來源 ： 北極星環(huán)保網(wǎng)   給水排水

筆者認為深隧工程技術(shù)確實存在投資巨大，建設(shè)和運行管理技術(shù)復(fù)雜，對自然生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境影響深遠，一旦出現(xiàn)失誤，將造成不可逆轉(zhuǎn)的嚴重后果和重大損失，應(yīng)當引起高度重視。

同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 劉遂慶

近年來，為了提高城市防洪排澇能力和減少初期雨水污染，國內(nèi)多個城市排水主管部門提出了采用深層排水調(diào)蓄管道系統(tǒng)(以下簡稱“深隧”)作為城市排水的重要工程技術(shù)方案，其中若干城市的深隧排水工程方案已經(jīng)得到當?shù)厥姓�府批準，先后開始試驗段工程施工建設(shè)。

通過查閱和分析國內(nèi)外多個城市的深隧排水工程技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀及其部分相關(guān)資料及數(shù)據(jù)，可以看出，在全球范圍內(nèi)已有多個城市采用深隧工程技術(shù)進行城市雨水或污水的收集、輸送或流量調(diào)節(jié)，為當?shù)爻鞘信潘�系統(tǒng)的內(nèi)澇防治、初期雨水污染防治及雨水綜合利用發(fā)揮了重要作用。國內(nèi)多個城市通過學(xué)習(xí)和參考國外和中國香港特別行政區(qū)等城市排水深隧工程技術(shù)經(jīng)驗，提出了在當?shù)爻鞘信潘�系統(tǒng)中建設(shè)深層調(diào)蓄管道的方案，以期實現(xiàn)提高城市排水設(shè)計標準、城市內(nèi)澇防治和初期雨水污染控制多個目標國內(nèi)。國內(nèi)深隧規(guī)劃方案一般為埋設(shè)深度為30~60 m，直徑6~10 m，長度達數(shù)十公里，空間容積達數(shù)十萬至數(shù)百萬立方米，工程投資達數(shù)百億元人民幣，堪稱為城市排水系統(tǒng)建設(shè)的史無前例的大規(guī)模投資和超常規(guī)技術(shù)應(yīng)用。

對于國內(nèi)城市的深隧工程規(guī)劃設(shè)計方案，在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)呈現(xiàn)了比較普遍的贊同意見和全面樂觀的目標預(yù)期，認為深隧是一項成熟的工程技術(shù)，是城市排水系統(tǒng)提高設(shè)計標準、減少城市內(nèi)澇災(zāi)害和初期雨水污染防治的最佳工程技術(shù)方案。與此同時，也有來自不同方面的不同意見，認為深隧設(shè)施不利于自然生態(tài)環(huán)境保護，建設(shè)和運行費用高，工程必要性論證的科學(xué)依據(jù)不夠充分等等。筆者認為深隧工程技術(shù)確實存在投資巨大，建設(shè)和運行管理技術(shù)復(fù)雜，對自然生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境影響深遠，一旦出現(xiàn)失誤，將造成不可逆轉(zhuǎn)的嚴重后果和重大損失，應(yīng)當引起高度重視。非常有必要開展深入論證，廣泛聽取不同意見，以期得出更加科學(xué)合理的技術(shù)方案，避免出現(xiàn)城市安全和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險。本文對深隧工程技術(shù)在城市排水系統(tǒng)中的應(yīng)用提出一些問題和思考，以期與專業(yè)同行共同探討。

1 深隧工程技術(shù)缺乏自然生態(tài)保護和綠色發(fā)展理念

黨的十八大以來，以習(xí)近平總書記為核心的黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護工作，將生態(tài)文明建設(shè)列入國家總體布局，把綠色發(fā)展上升為國家發(fā)展理念。特別是，黨的“十九大”報告提出“我們要建設(shè)的現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。必須堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗。”在城市發(fā)展和建設(shè)中，我們必須正確處理好經(jīng)濟發(fā)展同生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系，牢固樹立保護生態(tài)環(huán)境就是保護生產(chǎn)力、改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力的理念，更加自覺地推動綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，決不以犧牲環(huán)境為代價去換取一時的經(jīng)濟增長。針對城市排水系統(tǒng)建設(shè)，習(xí)近平總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中特別強調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市。”

