城市綜合智能排水系統(tǒng)研究

萬勇 孫世博 胡一亮

摘要：隨著城市暴雨發(fā)生頻率的增加和土地下滲能力的減弱，傳統(tǒng)淺層排水系統(tǒng)無法滿足排水要求，亟待探索一種新的更加合理的城市綜合排水系統(tǒng)。通過分析國內(nèi)外典型城市的排水系統(tǒng)，結(jié)合深圳地區(qū)的自然條件和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢等因素，提出了一種針對特大城市，以現(xiàn)代水務(wù)工程建設(shè)技術(shù)為基礎(chǔ)，遵循排儲結(jié)合和雨污分離原則，淺層排水和深隧排水相結(jié)合，以5G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的城市綜合智能排水系統(tǒng)。明確了城市智能綜合排水系統(tǒng)未來發(fā)展的關(guān)鍵，包括深隧運(yùn)營維護(hù)、精確暴雨洪水模型的構(gòu)建、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代水務(wù)融合以及深隧和淺層排水系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度等。

關(guān)鍵詞：綜合排水系統(tǒng);排儲結(jié)合;雨污分離;深隧排水;智慧水務(wù);深圳市

中圖法分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.09.004

文章編號：1006 - 0081（2021）09 - 0026 - 06

0 引 言

隨著社會的進(jìn)步和城市的發(fā)展，以及全球氣候變化，城市排水問題日益凸顯，短時(shí)強(qiáng)降雨引起的城市內(nèi)澇和污水溢流情況屢見不鮮。受臺風(fēng)等極端天氣影響引起的強(qiáng)降雨，由于城市現(xiàn)有淺層排水管網(wǎng)的排水能力不足，常引起城市內(nèi)澇和污水溢流，既影響交通出行，又污染水質(zhì)。同時(shí)，強(qiáng)降雨會影響可見度，也會影響地鐵、飛機(jī)等公共交通的運(yùn)行;嚴(yán)重時(shí)可能會淹沒地下商場等空間，甚至引發(fā)泥石流和滑坡等次生災(zāi)害。

作為我國的改革開放示范區(qū)，又是重要的交通樞紐，深圳市常住人口達(dá)1 300多萬。由于地處珠江入海口，經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)降雨，引起內(nèi)澇，嚴(yán)重危害了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提升城市排澇能力刻不容緩。因此，亟待探索一種新的能夠適應(yīng)深圳市發(fā)展的綜合城市排水系統(tǒng)。深層隧洞與傳統(tǒng)的淺層排水相結(jié)合的排水系統(tǒng)，數(shù)年前已經(jīng)在英國、新加坡、日本等國家進(jìn)行研究并得以發(fā)展應(yīng)用，并取得了較為理想的效果。中國相關(guān)學(xué)者和工程技術(shù)人員在城市深隧排水方面也進(jìn)行了長達(dá)數(shù)年的研究和論證;廣州、上海等城市已建或在建一些典型的深隧，結(jié)合現(xiàn)有的城市排水系統(tǒng)，以緩解強(qiáng)降雨可能造成的城市內(nèi)澇和污水溢流壓力[1]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)完成組建和5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，國家和人民對更加智能化的需求越來越明顯，且很多行業(yè)領(lǐng)域?qū)χ悄芑瘶I(yè)務(wù)和服務(wù)進(jìn)行了研究探索并廣泛應(yīng)用。深圳等城市都提出要打造“智慧城市”[2]，水務(wù)是城市運(yùn)行的基礎(chǔ)之一，隨著城市的發(fā)展，水務(wù)相關(guān)單位和公司的業(yè)務(wù)量越來越龐大，對水務(wù)業(yè)務(wù)的要求越來越及時(shí)化和精細(xì)化，對水務(wù)智能化的需求也越來越強(qiáng)烈。武漢大學(xué)和華為公司等已在智慧水務(wù)方面進(jìn)行了相關(guān)研究，力爭將新一代通信技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的水務(wù)業(yè)務(wù)更加緊密結(jié)合，以在水務(wù)行業(yè)及相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生更大的效益。

