摘要
水资源供给受气候变化影响较大，对上海而言，主要是面临海平面上升、暴雨及干旱造成的咸潮入侵加剧和水资源时空分布不均等问题。尽管上海供水水源不断拓展、水源地格局基本形成，但近年来极端气候对城市水资源供给带来的影响不断增强，在水源地保供、水源供水安全和净水厂原水供应安全等方面面临挑战。为保障城市水资源供应稳定，建议持续推进节水型城市建设，从需求和供给侧两端同时加强水资源科学合理利用；强化上下游的沟通协调和预警机制，促成跨区域水资源共保共建格局；进一步完善本地原水系统，提高供水系统风险应对能力。
气候变暖对人类生存与发展均带来了严重威胁和挑战，包括城市水资源供应的稳定安全。2022年，长江经受了历史罕见的枯水年，上游来水不足及其他相关因素导致长江口遭遇罕见咸潮入侵，对全市原水供应产生了影响，也对本市中长期的水资源供给保障带来了严峻考验。
01
水资源供应安全受气候变化带来的影响
01
气候变化对自然生态系统的不利影响是多方位的
气候变化会给地球和人类诸多影响，从生态以至经济、社会众多领域。洪涝干旱、冰川退缩、冻土减少、冰湖扩大等现象，将导致水资源安全风险明显上升；沿海海平面上升，海洋灾害趋频趋强，海洋和海岸带生态系统受到严重威胁；能源、交通等基础设施和重大工程建设运营环境发生变化，易导致这些设施的安全稳定性和可靠耐久性降低；城市生命线系统运行、人居环境质量和居民生命财产安全也将受到严重威胁。此外，气候变化还将引起资源利用方式、环境容量和消费需求的改变，进而通过产业链影响敏感产业的布局和运行安全，甚至可能引发系统性金融风险和经济风险。
02
极端气候对上海水资源安全供给带来的影响不断增强
我国气候类型复杂，不同地区受气候变化影响的差异性较大。对于华东地区来说，主要面临台风强度增大、城市暴雨内涝和高温热浪事件增多，海平面上升等类型风险，沿海城市安全受到较大威胁。对于长三角地区来说，气候问题还将与人口、资源、环境等问题交织叠加，产生聚集、连锁和放大效应。
上海地处长江出海口，历来是长江三角洲地区受咸潮危害最严重的城市。咸潮一般在每年10月至次年4月之间发生。当淡水河流进入枯水期，海平面高于河流水面，在海水涨潮时会发生倒灌现象，当氯离子含量超过250毫克/升时，便发生一次咸潮。据记载，1978年发生的咸潮不仅侵入长江口，还进入了黄浦江，导致崇明岛被咸水包围近100天。而 2006年10月24日的咸潮来袭，则造成了浦东新区的日供水量减少了四分之一。
近年来，咸潮对上海的威胁程度正逐渐加大。相关研究表明，青草沙取水口自2011年投运至2020年底10年间，共遭受22次咸潮入侵。尤其是在2022年，遇到长江流域雨量少、梅雨期短，同时持续的晴热少雨，导致长江多地水位和流量出现不同程度的下降，这些叠加的影响使咸潮期提前至9月，持续时间也变得更长（见图 1）。
图 1 上海市水源地及咸潮分布示意
长江口水情复杂多变，咸潮入侵程度与径流量、外海潮汐、气候气象及河口形态等因素密切相关。暴雨和干旱会影响流域水资源的时空分布，而气候变暖导致全球海平面以每年平均3毫米的速度上涨，将进一步提高海水倒灌的频率，增加咸潮发生的概率，对饮用供给水源外部环境造成难以估量的影响。
面对风险，上海在水资源安全保障上应采取主动适应的对策。通过加强自然生态系统和经济社会系统的风险识别与管理，充分利用有利因素、防范不利因素，以减轻气候变化产生的不利影响和潜在风险。
02
上海水资源供应系统现状与面临的挑战
01
供水水源不断拓展、水源地格局基本形成
