2023年第30期 总455期

深隧排水系统指埋设在深层地下空间（一般指地面以下大于20m深度空间）的大型、特大型排水隧道。目前东京、新加坡、芝加哥、上海、武汉等城市均已建成深隧排水系统。极端降雨天气导致城市内涝频发，深隧排水系统可有效缓解城市局部洪涝和排污问题，在高密度建成区和排水系统无法改造的地区开展深隧排水系统规划建设将有效提升城市韧性。

█深隧排水系统规划建设经验

经验一：疏导雨洪，提升防洪排涝能力。

深隧排水系统受地面和浅层地下空间利用的影响小，断面尺寸相对常规雨水管道能够进一步放大，从而能够在城市雨水管网系统的基础上，进一步提升城市的防洪排涝能力。

日本东京为解决洪水问题，投资2400亿日元在东京北郊琦玉县境内修建了东京江户川深隧排水系统，历经13年，于2006年完工。该系统有5个巨型蓄水池作为分洪入口，储存洪峰时期地面河流的洪水，每个蓄水池容积约5万立方米；有一条内径约10米，长约6.3公里的地下隧道，联通蓄水池与调压水槽；有1个巨型调压水槽，主要功能为减低隧道内的洪水的流速和压力，该水槽内设置有4台大功率的抽水泵，排水能力可达到每秒200立方米，将洪水提升后排入江户川；此外有一处中央控制室，包含控制整个工程的水闸开闭、水量调节、流速调节、水泵启动等核心功能。

2007年，中川及绫濑川流域发生洪灾，受灾房屋数量由最严重年份的41544家减至245家，浸水面积由27840公顷减至65公顷，有效防止洪水进一步流入城市。日本还严格立法实施垃圾分类处理制度，不允许油污水排入下水道，减少了厨余垃圾对排水管道的淤积，保证排水管道通畅。

经验二：化零为整，优化污水处理布局。

深隧排水系统用于污水输送时，可以长距离、大范围的转输污水，将原有的多个污水系统合并为一个，进一步优化污水处理设施布局，提升土地价值。

新加坡地处热带，多年平均降水量2355毫米，整体地势低洼，在建设深隧排水系统之前，新加坡的城市污水排水由6个污水再生厂和130多个污水泵站组成，分布在全岛各处。存在的问题主要包括污水处理厂小而分散；污水处理设施与居民区距离较近，易造成产生气味与噪音影响；城市用地紧张，现状污水处理设施难以扩建等。

针对上述问题，新加坡政府于90年代初决定开展实施新加坡深隧排水系统（Deep Tunnel SewerageSystem，简称DTSS），该系统是一项以输送污水为主要功能的深隧排水系统，分两期建设，包括一条长48千米、直径6米的深层污水隧道，埋深在20至55米不等，并配套建设了50千米长的污水连接管。一期工程将污水收集后输送到樟宜水回收厂，该厂处理规模为80万立方米/日。经过处理的污水被进一步净化成清洁的再生水NEWater（新加坡自己的再生水品牌，被视为新加坡水可持续性的支柱，目前满足该国总用水需求的30％）或通过排污口排放到大海。目前新加坡深隧排水系统已完成一期工程建设，二期工程目前正在施工中，预计于2025年完工。

新加坡深隧排水系统完全靠重力输送雨污水，淘汰原来分布在全岛的污水泵站，减少了能源消耗，提升了城市土地价值。同时，其兼容性强，原有的浅层排水系统通过污水接驳系统进入深隧排水系统，不会浪费现有的基础设施资源。

经验三：降低溢流污染，改善水生态环境。

针对以合流制管网为主并存在溢流污染的建成区，深隧排水系统能够结合合流制管网有效收集溢流污水，降低溢流污染事件发生频次，改善所在流域的水生态环境。

芝加哥位于湿润性大陆季风气候区，年平均降水量约965毫米，主要集中在夏季。原有的截污管线截留倍数低，导致雨季溢流污染事件频发，平均每年约100次左右，对其饮用水源地——密歇根湖造成严重污染。

为解决芝加哥地区的合流下水道溢流（CSO）污染和洪水问题。大芝加哥都会水回收区（MWRDGC）于1972年开始实施芝加哥深层隧道和水库工程（TheTunnel and Reservoir Plan，简称TARP）。目前，一期规划的175千米隧道中有150千米已投入运营，其余隧道正在建设中。隧道直径为2.7米至10米，位于地下60米至100米。该系统还包括水库、落井、连接结构、泵站和其他用于捕获和储存溢流污水以及将储存的溢流污水输送到水回收厂进行处理的附属设施，从而将971平方公里服务区内的所有450个溢流污水点均转移至深隧道系统。水库位于隧道下游端，为溢流污水提供额外的存储容量，包括桑顿水库（3000万立方米）、麦库克水库（3900万立方米）和奥黑尔水库（130万立方米）。