本文通過比較國內(nèi)外典型城市的排水系統(tǒng)，結(jié)合深圳地區(qū)的自然條件和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢等因素，提出一種針對深圳市等特大城市的更綜合更智能的排水系統(tǒng)。本文的研究有利于在一定程度上解決城市的內(nèi)澇問題，并且有利于節(jié)約城市地表土地資源和淺層地表土地資源，更有利于為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

1 深圳市區(qū)域情況

1.1 強(qiáng)降雨增加的原因

根據(jù)相關(guān)研究表明，由于全球氣候變暖，很多地方平均氣溫逐漸上升，年平均降雨量顯著增加，且有進(jìn)一步加劇的趨勢，預(yù)計(jì)到2050年，全國平均年平均降水量將增加5%～7%[3]。而由于城市“熱島效應(yīng)”和“雨島效應(yīng)”的影響，城區(qū)降雨量多于郊區(qū)，進(jìn)一步加劇了城市內(nèi)澇的可能性[4]。

深圳位于我國南部，北回歸線以南，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，易受到臺風(fēng)、強(qiáng)臺風(fēng)等熱帶氣旋影響，從而形成強(qiáng)降雨。根據(jù)深圳市氣候公報(bào)，造成風(fēng)雨影響的年均臺風(fēng)數(shù)量為3.5個(gè)，而近6 a（2015～2020年），年均臺風(fēng)數(shù)量上升為4個(gè)，呈增加趨勢[5-6]。

在平均氣溫上升，城市“雨島效應(yīng)”和臺風(fēng)增加等因素的共同影響下，深圳市經(jīng)常出現(xiàn)暴雨天氣。根據(jù)《深圳統(tǒng)計(jì)年鑒2020》和《深圳市氣候公報(bào)（2020年）》[5-6]，1990～2020年深圳市年降水量如圖1所示，多年平均降水量達(dá)到了1 916.4 mm，年降水量較大。根據(jù)深圳市氣候公報(bào)[5， 7-10]，2010～2020年深圳市局地暴雨及以上天數(shù)如圖2所示，可以看出，近10 a局地暴雨及以上天數(shù)在波動中增加，2019年局部暴雨及以上天數(shù)達(dá)到了58 d。2019年5月23日，深圳市過程最大1 h滑動雨量達(dá)到136.5 mm，最大2 h滑動雨量達(dá)到189.9 mm，均刷新深圳有區(qū)域自動氣象站以來最大1 h和最大2 h雨量歷史記錄。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2017年和2019年深圳市部分暴雨的信息見表1。

1.2 徑流系數(shù)變大

從1980年深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)成立到2020年，深圳取得了舉世矚目的發(fā)展，一躍成為全國一線城市和國際化大都市，其人口和土地城市化速度遠(yuǎn)高于全國平均水平。然而，在城市化進(jìn)程中，由于深圳市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市政道路、房屋等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，原來豐富多樣的地表結(jié)構(gòu)和植被形式被水泥建筑地面取代，使下墊面蓋面，地面對雨水的蓄滯能力降低，引起徑流系數(shù)的增加。從1980～2015年，深圳市的平均徑流系數(shù)從0.44增加到了0.58，且呈現(xiàn)進(jìn)一步增加的趨勢[11]。

