深层隧道排水系统在城市防洪排涝中的应用

深层隧道排水系统在城市防洪排涝中的应用

1城市水体、湖泊、池塘分布的自然净化能力减弱,城市层序的建设成本高近年来，受世界气候变化的影响，降雨等极端天气频繁。此外，随着城市的扩张和建设密度的增加，土壤硬化率越来越高，现有水库、山脉、湖泊和池塘逐渐被占用，河流路线变得越来越窄。城市储水、排水和自然处理能力显著减弱。频繁发生的洪水和洪水给社会发展和人民生命财产带来了巨大的损害。此外,极高的人口密度和城市建设密度使得城市污染负荷迅速加大,雨季合流制地区的溢流污染(CSO)日益严重。为了应对日益频繁的城市内涝,控制溢流污染,广州市水务局组织编写了《广州市中心城区深层隧道排水系统规划》。2提高cso和初期雨水污染水平(1)解决广州市城区内涝问题:深隧服务范围排水标准由现有的0.5~1a一遇提高到5~10a一遇。(2)削减70%以上的CSO和初期雨水污染。(3)充分考虑中心城区敏感区域污水处理厂远景搬迁的可能性,为将来污水的转输及运行调度创造条件。3隧道布局分区规划范围包括广州市中心城区的荔湾区、越秀区、天河区、黄埔区部分行政区范围,服务面积318.5km2,包括司马涌、荔湾涌、西濠涌、东濠涌、沙河涌、猎德涌、车陂涌、深涌等15个流域分区。根据各流域排水现状,规划形成了7条分支隧道2条沿江路主隧道的总体布局,详见图1。本文以司马涌、荔湾涌、西濠涌为例总结深层隧道排水系统规划概况。3.1现状水系及断面司马涌全长6.75km,流域面积10.6km2。其中,彩虹桥水闸上游为暗渠,长度约4.5km,下游为明涌,已按20a一遇水利标准整治。涌口建有排涝泵站,设计规模56m3/s,中游设有调蓄湖,调蓄容积3.78万m3。上游暗渠现状断面与20a一遇规划断面尺寸详见表1。荔湾涌流域水系包括上西关涌、下西关涌和荔枝湾涌,流域面积4.75km2。除上下西关涌上游部分仍为暗渠外,其余均已按20a一遇水利标准整治。涌口建有排涝泵站,设计规模20m3/s,中游设有调蓄湖,调蓄容积1.84万m3。西濠涌已全线覆盖为暗渠,流域面积5.25km2,涌口截污闸上装有应急排涝泵,排涝能力6.4m3/s。西濠涌现状断面与20a一遇规划河涌断面尺寸详见表2。3.2雨水系统建设现状司马涌、荔湾涌和西濠涌流域排水体制为典型的合流制,雨水管网的建设现状及排水能力详表3。3.3总污水处理规模马涌和荔湾涌流域属于大坦沙污水处理系统。大坦沙污水处理厂位于大坦沙岛,现状总污水处理规模55万m3/d,仅能满足旱季污水处理需求。西濠涌流域属猎德污水处理系统。猎德污水处理厂现状污水处理总规模120万m3/d,雨季截流污水处理能力66万m3/d。(2)污水处理厂服务范围内共有4座污水提升泵站,具体详表4。(3)截污管截流能力司马涌及荔湾涌明涌段合流管(渠)出口设有溢流排门或截污闸,两岸已建截污管(渠)。其中,司马涌截污管截流倍数为1~3倍,荔湾涌截污渠箱截流倍数为5倍。西濠涌没有截污管,旱季污水经涌口截污闸截流进入西濠涌污水泵站。3.4涌水流量结果分析(1)河涌断面不足,影响流域防洪排涝。受征地、拆迁等因素影响,司马涌上游暗渠、西濠涌全线未按规划断面尺寸进行整治,限制了河道行洪排涝能力。(2)西濠涌缺少强排泵站。珠江20a一遇潮水位(7.49m)高出西濠涌沿线部分地面标高(7.0~8.5m),同时,根据水力模型模拟结果,遭遇5a一遇暴雨时,西濠涌涌口洪峰流量为24m3/s,超出闸门应急排涝泵排涝能力,因此,急需建设强排泵站。(3)雨水管网建设标准较低。