芝加哥深层隧道和水库特点是防止雨污水倒流入密歇根湖，通过这套竖井及深隧收集雨水后，可以减少400余个处溢流点，收集的雨水通过3座调蓄水库输送到污水处理厂，经处理达标后再排入下游河流水体，防止合流下水道的溢流污水污染水体；有效降低初期雨水对密歇根湖的污染，改善了流域内的水生态环境。

经验四：集约布置，综合利用土地空间。

深隧排水系统需沿途设置入流竖井、提升泵站等设施，功能包括漂浮物拦截、入流控制、通风除臭、雨污水提升等，集约节约布置上述设施，能够节约土地资源，降低拆迁难度。

以上海苏州河深隧排水系统为例，该系统于2016年开始实施，旨在提升苏州河沿线约58平方公里区域的防汛排水能力，基本消除溢流污染，改善苏州河水质。该系统一级主隧长15.3千米，直径8至10米，埋深约40至60米，并配置8座入流综合设施。

针对深隧途径区域为建成区，用地紧缺问题，苏州河深隧排水系统采用了设施集约化布局和布置方案，体现深隧系统与城区周边环境的友好性。主要措施包括放大主隧综合设施的间距，减少综合设施数量；地埋式建设综合设施，竖向布置各类功能，以达到综合利用土地空间的目标。苏州河深隧排水系统的综合设施主要有漂浮物拦截、入流消能、系统排气、沉砂控制、通风除臭等功能。苏州河深隧排水系统8座入流综合设施中的苗圃和云岭西综合设施的占地面积分别只有2242平方米和800平方米，不到国外深隧工程综合设施用地面积的50%，降低了拆迁难度，与周边环境也相对协调，减少了对土地价值的影响。但地埋式方式建设投资和运行成本较高，需考虑防淹、防火、防毒等措施，保障系统安全运行。

经验五：智慧管理，保障系统运行安全。

深隧排水系统埋深较常规雨污水管网更深，运行过程中监测、维护难度更大，需要采取更加智慧先进的技术手段，保障整个系统的平稳运行。

武汉大东湖深隧，是国内首条深层污水传输隧道，也是目前国内传输流量最大、输送距离最长的污水深隧。主隧长达17.5公里，埋深超30米，服务范围约130平方公里，服务人口约300万。而大东湖深隧的智慧运营系统，犹如一台“手、眼、脑、心”健全的机器，使大东湖深隧拥有了极强的自我管理和自我运行能力。

（武汉大东湖核心区污水传输系统透视图）

“脑”指的是深隧智慧运营系统，位于二郎庙预处理站，采用“一张图绘所有”的概念，集成了系统控制、流量流速、人员分布等关键信息；“心”指的是健康监测系统，由四组脉冲流量计组成，通过固定频率“搏动”，感知深隧四个分段的内部情况，一旦发生流速异常或声音异常，可以精确定位深隧受损位置。深隧的“触手”和“眼睛”则指的是水下机器人和无人机巡线系统，前者可在深隧高流速、高水压这种较为复杂的水下环境检测隧道运行状况，并开展清淤、修补等工作；后者通过探测并回传深隧沿线地表的高清画面，达到实时监测的目的。

参 考 文 献

【1】刘俊.向国外城市学习排水防涝经验[J].群众,2017(12):64-65.

【2】晓白.日本排水系统“胃口”大[J].工业设计,2011(07):80-81.

【3】何文凯.基于武汉大东湖核心区污水传输系统的城市排水深隧项目总体规划探讨[J].智能城市,2019,5(24):114-115.DOI:10.19301/j.cnki.zncs.2019.24.061.

【4】何巍伟,王梦华,武今巾.我国深隧排水系统典型案例分析[J].净水技术,2023,42(06):142-151.DOI:10.15890/j.cnki.jsjs.2023.06.017.

【5】王晓鹏.苏州河深隧调蓄工程综合设施的集约化布置方案[J].净水技术,2019,38(12):41-45.DOI:10.15890/j.cnki.jsjs.2019.12.009.

【6】《有“手”有“眼”有“脑”有“心”，东湖深隧运营系统很“聪明”》[EB/OL].

工程与防灾规划技术中心

熊科撰稿

本文为“规划前沿观察”原创