3.2.1 上海市供水系统特征概述
上海市供水系统的特征可以从城市概况、原水、制水、输配水、二次供水等几个方面进行总结和概括，详见表3.1。
表3.1 上海市供水系统特征表
3.2.2 上海市供水系统调查结果
上海供水企业服务面积大，服务人口多，水源水为江河水和水库水，有备用水源，制水工艺既有常规处理又有常规处理＋臭氧＋活性炭滤池，预处理方法和消毒剂种类多样，管网长度达14 536.2公里，二次供水有市政管网直接供水、屋顶水箱供水（无水泵增压）、水池加变频泵供水、水池水箱联合供水等多种方式，上海的供水具有特大型城市供水的典型特征，具有代表性。
图3.1 上海市水源地分布图
上海主要有3大水源地，即黄浦江上游、长江口青草沙和长江口陈行，另有崇明的东风西沙在建。此次集中出现死猪的水域——黄浦江上游水源地主要供应松江、金山、闵行、奉贤4个郊区的用水，涉及4个区供水企业的6个取水口和9个水厂，供水规模合计为241万吨／日，约占全市规模的22%。以此次事故最早发现地松江区泖港镇，由于地理位置靠近松江自来水厂在斜塘港的取水口，如不能及时予以控制，其波及范围可能扩大至整个松江乃至上海全市的用水安全。
黄浦江处于长江末端，在上海市境内积水面积达5 193平方公里，占全市总面积的81.9%，属于感潮河流。涨潮流量与高潮位关系密切，若遭遇高温少雨，太湖来水锐减，下游污水高潮上溯，对水质影响较大。
图3.2 黄浦江上游饮用水水源保护区范围图
分析当前黄浦江上游水源保护区散装危险化学品管理现状及存在的管理问题，提出相应的海事监管对策，对保障上海这座特大型城市的供水系统和促进航运经济的健康发展有着重要意义。
图3.3 青草沙水库区域图
青草沙水库约占全市原水供应量的50%，陈行水库占15%，黄浦江上游占20%，内河及地下水占15%。上海位于太湖流域和长江流域的下游，水质受上游情况影响，不稳定。部分水源地安全保障仍较为脆弱。一个急需引发关注的现象是，危险化学品船舶在长江口航行尚未完全受控。青草沙水源地以南附近水域的长江深水航道是船舶进出上海港和长江中上游港口的必然通道，距离青草沙水源地约4海里，在二级水源保护区外。而目前每天过境该水域的危险化学品船舶有25～30艘次，危险化学品载运量7万多吨、涉及约300余种，包括70余种有毒、有害、强污染货物。
青草沙水库工程作为上海市重要水源地基础设施项目，承担着向上海市提供719万立方米／日的供水任务，其供水规模占全市原水供应总规模的50%以上。水库前期工程受益人口超过1 000万。该工程地处长江口南北港分流口下游，长兴岛西侧和北侧的中央沙、青草沙以及北小泓、东北小泓等水域范围。水库总面积66.26平方公里，有效库容4.35亿立方米，围堤总长48.786千米。
图3.4 青草沙水原地工程系统示意图
由于该工程所处地理位置特殊，河道较宽，暗沙较多，风、洪、潮、沙等自然因素多变，动力因素机理复杂，影响面广，且水库工程量大，施工周期长，施工工艺、技术及设备要求高。另外，咸潮入侵规律也尚未完全掌握，水库蓄淡避咸的运行调度难度较大，因此，有必要对工程建设、运行可能产生的主要风险进行全面分析，提出防范和减轻风险的必要措施。
陈行水库是上海市的第二水源地，非盐水入侵期的原水规模为130万立方米／日，占两大水源地原水供应量的15%左右，仅占长江一般年份来水量的0.05%左右，水源地结构显然不合理。长江水量大、质优，但受水库库容限制，避咸、避污能力低下。由于大自然的变化和重大工程的影响，陈行水源地的避污与避咸能力更显脆弱。面对长江入海流量进一步减少的趋势，陈行水源地供水量将进一步减少，造成黄浦江上游水源地供水量进一步增加，上海原水供水结构不合理和原水水质不稳定的矛盾更加突出，这些矛盾难以完全依赖自来水调度和强化工艺来解决，与上海建设国际化大都市的供水要求差距甚大。
图3.5 陈行水库实物图
