成都市中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)規(guī)劃研究

李莉，陸柯

（成都市市政工程設(shè)計研究院，四川成都610063）

成都市中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)規(guī)劃研究

李莉，陸柯

（成都市市政工程設(shè)計研究院，四川成都610063）

“水少為憂、水臟為患、水多為災(zāi)”，近幾年“水問題”成為了我國大多數(shù)城市可持續(xù)發(fā)展急待解決的一大難題。成都市中心城區(qū)經(jīng)過多年的快速發(fā)展和高強度開發(fā)建設(shè)，也暴露出一些城市病。在城市排水系統(tǒng)和水環(huán)境方面，問題集中表現(xiàn)在排水管網(wǎng)及污水處理能力不足、城市排澇能力偏低、城市雨水徑流污染問題突出、局部合流制系統(tǒng)與雨水下河口未得到有效整治4個方面。針對以上問題對標國內(nèi)外先進城市建設(shè)經(jīng)驗，本次規(guī)劃研究對淺層改造方案和深層隧道調(diào)蓄方案進行技術(shù)研究分析后，推薦采用“兩環(huán)四射”深層調(diào)蓄隧道為核心的深層隧道排水系統(tǒng)，解決成都市中心城區(qū)當前以及遠期發(fā)展將面臨的城市排水系統(tǒng)問題及水環(huán)境問題。

深層隧道排水系統(tǒng)；淺層改造方案；深層隧道調(diào)蓄方案；模擬仿真

1 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 污水系統(tǒng)

隨著城市化進程的推進，城市人口不斷增加，成都市中心城區(qū)（以下簡稱中心城區(qū)）范圍內(nèi)污水排放總量以每年約10萬t/d的規(guī)模遞增[1]（見圖1）。根據(jù)成都市水務(wù)局的相關(guān)統(tǒng)計資料，截止2016年年底中心城區(qū)8座污水處理廠處理規(guī)模已達199萬t/d，實際處理污水達173萬t/d，基本可滿足中心城區(qū)范圍內(nèi)污水排放的需求。但是，由于城市產(chǎn)業(yè)布局及人口分布不均衡，使得各污水處理廠來水量與處理規(guī)模不匹配，且各污水處理廠之間也缺乏必要的調(diào)配能力。同時，原有的管網(wǎng)建設(shè)標準與城市高密發(fā)展水平不匹配，使得已建污水管道管徑偏小，大量外來水（地下水、河水、雨水等）滲入污水管道系統(tǒng)，使得污水管道存在瓶頸、淤積、破損、錯接等問題。以上種種導致中心城區(qū)部分污水管道系統(tǒng)長期處于帶壓運行狀態(tài)。根據(jù)成都市排水設(shè)施管理處的相關(guān)調(diào)查：帶壓運行污水管道系統(tǒng)的服務(wù)面積約341km2，約占總服務(wù)面積的61%；帶壓運行的污水主干管（d≥700 mm）長度約為205km，占污水主干管總長度的60%[2]，如圖2、圖3所示。

1.2 雨水及防澇系統(tǒng)

圖1 成都市中心城區(qū)污水處理量遞增趨勢圖

圖2 成都市中心城區(qū)污水管道帶壓運行區(qū)域分布圖

近幾年成都市亦如國內(nèi)其他城市一樣內(nèi)澇頻發(fā)，給市民的生產(chǎn)生活和交通出行帶來一定的影響。尤其是2011年“7.3特大暴雨”，中心城區(qū)6座車行下穿隧道出現(xiàn)嚴重積水，40條主要交通干道出現(xiàn)不同程度的積水[3]。根據(jù)最新《室外排水設(shè)計規(guī)范》（G B 50014—2006）（2016版）及《成都市中心城區(qū)排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》（2014年）[4]的相關(guān)要求，中心城區(qū)新建雨水管網(wǎng)設(shè)計重現(xiàn)期P需達3～5 a，重要地區(qū)需達到5～10 a。根據(jù)以上標準測算，既有城市雨水管網(wǎng)達標率僅為7%，既有車行下穿隧道雨水泵站達標率僅為4%。中心城區(qū)既有城市雨水管網(wǎng)和泵站系統(tǒng)的城市綜合排澇能力僅為5～20 a，與《室外排水設(shè)計規(guī)范》（G B 50014—2006）（2016年版）以及國家對城市防洪排澇工作的要求尚有一定距離。

圖3 成都市中心城區(qū)污水管道帶壓運行分階圖

1.3 水環(huán)境系統(tǒng)