城市建設(shè)和發(fā)展應(yīng)該遵循自然規(guī)律，降雨是地球水循環(huán)的重要形式，是保持地球自然生態(tài)環(huán)境的重要保障。城市雨水管理應(yīng)盡可能優(yōu)先考慮利用自然力量排水，滿足地面水環(huán)境的自然補水需求，也是城市自然生態(tài)環(huán)境保護的必要條件。然而，排水深隧設(shè)施工程規(guī)模宏大，工藝技術(shù)復(fù)雜，輸送距離遠，空間資源占用多，運行能源消耗高，增大了城市排水工程建設(shè)和運行的成本，增加了城市的二氧化碳排放量。特別是，有些城市將雨水匯集到地下30～60 m甚至百米深度的調(diào)蓄隧道中，再用水泵提升到地面高度后輸送到幾十公里外的初期雨水處理廠，明顯減少了當?shù)氐孛嫠�體及地下水的補充來源，對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量及地下自然生態(tài)及地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生損害，帶來巨大的生態(tài)環(huán)境損失和資源浪費，對城市原始生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境造成重大的結(jié)構(gòu)性改變。

深隧調(diào)蓄設(shè)施是城市內(nèi)澇防治和城市河道水污染控制末端治理的工程措施，存在工程量巨大，投資費用昂貴，能源消耗和運行費用高，空間資源占用多等明顯缺陷。在城市建設(shè)和發(fā)展中積極貫徹自然生態(tài)保護和綠色發(fā)展新理念，改變傳統(tǒng)工程技術(shù)方法，創(chuàng)新海綿城市建設(shè)和智慧城市管理，優(yōu)先采用綠色城市發(fā)展理念和現(xiàn)代化城市排水的最佳技術(shù)方案，才能實現(xiàn)美麗中國建設(shè)愿景。實際上，在城市雨洪管理和水污染防治方面，近年來在國內(nèi)實施的黑臭河道治理和河長制河道管理已經(jīng)取得了顯著的成效，已經(jīng)成為自然生態(tài)保護和綠色發(fā)展的創(chuàng)新性經(jīng)驗，為城市內(nèi)澇防治和水污染控制發(fā)揮了重要作用。海綿城市建設(shè)和城市排水綠色發(fā)展理念就是從源頭上控制城市內(nèi)澇和河道污染，是城市排水系統(tǒng)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展的新方向，體現(xiàn)了節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的中國發(fā)展新理念，創(chuàng)新了城市建設(shè)和發(fā)展的新理論和新方法。

2 國外城市深隧調(diào)蓄技術(shù)觀念正在發(fā)生改變

美國是深隧調(diào)蓄工程技術(shù)的發(fā)源地，美國國家環(huán)保局(USEPA)曾經(jīng)全面推崇深隧調(diào)蓄作為城市雨洪管理基礎(chǔ)設(shè)施。然而，深隧工程設(shè)施造價高、工期長、影響面廣、運行維護費用高等問題已經(jīng)成為其在美國推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展的障礙，促使人們不斷提高可持續(xù)發(fā)展理念，采用人與自然和諧的新技術(shù)和新方法。近年來，美國各地在深隧工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)自然生態(tài)的綠色雨洪管理設(shè)施，已經(jīng)形成了新型的城市雨洪可持續(xù)管理體系，并不斷得到完善和推廣應(yīng)用，進而取代深隧工程技術(shù)方案。

