长江口江心大型避咸蓄淡水库建设关键技术研究与应用

综合运用现场测验、数值模拟、物模试验等手段联合攻关，在水库总体布局、规模确定及水质保障技术、大型潮汐龙口设置与截流技术、长距离江心水力充填堤坝结构与渗控技术、江心大型泵闸建筑技术等方面有多项创新突破 

本书以青草沙水源地水库为例，围绕潮汐河口地区复杂的环境条件及长距离、滩槽相间、双向水流、易冲多变河床上的水库建设难题，开展了大量的试验研究，在咸潮入侵、河床演变、水库总体布局、水力充填工艺深水筑堤、堤坝实施顺序与保滩护底、龙口设置保护及截流、堤坝防渗与检测、泵闸侧向进出水水力控制和整流、堤闸连接段变形协调等方面取得了一系列创新成果，研究过程中的思路及技术手段可为类似工程提供借鉴

顾金山：长期在城建系统工作,先后在上海市政工程研究所、市建委、市建管委、市城投公司、市水务局(市海洋局)等单位任职,是一位教授级高工。他曾参与并领衔“青草沙水源地”工程,并因此获评“2011年感动上海十大人物”。 

1  绪论

 

    1.1  长江口江心大型避咸蓄淡水库建设研究背景

1.2  长江口江心大型避咸蓄淡水库建设研究内容

1.3  长江口江心大型避咸蓄淡水库建设研究技术与成果

1.3.1  潮汐河口江心避咸蓄淡水库总体布局及水质保障技术

1.3.2  大型潮汐龙口设置及截流成套关键技术

1.3.3  长距离江心水力充填堤坝结构与实施技术

1.3.4  江心新沉积土地基上大型泵闸建筑关键技术

2  潮汐河口江心避咸蓄淡水库总体布局及水质保障技术

 

    2.1  概述

2.1.1  研究背景

2.1.2  主要研究内容

2.1.3  研究目标及技术路线

2.2  长江口咸潮入侵规律及青草沙水域典型盐度过程

2.2.1  长江口咸潮入侵原型观测

2.2.2  长江口咸潮入侵影响因素分析

2.2.3  长江口咸潮入侵规律分析

2.2.4  特枯水情下青草沙水库取水保证程度研究

2.2.5  代表性水文条件与典型盐度过程

2.3  长江口水沙基本特征及河势演变

2.3.1  长江口来水来沙条件

2.3.2  长江口南北港分流口水域水沙基本特性

2.3.3  长江口总体河势及影响长江口南支下段河势变化的因素

 

2.3.4  南北港分流口及分流通道基本演变规律

2.3.5  北港河势演变分析

2.3.6  南港河势演变分析

2.3.7  水库坝线沿线滩势分析

2.3.8  河势演变趋势预测

2.4  江心水库选线及其工程影响预测

2.4.1  水库坝线布置的原则

2.4.2  研究论证技术

2.4.3  研究论证主要成果

2.4.4  研究成果应用及坝线布置方案

2.5  库内水力控制及水质保持机制

2.5.1  防止藻类过度繁殖的水库水力停留时间分析

2.5.2  青草沙水库生态动力学模型和富营养化趋势模拟预测

2.6  水库总体布局、取水方式及节能调度运行方案

2.6.1  水库工程总体布局论证

2.6.2  水库取水方式

2.6.3  水库运行典型潮型分析

2.6.4  水库运行条件分析

2.6.5  调度方案和数值模拟分析

2.6.6  节能调度运行原则研究

2.7  水源地生态保护技术

2.7.1  生态环境调查与评估

2.7.2  工程建设中的生态环境保护

2.8  主要结论

    目    录    

3  大型潮汐龙口设置及截流成套关键技术

 

    3.1  概述

3.1.1  研究背景

3.1.2  龙口与截流技术现状

3.1.3  主要研究内容和技术路线

    3.2  大型潮汐围区龙口设置

3.2.1  研究目的及研究难点

3.2.2  研究思路及主要方法

3.2.3  龙口设置条件和设计标准

3.2.4  库区分仓与龙口设置

3.2.5  龙口规模分析

    3.3  大型潮汐龙口的水力特性研究与截流预报

3.3.1  研究目的及研究难点

3.3.2  研究思路及主要方法

3.3.3  龙口水流特性

3.3.4  框笼施工安放和抛石截流时机分析

3.3.5  截流过程龙口水流数值跟踪预报技术与应用

    3.4  大型潮汐龙口的护底与截流工艺

3.4.1  研究目的及研究难点

3.4.2  研究思路及主要方法

3.4.3  深水软基上龙口护底结构

3.4.4  高流速大型龙口截流工艺与钢框笼抛石结构

3.4.5  大型潮汐龙口截流施工组织与节点控制技术要求

    3.5  大型潮汐龙口截流施工关键技术

3.5.1  研究目的及研究难点

3.5.2  研究思路及主要内容

3.5.3  1300g/m2高强土工织物编织和缝制工艺

3.5.4  龙口护底保护结构施工工艺

3.5.5  60t尼龙网兜石和30t混凝土方块水下安放自动脱钩吊具

3.5.6  大型钢框笼吊装及抛石截流施工关键工艺

3.5.7  龙口施工综合监测技术

    3.6  主要结论

4  长距离江心水力充填堤坝结构与实施技术

 

