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1、深层隧道排水系统的探究摘要:随着都市规模的不断扩大，对都市排水系统排水能力的规定越来越高，深层隧道排水系统凭借其自身的优势，近年来在都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,总结了其在都市防洪排涝和控制溢流污染方面的应用,分析了其与其她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某些实质性的建议。核心词:深层隧道，排水系统,防洪排涝,控制溢流污染Abstact:Wit thcntiousexpanon o ci scale， urban raie caacit of h inage sytmve ee increasiy dem
2、ndng， De Tunne Draiae Sym,ih sowadvatages， n recent yer in urndrinageasben used mo and more. Ins paper, taig te typical hoe broad DeepTune Drae Syspoesas exampes, mmaisis appliatn incity flood contro & drnag and Comind Sewer vrflowPolutin,analyses is adanags comparedwith otherdriage ystem a el a the
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4、且不说看得见的交通瘫痪等问题,其还能引起下游水体溢流污染等次生灾害1。频繁的内涝已经给都市敲响了警钟，随着有关政策文献的出台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,编制广州市中心城区深层隧道排水系统对策研究,以及“东濠涌实验段工程”的开始施工，“深层隧道排水”技术作为缓和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营方式的不同，排水深层隧道有如下分类。（1)根据控制目的及功能，隧道类型重要分为：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
5、、调蓄雨水径流及截流、接纳上游洪水;多功能雨洪隧道,同步实现洪涝控制、污染控制、交通等多种功能。（）根据运营方式,隧道类型重要分为：用于污染控制的调蓄解决式隧道、用于洪涝控制的直接排放式隧道和调蓄排放式隧道。1.2系统构成隧道重要由如下6个部分构成:主隧道;衔接设施:进水口构造、竖井、垂直弯头、连接隧道;通风系统：注入新鲜空气、排除经解决的臭气;出口设施：末端排水泵站、解决设施;控制中心:对隧道系统的连接点和泵站实行24h监测；底泥清洗。其中衔接设施是连接既有管道系统、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.应用原则深层隧道的应用重要应符合如下的
6、原则:）方案比选应遵循综合性原则，因地制宜。隧道一般都设立在地下管线复杂、老式的雨水排放和存储设施不具有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。运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，以最大限度的缓和洪涝和污染。5)多方案多功能。投资大,使用频率低,应
7、尽量结合交通、排涝、污染控制等发挥多功能的目的。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近年，且有更为广泛的用途。本节从不同用途方面出发,通过引举国内外典型工程案例,对深隧排水系统的应用做以简介、启示。2.引流排放,避免都市内涝都市排水规划要具有前瞻性,为将来变化留有余地，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，加上中国的都市排水原则较低，引起都市内涝在所难免。这时深层排水系统可以作为浅层排水系统的补充，提高都市防洪排涝原则6。典型都市有墨西哥城、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，
8、位于墨西哥中南部高原的山沟中,海拔为240m。墨西哥城面积为50m2，人口达1800多万,平均降雨量为48m。墨西哥城始建于公元前，是美洲较古老的都市之一，由于地处中央高原墨西哥谷地，四周环山，特别容易遭受“水患”。该都市最早的排水系统是按雨污合流制形式建成于2世纪初，管道总长度达.4万km。由于收集的雨水、污水最后通过rn Caal（大排水渠)运用重力流将都市雨水和污水收集排出城外,为初期都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导致严重地表沉降（年平均沉降0mm)，使得修建于地表浅层的Ga Cana严重错位，无法维持建设时的坡降,到195年，其中有km长的管道已经完全失去了