美國芝加哥市的深隧水庫工程(Tunnel and Reservoir Plan，TARP)是世界上第一個大型深隧調(diào)蓄工程，施工期規(guī)劃為1975~1985年。在建設(shè)過程中，先后遇到過建設(shè)資金不足，環(huán)境影響質(zhì)疑和其他技術(shù)問題，TARP的施工建設(shè)多次延期，一期工程先后耗時30余年，到2006年才全部完工，工期為原計劃工期的3倍，工程建設(shè)總投資也從初期預(yù)算的19億美元增至23.38億美元。二期工程原定工期為1983~2003年，工程造價約9億美元，由于一些不可預(yù)見的因素，也使其工期一再拖延，目前預(yù)定2029年全部完工。關(guān)于TARP的工程造價，上述造價數(shù)據(jù)只包括了TARP工程建設(shè)費用本身。根據(jù)美國土木工程師協(xié)會(USACE)提供的數(shù)據(jù)，截至2014年，TARP工程與其所有配套附屬設(shè)施的全部建設(shè)投資金額高達84.902 4億美元�？梢钥闯�，排水深隧的附屬設(shè)施建設(shè)投資可能遠大于深隧設(shè)施建設(shè)投資本身。

在20世紀末的30年間，USEPA認為排水深隧是解決城市雨污溢流的首選技術(shù)方案，美國許多大中城市先后規(guī)劃或準備修建排水深隧調(diào)蓄工程。然而，隨著USEPA對雨污排放管理范圍的擴大，美國許多地方政府出現(xiàn)了建設(shè)投資負擔(dān)加重，財政緊張等問題，污水超標排放的地區(qū)和城市數(shù)量不斷增加，給美國各級政府帶來巨大壓力。因此，2007年USEPA通過調(diào)查研究，首次提出雨洪管理綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念，開始改變了對深隧設(shè)施的依賴。下面是幾個典型實例。

辛辛那提市于2002年提出計劃，至2018年底將雨污溢流總量減少85%，制定了雨洪管理工程規(guī)劃，其中包括修建長度為25.5 km、容積為757萬m3 的深隧調(diào)蓄設(shè)施。2010年，該市提出采用雨洪管理綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，決定放棄修建深隧，改為林克閏溪河道治理，恢復(fù)河道自然狀態(tài)，修建濕地公園和調(diào)蓄綠地等綠色設(shè)施。與排水深隧調(diào)蓄方案比較，工程造價減少了1.5億美元，節(jié)約了大量土地資源。

紐約市于2005年計劃修建2條造價分別為13億和8億美元的排水深隧調(diào)蓄設(shè)施。近年來，該市積極探索綠色發(fā)展道路，將2個大型深隧項目推遲實施，首先興建一系列綠色雨洪調(diào)節(jié)設(shè)施，并改建和新建一批雨水管網(wǎng)，吸納蓄滯10%不透水地面的25 mm初雨，每年將雨污溢流總量減少568萬m3 。紐約市政府期望這些新型綠色雨洪調(diào)節(jié)設(shè)施能夠完全替代原計劃的深隧調(diào)蓄項目。綠色雨洪調(diào)節(jié)設(shè)施建設(shè)費用與原計劃的深隧調(diào)蓄方案相比將節(jié)省投資14億美元。

首都華盛頓特區(qū)于2005年制定計劃，在2005~2025年間投資26億美元，修建3條總長達21 km的排水深隧以及其他設(shè)施，將雨污溢流降低96%。2013年初，特區(qū)提出將原計劃中的一條蓄水容積為3.6萬m3 的深隧取消，將另一條深隧容積從22萬m3 減至11萬m3 。取而代之的是在部分區(qū)域?qū)嵤┯晡鄯至鞲脑旌徒ㄔO(shè)綠色雨洪管理設(shè)施。

費城于2009年制定計劃，修建3條排水深隧，總長為45 km，直徑為4.5～10.5 m。隨后，該市開始綠色雨洪基礎(chǔ)設(shè)施的研究和探索，將計劃中的深隧工程改為工程造價為16.7億美元的綠色雨洪管理基礎(chǔ)設(shè)施，包括河道治理、綠色屋頂、生態(tài)花壇、透水路面、城市公園及開放空間綠地，可在今后的25年間，將城市中1/3的不透水地表變?yōu)橥杆�鋪面或綠地，能夠吸納儲存25 mm的降雨量。

此外，許多已經(jīng)修建了深隧的城市，如密爾沃基、印第波利斯、克利夫蘭、奧馬哈、芝加哥等，也在積極探索和實施綠色城市排水系統(tǒng)建設(shè)的新型技術(shù)方法。

