深層隧道排水系統(tǒng)在城市防洪排澇中的應(yīng)用

深層隧道排水系統(tǒng)在城市防洪排澇中的應(yīng)用

1城市水體、湖泊、池塘分布的自然凈化能力減弱,城市層序的建設(shè)成本高近年來，受世界氣候變化的影響，降雨等極端天氣頻繁。此外，隨著城市的擴(kuò)張和建設(shè)密度的增加，土壤硬化率越來越高，現(xiàn)有水庫、山脈、湖泊和池塘逐漸被占用，河流路線變得越來越窄。城市儲(chǔ)水、排水和自然處理能力顯著減弱。頻繁發(fā)生的洪水和洪水給社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損害。此外,極高的人口密度和城市建設(shè)密度使得城市污染負(fù)荷迅速加大,雨季合流制地區(qū)的溢流污染(CSO)日益嚴(yán)重。為了應(yīng)對(duì)日益頻繁的城市內(nèi)澇,控制溢流污染,廣州市水務(wù)局組織編寫了《廣州市中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)規(guī)劃》。2提高cso和初期雨水污染水平(1)解決廣州市城區(qū)內(nèi)澇問題:深隧服務(wù)范圍排水標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)有的0.5~1a一遇提高到5~10a一遇。(2)削減70%以上的CSO和初期雨水污染。(3)充分考慮中心城區(qū)敏感區(qū)域污水處理廠遠(yuǎn)景搬遷的可能性,為將來污水的轉(zhuǎn)輸及運(yùn)行調(diào)度創(chuàng)造條件。3隧道布局分區(qū)規(guī)劃范圍包括廣州市中心城區(qū)的荔灣區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)、黃埔區(qū)部分行政區(qū)范圍,服務(wù)面積318.5km2,包括司馬涌、荔灣涌、西濠涌、東濠涌、沙河涌、獵德涌、車陂涌、深涌等15個(gè)流域分區(qū)。根據(jù)各流域排水現(xiàn)狀,規(guī)劃形成了7條分支隧道2條沿江路主隧道的總體布局,詳見圖1。本文以司馬涌、荔灣涌、西濠涌為例總結(jié)深層隧道排水系統(tǒng)規(guī)劃概況。3.1現(xiàn)狀水系及斷面司馬涌全長(zhǎng)6.75km,流域面積10.6km2。其中,彩虹橋水閘上游為暗渠,長(zhǎng)度約4.5km,下游為明涌,已按20a一遇水利標(biāo)準(zhǔn)整治。涌口建有排澇泵站,設(shè)計(jì)規(guī)模56m3/s,中游設(shè)有調(diào)蓄湖,調(diào)蓄容積3.78萬m3。上游暗渠現(xiàn)狀斷面與20a一遇規(guī)劃斷面尺寸詳見表1。荔灣涌流域水系包括上西關(guān)涌、下西關(guān)涌和荔枝灣涌,流域面積4.75km2。除上下西關(guān)涌上游部分仍為暗渠外,其余均已按20a一遇水利標(biāo)準(zhǔn)整治。涌口建有排澇泵站,設(shè)計(jì)規(guī)模20m3/s,中游設(shè)有調(diào)蓄湖,調(diào)蓄容積1.84萬m3。西濠涌已全線覆蓋為暗渠,流域面積5.25km2,涌口截污閘上裝有應(yīng)急排澇泵,排澇能力6.4m3/s。西濠涌現(xiàn)狀斷面與20a一遇規(guī)劃河涌斷面尺寸詳見表2。3.2雨水系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀司馬涌、荔灣涌和西濠涌流域排水體制為典型的合流制,雨水管網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀及排水能力詳表3。3.3總污水處理規(guī)模馬涌和荔灣涌流域?qū)儆诖筇股澄鬯幚硐到y(tǒng)。大坦沙污水處理廠位于大坦沙島,現(xiàn)狀總污水處理規(guī)模55萬m3/d,僅能滿足旱季污水處理需求。西濠涌流域?qū)佾C德污水處理系統(tǒng)。獵德污水處理廠現(xiàn)狀污水處理總規(guī)模120萬m3/d,雨季截流污水處理能力66萬m3/d。(2)污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)共有4座污水提升泵站,具體詳表4。(3)截污管截流能力司馬涌及荔灣涌明涌段合流管(渠)出口設(shè)有溢流排門或截污閘,兩岸已建截污管(渠)。其中,司馬涌截污管截流倍數(shù)為1~3倍,荔灣涌截污渠箱截流倍數(shù)為5倍。西濠涌沒有截污管,旱季污水經(jīng)涌口截污閘截流進(jìn)入西濠涌污水泵站。3.4涌水流量結(jié)果分析(1)河涌斷面不足,影響流域防洪排澇。受征地、拆遷等因素影響,司馬涌上游暗渠、西濠涌全線未按規(guī)劃斷面尺寸進(jìn)行整治,限制了河道行洪排澇能力。(2)西濠涌缺少強(qiáng)排泵站。珠江20a一遇潮水位(7.49m)高出西濠涌沿線部分地面標(biāo)高(7.0~8.5m),同時(shí),根據(jù)水力模型模擬結(jié)果,遭遇5a一遇暴雨時(shí),西濠涌涌口洪峰流量為24m3/s,超出閘門應(yīng)急排澇泵排澇能力,因此,急需建設(shè)強(qiáng)排泵站。