根據(jù)成都市環(huán)保局《成都市2014年環(huán)境質(zhì)量報告書》[5]，成都市地表水水質(zhì)總體為中度污染，主要污染指標為總磷、氨氮和化學需氧量，主要污染河段出現(xiàn)在府河、南河、江安河，中心城區(qū)主要河道污染嚴重。影響中心城區(qū)河道水環(huán)境質(zhì)量的主要因素有4類：分散排放工業(yè)企業(yè)及生活污水，城市徑流污染（初期雨水污染），河道垃圾、底泥污染，污水處理廠排放的尾水。再從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看：雨水年徑流量約為4.00億m3，無序排放污水量約0.59億m3，中心城區(qū)污水處理廠尾水約6.33億m3（其中流經(jīng)府河流域尾水有5.23億m3）。影響中心城區(qū)水環(huán)境質(zhì)量的主要污染源為雨水徑流和污水處理廠尾水，其中雨水徑流產(chǎn)生的C OD污染負荷占2014年C OD污染總負荷50%，并超過成都市限制C OD排污總量，雨水徑流與污水處理廠尾水產(chǎn)生的氨氮污染負荷之和已接近成都市限制氨氮排污總量（見圖4）。上述兩類水中含有的C OD和氨氮是直接導致中心城區(qū)水環(huán)境質(zhì)量難以再提升的根本原因。隨著城市水環(huán)境治理向更深層次推進，由降雨徑流沖刷引起的城市面源污染已經(jīng)成為受納水體水質(zhì)安全的重要威脅，因此初期雨水徑流污染的控制也成為提升城市水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵措施。

1.4 局部老合流制排水系統(tǒng)及雨水下河口

圖4 COD和氨氮各類污染負荷示意圖

合流制排水系統(tǒng)對城市點源污染和面源污染具有雙重影響，其污染來源的多樣性和廣泛性加大了城市黑臭水體的污染治理難度，因此合流制管道系統(tǒng)的溢流（C S O）污染對城市水體造成了嚴重威脅，成為了許多城市水體的主要污染源之一。目前中心城區(qū)城市排水管網(wǎng)雨污分流率已達到95%以上，但老城區(qū)如一環(huán)路內(nèi)的金河、御河兩條人工地下河以及一環(huán)路與二環(huán)路之間的磚頭堰（暗河）[6],仍存在不少合流制排水口。由于上述合流制排水系統(tǒng)流經(jīng)區(qū)域的人口密集、改造難度大，多年來無法采用常規(guī)手段直接進行雨污分流改造，使得大量污水未經(jīng)處理而直接排入中心城區(qū)的主要河道。根據(jù)成都市水務(wù)局提供的最新調(diào)查資料，目前中心城區(qū)存在排污現(xiàn)象的雨水下河口共562個，且分布較為分散，污染源呈多樣性；大量雨污水未經(jīng)處理便直接排入水體，嚴重破壞了水環(huán)境功能，危害市民健康，因此加強對上述合流制排水系統(tǒng)與雨水下河口的控制和監(jiān)督管理是城市水環(huán)境質(zhì)量得以根本改善的重要途徑。

2 規(guī)劃總則

2.1 深層隧道排水系統(tǒng)

深層隧道排水系統(tǒng)是采用截流措施將現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)中的超量雨污水，通過分級輸送管道經(jīng)綜合設(shè)施匯入深層調(diào)蓄隧道，再通過深層調(diào)蓄隧道末端提升設(shè)施將雨污水分別送至污水處理廠或初期雨水處理廠進行處理，處理出水達標后排放或進行回用。其中深層調(diào)蓄隧道是深層隧道排水系統(tǒng)極其重要的組成部分（見圖5）。