    4.1  概述

4.1.1  研究背景

4.1.2  研究内容

4.1.3  技术路线

4.2  水力充填砂袋堤坝结构与施工工艺

4.2.1  深槽段堤坝建设的自然条件特点

4.2.2  深槽段堤坝结构与施工控制

4.2.3  筑坝工艺创新

4.3  实施顺序与防冲保滩分析论证

4.3.1  研究目标

4.3.2  堤坝实施顺序

4.3.3  防冲保滩

4.3.4  建设期河势滩势动态跟踪监测与效果分析

4.4  水力充填堤坝渗流特性研究及控制技术

4.4.1  水力充填堤坝渗透特性研究

4.4.2  水力充填堤坝渗流数值分析技术研究与应用

4.4.3  深厚透水地基上水力充填堤坝渗控措施研究与应用

4.4.4  防渗墙质量检测方法及评价标准研究

4.5  主要结论

5  江心新沉积土地基上泵闸建筑关键技术

 

    5.1  概述

5.1.1  研究背景

5.1.2  研究内容

5.1.3  技术路线

    5.2  潮汐河口大型取、输水泵闸建筑水力控制技术

5.2.1  取水泵闸选址及进出口流态特征分析

5.2.2  侧向进水泵闸进口流态控制技术

5.2.3  泵闸出口消能防冲技术

5.2.4  闸井式输水口形式与流态控制技术

    5.3  复杂工况条件下结构计算分析及变形协调控制技术

5.3.1  复杂工况条件下结构内力及变形仿真计算分析

5.3.2  多建筑物变形协调控制技术研究

5.3.3  新沉积土江滩上堤坝与建筑物地基变形协调控制关键技术

    5.4  江心透水地基泵闸深基坑复合围护体系及地基处理关键技术

5.4.1  江心泵闸施工特点和难点

5.4.2  江心透水地基泵闸深基坑的特性研究

5.4.3  江心泵闸围堰特点及构筑方案研究

5.4.4  泵闸深基坑支护与开挖技术研究

5.4.5  深基坑支护应力与变形分析

    5.5  主要结论

青草沙水源地水库位于上海市崇明区长兴岛西北侧、长江口南支下段南北港分流口水域，水库总面积66.15km2，总库容5.27亿m3，设计日供原水量达719万m3，受益人口1300万。

长江口河床演变、水动力条件和工程地质条件极其复杂，气象、水文、主要建筑材料和施工作业条件等对工程建设限制颇多，青草沙水库建设具有涉及范围广、设计施工难度高、施工工期紧等特点，而且在长江口这样复杂的河口建设大型江心水库在国内外均属首次，在水库总体布局、规模确定及水质保障技术、大型潮汐龙口设置与截流技术、长距离江心水力充填堤坝结构与渗控技术、江心大型泵闸建筑技术等方面面临重大挑战，常规工程经验难以直接借鉴，亟须创新突破。

针对水库建设的特点和难点，上海青草沙投资建设发展有限公司组织相关勘测设计、施工和科研单位，综合运用现场测验、数值模拟、物模试验等手段联合攻关，在长江口水、沙、盐和水库水质、水力充填堤坝渗流特性等自然规律的认识与把握，潮汐河口避咸蓄淡水库“泵闸联动、自流为主”的取水方式，河口长距离水力充填堤坝的结构与施工，特大水域圈围龙口布设与截流，河口沙洲新沉积土上的水工建筑物基坑围护、变形控制、水力控制及堤闸连接段协调变形控制等方面均取得了突出的创新成果，研究成果已在上海青草沙水库建设中得到了成功运用，有力地保障了水库的顺利建成，经济、社会和环境效益巨大。

青草沙水源地的成功建设，实现了上海市水源地的战略转移，形成上海“两江并举、多源互补”的水源地格局，从根本上扭转了上海市合格水源严重短缺的局面，为沿海河口地区充分利用淡水资源、解决城市供水难题提供了一个有效的解决方案。在此，对所有参与、关心和支持长江口江心大型避咸蓄淡水库建设关键技术的研究者和决策者表示衷心的感谢！

希望本书的出版能对致力于解决城市水危机的决策者和研究者有所启迪和帮助，并对促进沿海河口地区结合河势控制开发利用淡水资源、满足城市供水需求起到积极的作用。

编  者

2017年10月