深层隧道排水系统技术浅析

深层隧道排水系统技术浅析

摘要：随着城市开发飞速进行，城镇排水问题却愈演愈烈，城市看海、黑臭水

现象频现。而现有解决方法受城市地上、浅层地下空间高密度开发严重受限，深

层隧道排水技术的提出是解决现状问题的有效途径之一。深隧项目国外虽已有多

项成功案例，国内却少有工程经验可以借鉴，我国多条深隧项目仅处于设计或施

工阶段，新的设计思路与模式势在必行。

1.前言

近年来，随着城市进展的加快，高强度开发区、建筑密集区大幅增加，城市

热岛效应加剧，以及城镇排水系统设计标准低，排涝管理体系不完善等因素导致

城镇排水现状问题愈发明显，城市看海等内涝导致城市运行瘫痪的新闻频现，“黑臭水”等河涌污染也无时无刻的影响着城镇居民生活环境。面对这些问题常规的解决方案主要有：提高排水系统设计标准，扩大排水系统规模；雨污分流、正本清源；分散或集中收集、处理初小雨、溢流污水；拓宽河道，提高排涝标准；结合

海绵城市建设，消减洪峰流量，降低实际进入排水系统的降雨强度等。但这些方

式均存在一定的局限性，如城市建筑密集、老城区不具备雨污分流改造条件；浅

层地下管线复杂，地铁及地下综合体开发导致浅层地下空间有限，排涝系统扩容、新建排水系统难度大；河道穿越中心城区，水面率不高，两岸地区建筑密度高、

人口密集、地下管线错综复杂。利用地下深层空间建设大型排水隧道来解决排水

问题成为许多国外发达城市的选择[1]，深层隧道排水系统（简称深隧）可避免大

量征地和拆迁，并适当利用城市 30-60m 的深层地下空间，已为改善城市排水能

力的重要手段之一。

2.深隧主要构筑物及功能

结合国内外深隧排水系统案例进行分析，深层隧道排水主要构筑物有浅层衔

接设施、预处理设施、竖井、主体隧道、调压水槽、排水泵站、通风（除臭）设施、排泥除砂设施、检测与控制系统等，可根据深隧的功能而省略部分构筑物。

深层隧道排水系统根据工程实际情况，可分为以下几种功能：

1)污染控制：多用于老城区合流制改造，可收集超过截留管截留能力的溢流

污水及分流制初期雨水，以减少溢流污染，改善河湖水质；收集污水并输送，集

中处理，应对城市水系管控要求的提高[2]。

2)洪涝控制：引流排放，避免城市内涝[2]，可分为防涝隧道和排洪隧道，前

者主要收集、调蓄超过现有排水管道或泵站排水能力的雨水径流；后者主要截留、接纳上游洪水或超过河道输送能力的洪水并排放。作为浅层排水系统的补充，提

高城市防洪排涝标准[3] 。

3)多功能：通过合理的设计和调整运行方式，实现洪涝控制、污染控制、交

通等多种功能兼顾。

目前深隧运行案例20余项，绝大多数均以单一功能为主，多功能运行模式

很少。

3.国内外深隧案例

1）以污染控制为主要目的深隧系统

（1）泰晤士深层隧道工程（英国伦敦）

伦敦目前采用截流式合流制排水体制，为解决泰晤士河沿岸合流制雨季溢流

污染现状，改善泰晤士河道水质，伦敦政府于2007年启动泰晤士深层排水隧道

工程的建设。该项目具体建设时间为2007~2014年，主要功能即为防治水体污染，总长度约为35公里，隧道直径规模约为7.2~9米，埋深30～65米。

（2）深隧道污水系统（新加坡）

原来新加坡的污水处理系统由2450km管渠、134座泵站、大型污水处理厂

和一些小型处理厂组成。随着城市发展，为节约城市用地，满足未来需求，新加

坡前瞻性地设计了以污水输送为目的的深层隧道系统，即通过２个交错的深层隧道，将覆盖99％人口范围的污水集中输送至郊区２个大型污水厂，最后将处理过

的水排入远离新加坡的深海。该项目具体建设时间为2000~2009年一期建

成， 2014~至今二期仍在施工中，其主要功能即为污水输送，总长度约100

公里，其中一期工程48公里,二期工程50公里，隧道直径约6米，埋深:22～55米。

（3）大东湖污水深隧系统工程（武汉）

武汉市通过深隧系统将三大污水处理厂（沙湖污水厂、二郎庙污水厂、落步

嘴污水处理厂）及规划中的北湖污水处理厂“四厂合一”。大东湖污水深隧系统主

要的功能定位是污水转输，地跨武昌区、洪山区和青山区,整合收集污水之后集中

处理。并为未来雨水深隧预留接口，为未来武汉排渍能力的持续提升预留空间。

该项目具体建设时间为2016~至今，主要功能即为污水转输和为雨水深隧预留接口，总长度约为17.52公里，隧道直径: 3~3.4米，埋深约25.5m~35.5m米。

2）以洪涝控制为主要目的深隧系统

（1）江户川深层排水隧道工程（日本东京）

该工程实名“首都圈外围放水路”工程，位于东京都外围的埼玉县，被誉为世

界上最先进的下水道排水系统。将东京都十八号水路、中川、仓松川、幸松川、

大落古利根川与江户川串联在一起，用于超标准暴雨情况下流域内洪水的引流排放。该项目具体建设时间为1992~2002年，主要功能即为排洪隧道，总长度约为6.3公里，隧道直径10.6米，埋深约60～100米，最大排洪流量200m3/s。[4]

（2）荔枝角雨水排放隧道工程（香港）

为缓解荔枝角、长沙湾及深水埗地区水浸，香港建设了荔枝角雨水排放隧道，该隧道将西九龙集水区的雨水，通过隧道将雨水最终排到维多利亚港。该项目具

体建设时间为2008~2012年，主要功能即为缓解内涝，隧道总长度3.7公里，直

径约4.9米，埋深约40米。

3）多功能的深隧系统

（1）广州深隧系统

广州深层隧道建设的规划—拟建1条临江主隧道（约30公里）、7条分支隧

道（约60公里）和一座初雨污水处理厂，并与现有的大坦沙、猎德、大沙地3

座污水处理厂衔接。深隧运行工况：旱季和小雨时，深层隧道作为部分污水输送

通道；

中等雨量时，深隧系统发挥调蓄治污功能；大暴雨时，深隧系统发挥防洪排

涝功能。通过深隧实现两大目标：一是提高排水主渠道的排水标准，为全面提高

城市排水标准创造条件；二是基本消除溢流污染和初雨污染，大幅改善河涌水质。目前广东深隧系统仅东濠涌试验段正在实施，其主要功能为缓解内涝、防治污染，试验段总长度约1.77公里，隧道直径约6.0米，埋深约40米。

（2）深圳南山深隧

深圳南山排水深隧系统工程是流域雨水进入前海片区水系的最后一道屏障，