3 深隧設(shè)施功能和規(guī)模的商榷

國內(nèi)多數(shù)城市在深隧工程規(guī)劃設(shè)計中，將內(nèi)澇防治和初期雨水污染控制兩個功能并列，期望“一舉兩得”。但是，我們知道，初期雨水調(diào)節(jié)池是蓄存初期降雨量，目的是控制初期雨水污染，而內(nèi)澇防治的雨水調(diào)節(jié)池是蓄存降雨峰值流量，保證調(diào)蓄池下游管渠不產(chǎn)生溢流。顯然，兩者是不同時段產(chǎn)生的流量，水質(zhì)是不相同的，對調(diào)蓄池的功能要求也是不同的。“一舉兩得”的深隧設(shè)施能夠發(fā)揮初期雨水調(diào)節(jié)和初期雨水污染控制的功能，但初期雨水之后的降雨量可能根本不是引起溢流和內(nèi)澇的降雨峰值流量，流入深隧設(shè)施可能就是多余了，是極大的建設(shè)工程浪費和運行能源浪費。資料表明，我國南方城市中心城區(qū)內(nèi)澇一般只在特大暴雨及江河高潮位等極端條件匯合的情況下發(fā)生，而在某些城市的工程論證數(shù)據(jù)中，城市內(nèi)澇和道路積水的嚴重程度出現(xiàn)了比較明顯的放大。因為深隧工程是百年大計甚至千年大計，降雨峰值流量的調(diào)蓄容積計算應(yīng)該力求準確無誤。

筆者認為，在初期雨水調(diào)蓄容積之后的連續(xù)降雨量，一般不會引起管道溢流和城市內(nèi)澇，應(yīng)該盡可能排入地面水體，可以明顯減小調(diào)節(jié)容積，有效節(jié)約建設(shè)費用和運行成本。如果只考慮初期雨水調(diào)蓄功能，根據(jù)工程設(shè)計標準，計算得出服務(wù)區(qū)內(nèi)初期雨水調(diào)蓄總?cè)莘e可以大幅度減小，應(yīng)該有可能采用分散的地面式調(diào)蓄池，而不需要深隧調(diào)蓄設(shè)施。

4 提高城市排水標準的關(guān)鍵在現(xiàn)有排水管網(wǎng)的更新改造

在我國現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)中，由于排水管網(wǎng)設(shè)計標準較低的原因，近年來頻繁發(fā)生的城市內(nèi)澇和河道污染的問題越來越受到全社會的關(guān)注。深入現(xiàn)場觀察可以發(fā)現(xiàn)，部分道路發(fā)生積水是由路面排水口泄水不暢引起的，通過掀開井蓋，就能排除積水，部分道路積水是低洼積水，應(yīng)該局部加強排水，部分道路積水是由于管徑偏小所致。因此，現(xiàn)有管網(wǎng)的升級改造仍然是需要首先面對的問題，淺層管網(wǎng)仍然是收集雨水的第一重要環(huán)節(jié)，是深隧設(shè)施不能替代的。如果不進行淺層管網(wǎng)的升級改造和擴建，即使深隧設(shè)施已經(jīng)建設(shè)完成，雨污水仍然不能順利流入深隧設(shè)施。因此，在深隧調(diào)蓄工程規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)該首先提出淺層管網(wǎng)的升級改造方案，特別是應(yīng)用自然生態(tài)保護發(fā)展理念，綜合論證地區(qū)排水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)方案，有可能得出比深隧調(diào)蓄設(shè)施更加科學(xué)合理的技術(shù)方案。

另外一個被忽視的問題，就是合流制排水管網(wǎng)中存在地下水滲入現(xiàn)象，分流制排水管網(wǎng)中同時存在地下水滲入和雨污混接現(xiàn)象。在降雨之前，管網(wǎng)中可能存在大量地下水，同時存在污染物沉積。這樣，在降雨量比較小時，首先進入深隧的是污染物濃度相對較低的地下水;當降雨量增大時，管網(wǎng)流速加大，管底沉積污染物泛起，污染物濃度達到最高值，但深隧可能已經(jīng)充滿，需要開啟水泵排入江河水體，反而加重了河道污染，還浪費了能源。這種情況的發(fā)生，應(yīng)該引起高度重視，在規(guī)劃設(shè)計中需要詳細論證和計算�？梢哉J為，排水管網(wǎng)中污染物的主要來源是排水管網(wǎng)中的污染物沉積，應(yīng)當建立經(jīng)常性管網(wǎng)清淤和管理制度，在不降雨的時候盡可能清理和沖洗排水管網(wǎng)中的污染沉積物，能夠有效減少污染排放，達到減少雨水污染物排放和提高污水處理廠處理效率等多重效果。

