黃浦江取水的歷史，成為上海市的主要原水水源地，其供水規模占全市原水供應總規模的50%以上，受益人口超過1000萬人，有效提升了上海地區的供水水質和供水安全。

上海有長江、黃浦江兩個大水系以及星羅棋布的水域網絡，本身并不缺水，但卻是全國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。很多河流和水域的水質很差，污染嚴重，不能作為生活用水。在青草沙水源地建成之前，上海的生活用水主要依賴黃浦江，占比達到80%以上。

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并不明顯。從那時到現在，上海的經濟發展迅速，人口增幅也很明顯，亟需開發穩定可靠的新水源，以確保城市供水安全。

干凈水源何處尋？能夠給上海中心城區供水的水源不外乎以下三個來源：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，不能過度開采；黃浦江由于上游的污染，水質為Ⅲ類到V類水；長江口的水質為II類水，可采水量是黃浦江的300倍，這自然就成了新的水源地的首選目標，位于南北港分流口的長興島進入了人們的視線。

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，長興島就是其中一個。它在清朝咸豐年間成島，周圍還有幾個小沙島：中央沙、青草沙、瑞豐沙等。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，如果能夠在這里建立起水源地，對上海的供水面貌的改變將是決定性的。

經過長時間的論證，最終決定在長興島的西北側以青草沙為中心，在長興島的邊上筑堤圍水，建設青草沙水源地水庫。包括青草沙墾區、旁邊的已圈圍的中央沙庫區，環庫大堤總長約48.4公里,圈圍了70平方公里的水面，相當于10個杭州西湖，形成我國目前最大的江心水庫。水庫總面積與長興島的面積相當，等于是人工再造了一座長興島。從長江中心流入水庫的江水，通過青草沙水庫的自凈系統功能，成為優質的水源，源源不斷地送到市區水廠，經進一步的凈化處理之后，供市民生活之用。

由于水源地地處長江入海口，必然會受到海洋潮汐的影響。漲潮的時候，外海洋的高鹽水團隨潮汐向上向內陸推進，造成長江入海口河道水體變咸，形成咸潮。咸潮期間長江口水體含氯度（鹽度）超標的水是不能作為自來水的原水，自然是不能喝的，因此咸潮持續的天數，以及能否避咸取淡，是決定青草沙水域能否建水庫的關鍵問題之一。而整個長江河口三級分汊，四口入海的格局，又使咸潮入侵來去變化非常復雜，難以琢磨。青草沙的巨大庫容，可以保證在咸潮期間，不用取用長江水，也可以連續供水68天。

取水口的設計也很重要，在沒有咸潮時，要保證長江水能持續不斷地為進入水庫供水，咸潮來臨時及時關閉閘門取水口，保證水庫里的水質不受影響。現在采用的是水閘和泵站并行的方式，水閘引水，電能消耗少；泵站提水入庫，能耗量大。若水庫水位不高,可以利用潮汐動力，乘高潮位打開閘門讓長江水自流進入水庫；水庫水位較高時，如果不能開閘取水，就會啟動泵站從長江抽水，從而保證水庫有足夠的存水。

在下游還設計有出水口，夏季長江口一般沒有咸潮，但水體容易發生富營養化，因此，會通過出水口釋放掉部分庫內水體，促進水體在水庫內有序流動，降低水體發生富營養的風險。

由于該工程規模巨大，自然條件復雜，施工難度大、風險多，可借鑒的經驗和資料少，技術含量高、難點多。如江心成庫、深水筑堤、水庫防滲、地基處理、新建大堤實施順序、龍口布置及超大龍口截流、施工期的動態跟蹤、泵型的選擇、泵站深基坑維護以及水庫的調度運行、自動化控制等等都是難題。該水庫的牽頭設計單位中國三峽上海勘測設計研究院在工程設計中積極開展科技創新，以石小強院長、陸忠民總工程師、青草沙項目組經理吳彩娥為首的設計團隊，首先根據工程特點全面規劃了科技創新內容和相應的技術路線，尤其在深水筑堤、新建圍堤實施順序、龍口布置及超大龍口截流、施工期的動態跟蹤等方面，采用原型觀測、河演分析、定床數物模、動床物模等多種技術手段對工程建設的核心問題作全面深入論證，創造出了型鋼框籠拋石平堵截流、新建圍堤分階段實施、高強土工合成材料軟體排護底保護等眾多新技術、新工藝、新材料。

青草沙水庫于2011年6月全面建成通水，設計總庫容5.27億立方米，有效庫容4.35億立方米，供水規模每日719萬立方米。青草沙水庫的建成改變了上海市主要依靠黃浦江取水的歷史，成為上海市的主要原水水源地，其供水規模占全市原水供應總規模的50%以上，受益人口超過1000萬人，有效提升了上海地區的供水水質和供水安全。