成都市中心城區深層隧道排水系統規劃研究

李莉，陸柯

（成都市市政工程設計研究院，四川成都610063）

成都市中心城區深層隧道排水系統規劃研究

李莉，陸柯

（成都市市政工程設計研究院，四川成都610063）

“水少為憂、水臟為患、水多為災”，近幾年“水問題”成為了我國大多數城市可持續發展急待解決的一大難題。成都市中心城區經過多年的快速發展和高強度開發建設，也暴露出一些城市病。在城市排水系統和水環境方面，問題集中表現在排水管網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外先進城市建設經驗，本次規劃研究對淺層改造方案和深層隧道調蓄方案進行技術研究分析后，推薦采用“兩環四射”深層調蓄隧道為核心的深層隧道排水系統，解決成都市中心城區當前以及遠期發展將面臨的城市排水系統問題及水環境問題。

深層隧道排水系統；淺層改造方案；深層隧道調蓄方案；模擬仿真

1 排水系統現狀及存在的問題

1.1 污水系統

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（以下簡稱中心城區）范圍內污水排放總量以每年約10萬t/d的規模遞增[1]（見圖1）。根據成都市水務局的相關統計資料，截止2016年年底中心城區8座污水處理廠處理規模已達199萬t/d，實際處理污水達173萬t/d，基本可滿足中心城區范圍內污水排放的需求。但是，由于城市產業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模不匹配，且各污水處理廠之間也缺乏必要的調配能力。同時，原有的管網建設標準與城市高密發展水平不匹配，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，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部分污水管道系統長期處于帶壓運行狀態。根據成都市排水設施管理處的相關調查：帶壓運行污水管道系統的服務面積約341km2，約占總服務面積的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

圖1 成都市中心城區污水處理量遞增趨勢圖

圖2 成都市中心城區污水管道帶壓運行區域分布圖

近幾年成都市亦如國內其他城市一樣內澇頻發，給市民的生產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6座車行下穿隧道出現嚴重積水，40條主要交通干道出現不同程度的積水[3]。根據最新《室外排水設計規范》（G B 50014—2006）（2016版）及《成都市中心城區排水（雨水）防澇綜合規劃》（2014年）[4]的相關要求，中心城區新建雨水管網設計重現期P需達3～5 a，重要地區需達到5～10 a。根據以上標準測算，既有城市雨水管網達標率僅為7%，既有車行下穿隧道雨水泵站達標率僅為4%。中心城區既有城市雨水管網和泵站系統的城市綜合排澇能力僅為5～20 a，與《室外排水設計規范》（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 成都市中心城區污水管道帶壓運行分階圖

1.3 水環境系統

根據成都市環保局《成都市2014年環境質量報告書》[5]，成都市地表水水質總體為中度污染，主要污染指標為總磷、氨氮和化學需氧量，主要污染河段出現在府河、南河、江安河，中心城區主要河道污染嚴重。影響中心城區河道水環境質量的主要因素有4類：分散排放工業企業及生活污水，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。再從統計數據來看：雨水年徑流量約為4.00億m3，無序排放污水量約0.59億m3，中心城區污水處理廠尾水約6.33億m3（其中流經府河流域尾水有5.23億m3）。影響中心城區水環境質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水環境質量難以再提升的根本原因。隨著城市水環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成為受納水體水質安全的重要威脅，因此初期雨水徑流污染的控制也成為提升城市水環境質量的關鍵措施。

1.4 局部老合流制排水系統及雨水下河口

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。目前中心城區城市排水管網雨污分流率已達到95%以上，但老城區如一環路內的金河、御河兩條人工地下河以及一環路與二環路之間的磚頭堰（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流經區域的人口密集、改造難度大，多年來無法采用常規手段直接進行雨污分流改造，使得大量污水未經處理而直接排入中心城區的主要河道。根據成都市水務局提供的最新調查資料，目前中心城區存在排污現象的雨水下河口共562個，且分布較為分散，污染源呈多樣性；大量雨污水未經處理便直接排入水體，嚴重破壞了水環境功能，危害市民健康，因此加強對上述合流制排水系統與雨水下河口的控制和監督管理是城市水環境質量得以根本改善的重要途徑。

2 規劃總則

2.1 深層隧道排水系統

深層隧道排水系統是采用截流措施將現有城市排水系統中的超量雨污水，通過分級輸送管道經綜合設施匯入深層調蓄隧道，再通過深層調蓄隧道末端提升設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。其中深層調蓄隧道是深層隧道排水系統極其重要的組成部分（見圖5）。