1.3 城市排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低

由于歷史發(fā)展原因，中國城市排水管道的重現(xiàn)期偏低，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低。在西方發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)代化排水系統(tǒng)由針對常見雨情的小排水系統(tǒng)和針對超常雨情的大排水系統(tǒng)組成。其中，小排水系統(tǒng)以常規(guī)雨水管道和渠道為主，大排水系統(tǒng)由隧洞、綠地、水系、道路等組成，通過地表排水通道或地下排水深隧，輸送暴雨徑流。我國大多城市的排水系統(tǒng)多為合流式排水系統(tǒng)，且排水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重偏低，如上海、廣州等超大城市的老城區(qū)排水標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期大多為0.5～1.0 a。近20 a來，中國曾數(shù)次提升排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且深圳市一直按照國家排水管道的高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，但設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)仍然遠(yuǎn)低于美國、荷蘭等國[11-12]。而且，由于之前的排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過低，深圳市已建成的排水管道，尤其是在2007年之前建設(shè)的排水管道，已經(jīng)不能適應(yīng)國家最新標(biāo)準(zhǔn)和深圳市的排水需求，這也是強(qiáng)降雨引起深圳市城市內(nèi)澇的重要因素之一。

1.4 排水能力不足引發(fā)內(nèi)澇

受到平均氣溫上升、“雨島效應(yīng)”和臺風(fēng)等因素影響，深圳市經(jīng)常出現(xiàn)暴雨和大暴雨等極端天氣;而由于城市徑流系數(shù)變大，土地蓄滯能力下降以及城市現(xiàn)有排水系統(tǒng)排水能力不足，導(dǎo)致在出現(xiàn)暴雨天氣時(shí)，尤其是短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)，常常引發(fā)城市內(nèi)澇積水，影響交通出行;也會引發(fā)污水溢流，污染河湖水質(zhì);甚至?xí)斐扇藛T傷亡，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的威脅。因此，必須探索一種針對深圳市的更加高效、精準(zhǔn)，且能夠?qū)⒂晁臀鬯蛛x的綜合排水系統(tǒng)來解決積水內(nèi)澇和污水溢流等問題。

1.5 深圳人均淡水水資源匱乏

根據(jù)《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2020》[13]，中國多年人均水資源量為2 077 m3，僅為世界人均水量的25%，是世界上13個(gè)嚴(yán)重缺水的國家之一。目前，中國城市中有約2/3缺水，約1/4嚴(yán)重缺水[9]。根據(jù)《深圳市2019年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截至2019年末，深圳市常住人口為1 343.88萬人，根據(jù)《2019年廣東省水資源公報(bào)》，深圳市水資源總量26.6億m3，人均水資源量僅為197.9 m3，不足中國人均水量的10%，僅為全球人均水資源量的2.4%，遠(yuǎn)低于世界公認(rèn)的嚴(yán)重缺水臨界值[14-15]。

根據(jù)深圳市水務(wù)局的資料，目前深圳市約80%的用水來自東江。預(yù)計(jì)到2020年，深圳市需水量將達(dá)到23億m3，供水缺口將達(dá)到2億m3。而由于深圳市巨大的人才吸引能力，常住人口數(shù)量仍然以每年8%左右的增長率快速增長，進(jìn)一步增加了深圳市水資源的壓力。由于深圳降水充足，常引起內(nèi)澇和污水溢流，因此在尋找更加高效的排水方式時(shí)，要考慮對雨水和污水的儲存，以便處理后加以利用，緩解深圳市淡水資源的壓力。

1.6 互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

深圳市是中國也是全球互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的城市之一，擁有騰訊、華為、百度、大疆、商湯科技等眾多優(yōu)秀的互聯(lián)網(wǎng)科技公司。5G技術(shù)可以提供超大網(wǎng)絡(luò)容量、千億設(shè)備的連接能力和“零”時(shí)延的操作感知，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信需求。而且，相比4G技術(shù)，5G技術(shù)在大數(shù)據(jù)量傳輸、系統(tǒng)化和智能化等方面都有了顯著提升。由于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有短報(bào)文通訊功能和精密單點(diǎn)定位功能，可在水文監(jiān)測和氣象預(yù)報(bào)等方面提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而且，由于智能產(chǎn)業(yè)與時(shí)空信息密切相關(guān)，能將提供位置和時(shí)間信息的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于智能網(wǎng)絡(luò)、智能傳感、智能通信、智慧城市等所有智能產(chǎn)業(yè)中，形成新型商業(yè)模式。