上海虽然河网密布、水资源丰沛，却是典型的水质型缺水城市。近几十年来，上海一直在拓展能适应城市发展需要的供水水源。过去较长时间内，本市中心城区的供水水源以黄浦江上游集中取水为主，郊区以内河分散取水为主，水量水质难以满足社会经济发展和人民群众的需要。本世纪以来，通过逐步开展的集中式水源地工程建设，城市供水水源逐步从内河向长江口和黄浦江上游集中和转移。
目前，全市“两江四库”的水源地格局已基本形成。已建成黄浦江上游金泽水库、长江青草沙水库、长江陈行水库和长江东风西沙水库，四座水库总有效库容近5亿立方米，原水供水规模达到1312.5万立方米/日，其中青草沙水库供水规模最大，为731万立方米/日，黄浦江上游金泽水库居其次，规模为351万立方米/日。
长江水源地水量较为充足，也是境内水质最好的水域，长江青草沙、陈行和东风西沙三个水库负责上海中心城和东北区域的原水供应。黄浦江上游水源地随着金泽水库建成通水，其安全保障能力得到明显提升，主要负责上海西南五区的原水供应，其战略地位同样重要。
02
气候变化条件下水资源供应安全面临挑战
1、原水水质受上游来水影响较大，水源地保供仍需重视
上海的黄浦江、长江口均位于流域的最下游，在常态运行时水源地的水质就受上游来水较大影响，上游地区经济社会发展也影响了来水水质的稳定性。同时，各大水库可受水体富营养化的影响，水体藻类种类复杂多变，对供水水质影响较大。如遇到极端的干旱天气，可能会进一步加剧上游来水对本地水源地的影响，导致常态运行的水量需求保障面临挑战。
2、水源地间系统联动能力较差，水源供水安全存在隐患
由于长江口水源地长期受咸潮入侵影响，咸潮期连续不可取水天数一直是该水源地水库设计运行的关键参数。青草沙水库目前是按照过去50年中长江河口咸潮入侵最为严重的1978～1979年枯水期典型特枯年进行设计，其连续不宜取水天数取值为68天。但是在上游极端枯水和海平面上升双重影响下，该数值仍存在被突破的风险。此外，陈行水库的连续不宜取水天数取值为13天，在咸潮期就已存在较大的供水缺口，影响到本市北部地区的供水。
在此情况下，目前各大水源地及其原水系统都相对独立，相互间系统联动能力较弱，一旦某个水源地发生重大问题，其他水源地调配支援面临挑战。
3、部分存量供水设施更新滞后，净水厂原水供应安全需进一步巩固
供水需求的分布情况随着市域城乡空间格局的发展而变化，供水设施的布局与规模也应随之调整。如虹桥水厂和临港水厂的规划建设就是顺应虹桥和临港两个城市发展重点地区的需要。相对而言，中心城部分老水厂面临供水规模较小、深度处理改造难度大、未实现两路原水进线且新增通道困难等情况。因此，在新增供水设施满足城市发展需求的同时，应同样重视对现有设施的更新提质，增强全市净水厂原水供应安全保障。
03
国外城市经验借鉴与启示
01
纽约：跨区域保供，注重水源集水区保护
纽约年平均降雨量1118毫米。在干旱的枯水季节，面临哈德逊河海水倒灌给地区供水带来的严重威胁。当地主要采取以下对策：
1、实施跨流域调水、建库蓄水战略
面对海水倒灌威胁及不断增长的城市用水需求，纽约采取了跨流域调水、多水源供水、建库蓄水为主的供水发展战略，逐步建成了克罗顿、卡茨基尔和特拉华三个长距离的以水系为水源的输水系统。从纽约西北方200公里之外的山区，通过蓄水库、水渠道、高架水管、地下水道的建设，形成了包含19个水库和3个湖泊的三处水源地，总库容量达20.7亿立方米。在输水线路上还建有3个水库将不同水源系统相连通。
2、注重水源集水区安全保护
