隋军-城市深层隧道排水系统研究XXXX0502

广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划12015-4-29深层隧道排水系统规划研究隋军博士目录深层隧道排水的影响因素2深层隧道排水系统规划方案实例5深层隧道排水系统规划方法4国外深层隧道排水工程案例3深层隧道排水系统1深层隧道排水系统规划研究深层隧道排水系统1深层隧道排水系统规划研究广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划1、深层隧道排水系统广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4、隧道排水技术1.1深层隧道排水系统组成与功能（1）入流井：进水、调蓄、消能、排气、出入口；（2）调压水槽：调蓄、调节压力、波动、排气；（3）通风设施（排气井）：排气、通风、除臭；（4）除渣槽及排泥设施：除渣、排泥；（5）过流隧道：调蓄、通道；（6）排水泵组：转输、放空或排放。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划6广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划7广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4、隧道排水技术1.2隧道排水技术的分类分为“雨洪排放隧道”和“污水输送隧道”“合流调蓄隧道”三种。1.雨洪排放隧道是指为避免城市洪涝灾害而建设的排洪通道，隧道尾端设有大型排洪泵站，最终出路是大江大河水体。典型代表是日本东京的“江户川深隧工程”。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4、隧道排水技术2.污水输送隧道是指为主要为收集输送城市污水的地下隧道。典型代表是新加坡的“深隧道污水系统”包括输送、处理、排放三部分。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4、隧道排水技术3.合流调蓄隧道：控制合流制的溢流污染（CSO），对合流污水、初期雨水的收集、调蓄和输送，最终送到污水处理厂处理。典型代表是芝加哥市隧道排水系统。特点：隧道有调蓄、截流与输送合流污水的功能。可称为“在线式调蓄隧道”。建设深层隧道排水系统的影响因素2深层隧道排水系统规划研究2.1、深层隧道排水系统建设的必要性浅层系统改造及雨污分流的难度大1内涝问题突出，无法建设地面或浅层排内涝系统2CSO及初雨污染严重3低影响开发难以实施或需要很长时间4城市排水系统提出了更高的标准要求5深层隧道排水系统规划研究广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划无法用常规手段解决的地区老城区存在问题：•浅层管渠建设条件恶劣，房屋密集必将导致巨额拆迁费用；•浅层地下空间拥挤、地下管线密集，管线综合极难平衡；•拓宽河道可能性微乎其微。老城区荔湾-司马-西濠涌流域2.1必要性深层隧道雨污分流东濠涌7亿元16.13亿元司马涌、西濠涌8.9亿元34.4亿元广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划2.2深层隧道排水系统建设的可行性1、城市地下空间利用情况中层在城市道路下的次浅层空间可安排轨道、地下道路、地下物流等设施。深层主要安排公用设施干线等设施。0米-15米-30米-60米浅层中层深层主要安排商业服务、公共步行通道、交通集散、停车、人防等设施广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划可行性2区域地质条件深隧规划线位与广州城区基岩地质图叠加示意图•规划深隧区域无明显影响深隧实施的不良岩土问题。•规划隧道系统基本位于微风化岩中，其隧道围岩类别主要随岩性的不同而变化。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划可行性3具备实施深层隧道的技术能力建设深层隧道主要采取盾构法进行施工在地铁施工中已是比较成熟的技术从工程实施的可行性看具备建设深层隧道排水系统的条件国外深层隧道排水系统典型工程3深层隧道排水系统规划研究广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划3.1国外典型工程案例序号所在城市隧道系统名称工程规模隧道主要功能1马来西亚吉隆坡SMART隧道长9.7km、φ13.2m，调蓄量300万m3。