深隧治水

徐姝靜

為解決城市“溢流污染”和“內澇”排水難題，廣州市水務投資集團有限公司第一個吃螃蟹，創新實施的“東濠涌深層隧道試驗段排水系統項目”，削減了流域雨季合流污水和初期雨水70%以上的污染，將流域內排水標準提高到10年一遇。

定位“深隧功能”

廣州沿江而建，由于雨季頻頻出現“合流污水溢流”和“內澇”，其淺層敷設的合流制排水系統在控制污染和緩解內澇方面廣受熱議，“水患”問題日益突出。

2012年，廣州借鑒已建設“深層隧道排水系統”的美國芝加哥等國外城市先進經驗，著手開展深層隧道排水系統方面的研究。廣州市凈水有限公司與廣州市市政工程設計研究總院有限公司編制了《廣州市中心城區深層隧道排水系統對策研究》。

同年7月20日，包括來自美國、日本和國內的9名知名專家，以及國家住建部、廣東省住建廳等各級部門對廣州市實施深層隧道的總體思路進行了深入討論，一致認為“深層隧道排水系統”是控制“溢流污染”和緩解“內澇”等大城市排水問題的重要途徑和有效手段。

廣州市委、市政府作出批示“同意《關于我市建設深層隧道治水的建議及東濠涌深層隧道試點方案》”，廣州市東濠涌深層隧道試驗段排水系統項目由此正式展開。

東濠涌深層排水隧道是對東濠涌淺層排水系統的補充和提升。雨季，它可作為東濠涌流域合流污水和初期雨水的調蓄隧道，在雨后通過尾端排空泵站提升到淺層排水系統送到獵德污水處理廠處理。

東濠涌深層排水隧道還可以提高全流域截污蓄污能力，減少東濠涌流域各支涌（或渠箱）開閘次數，削減雨季東濠涌流域70%以上的合流溢流污染。大型暴雨條件下，東濠涌深層排水隧道作為東濠涌的分洪通道，行使排澇功能，經尾端排洪泵組提升后排至珠江，提高流域內合流干渠的排水標準到P=10年一遇。

首創“深隧治水”

該項目是我國大陸首次進行設計與實際應用，因此進行項目設計的相關建設標準、技術參數、設計指引、運行方式與運行參數等都是空白。盡管國外也有較多深層隧道的成功工程案例，但其功能定位、基礎條件、運行模式等均與廣州市深層隧道有所區別，不可盲目照搬。

為更好地建設、運營該工程，廣州市水務投資集團有限公司組織開展了深層隧道的相關技術創新研究，主要開展了深隧與淺層排水系統優化調度運行、深隧三維可視化數字信息系統的開發與應用、隧道和豎井的物理模型制作、隧道涌浪模型及泵站CFD模型等多個專題研究，并在后期成功應用于深層隧道建設過程中。

在深層隧道排水系統工藝設計創新方面，公司建立深隧服務范圍內的降雨徑流水力模型，合理確定深隧豎井位置、并利用水力模型計算深隧規模、各豎井人流量末梢排澇泵及排污泵規模，計算深隧實施后淺層管渠排水系統排水標準及河涌排澇標準，計算深隧實施后合流污水截取率及雨天溢流污染削減率;建立浪涌模型和CFD模型對深隧末端泵站流態進行仿真模擬，分析不同工況下隧道浪涌過程和泵站內水流狀態，提早發現設計方案的不足及安全隱患等，為深隧工程設計提供決策支持。

在深層盾構隧道結構創新方面，以廣州市東濠涌深隧試驗段盾構隧道為工程背景，項目考慮深隧襯砌結構所處的工作環境、受力特點以及結構構造特征等，進行多項研究;同時針對深層排水盾構隧道特點、防水技術和接頭耐久性要求，聯合同濟大學三向加載盾構隧道管片接縫彈性密封墊耐水壓試驗系統，進行了接縫密封墊防水能力數值模擬與選型優化分析研究、接縫彈性密封墊裝配應力分析與實驗研究等。通過上述研究保障污水環境下的隧道使用性能和壽命。

在深層隧道排水系統運行管理創新方面，公司開展深層隧道運行調度優化研究，在現有設計的基礎上，通過實時監測數據計算模擬閘、閥、泵等執行設備的開關、運行與停止，得出不同工況下的東濠涌排水區域深層隧道與淺層管渠排水系統優化調度策略，并編制軟件，以此建立優化調度系統。“優化調度運行研究”相關技術成果在東濠涌深層隧道排水系統中的應用，能夠保障深隧排水系統最大化發揮其減少內澇和溢流污染的效能，提高深隧運維單位對深隧排水系統的運行管理水平，本次項目實踐也為其它復雜排水系統的優化調度運行提供了借鑒和參考。

得益“數字深隧”

技術問題解決了，團隊又面臨新的挑戰：如何對這套復雜的系統進行管理，從而確保系統百年無虞？

公司引進BIM（建筑信息模型）技術應用，試圖在深層隧道排水系統全壽命周期管理方面有所突破。這套模型能夠以完善的信息系統貫穿工程全生命周期，實現深層隧道的數字化應用。

在設計方面，基于BIM技術建立的三維信息模型，精確模擬深層隧道與豎井、泵站之間的相對關系，通過有效地瀏覽碰撞，找出設計中可能出現的錯誤，提高設計質量。在施工方面，BIM技術可對深層隧道排水系統進行三維仿真施工模擬，從而指導施工下料，檢視工作空間，合理布置以及避免租賃浪費;在運營管理與維護方面，BIM信息系統和模型能夠以可視化模型極大地簡化了管理程序，降低了管理難度。

相對于中心城區淺層管網改造所需地面開挖量較大或需征用城區土地（拆遷費用非常高）的現狀，深隧排水系統可建設在40m的地下深處，拆遷工作量小，可避免巨額的拆遷費用。此外，利用深隧排水系統進行調蓄溢流污水，可減少流域內各支涌（或渠箱）開閘次數，降低了閘站運行成本，削減流域內雨季合流污水和初期雨水70%以上的污染，減少了治理黑臭水體的費用。

利用“廣州市東濠涌深層隧道排水系統技術研究與應用”的相關技術成果，建設東濠涌深層隧道排水系統試驗段工程，使東濠涌深隧最大限度地發揮控制溢流污染和緩解內澇的效能。雨季可作為東濠涌流域合流污水和初期雨水的調蓄隧道用，雨后通過尾端排空泵站提升到淺層管渠排水系統送到獵德污水處理廠處理，減少了溢流污染和初雨污染，減少了流域內黑臭水體的出現，提高了東濠涌流域的水環境質量，具有重大的環境效益。

東濠涌深層隧道排水系統試驗段工程的建成，是廣州市凈水有限公司這場“隧道”戰的勝利果實，更是各方團結協作，各種資源有效結合的結果。東濠涌深層隧道排水系統試驗段工程有效減少內澇發生的范圍與區域，在暴風雨中捍衛了城市安全，保障市民的人身財產安全，為廣大市民提供了宜居的生活環境，促進人與水環境之間的和諧，成為廣州市民的守護衛士！

編輯/晨風