纽约的水源保护工作涉及政策法规、土地使用和规划、污染控制等多项内容，于1997年签署的协议备忘录（memorandum of agreement， moa）中制定了包括土地征用和权益保障等方面的水源保护机制。其中，土地征用机制使政府及有关机构和企业在3个集水区的水文敏感区域得以购买土地以涵养水源；权益保障机制确保了在为集水区提供水源保护措施之外，还必须为当地经济发展进行投资；备忘录中，土地征用投资高达2.7亿美元，集水区保护与合作投资计划约4亿美元。这些措施有效保证了纽约居民过去以及未来水源的清洁。
3、开展备用输水管道建设
为了保障市区配水安全，纽约从1970年开始建设60英里长的第三条输水隧道，待四期工程均完成时，纽约将具备完整的市内输水备用供水设施。另外，特拉华输水管道是将特拉华原水输送到城市的唯一途径，倘若特拉华输水管道关闭，纽约对其他水源的依赖将会增加，因而纽约正在规划评估新的水源地，以确保即使在特拉华输水管道长时间关闭的情况下也能够保证城市充足的供水量，其纳入论证的试点方案包括地下水、再利用水、新的输水管道、区域性联系通道等（见图 2）。
图 2 纽约城市供水系统
（图片来源：纽约市政府网站）
02
东京：实现水系间原水连通，强化震后用水保障
东京都的水源几乎全部依赖地面水，地下水比例仅为0.2%。为了确保原水供应，东京都建设了多个供水水库，其中最主要的是多摩川、利根川、荒川三大水系水库，总库容近9亿立方米。当地采取的对策主要有：
1、推进水系间原水连通设施建设
东京都三大水系相对独立又相互连通，利根川/荒川水系和多摩川水系之间通过东村山净水厂和朝霞净水厂之间的原水连通管实现互通。正常情况下，利根川/荒山水系原水通过东村山净水厂和朝霞净水厂之间的原水连通管泵入东村山净水厂，利根川、荒川水系即可满足东京都日常用水需求，多摩川的一些水库则用来储水；当利根川/荒山水系出现供水问题时（如发生干旱），多摩川水系的原水通过重力流入朝霞净水厂。这种连通设计保障了城市供水的安全性，增加了利根川/荒山水系和多摩川水系原水供应的灵活性和原水输送效率。
2、强化震后用水保障
日本长期深入开展供水系统防御地震灾害研究，出台了城市供水系统抗震设计和运行的技术规范和具体技术方法，在长年累月与地震的抗衡中积累了大量经验，为保证极端灾害下的供水安全、避免因大面积供水破坏造成更大损失提供了很好的范例。东京都为抵御地震灾害实施了系列供水震灾对策，其主要供水系统间备用导水管、送水管的建成将大幅提高区域的供水安全性（见图 3）。
图 3 东京利根川、荒山水系和多摩川水系原水联络设施
（图片来源：东京都水务局网站）
03
经验启示
与纽约、东京等国际大都市水源地主要通过流域生态补偿、土地征收等方式进行严格保护相比，上海的水源地是直接从长江、太浦河取水，经暂存库调蓄后由泵站提升供应给水厂，水源水质受上游来水影响大，原水供应安全保障难度相对更高。但从城市规模和水资源供应格局来看，这些城市仍有若干值得借鉴的经验。
一是实现跨流域调水，多水源供水，建库蓄水。采用跨流域、多水源的原水供应模式，尽可能设置集中式的水库作为水源地来提高原水的安全保障程度。
二是加大水源集水区安全保护的投入，保障水源地水量丰沛、水质稳定、安全可靠。加强水源地周边及水质影响地区的环境整治工作，加大集水区保护的投入，持续涵养水源地环境，提高原水水质。
三是建设原水连通设施和备用输水管道，保障原水供应。在不同的水源地系统之间建设原水连通管道及泵站等附属设施，为各系统提供备用的输水管道，保障极端和事故状态下的供水需求。