9、原有的坡度,使得Gran anal的过流能力由本来的90m/s锐减至123/s。当局不得不对Grn Canl系统进行改造，通过增设抽水系统来变化因不均匀沉降形成的逆坡现状7。随着对本地的地表沉降问题作进一步的进一步分析，觉得墨西哥城要彻底解决这个问题，必须要重新建立一套免受地表沉降影响的“深层排水系统”。67年启动了名为“深层隧道排水系统”的总体规划，一期于197年建成并投入运营。“深层隧道排水系统”由中央隧道和截水隧道两部分构成,所有敷设在地表30如下，采用泥水盾构施工措施。中央隧道直径为.m,长为5km，设计过流能力为20m3s，是将墨西哥城雨水和污水排出城外的重要通道,承当了整个都市排洪
10、纳污功能。截水隧道由呈支状分布的9条总长约54km,直径为3.15.0m的隧道构成,重要负责及时将区域内的雨洪及污水收集并排入中央隧道。但由于人口增长（由1960年的512.万增长到的1794.6万）和服务范畴的扩展（由1970年的6k2扩大到199年的1295km2）,1975年建成的“深层隧道排水系统”已满足不了需求，特别是雨季过流能力局限性,导致都市内涝频发,为此提出了“东部隧道”工程。该工程由长63km,直径m，埋设深度超过00m的“东部隧道”（East Tnne）和埋设深度在1200的4条进水道构成，排水能力为10，是目前全球在建的最大都市深层隧道排水系统，将与中央隧道互为备用,进一
11、步提高都市排水能力。中国有些都市地面沉降也很严重!地下管网错位不可避免，只但是状况难以检测。某些建筑密集、地下管线复杂的老城区,浅层排水难以有大的改善。针对这些状况，深层排水系统可作为有利补充,加大排水效力8。2.1.2东京深层排水工程东京作为日本的首都,是世界上较大的都市之一。面积为21km2，人口达1332万。属温带海洋性气候，年平均气温为5.,年平均降雨量为1800mm。由于特定的地理环境，除了地震以外，台风和暴雨带来的洪水是最大的威胁。特别是近几十年,全球变暖导致海平面上升和气候异常,给日本这个岛国带来的影响尤为明显。当短历时超常降雨浮现时，带来的洪水超过河道正常排涝能力，引起积水倒灌
12、,都市内涝9。但分析表白,东京范畴内大大小小的河流中,最大的江户川河道宽阔，具有足够的泄洪能力。因此，如何提高其她河道的洪水容纳能力，并及时通过江户川排入东京湾，是解决东京洪水问题的核心，也是深层隧道工程建设的初衷10。该工程全长6.3km,下水道直径约10m，埋设深度为地下60100m，由地下隧道、5座巨型竖井、调压水槽、排水泵房和中控室构成，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,用于超原则暴雨状况下流域内洪水的调蓄和引流排放，调蓄量约为6万3，最大排洪量可达20m3s。在正常状态和一般降雨时，该隧道不必启动,污水及雨水常常规、浅埋的下水道和河道系统排入东
13、京湾,而当诸如台风，超原则暴雨等异常状况浮现,并超过上述串联河流的过流能力时，竖井的闸门便会启动,将洪水引入深层下水道系统存储起来，当超过调蓄规模时，排洪泵站自行启动,经江户川将洪水抽排入东京湾1。中国的防洪规划还重要针对流域，防洪和排涝之间难以衔接，这也与中国水利和市政两专业始终严于辨别有关2。东京的深层排水工程将浅层排水系统与外围河道有效连接,值得中国借鉴。2.1.香港港岛西雨水排水隧道）现状：香港山多平地少，海洋性气候、高降雨量、位于低洼地区、老化的排水系统不能满足目前洪水避免原则,因此极易发生内涝灾害。2)方案:在半山修建港岛西雨水排放隧道,从半山区上游流域拦截雨水，直接排放到海洋，从
14、而减少雨水流向下游低洼地区。运用自身竖向条件重力排水，节省能耗，见图。图2 港岛西雨水排放方案示意3)规模:主隧道长度为11km，隧道直径为257.5m；有34个入口设施,在数码港有一种出口;主隧道采用双重盾构隧道挖进机。4）效果:项目于为11月动土，共投资207亿元。雨水截取和排放到数码港附近的海域,减少流向上环、中环、金钟及湾仔等下游地区,整个香港岛北部洪水问题得到缓和。22减少溢流污染,改善河湖水质都市都是紧靠水源地发展起来的,上游取水下游排水,无一例外。但是随着都市人口膨胀，都市污染负荷加大，雨季合流制排水管网极易发生溢流，污染附近水源，当水体已经无法运用自净能力消化排放的污水，水质就
15、会急剧恶化,这点在老工业都市尤为明显13。例如伦敦、芝加哥和上海，运用深层隧道的储水能力减少溢流污染,挽救了本地水环境。.2.1伦敦深层隧道工程英国首都伦敦属温带海洋性气候，年平均降水量为1100mm,人口密度为5285人/km2。伦敦的排水系统自15近年前建造开始,随都市发展始终在进行管道扩容和污水解决工艺的升级,维多利亚时代的下水道只占目前灌渠的不到1%，主干管总长接近8000m，虽然是这样，随着都市扩张，服务人口和面积的增长，按6.5mm降雨强度设计的合流制系统在时只能承受2mm的雨强,导致泰晤士河溢流频繁,水质污染严重，对于都市景观面貌十分不利，故伦敦政府通过“雨污分流”、“可持续性都市排水系统”和“泰晤士隧道”3种方案论证,最后拟定了深层隧道工程。该隧道总长35km,直径为.7.2m,埋深为575m。建成后溢流次数将由本来的60次/年减少到次