(3)雨水管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低。司馬涌流域排水標(biāo)準(zhǔn)為1a一遇,荔灣涌流域排水標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇,西濠涌流域排水標(biāo)準(zhǔn)約0.25a一遇。(4)污水系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低。大坦沙污水處理廠、澳口污水泵站、荔灣污水泵站及其壓力管只能滿足旱季污水處理需求;雖然西濠涌污水泵站能滿足1倍截流倍數(shù)要求,但受下游東濠涌泵站規(guī)模限制,實(shí)際僅能轉(zhuǎn)輸旱季污水;司馬涌截污管截流倍數(shù)僅為1~3倍。(5)截污和行洪矛盾突出。雨季需開啟合流暗渠截污閘泄洪,合流污水對(duì)下游景觀水體造成嚴(yán)重污染。4地下水截流,排水方案比選為提高流域防洪排澇能力,控制溢流污染,針對(duì)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題,提出了淺層改造方案和深層隧道系統(tǒng)排水方案。淺層改造方案(見圖2)是按照規(guī)劃河涌斷面,對(duì)司馬涌暗渠進(jìn)行揭蓋、拓寬;西濠涌新建雨水管(渠)和排澇泵站;沿司馬涌河涌?jī)砂斗笤O(shè)截污管,提高污水截流倍數(shù),擴(kuò)容澳口、荔灣和西濠涌污水提升泵站、增建壓力輸送管,提高污水轉(zhuǎn)輸能力,控制溢流污染;新建合流污水處理設(shè)施。深層隧道系統(tǒng)排水方案(見圖3)是在司馬涌上游和西濠涌主要合流渠箱口設(shè)分洪隧道豎井,對(duì)上游雨水進(jìn)行分流,通過深層隧道將分流雨水經(jīng)隧道末端排澇泵站強(qiáng)排珠江,提高流域防洪排澇標(biāo)準(zhǔn);在司馬涌截污閘、荔灣涌和西濠涌泵站設(shè)合流豎井,將雨季合流污水引入CSO調(diào)蓄隧道,轉(zhuǎn)輸至下游綜合處理廠處理,控制CSO污染。5內(nèi)環(huán)路傳遞雨水條件分析淺層改造方案的河涌整治需要下穿大北立交、蘭圃公園、東方賓館綠化廣場(chǎng)、東風(fēng)西路高架橋等節(jié)點(diǎn),協(xié)調(diào)和施工難度大。河涌途經(jīng)錦漢大樓、流花湖南海漁村等酒家、司馬涌路兩岸高檔住宅小區(qū),需要拆除大量住宅和商業(yè)建筑;跨越規(guī)劃地鐵11號(hào)線流花路站和地鐵8號(hào)線延長(zhǎng)線彩虹橋站,總體實(shí)施難度較大。司馬涌下游明涌段北側(cè)退縮帶寬約10~18m,有條件敷設(shè)截污管,但彩虹橋至廣雅涌段高層房屋密集,存在拆遷,中途穿越鐵路橋、內(nèi)環(huán)路高架和荔港南灣高檔住宅區(qū),局部節(jié)點(diǎn)實(shí)施難度大。西濠涌雨水管渠規(guī)劃敷設(shè)在光復(fù)路、人民路和大德路上,光復(fù)路現(xiàn)狀為南向單行線,寬約8m;大德路為東向單行線寬約15m,道路兩側(cè)為騎樓,沿線主要為五金批發(fā)商鋪、廣東省中醫(yī)院,途經(jīng)9條公交線路,交通繁忙;人民路為雙向4車道,寬約20m,全線都有高架橋,車道兩邊為騎樓,交通繁忙,沒有空間實(shí)施雨水渠箱。澳口、荔灣和西濠涌泵站紅線內(nèi)已無富裕的用地可供擴(kuò)建,泵站周圍都是繁華的商業(yè)和住宅區(qū),難以再新征用地?cái)U(kuò)建泵站。淺層改造方案不會(huì)改變自然水系,但受用地、拆遷、穿越鐵路和高架等影響,實(shí)施難度較大。深層隧道排水系統(tǒng)方案包括分洪隧道和CSO調(diào)蓄隧道,分洪隧道埋深19~23m,CSO調(diào)蓄隧道埋深39~44m,隧道沿現(xiàn)狀市政道路敷設(shè),局部節(jié)點(diǎn)下穿高層建筑、地鐵和高架橋,但是隧道埋深大,采用盾構(gòu)法施工,對(duì)地面建筑和交通影響較小。個(gè)別豎井需要征地拆遷,同時(shí)隧道埋深大,運(yùn)行費(fèi)用高。綜上所述,深層隧道方案雖然埋深大,運(yùn)行費(fèi)用高,但避免了大量的征地、拆遷工作,對(duì)地面建筑和交通影響較小,工程可實(shí)施性較好,因此,推薦采用深層隧道排水系統(tǒng)方案。6隧道和cso調(diào)蓄隧道概況根據(jù)河道及管網(wǎng)模型模擬結(jié)果,同時(shí)結(jié)合盾構(gòu)機(jī)械尺寸,確定分洪隧道和CSO調(diào)蓄隧道內(nèi)徑為7.7m,分洪隧道長(zhǎng)4.8km,CSO調(diào)蓄隧道長(zhǎng)3.88km,有效調(diào)蓄容積18萬m3,設(shè)4座雨水入流井,1座排澇泵站,5座CSO入流井,詳見表5。7城市淺層隧道系統(tǒng)隨著社會(huì)快速發(fā)展,城市內(nèi)澇、合流污水溢流污染及初期雨水污染問題逐漸為人們所重視,成為給排水工作主要任務(wù)之一。城市老城區(qū)排水系統(tǒng)建設(shè)年代較遠(yuǎn),排水標(biāo)準(zhǔn)較低,成為提標(biāo)改造的主要對(duì)象。但