2 國內(nèi)外深隧排水的探索

為了解決城市積水內(nèi)澇和污水溢流等問題，在現(xiàn)有傳統(tǒng)淺層排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外開展了關(guān)于深隧排水工程的研究，并建設(shè)了一些典型的深隧工程。整理國內(nèi)外已建和在建的典型深隧排水工程見表2。從表2可以看出，目前國內(nèi)外已建和在建的城市深埋隧洞的長度從數(shù)千米到數(shù)十千米不等，直徑大多為4～10 m，埋深35～100 m不等，具有20萬～200萬m3的調(diào)蓄庫容，主要功能包括及時(shí)排出雨水、緩解城市內(nèi)澇積水，部分深隧還兼有控制污水溢流，儲存水源和城市交通通道等功能。

2.1 江戶川深層排水隧洞

位于日本東京的江戶川深層排水隧洞曾經(jīng)是世界上最先進(jìn)的排水隧洞。在江戶川深層排水隧洞建成之時(shí)，東京已經(jīng)實(shí)行雨水和污水分離原則，并且通過統(tǒng)計(jì)研究東京的降水情況，建立了降水模型及降水信息系統(tǒng)，以更快、更有效排水，降低發(fā)生積水內(nèi)澇的可能性。東京排水系統(tǒng)優(yōu)先利用小型河流水網(wǎng)進(jìn)行排洪;當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨時(shí)，雨水通過豎井和深層隧洞流入江戶川旁的地下水庫;當(dāng)?shù)叵滤畮斓膬Υ嫠窟_(dá)到一定程度時(shí)，通過泵站等裝置將收集的雨水排入江戶川河道中。在江戶川深層排水隧洞建設(shè)之后，通過結(jié)合原有的排水網(wǎng)和降水信息系統(tǒng)，使東京的積水內(nèi)澇區(qū)域減少了80%[1， 16]。

2.2 密爾沃基深層隧洞儲存系統(tǒng)

位于美國威斯康星州的密爾沃基市，在修建深隧排水系統(tǒng)之前，主要是依靠合流式排水管道來輸送雨水徑流和污水，當(dāng)超出輸送能力時(shí)，未經(jīng)處理的污水會發(fā)生溢流，從而進(jìn)入周圍的湖泊和河流等，威脅水域生態(tài)系統(tǒng)。密爾沃基深層隧洞系統(tǒng)城市由污水?dāng)r截系統(tǒng)、深隧儲存系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)等部分組成。當(dāng)遇到將強(qiáng)雨時(shí)，在雨污分流區(qū)域，雨水會直接排入河道，污水進(jìn)入污水?dāng)r截系統(tǒng)和污水處理廠;在雨污合流區(qū)，雨水和污水引入到深隧儲存系統(tǒng)進(jìn)行儲存。中央控制系統(tǒng)通過分布在線路附近的300多個(gè)檢測器獲得監(jiān)測信息，并利用降雨排水模型，采用計(jì)算機(jī)模擬分析雨水和污水的排放過程，以獲得更好的調(diào)度[17]。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，自從1994年該深隧系統(tǒng)建成并全面運(yùn)行后，合流區(qū)域的污水溢流次數(shù)由年均50余次大幅度下降至年均2～3次。