解决内涝，缓解交通。2香港荔枝角雨水排放隧道工程长2.5km、φ4.9m的分支隧道；长1.2km、φ4.9m的倒虹吸隧道。提高排水标准3中国香港荃湾雨水排放隧道长5.1km，φ6.5m，最大埋深约200m。提高排水标准。4中国香港净化海港计划污水隧道长23.6km，埋深100m，内径0.9~3m。污水输送。5日本东京都和田弥生干线长4.5km，内径12.5m，深40m，调蓄量54万m3。缓解内涝。6日本大阪府寝室川南部地下河川长11.2km，内径9.8～6.9m，深25m，调蓄量96万m3。缓解内涝。7日本横滨市今井川地下河川长2.0km，内径10.8m，深50m，17.8万m3。缓解内涝。8日本神奈川县矢上川地下调节池长4.0km，内径7.9m，深55m，19.4万m3。缓解内涝。9日本神奈川县鹤见川地下河川长4.0km，内径10m，深50m。缓解内涝。10日本东京都东京都古川地下调节池长3.26km,内径7.5m，深36m，13.3万m3。缓解内涝。11法国巴黎巴黎调蓄隧道和调蓄池4条隧道，φ6~7m，长5.1km缓解塞内涝。12墨西哥城东部深层排水隧道工程长63km，φ7m，深200m。提高雨季过流能力。13美国芝加哥芝加哥隧道和水库方案长176km，φ10.6m，深107m，870万m3控制水体污染14美国密尔沃基隧道系统长45.5km，φ10m，深100m，200万m3控制水体污染15美国旧金山旧金山输送调蓄系统长3km，φ9m，埋深30m。控制水体污染16美国印第安纳波利斯深层隧道系统长40km，φ5.5m，深75m，调蓄100万m3控制水体污染广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划香港荔枝角雨水排放隧道系统1.雨洪排放型3.2.隧道类型•采取措施：长度3.7公里、直径4.9米、深约40米，雨水深层隧道分流减少上游高地雨水流入市区排水系统。工程效果：可抵御50年一遇的超强降雨。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划新加坡深层隧道污水系统2.污水输送型3.2•采取措施：全长48公里、直径6米、深20～55米的污水隧道将所有污水收集输送到一座80万m3/天污水厂处理。•工程效果：置换原有分散的污水厂和泵站用地用于城市建设，同步提升周围物业的土地价值。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划英国伦敦深层排水隧道隧道系统3.2伦敦为解决合流溢流污染改善泰晤士河水质，2007年泰晤士深层排水隧道建设。针对泰晤士河雨季溢流污染的现状，比选了：•“雨污分流”；（建设、维护困难，污染未消除）•“可持续性城市排水系统”；（LID耗时需30年）•“泰晤士隧道”•3种方案的比选论证。最终采用“泰晤士深隧”方案，隧道总长35公里，直径7.2～6.5米，最大埋深66m。3.合流调蓄隧道深层隧道排水系统规划研究方法4深层隧道排水系统规划研究广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4规划研究方法4.1规划年限规划年限与《城市总体规划（2010-2020）》的年限一致。近期年限：2015年。远期年：2020年。远景年限：2050年。规划基准年为：2012年。充分发挥现有排水系统和河涌水系作用的基础上，通过深隧道排水系统的建设，以达到进一步提高河道水系的防洪排涝标准，并充分改善河涌水质的目标，高起点、高标准保障城市水安全。广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划4规划研究方法4.2规划目标控制内涝•提高流域河涌行洪标准：根据区域定位及功能要求，河道排涝标准为20~50年。•解决广州市城区“内涝”问题：提高相应流域城市排水干渠排水标准，由现有的0.5~1年一遇提高到5～10年一遇。控制污染•为合流制地区提高污水系统截流倍数提供条件，为分流制地区初雨收集提供条件，基本消除“初雨污染”和“合流制溢流污染（CSO）”（削减污染70%以上)。土地置换•发挥深隧系统的作用，为远景搬迁污水处理厂，置换土地奠定基础。规划范围内广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划美国CSO控制政策和长期CSO控制规划：美国环境保护署（USEPA）于1994年颁布了合流污水溢流（CSO）控制政策。