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水环境综合整治

上海黄浦江上游水源地原水项目

一、项目基本情况

黄浦江上游水源地工程位于长三角一体化示范区的核心地带,工程总投资约81亿元,供水规模达351m3/d,由总库容为910m3的金泽水库、总长41.8km(管径为DN4000~DN3600)的连通管、日供水规模为215m3/d的闵奉支线和松浦泵站改造等子项组成。工程服务范围覆盖上海市青浦、金山、松江、闵行和奉贤等西南五区,受益人口约670万人。工程于201412月开工,201612月通水,201711月竣工。

黄浦江上游水源地项目是上海市进一步落实“两江并举,多源互补”的水源地战略布局的重大民生工程,即以黄浦江上游和长江下游为供水水源,通过建造系统水利工程,实现多个水源地对向互通,从而实现共享水源、应急调水的目的。工程的建成构建了上海“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的原水供应格局,满足了西南五区供水需求,改善了原水水质,提高了应对突发性水污染事故能力,增强了原水供应安全保障度,为保障全市三分之一以上人口的生产生活用水安全发挥着巨大的经济、社会和生态环境效益,为高水平建设长三角生态绿色一体化高质量发展示范区和今后建设同类平原原水工程起到重要的示范作用。


1金泽水库

二、技术先进性

工程涉及水利、市政、建筑、绿化等多个行业的多项专业工程,对工程施工技术管理极具挑战性;工程施工里程长、涉及区域广,协调管理复杂。技术创新体现在以下几方面:

1.开展原水系统多点配水运行调度研究,通过物理整体模型试验创新城市泵站水力优化设计及水锤防护技术理论体系。搭建水力计算模型,针对输水系统十余种运行工况,细致分析不同工况下系统运行水力工况,水力计算紧扣水量发展和运行工况特点;充分分析输水系统不同工况下的泵站水力运行条件,对设计和初期经常运行工况进行水量及效率方面的重点考量,对于各类事故工况实施调度,保障供给,灵活应对


2水力模型整体试验-松江泵站

2.金泽水库采用多重系统性生态措施,构建了水、藻、草多层级多过程耦合的生态系统。根据太浦河来水水质特征,开展生态水源湖(库)原水水质改善的关键技术原位试验研究,建成了一个占地16亩、日处理10的中试基地,创新利用接触氧化原理的微污染水强化预处理等技术,设置沉淀区、生态砾石床、种植水生植物、布置强化充氧系统等,构建水体与微生物充分接触的有效空间,形成生态净化空间,为鱼类及底栖生物提供觅食、栖息和繁殖场所,建设绿色生态水库,实现集中供给优质水源。


3中试基地生态净化区

3.在国内首创大口径预应力钢筒混凝土顶管成套技术。创造性地把普通PCCP的承插口和普通DRCP-F的外壁钢承口有机的组合起来,研发了适用于给水耐高水压的预应力钢筒混凝土管,并成功应用于闵奉支线工程,极大提高了顶管适用性、接口密封性、管体抗渗性及承受高内水压能力等。

4.松江中途泵站首次在上海软土地区市政工程采用无支撑的大型双排桩深基坑围护形式,总开挖深度10.8m,单次开挖深度7.8m,无需拆换撑,较常规带内支撑基坑形式缩短工期近2个月,节省造价1000万,对软土地区市政工程基坑设计具有示范意义。

5.首次在国内大型原水工程设计中全面运用BIM技术,是首批上海市建筑信息模型技术应用试点项目,采用行业领先的全程BIM技术以实现精细化、可视化和数字化。

三、运行成效

水源地的建成有效提升了系统在突发污染等事故工况下的应对韧性,工程结合典型污染物在相距43km的两大取水口之间的输送时间,对水源突发污染工况下系统最大应对能力进行了分析,按照系统运行方式推演分析及寻优,以空间换时间,使抵御突发污染事件的能力从单纯依靠水库应急库容的2d,进一步提升到了两点水源协同联动的3d~4d

在调度层面,通过智能监控物联网以及远程调节设施的设置,主动提高了系统感知需求变化的灵敏度和水量压力快速平衡调节的能力,设计了市级、原水系统级和泵站控制中心三级调度模式,结合项目特点为原水系统量身定制了各类调度模式及调度策略,参与上海市原水安全保障监管系统智能调度,层级调度构架明晰,智慧运维模式创新。

水库运行以来的监测资料显示,水库入库水质与出库水质有着明显的改善。根据太浦河来水水质研发了扩容沉淀、强制预处理、生态净化等生态技术并进行模块化系统集成,达到出水水质浑浊度、氨氮、总磷指标平均降低69%21%30%的效果,实现了水库出库口的水质稳定达标的目的。仅以浊度为例,从引水河道进口到水库出水口,2017~2018NTU从平均值29-36分别降为13-19,显著降低水厂化学药剂投加与沉淀池清淤处理费用,节约处理成本约5600万元/年。

金泽、松江等超大型泵站通过变频、数值模拟优化前池水流条件等多重措施,混流泵机组在电机30Hz的低流量运行条件下,综合效率可达到80%;在给水工程中首次采用空-水冷型低压功率单元串联多电频输出变频调速装置,节省投资1000万元,年节省电量110万度,节约电费90万元,同时建立完善的泵站能源管理系统,优化设备运行模式,最大限度减少变配电系统的电能耗。


4松江中途泵站运营