圖5 深層隧道排水系統(tǒng)示意圖

2.2 總體技術(shù)思路

總結(jié)分析東京、廣州等國內(nèi)外發(fā)達國家及城市的相關(guān)技術(shù)及工程案例，可通過“點、線、面”三種方法解決中心城區(qū)“排水管網(wǎng)及污水處理能力不足、城市排澇能力偏低、城市雨水徑流污染問題突出、局部合流制系統(tǒng)與雨水下河口未得到有效整治”四方面問題?！包c、線、面”三種方法以點狀分散調(diào)蓄（點，淺層調(diào)蓄）、線狀深隧調(diào)蓄（線，深層調(diào)蓄）、設(shè)施全面改造（面，淺層改造）解決上述問題為基本目標，經(jīng)分析整合形成兩類技術(shù)方案：（1）淺層改造方案，即淺層排水系統(tǒng)改造+新建點狀分散調(diào)蓄設(shè)施，可同步提高河道等水體的防洪排澇能力，最終實現(xiàn)中心城區(qū)污染物減排及防汛標準提高的規(guī)劃目標；（2）深層隧道調(diào)蓄方案，即部分淺層排水設(shè)施改造+新建線狀深層調(diào)蓄隧道，綜合考慮中心城區(qū)人口集中、路網(wǎng)密集、建設(shè)開發(fā)強度高的特點，在對市民生產(chǎn)生活影響最小化的前提下，考慮利用城市深層地下空間（地下40～60 m）建設(shè)深層調(diào)蓄隧道，配套建設(shè)相應(yīng)的收集及輸送管道、提升與處理設(shè)施，并結(jié)合海綿城市建設(shè)技術(shù)措施，將中心城區(qū)的污水、初期雨水以及澇水等進行收集、處理、調(diào)配，實現(xiàn)中心城區(qū)污水系統(tǒng)減壓擴能、雨水系統(tǒng)防澇提標、面源污染控制及合流制系統(tǒng)與雨水下河口污染控制的綜合目標?；谥行某菂^(qū)城市排水系統(tǒng)及水環(huán)境系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展問題，本次規(guī)劃研究提出集城市污水收集調(diào)度、初雨徑流污染治理、防洪防澇等功能為一體的“多功能復合型深隧系統(tǒng)”技術(shù)概念，推薦采用以深層調(diào)蓄隧道為核心的深層隧道排水系統(tǒng)，解決中心城區(qū)當前以及遠期發(fā)展所需解決的城市排水系統(tǒng)問題及水環(huán)境問題。

2.3 規(guī)劃范圍與規(guī)劃期限

規(guī)劃范圍[7]：成都市中心城區(qū)范圍為繞城高速以內(nèi)（含道路外側(cè)500 m綠化帶），以及錦江區(qū)、青羊區(qū)、金牛區(qū)、武侯區(qū)、成華區(qū)繞城高速以外行政轄區(qū)和高新南區(qū)大源組團，面積約630km2。

重點研究范圍：敏感識別區(qū)及試驗段服務(wù)范圍。

規(guī)劃期限：近期2016～2020年，遠期至2030年。

2.4 規(guī)劃標準

規(guī)劃標準見表1。

表1 規(guī)劃標準

3 規(guī)劃方案

3.1 方案構(gòu)架

本次規(guī)劃研究提出“兩環(huán)四射”深層調(diào)蓄隧道為主要框架，整體上沿河、沿環(huán)路設(shè)置，主要考慮在一級深層調(diào)蓄隧道有效轉(zhuǎn)輸、截蓄初期雨水及解決污水管道帶壓問題的基礎(chǔ)上，有效輻射整個中心城區(qū)，建立中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)。通過中心城區(qū)污雨水的有效調(diào)配，解決現(xiàn)有排水系統(tǒng)和水環(huán)境存在的問題，提高應(yīng)對城市發(fā)展及人口流動變化的能力，確保城市排水系統(tǒng)和水環(huán)境不再增加新的問題。圖6為成都市中心城區(qū)深隧排水系統(tǒng)總體規(guī)劃方案。

圖6 成都市中心城區(qū)深隧排水系統(tǒng)總體規(guī)劃方案

3.2 整體排水分區(qū)

根據(jù)匯水走向，以沿府河、錦江布設(shè)的深層調(diào)蓄隧道作為中軸線，將中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)劃分為東、西兩個具備獨立排水出路又可互相協(xié)調(diào)的大型排水分區(qū)。

3.3 排水出路

位于南繞城高速外側(cè)的第九污水處理廠（即新生污水處理廠）及錦江為中心城區(qū)府河以西區(qū)域的排水防澇出路，位于東繞城高速內(nèi)側(cè)的第六污水處理廠（即龍?zhí)段鬯幚韽S）及馬鞍山排洪河為中心城區(qū)府河以東區(qū)域的排水防澇出路。

3.4 分區(qū)連通調(diào)度

東、西兩個排水分區(qū)分別通過位于南三環(huán)路天府大道綠地綜合設(shè)施及東三環(huán)路城南高速綠地綜合設(shè)施實現(xiàn)連通調(diào)度。根據(jù)污水系統(tǒng)和雨水防澇系統(tǒng)的實際需求進行東、西排水分區(qū)間的雨污水調(diào)度，為污水管網(wǎng)系統(tǒng)減壓、污水處理廠之間水量調(diào)度及污水處理廠的遠期搬遷、城市防洪排澇及初期雨水面源污染控制提供轉(zhuǎn)輸、截蓄的空間。