2.3 吉隆坡精明隧道（SMART Tunnel）

位于馬來西亞首都吉隆坡的精明隧道（SMART Tunnel）被稱為“雨水管理和公路隧道”，由于吉隆坡的每年暴雨季節(jié)持續(xù)時(shí)間很短，如果深隧僅作為排水隧道使用，則會因?yàn)殚L時(shí)間閑置而造成浪費(fèi)，并且吉隆坡市區(qū)的交通十分擁擠。該隧道全長9.7 km，中間包含3 km的排洪和公路交通兩用隧道。中間兩用隧道段分為3層，最下層作為永久性排水通道，中間層和最上層作為兩用隧道。當(dāng)遇到中等暴雨時(shí)，中間層隧道由公路隧道變?yōu)榕潘淼?當(dāng)遇到大暴雨時(shí)，上面兩層隧道全部由公路隧道變成排水隧道，即隧道全部用來排水。在該隧道的上游進(jìn)水口和下游出水口分別建有庫容為60萬和140萬m3的水庫，加上隧道調(diào)蓄庫容100萬m3，即該深隧系統(tǒng)總調(diào)蓄庫容為300萬m3，可應(yīng)對100 a一遇降水，有效提升了吉隆坡城市的防澇標(biāo)準(zhǔn)[18]。

2.4 廣州東濠涌深層隧洞

為了更好地建設(shè)和運(yùn)營廣州東濠涌深層隧洞工程項(xiàng)目，廣州市水務(wù)投資集團(tuán)組織并開展了對深隧與淺層排水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和深隧三維可視化數(shù)字信息系統(tǒng)的研究，并通過BIM技術(shù)研究探索該深隧排水系統(tǒng)的全壽命周期管理模式，加以應(yīng)用。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測各處流量等數(shù)據(jù)，結(jié)合降水洪水模型，通過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算閘、閥、泵等裝置的開關(guān)和運(yùn)營過程，優(yōu)化深層隧洞和麓湖等人工湖、泵站、東濠涌等河道水網(wǎng)等設(shè)施的聯(lián)合調(diào)度過程，最大程度發(fā)揮減少城市積水內(nèi)澇和污水溢流的作用。建成后，預(yù)計(jì)東濠涌支涌的開閘次數(shù)將從每年約60次下降到3～5次，將該流域排水標(biāo)準(zhǔn)提升至10 a一遇，并將削減雨季東濠涌流域70%的合流溢流污染，有效防止河水污染，改善河流水質(zhì)。

2.5 武漢大東湖核心污水傳輸系統(tǒng)工程

武漢地區(qū)梅雨季節(jié)降水充沛，河流湖泊眾多，地下水位較高，因而雨水下滲較弱，汛期河湖水位上漲，雨水難以及時(shí)排出，常造成積水內(nèi)澇。為了解決城市積水內(nèi)澇和污水溢流等問題，武漢市規(guī)劃了大東湖核心污水傳輸系統(tǒng)工程，該工程主要由淺層管網(wǎng)、預(yù)處理站、深埋隧洞、泵站和污水處理廠等部分組成。當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，超標(biāo)溢流的水量通過淺層管網(wǎng)排入預(yù)處理站進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)豎井排入深層隧洞儲存調(diào)蓄;當(dāng)降雨減弱或停止時(shí)，通過泵站提升并輸送至淺層管網(wǎng)，然后經(jīng)過污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排入城市下游?？梢灶A(yù)見在修建該工程后，通過有效調(diào)度，將緩解武漢大東湖區(qū)域的污水溢流和積水內(nèi)澇問題，在釋放城市中心土地資源方面發(fā)揮積極重要的作用。

2.6 香港荔枝角雨水排放隧洞系統(tǒng)

香港荔枝角雨水排放隧洞埋深約為45 m，建設(shè)時(shí)的最大難度在于確保該隧洞能安全穿越港鐵路線和西九龍快速公路等多條公路。該隧洞采用直接疏導(dǎo)雨水的截流方式，并利用分布在線路上的多個(gè)進(jìn)水口和豎井，通過不同埋深的隧洞將雨水進(jìn)行匯集，將多余雨水直接排入維多利亞港，從而緩解市區(qū)排水壓力，降低積水內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)。通過隧洞匯集的雨水經(jīng)過凈化后可以用來灌溉草木和清洗街道。在荔枝角雨水排放隧洞建設(shè)完成后，可匯集九龍西地區(qū)500 hm2范圍的降水，有效截取約40%降雨量，將局部地區(qū)防洪澇水平的重現(xiàn)期由10 a提升到了50 a[19]。