四是设计应急供水体系，制定应急预案。充分考虑极端情况的可能性，制定周密的供水应急预案。
04
保障城市水资源供应稳定的对策与建议
01
持续推进节水型城市建设，从需求和供给侧两端同时加强水资源科学合理利用
气候变化是一个长期的过程，为了应对用水、供水的突发状况，一是建议在城市的日常运行中深入贯彻节水理念，推广分质供水、分质用水，加强非常规水资源开发利用以替代建成区绿化、道路或广场浇洒、洗车及生态、景观等用水，促进公共供水资源“优水优用”，实施节约高效用水；二是建议推行雨水资源利用，以分散布置的提标类雨水调蓄池作为收集、利用雨水资源的主要手段；三是建议鼓励在生态用地内多开辟湖泊、湿地，作为生态用水水源；四是建议科学合理降低城市产业和居民的用水量标准，引导建设节水城市。
02
强化上下游的沟通协调和预警机制，促成跨区域水资源共保共建格局
虽然极端气候的影响难以估量，但可通过协调和预警机制做到防患于未然。一是建议与上游省市建立健全供水水源安全保障的长效机制，协调长江、太湖相关流域机构加强对与上海接壤的跨省江河湖库水功能区重要断面的水质水量监测和水资源保护管理，强化入境上海的跨区域河湖（库）的水污染防控；二是建议深入推进太浦河清水走廊建设，涵养保护流域上游水环境质量；三是建议深化基础数据的监测和研究，强化极端气候灾害的预警机制。
03
进一步完善本地原水系统，提高供水系统风险应对能力
建议在充分利用现状设施资源的情况下，通过系列措施，筑牢水源安全屏障。一是通过青草沙水库库底疏浚工程来增加水库的有效库容，用以抵御咸潮入侵引起的更长时间不可取水天数的潜在影响，同时该举措也有益于对水库蓝藻的控制；二是建设青草沙水库和陈行水库之间的库-库连通工程，实现青草沙与陈行水库的联动，该工程能够大幅提升陈行水库抵御咸潮的能力，也能间接地增加青草沙水库库容规模；三是结合长江口综合整治实施长江口北支束窄工程，可一定程度上缓解咸潮入侵的影响，缩短连续不宜取水天数；四是增设青草沙至陆域连通管道，提高长江水源地向上海陆域的原水输送能力，使其与青草沙水库库容规模相匹配，最大化发挥青草沙水库的供水潜能；五是促进陆域原水干管成环，实现长江、黄浦江水源地的连通，在极端情况下使水源地之间能够相互支援；六是推进现有水厂完成两路原水供应改造，提升事故状态的备用能力；七是保留备用取水供应体系，保存和完善备用取水设施及其用地，并通过对本地水资源质量的持续涵养来保障极端情况下的应急取水水质（见图 4）。
图 4 上海原水供应设想结构
04
审慎对待开辟引进域外新水源
本市域外引水方案目前主要有东太湖引水、沿江水库链、皖南调水等意向。总体而言，对于域外水源的开辟应抱以审慎的态度。一方面，上海周边的这些可利用水源可转输的水量不大，在极端气候情况下水资源的跨区域调配也存在较大的不确定性；另一方面，水源地的开辟是城市的百年大计，需要对水质、水量、水动力等各方面因素进行长期的观测和研究后，才能充分论证其可行性。
就具体情况分析，各意向方案的成熟度不尽相同。东太湖引水方案必须结合相关流域保护政策同步研究；沿江水库链方案能够提升长江水源地的供水安全保障能力，可择机进一步研究和协调；皖南调水方案需开展更深入的跟踪研究。
执笔人：何耀淳、徐国强
统稿：张逸、骆悰
定稿：熊健
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（来源：市规划院）
上观号作者：上海规划资源