从上海市可持续发展的战略高度考虑，上海应加快、加大长江口优质水源的开发力度，建设容量足够大的水库，减少黄浦江水源的取水量，形成双水源平衡供水的供水格局。
对水源地实施立法保护是国际惯例，也是上海发展的需要。黄浦江上游引水工程建设之际，上海市人大即批准实施《上海市黄浦江上游水源保护条例》。陈行水源地建成之后，市政府有关委、办、局、市人大、市政协十分重视陈行水源地的保护问题，开展了大量的调研工作。市环保部门参照《上海市黄浦江上游水源保护条例》提出了陈行水源地保护范围。目前，陈行水源地受周边环境影响，取水口水质已由基本Ⅱ类间歇性下降为Ⅲ类，如不加紧立法保护，陈行水源地的优势将会丧失，水库链建设将难以成为现实，如果另辟水源地，同样需要立法保护。
东风西沙水库是长江口第二座江心蓄淡避咸型水库，也是黄浦江上游、长江口陈行、青草沙、东风西沙四大水源地工程的收尾工程。水库位于长江口南支上段、崇明岛的西南侧、东风西沙与崇明岛之间的夹泓地带。水库规划面积约3.74平方公里，建设用地6 144亩均为滩涂，不占用基本农田。工程围堤临江侧的设计洪（潮）水标准采用100年一遇高潮位。水库近期供水规模为21.5万立方米／日，远期供水规模为40万立方米／日，已于2014年1月完工。
图3.6 盐水倒灌示意图
东风西沙水库建设在东风西沙与崇明岛之间的夹泓地带（见图3.1）。夹泓呈狭长形，上宽下窄，呈西北一东南走向，上口与白茹沙北水道相接，下游出口与庙港口门相邻。夹泓长约5.1千米，最宽处约1.3千米，平均宽约0.9千米。本工程所处水域暗沙较多，受长江径流和外海潮流双重动力影响，水动力条件十分复杂。
作为上海市“十二五”规划水务重点工程，东风西沙水库工程也将为上海市郊区集约化供水系统工程画上一个句号。在基本解决中心城区供水问题之后，上海市水务局将集中力量解决好郊区集约化供水难题。目前，上海市郊区尚有70余座小水厂，布局分散，供水安全缺乏保障。按照“十二五”规划要求，上海市将进一步完善两江并举、多源互补、水质优良、集约节约的公共供水格局。到2012年，郊区基本完成除崇明县以外地区的集约化供水；到2015年底，崇明县完成集约化供水。
图3.7 东风西沙水库示意图
解决崇明的优质供水问题一直受到各级领导的高度重视。2006年，随着青草沙工程的实施，上海市水务局提出了封堵东风西沙夹泓，利用其水域建设崇明岛水源地的规划。2011年上半年，东风西沙工程正式进入实施阶段。东风西沙工程拟定施工总工期约为27个月，计划于2011年11月开工，2014年1月完工。工程用以满足崇明岛近期和规划水平年（2020年）的供水目标，设计近期供水规模为21.5万立方米／日，远期供水规模为40万立方米／日，为崇明岛提供优质的长江原水，将惠及70多万市民。
图3.8 上海市自来水供应系统分布图
图3.9 上海市日供水量变化曲线
上海市的自来水供应系统主要由上海市自来水公司负责。市区供水分别由上海市自来水市南有限公司、上海市自来水市北有限公司、上海浦东威立雅自来水有限公司以及上海市自来水闵行有限公司4个公司分片负责，市郊区域则由类似松江自来水厂这样的下属水厂负责。供水人口80万、供水面积80平方公里的松江自来水厂主要负责松江新城、老城以及工业区的日常供水。
图3.10 2013年上海市日供水水压变化曲线
上海海域污染物主要来源于沿岸废水的排放和长江、黄浦江的携带。依据环保、水文、海洋部门发布的区域水环境质量公报，提取1981～2000年间上海水环境资料，分析城市废水排放、长江口和黄浦江污染物的排放，探讨上海海域水污染源的变化趋势可知：过去25年，上海市年废水排放量在17.75亿～24.20亿吨，其中，工业废水排放量持续减少，2000年以来工业废水排放的氰化物、重金属和砷的含量稳定在低值附近；生活废水排放量持续增长，其主要污染物为有机物；生活废水排放量与人口的增长呈正相关，过去25年，上海市人均年生活废水的排放量增加了2.7倍，年增长量最大时达25%；近年来，长江入海污染物的月通量在25.9万～209.6万吨；月通量在冬末最小，夏季最大；冬、夏季的差别达2.3～8.1倍，长江携带入海污染物的总量与长江径流量呈正相关；但多年比较，长江年排放入海污染物总量与其年径流量关系不显著；黄浦江携带入海的污染物总量约占同期长江的1.2%～4%；近年来，上海排放到海域的有机污染物约相当于长江排放量的8%～25%，排放的重金属含量小于长江排放量的万分之三。