2.7 討 論

經(jīng)過分析可以看出，東京江戶川深層排水隧洞等典型深隧排水工程，都是在城市原有的排水管道和河道等組成的淺層排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，因地制宜，建設(shè)與之功能相匹配的深層排水隧洞，并通過有效調(diào)度，在一定程度上解決城市積水內(nèi)澇和污水溢流問題。隨著通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，部分深隧排水工程還通過實(shí)時(shí)監(jiān)測，并利用合適的降水模型模擬排水過程，優(yōu)化排水調(diào)度過程[20-21]。

3 綜合智能排水系統(tǒng)構(gòu)建

如果建設(shè)淺層排水隧洞或者采用管隧結(jié)合的方式，可能會穿越大量原有天然氣管線、排水管道、地鐵線路、高速公路和鐵路橋梁的橋墩，當(dāng)其間隔距離不滿足安全距離時(shí)，會產(chǎn)生大量的管線遷改費(fèi)用和安全評估費(fèi)用等。在征詢原有設(shè)施相關(guān)單位的許可時(shí)，會花費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用成本。而且，深圳在用地和用林申請方面的審批非常嚴(yán)格，淺層隧洞或者管道在施工時(shí)，經(jīng)常采用明挖或者頂管的施工方式，會有較多工作面，涉及大面積的臨時(shí)使用土地、永久使用土地和森林自然保護(hù)區(qū)等。在道路附近施工時(shí)，交通疏解涉及面多、時(shí)間長，嚴(yán)重影響交通。因此，淺層隧洞和管隧結(jié)合的方式會制約地表和淺層地下空間的發(fā)展，也會增加工程的建設(shè)成本，可能造成工期嚴(yán)重滯后。

對于深埋隧洞，除了少量的工作井等構(gòu)筑物，其占用土地面積會比淺層隧洞小很多，既減少了用地申請審批所需要時(shí)間，又能為城市綜合發(fā)展釋放出地表和淺層地下空間。由于埋深較深，幾乎不會影響已有設(shè)施，線路選線可為直線，降低工作量。同時(shí)，可顯著減少報(bào)批報(bào)建和征詢相關(guān)部門許可所花費(fèi)的時(shí)間成本。在地質(zhì)方面，深圳區(qū)域的覆蓋層大多為30～40 m，而深埋隧洞埋深大多為40～100 m，該高程主要為堅(jiān)硬完整的巖石，因而可采用TBM掘進(jìn)施工，能為費(fèi)用和工期帶來更加有力的保障。

因此，綜合考慮深圳的自然條件，產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢以及工期和費(fèi)用等方面的因素，結(jié)合國內(nèi)外的典型工程經(jīng)驗(yàn)，提出遵循雨污分離和排儲結(jié)合原則，以5G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，建設(shè)深埋隧洞與原有的淺層排水管網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度的城市綜合智能排水系統(tǒng)。

遵循雨污分離原則，確保雨水和污水通過不同的管道匯集和排出，以免污水流入河道和湖泊水庫，對河湖的水質(zhì)造成影響。遵循排儲結(jié)合的原則，結(jié)合海綿城市設(shè)計(jì)，利用深隧自身和上下游水庫的調(diào)蓄庫容儲存雨水和污水。在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雨水分流的區(qū)域，匯集的雨水通過管道直接排入附近的河網(wǎng)。在雨污合流區(qū)域，將超出排水管網(wǎng)排放承載力的雨水和污水匯入深隧儲存系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)蓄，經(jīng)污水處理裝置處理達(dá)到國家相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)再排放或加以利用。

依托深圳市的衛(wèi)星遙感技術(shù)、5G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，結(jié)合氣象觀測和氣象預(yù)報(bào)，利用更精確更適用的暴雨洪水模型，對河道管道地形等進(jìn)行數(shù)字建模，可視化模擬徑流和洪水工程以及閘、閥、泵的啟閉，綜合考慮淺層排水系統(tǒng)和深隧排水系統(tǒng)的整體調(diào)度，快速精確做出最優(yōu)的排水調(diào)度方案，做到智能化決策。通過通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)移動端遠(yuǎn)程操作和多用戶協(xié)同操作。