3.5 “兩環(huán)四射”深層調(diào)蓄隧道規(guī)劃方案

根據(jù)《成都市中心城區(qū)深隧排水系統(tǒng)規(guī)劃》，“兩環(huán)四射”深層調(diào)蓄隧道規(guī)劃方案包括：

（1）府河—錦江中軸線：始于北府河犀安路南側(cè)綠地綜合設(shè)施，沿府河向南至三環(huán)路新成彭路西南側(cè)綠地綜合設(shè)施后，繼續(xù)沿府河向南到達武丁路歲寒園綠地綜合設(shè)施，再向東折轉(zhuǎn)后繼續(xù)沿府河至成華公園綠地、天仙南路濱江東路綠地，繼續(xù)向南沿錦江穿過南三環(huán)科華南路綠地綜合設(shè)施，最后止于繞城高速科華南路提升泵站，將該深隧內(nèi)截蓄的水經(jīng)泵站提升后送至新生污水處理廠。

（2）西三環(huán)線：始于三環(huán)路新成彭路西南側(cè)綠地綜合設(shè)施，沿西三環(huán)路向西經(jīng)三環(huán)路清水河公園綠地綜合設(shè)施，隨后繼續(xù)沿三環(huán)路向南匯入南三環(huán)科華南路綠地綜合設(shè)施。

（3）東三環(huán)線：始于三環(huán)路新成彭路西南側(cè)綠地綜合設(shè)施，沿三環(huán)路向東經(jīng)三環(huán)路成南高速綠地綜合設(shè)施，隨后繼續(xù)沿三環(huán)路向南匯入南三環(huán)科華南路綠地綜合設(shè)施。

（4）西線：始于連接江安河污水處理廠的三環(huán)路清水河公園綠地綜合設(shè)施，沿清水河向東至琴臺路文化公園綠地后，繼續(xù)沿南河向東匯入天仙橋南路濱江東路綠地綜合設(shè)施。

（5）東線：始于成華公園綠地，沿市政道路向東至第四污水處理廠，其后繼續(xù)向東至三環(huán)路成南高速綠地綜合設(shè)施，并向東延伸至第六污水處理廠。

（6）中環(huán)西線：始于武丁路歲寒園綠地綜合設(shè)施，止于琴臺路文化公園綠地綜合設(shè)施。

3.6 工程效益

經(jīng)水力模型軟件X P S W MM模擬，該方案實施后可實現(xiàn)：易淹區(qū)改造治理達標104個，治理率為100%；污水帶壓區(qū)減少321.3km2，占總帶壓區(qū)面積94.2%；初期雨水治理率達到100%。

4 結(jié)論

（1）成都市中心城區(qū)深層隧道排水系統(tǒng)可同時解決城市排水管網(wǎng)及污水處理能力不足、城市排澇能力偏低、城市雨水徑流污染問題突出、局部合流制系統(tǒng)與雨水下河口未得到有效整治4個方面的問題。

（2）經(jīng)多方案研究后推薦“兩環(huán)四射”大型、多目標的深層調(diào)蓄隧道總體方案，并初步明確了深層隧道排水系統(tǒng)工程的結(jié)構(gòu)組成、工程規(guī)模、建設(shè)方案、用地需求和運行模式。

（3）經(jīng)計算機模擬，該方案實施后存在排污現(xiàn)象的雨水下河口提標整治率為83%，易淹區(qū)治理率為100%，污水帶壓區(qū)域減少率為94.2%，可實現(xiàn)規(guī)劃預(yù)期目標。

[1]成都市市政工程設(shè)計研究院.成都市中心城區(qū)“十三五”排水與污水處理規(guī)劃[Z].成都：成都市市政工程設(shè)計研究院，2016.

[2]成都市市政工程設(shè)計研究院，上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院.成都市中心城區(qū)深隧排水系統(tǒng)總體規(guī)劃及近期實施方案建議[Z].成都：成都市市政工程設(shè)計研究院，2016.

[3]成都市統(tǒng)計局.成都統(tǒng)計年鑒-2011[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2012.

[4]成都市市政工程設(shè)計研究院.成都市中心城區(qū)排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃[Z].成都：成都市市政工程設(shè)計研究院，2014.

[5]成都市環(huán)保局.成都市2014年環(huán)境質(zhì)量報告書[R].成都：成都市環(huán)保局，2015.

[6]成都市防汛指揮部，成都市市政工程設(shè)計研究院，成都市規(guī)劃設(shè)計研究院.成都市城市防洪總體規(guī)劃[Z].成都：成都市防汛指揮部，2001.

[7]成都市規(guī)劃設(shè)計研究院.成都市城市總體規(guī)劃（2003-2020）[Z].成都：成都市規(guī)劃設(shè)計研究院，2011.

T U992.01

B

1009-7716（2017）06-0146-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.043

2017-03-18

李莉（1970-），女，四川成都人，碩士，高級工程師，主要從事市政工程相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計工作。