5 深隧工程規(guī)劃應(yīng)加強環(huán)境影響評價

《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》第八條規(guī)定“工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)、能源、水利、交通、城市建設(shè)、旅游、自然資源開發(fā)的有關(guān)專項規(guī)劃(以下簡稱專項規(guī)劃)，應(yīng)當在該專項規(guī)劃草案上報審批前，組織進行環(huán)境影響評價，并向?qū)徟�該專項�?guī)劃的機關(guān)提出環(huán)境影響報告書”。

環(huán)境影響報告書應(yīng)當包括下列內(nèi)容：①實施該規(guī)劃對環(huán)境可能造成影響的分析、預(yù)測和評估。②預(yù)防或者減輕不良環(huán)境影響的對策和措施。③環(huán)境影響評價的結(jié)論。

深隧技術(shù)方案可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生下列負面影響：

(1)深隧工程將服務(wù)區(qū)域內(nèi)很大部分年降雨量匯入地下深隧，再經(jīng)過提升后遠距離輸送及處理后排放，有可能減少區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境補水量，損害區(qū)域地面及地下自然生態(tài)及地質(zhì)環(huán)境。

(2)深隧的建設(shè)和運行耗用大量材料和能源，如果折算成CO2排放量，可能遠遠超過水污染造成的損害，違背節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展目標。應(yīng)當進行材料、能源的碳排放量計算和環(huán)境影響評價。

(3)深隧設(shè)施的埋設(shè)深度可能穿越地下水承壓含水層，存在地下水污染隱患。

(4)城市地下空間資源寶貴，如此大面積和大規(guī)模地用于雨水調(diào)蓄設(shè)施，成為橫跨城市中心區(qū)域的地下屏障，對城市未來的環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有嚴重影響，代價可能非常高昂。

(5)深隧是一項生命周期長久的工程設(shè)施，運行可靠性和安全性評價和安全隱患估計十分重要。

(6)深隧中座和排出的氣體對區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量、居民生活和健康應(yīng)當進行嚴格的環(huán)境影響評價，廣泛聽取意見。

深隧作為城市排水規(guī)劃的重要內(nèi)容，應(yīng)該進行規(guī)劃階段的環(huán)境影響評價。然而，某些城市采用環(huán)境影響評價表對深隧進行的環(huán)境影響評價，好像是將深隧當做排水管道一樣，認為影響不大，評價程序簡單膚淺。建議給予深入科學(xué)分析和全面環(huán)境影響評價。

6 結(jié)語

深隧設(shè)施是城市內(nèi)澇防治和水污染控制的新型工程技術(shù)，工程量巨大，投資費用昂貴，能源消耗和運行費用高，空間資源占用多。應(yīng)當積極貫徹實施“十九大”報告精神，樹立生態(tài)文明建設(shè)綠色發(fā)展的國家發(fā)展理念，形成我國新時期發(fā)展和建設(shè)的創(chuàng)新模式，并應(yīng)進一步全面論證和科學(xué)決策，得出更加科學(xué)合理的工程方案，為子孫后代造福。建議廣泛開拓思路，開發(fā)和應(yīng)用智慧城市排水系統(tǒng)和城市設(shè)施精細化管理技術(shù)，建立常態(tài)化管網(wǎng)清淤和清洗維護制度，使城市內(nèi)澇和初期雨水污染得到有效降低和控制，實現(xiàn)節(jié)約資源，保護生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標。

原標題:關(guān)于深層調(diào)蓄管道在排水系統(tǒng)中應(yīng)用的若干思考