深圳雨季為每年的4～9月，非雨季為10月至次年3月，因此，為了提高對深埋隧洞的利用率，充分發(fā)揮深隧的使用價(jià)值，可結(jié)合實(shí)際情況，考慮在隧洞的局部范圍內(nèi)將深隧排水與交通運(yùn)輸結(jié)合起來，在非雨季用做城市快速路，以緩解城市交通擁堵問題。

4 結(jié)論與展望

為了緩解深圳市的城市積水內(nèi)澇和污水溢流問題，綜合考慮深圳的自然條件、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢以及工期和費(fèi)用等方面因素，基于國內(nèi)外的典型的深隧排水工程經(jīng)驗(yàn)，提出遵循雨污分離和排儲結(jié)合原則。以5G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，建設(shè)深埋隧洞與原有的淺層排水管網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度的城市綜合智能排水系統(tǒng)，最大程度地保障國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全利益。這種綜合智能排水系統(tǒng)既可有效緩解積水內(nèi)澇和污水溢流問題，又能釋放地表和淺層地下空間，還能減少管線遷移費(fèi)用，簡化報(bào)批報(bào)建手續(xù)，更好控制費(fèi)用和工期，為其他同類工程積累工程經(jīng)驗(yàn)。隨著5G技術(shù)的成熟，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成以及互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，綜合智能排水系統(tǒng)將得到更廣泛的建設(shè)和使用。

采用BIM全生命周期設(shè)計(jì)，減少可能的碰撞。合理規(guī)劃深隧的空間布局，將新建深隧與原有淺層管網(wǎng)、河湖銜接起來，形成完整的排水系統(tǒng)。在排水調(diào)度時(shí)與降雨信息相結(jié)合，考慮新建深層隧洞和原有淺層排水河道管網(wǎng)的綜合調(diào)度。

要建設(shè)深隧和淺層排水系統(tǒng)相結(jié)合的綜合排水系統(tǒng)，目前仍然存在一些問題亟待解決，如隧洞防生物污損，污水酸化腐蝕，隧洞的運(yùn)營和檢修以及智慧系統(tǒng)的搭建。此外，還要加大應(yīng)對氣候變化的科學(xué)研究，探索更加合理更加精確的暴雨洪水模型，加強(qiáng)居民的防災(zāi)減災(zāi)意識，進(jìn)一步完善洪澇災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)和緊急疏散程序。

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（編輯：李 慧）

Study of urban integrated intelligent drainage system：a case of Shenzhen City

WAN Yong1，SUN Shibo2，HU Yiliang2

（1. Shenzhen Water Engineering Construction Management Center，Shenzhen 518000，China;? 2. Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.，Wuhan? 430010，China）

Abstract：With the frequent heavy rainfall in cities and the weakening of infiltration capacity， the traditional shallow drainage system can not meet the drainage requirements， so it is urgent to explore a more reasonable urban comprehensive drainage system. Based on the analysis of the drainage system of some typical cities at home and abroad， combined with the natural conditions and industrial advantages of Shenzhen City， this paper puts forward a smart and integrated drainage system for super large cities in China. The system. based on modern water engineering construction technology， follows the principles of drainage and storage combination and? rainwater and sewage separation， combines shallow drainage with deep tunnel drainage， and takes 5G technology and Internet technology as support. The subjects needed to be further studied were put forward as followings， the operation and maintenance of deep tunnel， the construction of a more accurate storm-flood model， the combination of Internet technology and modern water resources management， and the joint operation of deep tunnel and shallow drainage system.

Key words：comprehensive drainage system; combination of drainage and storage; separation of rainwater and sewage;deep tunnel drainage; smart water service; Shenzhen City