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水井不忘挖井人(世界水日不忘掘井人)

水井不忘挖井人(世界水日不忘掘井人)1980年,沈焕庭在施放海流计时针对这一问题,华东师范大学河口海岸科学研究所沈焕庭教授通过深入研究盐水入侵的规律,发现了在枯季盐水入侵季节有出现淡水的事实,建立模型并给出对策:可就近在边滩建设水库。开源淡水:宝钢炼钢从淀山湖引水吗在河口建设水库,面临的最大问题是盐水入侵,也称咸潮入侵。在长江河口建设水库,充分利用巨量的长江淡水资源,需要研究和揭示长江河口盐水入侵的时空变化规律、动力过程和机制,在此基础上科学选择水库场址、设计水库库容、数值预报盐水入侵,以保障取水安全。解放日报·上观新闻记者了解到,20世纪80年代初,我国筹建宝山钢铁厂,选址上海西北的长江口南岸。炼钢需要优质淡水,盐度标准需低于50 mg/L,远低于饮用水盐度标准250 mg/L。因长江河口存在盐水入侵,原计划从淀山湖引水,但距离远、投资大。

今天3月22日,是第30届“世界水日”。3月22—28日,还是第35届“中国水周”。

上海位于东海之滨、长江之口,内有黄浦江和苏州河,以及众多内河,且有巨量径流的扬子江流过,理应不缺淡水。但2010年之前,上海的用水还主要取自黄浦江,水量不足,水质较差,仍属于水质型缺水城市。

如何将水源地战略性地转移至长江河口,建设河口避咸蓄淡水库?为了江水绿如蓝,这几十年来,来自华东师大等单位的三代科研人员扎根大河口,服务上海滩,开展大量现场观测、数值模拟和理论分析,为河口淡水资源利用提供了重大科技支撑。今天每一个喝水人,请别忘记这些“挖井人”,也别忘记这部水库史。

水井不忘挖井人(世界水日不忘掘井人)(1)

长江河口咸潮入侵示意图和水源地位置

开源淡水:宝钢炼钢从淀山湖引水吗

在河口建设水库,面临的最大问题是盐水入侵,也称咸潮入侵。在长江河口建设水库,充分利用巨量的长江淡水资源,需要研究和揭示长江河口盐水入侵的时空变化规律、动力过程和机制,在此基础上科学选择水库场址、设计水库库容、数值预报盐水入侵,以保障取水安全。

解放日报·上观新闻记者了解到,20世纪80年代初,我国筹建宝山钢铁厂,选址上海西北的长江口南岸。炼钢需要优质淡水,盐度标准需低于50 mg/L,远低于饮用水盐度标准250 mg/L。因长江河口存在盐水入侵,原计划从淀山湖引水,但距离远、投资大。

针对这一问题,华东师范大学河口海岸科学研究所沈焕庭教授通过深入研究盐水入侵的规律,发现了在枯季盐水入侵季节有出现淡水的事实,建立模型并给出对策:可就近在边滩建设水库。

水井不忘挖井人(世界水日不忘掘井人)(2)

1980年,沈焕庭在施放海流计时

影响长江口盐水入侵的因素、盐水入侵对生活及工农业用水与河口过程的影响、盐水入侵来源、盐淡水混合类型、河口段与口外海滨盐度的时空变化规律、南水北调、三峡工程等大型工程以及海平面变化对盐水入侵的影响、最长连续不宜取水天数的估算和河口盐度预报方法等,沈焕庭团队均首次进行了较全面系统的研究。

最终,宝钢水库于1985年9月建成运行,总库容1200万立方米,日供水16.4万立方米(宝钢专用),为宝钢提供了大量优质原水,节省了大量资金。

根据沈焕庭教授的研究结论,20世纪90年代初,上海又确定紧邻宝钢水库建造陈行水库,新水库于1996年建成通水 解决了上海部分城区的工业和市民的用水需求。该总库容为860万立方米,供水能力206万立方米/日,约占全市原水供应量的12%。陈行水库建成通水结束了上海市区用水以黄浦江为唯一水源的历史,由单水源过渡到双水源格局。

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2004年9月,朱建荣在长江口外观测

精准盐度:为取水安全预报盐水入侵

继宝钢水库、陈行水库后,上海又在长江河口陆续建成青草沙水库和东风西沙水库。青草沙水库位于长江口南北港分流口下方,长兴岛西北侧,为江心水库。该水库2010年10月建成,有效库容3.82亿立方米,供水规模为500万立方米/日,为特大型水库,原水供应占全市50%以上,受益人口超过1300万人。至此,上海完成了水源地从黄浦江向长江口的战略转移。

2014年1月建成的东风西沙水库,则位于长江口南支上段的北侧、崇明岛西南部,由东风西沙与崇明岛之间的潮沟圈围而成。有效库容890.2万立方米,近期供水规模为21.5万立方米/日。该水库专门为崇明岛供水,在建设世界级崇明生态岛中起着重要的作用。

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2011年2月,朱建荣项目组观测长江口北港盐水入侵

水库筹建期间,华东师范大学河口海岸学国家重点实验室朱建荣教授研究组以径流量特枯的1978-1979年作为水文计算年,模拟出了青草沙和东风西沙水库取水口盐度随时间变化过程,并得出两座水库最长连续不宜取水天数分别为68天和26天的重要结论。

这个水库库容设计的关键参数,在水库建设中被采用,为水库建设和上海淡水资源的战略转移提供了科技支撑。此后,朱建荣教授研究组又成功研发了高精度三维河口盐水入侵数值预报系统,提前预报盐水入侵,保障水库取水安全。

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童春富和学生为金泽水库水生植物采样

立足生态:留足用好大面积自然植被

作为世界最大的生态型、江心洲水库,青草沙水库在建设初期就保留了大面积的自然植被,库区水质及环境条件得天独厚。

从2013年开始,华东师范大学河口海岸学国家重点实验室童春富副研究员带领研究团队,在青草沙水库开展了库区生态特征及其变化、生态效应与有效管控等系列研究,不仅弄清了青草沙水库库区包括植被、大型土壤动物、鸟类、土壤种子库等的生态特征及其变化趋势,其研究提出的意见和建议,已应用于指导水库运行管理实践,有效保障了水库生态条件良性、可持续发展以及水库供水安全。比如,收割有利于促进芦苇等湿地植物生长、提升植被水质净化功能;又如,根据生物量和氮磷赋存量确定库区植被最佳收割时机;再如,根据植物季节性生长节律适当调节水库运行水位,保障库区生态条件的可持续性等。

水井不忘挖井人(世界水日不忘掘井人)(6)

童春富在金泽水库采样水生植物

2016年12月,上海市另一个重要水源地金泽水库建成供水,总库容约910万立方米,日供水量约350万立方米,为上海市包括金山、闵行、奉贤、松江、青浦等西南五区近670万人提供生活用水。

2017年 童春富团队开始在金泽水库开展包括植被、鸟类、大型底栖动物、浮游植物等在内的系统监测与分析,开展了金泽水库水质调控与稳定关键技术的相关研究,提出了库区水生植物营建与管理、浮床种植提升水质净化功能等相应的技术方法和建议,在推进库区生态建设同时,积极为水库的供水安全保驾护航。

“一泓清泉,用之不觉,失之难存。”沪上科研人员始终坚持利用生态优势,深入挖掘资源禀赋,为水资源的可持续利用建言献策,让源源碧水流淌进千门万户。

栏目主编:徐瑞哲 文字编辑:徐瑞哲 题图来源:童春富野外观测

本文图片来源:受访高校

来源:作者:徐瑞哲 徐心成

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