深层隧道排水系统的探究

深层隧道排水系统的探究

深层隧道排水系统的探究

摘要：随着城市规模的不断扩大，对城市排水系统排水能力的要求越来越高，深层隧道排水系统凭借其自身的优势，近年来在城市排水规划中的应用越来越多。本文以国内外典型深层隧道排水系统的工程为例,总结了其在城市防洪排涝和控制溢流污染方面的应用，分析了其与其他排水系统相比的优势以及需要考虑的问题，最后针对国内深层隧道排水系统的建设提出了一些实质性的建议。关键词：深层隧道，排水系统，防洪排涝，控制溢流污染

Abstract:With the continuous expansion of city scale, urban drainage capacity of the drainage system have become increasingly demanding, Deep Tunnel Drainage System，with its own advantages, in recent years in urban drainage has been used more and more. In this paper, taking the typical home and abroad Deep Tunnel Drainage System projects as examples, summarizes its application in city flood control & drainage and Combined Sewer Overflow Pollution, analyses it`s advantages compared with other drainage system as well as the problems, finally according to the construction of deep tunnel drainage system some substantive Suggestions are put forward.

Key Words: Deep Tunnel; Drainage System; city flood control & drainage;

control the Combined Sewer Overflow Pollution

1.前言

1.1城市排水现状

当前社会城市的发展速度越来越快了，但是与之相对应的一些城市基础服务配套设施却并没有随之发展起来，比如当前在城市中常见的一些因为雨水而导致的内涝灾害时有发生。近五六年来，城市内涝近一直是困扰中国大城市的难题，且不说看得见的交通瘫痪等问题，其还能引发下游水体溢流污染等次生灾害[1]。

频繁的内涝已经给城市敲响了警钟，随着相关政策文件的出台[2]，国外先进理念和措施得到普遍认同，其中深层隧道（简称深隧）排水技术引起了广泛关注。随着广州市开始开展深层隧道方面研究[3]，编制《广州市中心城区深层隧道排水系统对策研究》，以及“东濠涌试验段工程”的开始施工，“深层隧道排水”技术作为缓解中国内涝问题的一种手段开始逐渐被大众熟知[4]。

1.2深层隧道排水系统

1.2.1系统分类

从功能和运行方式的不同，排水深层隧道有以下分类。

（1）根据控制目的及功能，隧道类型主要分为：污染控制隧道，收集合流制溢流污水、兼顾分流制雨水径流；洪涝控制隧道，收集、调蓄雨水径流及截流、接纳上游洪水；多功能雨洪隧道，同时实现洪涝控制、污染控制、交通等多种功能。

（2）根据运行方式，隧道类型主要分为：用于污染控制的调蓄——处理式隧道、用于洪涝控制的直接排放式隧道和调蓄——排放式隧道。

1.2.2系统组成

隧道主要由以下6个部分构成：○1主隧道；○2衔接设施：进水口结构、竖井、垂直弯头、连接隧道；○3通风系统：注入新鲜空气、排除经处理的臭气；○4出口设施：末端排水泵站、处理设施；○5控制中心：对隧道系统的连接点

和泵站实行24h监测；○6底泥清洗。

其中衔接设施是连接现有管道系统、地面设施、溢流口、积水点和主隧道的配套设施，如图1所示。

图1 隧道衔接设施构造示意图

1.2.3应用原则

深层隧道的应用主要应符合以下的原则：

1）方案比选应遵循综合性原则，因地制宜。隧道一般都设置在地下管线复杂、传统的雨水排放和存储设施不具备空间条件以及洪涝或CSO（合流制地区的溢流）污染问题突出的老城区和中心城区。

2）遵循重力排水优先，自排减少抽排原则。利用自身竖向条件重力排水，节省能耗，开辟了新的排水隧道，对下游水体水位影响较小。

3）浅层排水与深层隧道相结合。深层隧道和浅层系统结合起来，可以提高排洪能力、较好的解决水浸、污染问题。

4）新建隧道与原有系统合理衔接。新建隧道与原有系统（检查井、排水干管和支管、溢流口等）和配套设施（竖井、污水厂、泵站）的合理衔接，以最大程度的缓解洪涝和污染。

5）多方案多功能。投资大，使用频率低，应尽量结合交通、排涝、污染控制等发挥多功能的目标。

2.国内外深隧排水系统的建设

在国外，深层隧道排水技术已经应用多年，且有更为广泛的用途。本节从不同用途方面出发，通过引举国内外经典工程案例，对深隧排水系统的应用做以介绍、启示。

2.1引流排放，避免城市内涝

城市排水规划要具有前瞻性，为未来变化留有余地，但现实往往不尽如人意。由于全球气候变暖导致的海平面上升和气候异常，暴雨和洪水的侵袭更加频繁，加上中国的城市排水标准较低，引发城市内涝在所难免[5]。这时深层排水系统可以作为浅层排水系统的补充，提高城市防洪排涝标准[6]。典型城市有墨西哥城、东京和香港。

2.1.1墨西哥城深层隧道排水系统

墨西哥城是墨西哥合众国的首都，位于墨西哥中南部高原的山谷中，海拔为2240m。墨西哥城面积为1500km2，人口达1800多万，平均降雨量为748mm。墨西哥城始建于公元前500年，是美洲较古老的城市之一，由于地处中央高原墨西哥谷地，四面环山，特别容易遭受“水患”。

该城市最早的排水系统是按雨污合流制形式建成于20世纪初，管道总长度达1.4万km。由于收集的雨水、污水最终通过Gran Canal（大排水渠）利用重力流将城市雨水和污水收集排出城外，为早期城市防洪排涝发挥了重要作用。但由于墨西哥城大量抽取地下水而造成严重地表沉降（年平均沉降0~300mm），使得修建于地表浅层的Gran Canal严重错位，无法维持建设时的坡降，到1950