司马涌流域排水标准为1a一遇,荔湾涌流域排水标准为10a一遇,西濠涌流域排水标准约0.25a一遇。(4)污水系统建设标准较低。大坦沙污水处理厂、澳口污水泵站、荔湾污水泵站及其压力管只能满足旱季污水处理需求;虽然西濠涌污水泵站能满足1倍截流倍数要求,但受下游东濠涌泵站规模限制,实际仅能转输旱季污水;司马涌截污管截流倍数仅为1~3倍。(5)截污和行洪矛盾突出。雨季需开启合流暗渠截污闸泄洪,合流污水对下游景观水体造成严重污染。4地下水截流,排水方案比选为提高流域防洪排涝能力,控制溢流污染,针对系统建设现状及存在的问题,提出了浅层改造方案和深层隧道系统排水方案。浅层改造方案(见图2)是按照规划河涌断面,对司马涌暗渠进行揭盖、拓宽;西濠涌新建雨水管(渠)和排涝泵站;沿司马涌河涌两岸敷设截污管,提高污水截流倍数,扩容澳口、荔湾和西濠涌污水提升泵站、增建压力输送管,提高污水转输能力,控制溢流污染;新建合流污水处理设施。深层隧道系统排水方案(见图3)是在司马涌上游和西濠涌主要合流渠箱口设分洪隧道竖井,对上游雨水进行分流,通过深层隧道将分流雨水经隧道末端排涝泵站强排珠江,提高流域防洪排涝标准;在司马涌截污闸、荔湾涌和西濠涌泵站设合流竖井,将雨季合流污水引入CSO调蓄隧道,转输至下游综合处理厂处理,控制CSO污染。5内环路传递雨水条件分析浅层改造方案的河涌整治需要下穿大北立交、兰圃公园、东方宾馆绿化广场、东风西路高架桥等节点,协调和施工难度大。河涌途经锦汉大楼、流花湖南海渔村等酒家、司马涌路两岸高档住宅小区,需要拆除大量住宅和商业建筑;跨越规划地铁11号线流花路站和地铁8号线延长线彩虹桥站,总体实施难度较大。司马涌下游明涌段北侧退缩带宽约10~18m,有条件敷设截污管,但彩虹桥至广雅涌段高层房屋密集,存在拆迁,中途穿越铁路桥、内环路高架和荔港南湾高档住宅区,局部节点实施难度大。西濠涌雨水管渠规划敷设在光复路、人民路和大德路上,光复路现状为南向单行线,宽约8m;大德路为东向单行线宽约15m,道路两侧为骑楼,沿线主要为五金批发商铺、广东省中医院,途经9条公交线路,交通繁忙;人民路为双向4车道,宽约20m,全线都有高架桥,车道两边为骑楼,交通繁忙,没有空间实施雨水渠箱。澳口、荔湾和西濠涌泵站红线内已无富裕的用地可供扩建,泵站周围都是繁华的商业和住宅区,难以再新征用地扩建泵站。浅层改造方案不会改变自然水系,但受用地、拆迁、穿越铁路和高架等影响,实施难度较大。深层隧道排水系统方案包括分洪隧道和CSO调蓄隧道,分洪隧道埋深19~23m,CSO调蓄隧道埋深39~44m,隧道沿现状市政道路敷设,局部节点下穿高层建筑、地铁和高架桥,但是隧道埋深大,采用盾构法施工,对地面建筑和交通影响较小。个别竖井需要征地拆迁,同时隧道埋深大,运行费用高。综上所述,深层隧道方案虽然埋深大,运行费用高,但避免了大量的征地、拆迁工作,对地面建筑和交通影响较小,工程可实施性较好,因此,推荐采用深层隧道排水系统方案。6隧道和cso调蓄隧道概况根据河道及管网模型模拟结果,同时结合盾构机械尺寸,确定分洪隧道和CSO调蓄隧道内径为7.7m,分洪隧道长4.8km,CSO调蓄隧道长3.88km,有效调蓄容积18万m3,设4座雨水入流井,1座排涝泵站,5座CSO入流井,详见表5。7城市浅层隧道系统随着社会快速发展,城市内涝、合流污水溢流污染及初期雨水污染问题逐渐为人们所重视,成为给排水工作主要任务之一。城市老城区排水系统建设年代较远,排水标准较低,成为提标改造的主要对象。但