第A05版:建筑产业现代化

黄浦江上游水源地工程问鼎“詹天佑奖”

上海市政总院创新守护申城“源头活水”

□记者 徐敏

我国土木工程领域科技创新的最高奖项——詹天佑奖,旨在表彰奖励科技创新与新技术应用成绩显著的土木工程建设项目。今年,共有42项工程入选,上海市政总院作为设计主体承担的黄浦江上游水源地工程是获此殊荣的唯一水工业工程,这也是该院斩获的第20座“小金人”。

为670万市民打造绿色生态水库

黄浦江上游原来是开敞式、流动性、多功能水域,突发性水污染事故多发。为了切实加强水源地保护,2014年12月,黄浦江上游水源地工程作为抗风险保上海原水安全的民生工程正式开工,并于2016年12月通水,2017年11月竣工。截至今年11月底,已经安全供水量达到47.13亿立方米,受益人口约670万人。

黄浦江上游水源地工程将上海西南片青浦、松江、金山、闵行、奉贤五区现有分散取水口归并于太浦河金泽和松浦大桥取水口,形成“一线、二点、三站”的原水连通工程布局,实现正向和反向互联互通输水,确保了水源地集中有效保护,构建了上海市“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的原水供应格局。

黄浦江上游水源地工程由金泽水库、连通管、闵奉支线和松浦泵站改造等工程组成。其中金泽水库占地约2.7平方千米,水库库容910万立方米,是我国平原地区日供水量最大的绿色生态水库。上海市政总院副总工程师芮旻介绍,前期采用原位模拟试验方法辅助生态水库设计,分别对扩容沉淀、强化增氧、生态人工介质等关键技术以及水生植物自适应系统、水质变化状况及设施运行状况开展研究,形成可稳定运行及可复制的模块化组合技术集成。随后,在金泽水库现场原位试验采用系统性生态措施,通过设置沉淀区、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,为鱼类及底栖生物提供觅食、栖息和繁殖场所。由此,形成了“水、藻、草”多层级多过程耦合的生态系统。同时最大限度利用原有湖荡,节约耕地1950亩,提供4050亩生态蓄水空间,新营造林地508亩,增加乔木12000余株。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明显改善。

新技术加持实现创新突破,引领行业进步

上海市政总院以设计为先导,充分发挥工程总承包特色优势,创新了城市泵站水力优化设计及水锤防护技术理论体系,达到国际领先水平。据介绍,在压力管道中,由于水流流速的剧烈变化而引起一系列剧烈的压力交替升降的水力冲击现象,被称为“水锤”。为避免水锤危害,项目团队开展了专项研究并开展创新,针对传统水锤公式缺陷,提出了包含时间因子、摩阻因子的直接水锤与间接水锤计算公式、停泵水锤计算与传播公式,为长距离供水工程设计提供了理论依据。结合该工程泵站大规模调蓄池的设置,进行多方案模型模拟,最终采用泵站及管线设置8座单向塔防护方案,使水锤危害得到消除,保证了输水系统的安全运行。同时结合顶管井设置的单向塔采取了低位设置方式,利用压力管道内原水补水,一方面无需水泵,设备简洁维护简便,更重要的是避免单向补压的稳压池伸出地面,由此大大减少了地表资源的占用,加快了项目推进。

在连通管道工程中,首次将直径为4米的长距离钢顶管用于国内高压给水领域,形成了超大口径钢顶管成套技术。建设中还创新性地研发钢顶管无人实时监测系统、钢管应变监测系统,实现自动监测和测量,可较为准确地判断顶管姿态;通过无人采集,电脑和手机可实时显示,可实时反映钢管实际应力状态的手段,为工程各方准确、实时提供数据,保障了管道结构的安全和顶管轴线始终处于控制范围内。

在闵奉支线建设中,国内首创了适用于给水耐高水压领的顶进施工法用预应力钢筒混凝土管(JPCCP,由钢筒、预应力钢丝、钢筋、混凝土等组成的新型复合结构),极大提高了顶管适用性、接口密封性、管体抗渗性及承较高内水压能力等。

此外,该项目还是首批“上海市建筑信息模型技术应用试点项目”,形成了原水工程BIM正向设计标准流程,成为国内行业示范。

从供水到排水,全方位保障城市生命线

在上海市政总院囊获的20个“小金人”中,与水有关的就有8个,不仅有水源地工程,还包括多项污水治理工程。可以说,总院是保障城市水更清的“幕后功臣”。

1984年,由上海市政总院参与设计的黄浦江上游引水工程,曾创下了数个全国之最:整个工程是全国最大的引水工程;地下混凝土管道、过江顶管管道均是全国口径最大、长度最长的;四个给水泵站是全国最大的,沉井深度是全国最深的。这一工程,缓解了当时上海市民饮水水质问题,被誉为“令人沸腾”“心花怒放”的工程。

随着技术和市民生活水平提高,从黄浦江取水逐步转为向长江取水。2007年,由上海市政总院主持设计的青草沙原水工程开工。通过国内首创的潮汐河口大型水库江心建库成套技术,建成了国内外最大的潮汐河口江心蓄淡避咸水库,突破了最难、最复杂的咸潮问题。该项工程也因此荣获了第十三届詹天佑奖。

保障供水水质的同时,上海还通过雨污分流、截污纳管、整治中小河道等措施改善水环境。上海市政总院成功完成了一大批雨污水系统规划、设计工程,其中包括亚洲最大的污水处理厂——上海市白龙港污水处理厂。作为国内首次针对特大型污水厂100多座处理设施、上万个高浓度臭气源实施的全封闭、全收集、全处理专项整治工程,白龙港污水处理工程包揽第十六届、第十七届詹天佑奖,以及国家科技进步二等奖。

为了消除苏州河黑臭问题,1988年上海合流污水治理一期开工。这是上海市政工程中第一个利用外资(世界银行贷款)的项目,也是我国在城市基础工程中第一个采用国际招标方式选择施工单位的项目。污水治理一期至四期工程陆续实施,恢复了原有的美丽动人,还上海一条干净的母亲河,上海的城市水环境也因此焕然一新。在技术角度,上海市政总院作为设计方还借鉴“外脑”,引进国外先进技术,进行创新和突破。其中,精细设计的彭越浦泵站是当时世界规模最大、提升能力最高的泵站,并持续使用至今。合流污水治理一二期工程也因此获得第二届、第四届詹天佑奖。

从取水的源头到居民家中的龙头,再到整个城市的水环境治理,上海市政总院始终参与其中。上海市政总院党委副书记、总裁雷挺为此总结了“四创”理念,即创新技术、创造项目、创立标准、创造美好未来。这也是该院“国家队、创新、工匠”文化基因的卓越实践,充分体现了其在市政基础设施领域的引领地位。

2022-12-29 徐敏 □记者 徐敏 黄浦江上游水源地工程问鼎“詹天佑奖” 2 2 建筑时报 content_19447.html 1 3 上海市政总院创新守护申城“源头活水” /enpproperty-->