1.准确定性其排污系统；2.论证已实施“九项最低控制”(NMCs)；（运行、管理、监控和控制手段）•控制政策的要求•合流污水系统的定性，监测和模拟；•公众参与计划；•考虑敏感地区；•各选择方案的评估；•制定成本和性能评估；•制定操作计划；•最大化现有处理厂的处理能力；•制定实施时间进度表；•制定施工后的合规监控程序。3.制定CSO长期控制规划。（规划编制）•规划方案的制定方法：1.“假设”方法（√）2.“论证”方法（×）4规划目标及研究方法4.3规划方法广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划1.先后进行了水污染源摸查研究、查漏补缺、水利普查等基础研究，并进行了GIS数据输入。2.在此基础上，参考美国制订长期控制规划方法（“假设”方法），并且使用经过校准、验证的计算机模型来计算评估规划方案。4规划目标及研究方法4.4规划基础广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划深隧规划方法及模型计算技术路线4规划研究方法4.5技术路线规划目标确定收集基础资料现状评估支隧调蓄容积竖井位置末梢泵规模整体系统规划计算缺口管网、泵站水厂、水量、水质、历史水浸、降雨、用地性质、人口、河涌断面等截污能力CSO河涌标准管网标准是否满足规划要求是OK否浅层方案截污管？调蓄池？浅层改造？拓宽河道？OK实施效果评估支隧接主隧方案主隧规模及运行终端污水厂规模是否满足规划要求是否深隧方案实现规划目标水力水质模型建立模型计算分析全过程特征年设计降雨强度设计降雨产汇流模型管道转输模型河涌水位边界水力水质模型计算分析全过程深层隧道排水系统规划方案实例55.2支隧规划5.3主隧规划5.4终端污水处理厂5.5运行控制方案深层隧道排水系统规划研究5.1深隧总体布置广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划5深层隧道排水系统规划方案5.1深隧总体布置广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划序号竖井/排涝泵站竖井最大入流量/排涝泵站规模（m3/s）1大北立交竖井22.32东方宾馆竖井363中山七路竖井94玉带濠竖井255沿江路排涝泵站80序号隧道名称设施名称控地面积（m2）1司马涌-西濠涌分洪隧道大北立交竖井13022东方宾馆竖井21713中山七路竖井16444玉带濠竖井14725沿江路竖井排涝泵站12066司马涌-荔湾涌分支隧道广雅涌竖井16567流花湖竖井18378荔湾路竖井12499荔湾湖竖井16441).支隧方案(内径7.7m)广雅涌竖井荔湾路竖井流花湖竖井荔湾涌竖井中山七路竖井东方宾馆竖井大北立交竖井玉带濠竖井荔湾涌分支隧道西濠涌分支隧道沿江路主隧道沿江路竖井排涝泵站5深层隧道排水系统规划方案5.2支隧规划——1.案例：司马涌、荔湾涌、西濠涌流域广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划地点CSO溢流次数次数减少率现况建深隧后彩虹桥渠箱401172%陈家祠渠箱361073%广雅渠箱381171%上西关涌暗渠401173%下西关涌暗渠40977%西濠涌暗渠41782%内径7.7m深隧可实现五处较大排放口CSO年溢流次数减少70%以上2).深隧控制污染效果广雅涌竖井荔湾路竖井流花湖竖井荔湾涌竖井荔湾涌分支隧道西濠涌分支隧道沿江路主隧道沿江路竖井排涝泵站5深层隧道排水系统规划方案5.2支隧规划——1.案例：司马涌、荔湾涌、西濠涌流域广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划3).排涝标准提高——深隧效果排水标准：主渠箱排水标准提高至P=10年一遇，水浸出现频率显著降低，结合局部浅层改造可进一步提高排水标准。荔湾涌：现状已整达到20年一遇，经扩容荔湾泵站，可满足荔湾涌50年一遇标准。司马涌：现状已整达到20年一遇，建设司马涌分洪隧道和排水泵站后，可提升到50年一遇标准。深隧运行水面线深隧运行流量过程线5.深层隧道排水系统规划方案5.2支隧规划——1.案例：司马涌、荔湾涌、西濠涌流域排涝标准：广州市深层排水隧道系统规划深层隧道排水系统规划深隧实施后，排水干渠可满足10年一遇排水标准，浅层管网1年一遇水浸点（水浸20mm以上）由18个减少至10个，水浸个数及水浸程度得到较大缓解。但由于浅层排水管网