具体而言，上海市供水系统面临的主要风险有以下5种。
1.废水排放
1981～2006年，上海市的年总废水排放量在17.75亿～24.20亿升。其中，1982年废水排放量最少，1996年排放量达到最大，然后下降，近两年排放量有增大的趋势。
工业废水的排放量在1992年以前较高，在13亿升以上，以后逐年下降，到2002～2003年降到过去25年的最低值，约6.11亿升，近两年工业废水的排放量略有增加。
过去25年生活废水的排放量整体上呈增加的态势。其中，在1981～1990年和1995～2001年两个时段生活废水的排放量增长较平缓，在1990～1992年和2001～2003年间没有增长，1992～1995年和近两年处于快速增长时期。
生活废水排放量的增长与人口的增长有关。上海市人口由户籍人口、暂住人口和流动人口三部分组成，由于从上海市的统计公报上一般查到的是多年户籍人口数量，这里用户籍人口数量与生活废水排放量比较看两者关系。随着上海市人口数量的增加，过去25年间人均年废水排放量也在大幅度增加，由20世纪80年代初的人均年排放量36.5～38吨增加到2000年以来人均年排废水量100吨左右，25年增加了2.7倍。人均生活废水排放量的年增长率最大时达25%以上。人均年废水排放量增长速率最快的时段是1993～1995年，暗示有管理方面的因素。
2.水体富营养化
上海市目前的城市供水水源主要有黄浦江上游水源、长江口边滩水源、内河及地下深井淡水水源。由于受太湖流域上游和内河水体污染的影响，上海已成为典型的水质型缺水城市。上海长江过境水源水量丰沛，水体自净力强，开发潜力巨大，是上海市未来的首选优质水源。青草沙水源地水库工程应运而生。
随着全球经济发展和人类活动影响日趋严重，城市水源地及湖库的富营养化问题相当突出。城市大型水库与浅水型湖泊水质水动力特性相似，与深水湖库相比，它们的共同特点是湖（库）底平坦、平均水深小、自净能力差，底泥易受到风浪影响，与上覆水之间营养物质交换频繁，水体易富营养化。青草沙水库水动力条件复杂，地理位置特殊，气象、水中营养盐等影响水库取水安全的因素多，必须通过有效的监测预警手段维护青草沙水库的稳定运行。
淡水湖库中自然存在着丰富的浮游藻类，在充足的营养物质和适宜的水文条件下能够大量生长，气象条件适宜时能够大量上浮聚集到水体表面，形成水华。在我国，形成水华的常见藻种是蓝藻属的微囊藻、颤藻、鱼腥藻等。水华对环境景观、水生生态系统、人畜健康等方面的危害巨大。
3.农业污染
主要的农业污染源有肥料、农药、畜禽粪尿、人粪尿和植物秸秆等。此处不对此作系统的叙述，而仅举某些例子加以说明，以引起人们的足够重视。
近几年，农村中劳动力的价格急剧上涨，从而导致施肥制度的变化。由于施用有机肥工作量大，而施用化肥省时省力，农民从经济效益出发，喜欢施用化肥而厌用有机肥。这就造成牲畜厩肥和其他有机肥的利用率降低，使用量减少，相当部分可能泄入水体，污染水体。此外，化肥用量的增加又将导致淋洗至水体的氮、磷等营养物质增加。因为化肥的淋失率要比有机肥高得多。
过去很长时期内，在农村，形成了一套有效而较合理的集体管理和使用人粪尿的制度。然而，现在，粪便管理混乱。一家一户的粪缸污染严重。而且乡镇人粪尿含水多，肥效差，运输费工，利用率低。不少是直接倒至江何，严重污染水体。这种现象在不少乡镇居民点都有，并且正在蔓延。
4.危险化学品污染