圖5 深層隧道排水系統示意圖

2.2 總體技術思路

總結分析東京、廣州等國內外發達國家及城市的相關技術及工程案例，可通過“點、線、面”三種方法解決中心城區“排水管網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、局部合流制系統與雨水下河口未得到有效整治”四方面問題。“點、線、面”三種方法以點狀分散調蓄（點，淺層調蓄）、線狀深隧調蓄（線，深層調蓄）、設施全面改造（面，淺層改造）解決上述問題為基本目標，經分析整合形成兩類技術方案：（1）淺層改造方案，即淺層排水系統改造+新建點狀分散調蓄設施，可同步提高河道等水體的防洪排澇能力，最終實現中心城區污染物減排及防汛標準提高的規劃目標；（2）深層隧道調蓄方案，即部分淺層排水設施改造+新建線狀深層調蓄隧道，綜合考慮中心城區人口集中、路網密集、建設開發強度高的特點，在對市民生產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）建設深層調蓄隧道，配套建設相應的收集及輸送管道、提升與處理設施，并結合海綿城市建設技術措施，將中心城區的污水、初期雨水以及澇水等進行收集、處理、調配，實現中心城區污水系統減壓擴能、雨水系統防澇提標、面源污染控制及合流制系統與雨水下河口污染控制的綜合目標。基于中心城區城市排水系統及水環境系統的現狀及發展問題，本次規劃研究提出集城市污水收集調度、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”技術概念，推薦采用以深層調蓄隧道為核心的深層隧道排水系統，解決中心城區當前以及遠期發展所需解決的城市排水系統問題及水環境問題。

2.3 規劃范圍與規劃期限

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

重點研究范圍：敏感識別區及試驗段服務范圍。

規劃期限：近期2016～2020年，遠期至2030年。

2.4 規劃標準

規劃標準見表1。

表1 規劃標準

3 規劃方案

3.1 方案構架

本次規劃研究提出“兩環四射”深層調蓄隧道為主要框架，整體上沿河、沿環路設置，主要考慮在一級深層調蓄隧道有效轉輸、截蓄初期雨水及解決污水管道帶壓問題的基礎上，有效輻射整個中心城區，建立中心城區深層隧道排水系統。通過中心城區污雨水的有效調配，解決現有排水系統和水環境存在的問題，提高應對城市發展及人口流動變化的能力，確保城市排水系統和水環境不再增加新的問題。圖6為成都市中心城區深隧排水系統總體規劃方案。

圖6 成都市中心城區深隧排水系統總體規劃方案

3.2 整體排水分區

根據匯水走向，以沿府河、錦江布設的深層調蓄隧道作為中軸線，將中心城區深層隧道排水系統劃分為東、西兩個具備獨立排水出路又可互相協調的大型排水分區。

3.3 排水出路

位于南繞城高速外側的第九污水處理廠（即新生污水處理廠）及錦江為中心城區府河以西區域的排水防澇出路，位于東繞城高速內側的第六污水處理廠（即龍潭污水處理廠）及馬鞍山排洪河為中心城區府河以東區域的排水防澇出路。

3.4 分區連通調度

東、西兩個排水分區分別通過位于南三環路天府大道綠地綜合設施及東三環路城南高速綠地綜合設施實現連通調度。根據污水系統和雨水防澇系統的實際需求進行東、西排水分區間的雨污水調度，為污水管網系統減壓、污水處理廠之間水量調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輸、截蓄的空間。

3.5 “兩環四射”深層調蓄隧道規劃方案

根據《成都市中心城區深隧排水系統規劃》，“兩環四射”深層調蓄隧道規劃方案包括：

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

（2）西三環線：始于三環路新成彭路西南側綠地綜合設施，沿西三環路向西經三環路清水河公園綠地綜合設施，隨后繼續沿三環路向南匯入南三環科華南路綠地綜合設施。

（3）東三環線：始于三環路新成彭路西南側綠地綜合設施，沿三環路向東經三環路成南高速綠地綜合設施，隨后繼續沿三環路向南匯入南三環科華南路綠地綜合設施。

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

（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，其后繼續向東至三環路成南高速綠地綜合設施，并向東延伸至第六污水處理廠。

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

3.6 工程效益

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

4 結論

（1）成都市中心城區深層隧道排水系統可同時解決城市排水管網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、局部合流制系統與雨水下河口未得到有效整治4個方面的問題。

（2）經多方案研究后推薦“兩環四射”大型、多目標的深層調蓄隧道總體方案，并初步明確了深層隧道排水系統工程的結構組成、工程規模、建設方案、用地需求和運行模式。

（3）經計算機模擬，該方案實施后存在排污現象的雨水下河口提標整治率為83%，易淹區治理率為100%，污水帶壓區域減少率為94.2%，可實現規劃預期目標。

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

[2]成都市市政工程設計研究院，上海市城市建設設計研究總院.成都市中心城區深隧排水系統總體規劃及近期實施方案建議[Z].成都：成都市市政工程設計研究院，2016.

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

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

[5]成都市環保局.成都市2014年環境質量報告書[R].成都：成都市環保局，2015.

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

[7]成都市規劃設計研究院.成都市城市總體規劃（2003-2020）[Z].成都：成都市規劃設計研究院，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的規劃設計工作。