黄浦江上游水域是上海市重要的集中式饮用水水源地，同时又是重要的航运通道，水运繁忙。每天进出轮船已达1.5万艘次，加上航道窄长，弯道、支流多，沿江码头、锚地等障航设施较多，大雾、台风时有发生，导致黄浦江突发污染事故频发，近年来，我国城市饮用水源，特别是饮用水源地的各类突发污染事件日益增多，散装危险品普遍具有易燃、易爆、有毒、污染等特性，因船舶状况、船员操作能力和港口安全管理等均存在一定薄弱环节，在船舶航行、靠离泊或装卸过程均存在发生重大危险化学品泄漏、扩散等污染事故的隐患，加上危险化学品航运具有发生突然性、危害严重性、处置紧急性等特点，有可能在短时间内迅速影响城市水源地内的生态环境和供水系统，轻则会给局部地区的居民生活、企业生产带来不便，重则可能进一步触发更为严重的城市安全、稳定问题。其中2003年8月5日在水源保护区内发生的“8.5溢油事件”，共计泄漏燃油85吨，当时油污带距离松浦取水口仅有几公里，情况十分危急，引起了全社会的广泛关注。
5.重金属沉积物污染
含汞和砷的化肥、农药（包括除草剂、杀菌剂、杀虫剂、抑制剂等）、金属的开采、冶炼以及煤的燃烧、垃圾的焚烧等都是汞、砷的污染源。针对黄浦江上游干流水体汞和砷浓度的分布特点，分析黄浦江上游水源地可能的污染源包括以下5个方面。
（1）工业污染源。黄浦江上游地区内有松江工业区、松江出口加工区及闵行经济技术开发区等工业区，干流的第4、5样点，支流的第2～7样点都位于工业区附近，这些样点汞和砷浓度均比较高，有统计结果显示，黄浦江上游水源保护区工业污水排放量占总污水排放量的46%，由此推断，汞和砷含量上的空间差异与工业区的生产活动有直接关系。在农业方面，化肥、农药的使用是河流汞和砷污染的重要来源，化肥农药中的污染物先进入土壤，再通过地表径流汇入河流，从而污染水质。黄浦江上游水源保护区耕地面积占整个水源保护区面积的59%，因此，农业污染源是不容忽视的一方面。
（2）生活污水、垃圾。农村生活污水一般不经过任何处理直接排放到小河道中，从而增加了其中有机质的含量，促进了沉积物对汞等的吸附；此外，农村的垃圾废弃物等没有固定的收集点，在河边倾倒的现象极为普遍，而垃圾组成极为复杂（包括煤渣、废旧电池、荧光灯、金属制品等），这些都是汞和砷的污染源。
（3）上游来水。上游江浙的来水水质不容乐观，研究表明汞和砷黄浦江上游来水的大铆港、圆泄径水质堪忧，而松浦大桥与这两条河流的大多数水质指标存在很好的关联性，因此，上游来水也是黄浦江水源地汞和砷污染的不容忽视的污染源。
（4）河流沉积物的二次污染。本研究中，黄浦江上游干流部分样点水中汞浓度高于支流，但干流沉积物中汞含量则远低于支流。这是因为干流水流大，加之航行船只等的扰动、主河道每年的定期疏浚使沉积物中的污染物得以释放或转移，但当受到扰动时各种物理化学环境会发生变化，沉积物又会释放污染物，对水体产生二次污染。
（5）来往船只污染物的排放。黄浦江干流的来往船只繁多复杂，货物泄露现象屡见不鲜，同时很多船民直接生活在船上，因此，各种生活污水直接排入江中，这些都是水体汞和砷的可能污染源。
3.2.3 上海市供水系统风险清单
1.上海市供水系统风险清单
随着对上海市供水系统风险的深入研究与分析，风险的识别、分类从基本的罗列风险和简单归类提升到了一个新的层次。建立一整套完整的、逻辑分明的分类、分析风险等级的方法。
根据先期的工作以及总结分析，将风险划分为6大类、28个小类，分别描述各种类别的风险源。6大类包括自然因素、生产物料、设备设施、生产工艺、运行管理和人员活动。
2.风险清单统计
上海市风险数统计如表3.2所示。
表3.2 上海市供水系统特征表
经过上海市供水系统风险源调查，初步获得了供水系统风险清单，建议对风险源识别的方法进行标准化研究，撰写规范的指导文件，为开展风险源识别提供技术支持，并在条件许可的情况下，增加调查次数和范围，以进一步开展风险源调查，总结供水系统风险源，为开展上海市供水系统风险评估做好基础。
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