1.1 城市供排水廠用地緊缺

隨著城市人口的增加和社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活飲用水的水量和水質(zhì)要求不斷提高，供水廠面臨改擴(kuò)建及新建的需求。污水處理廠的建設(shè)規(guī)模隨供水規(guī)模一同增加，同時(shí)人們對(duì)美好生活環(huán)境的向往也促使污水處理廠不斷升級(jí)改造，提高尾水水質(zhì)，改善水環(huán)境，因此污水處理廠同樣面臨著改擴(kuò)建及新建的需求。供排水廠對(duì)建設(shè)用地的需求不斷增加。

在土地資源緊缺的城市用地范圍內(nèi)，為供排水廠提供充足的建設(shè)用地，存在一定困難，因此建在城市的供排水廠需要具備用地集約的特質(zhì)。

1.2  鄰避效應(yīng)影響周邊發(fā)展

傳統(tǒng)污水處理廠的廠區(qū)環(huán)境較差，生產(chǎn)過程中的噪聲、臭味和有害病菌等會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而影響所在地區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為緩解鄰避效應(yīng)，早期的污水處理廠多建在城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)。隨著城市的發(fā)展和擴(kuò)大，原有區(qū)域逐漸變?yōu)槿藛T聚集、以辦公居住和商業(yè)為主體的新城區(qū)，這些污水處理廠逐漸被高樓大廈、繁華市區(qū)包圍，其鄰避效應(yīng)是不容回避的問題，也是政府和居民心中的痛點(diǎn)。天津紀(jì)莊子污水處理廠1984年竣工投運(yùn)，處理規(guī)模為26萬m³/d，是當(dāng)時(shí)全國第一座大型城鎮(zhèn)污水處理廠，廠址當(dāng)時(shí)位于一片農(nóng)田之間，遠(yuǎn)離市區(qū)。隨著城市的發(fā)展，廠區(qū)周邊逐漸變得繁華，在處理廠多次改造之后依然不斷收到關(guān)于噪聲和臭氣相關(guān)的投訴，同時(shí)該用地置換為房地產(chǎn)項(xiàng)目之后可以創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，最終該廠于2014年遷建。

在土地資源緊缺的城市用地范圍內(nèi)，污水處理廠需要具備環(huán)境友好、社區(qū)友好的特質(zhì)，才能與城市長期共存發(fā)展。

1.3  因地制宜建設(shè)地下水廠

提高城市土地利用率、實(shí)現(xiàn)城市的集約化立體開發(fā)成為解決城市用地緊張的重要途徑。結(jié)合水廠所在區(qū)域城市規(guī)劃、地區(qū)更新和建設(shè)需求，滿足污水處理、再生水回用、城市高質(zhì)量發(fā)展等一系列要求，因地制宜建設(shè)地下供排水廠成為一種較好的技術(shù)選擇。地下供排水廠是將傳統(tǒng)地上供排水廠平鋪式的布置方式改為豎向疊合式，并布置于地面下，一方面節(jié)省占地，有利于地上空間與周邊用地協(xié)調(diào)銜接和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)土地資源的集約化利用，另一方面將敏感設(shè)施消隱在地面下，可明顯緩解鄰避效應(yīng)。對(duì)于地下供排水廠的地上空間，在規(guī)劃允許的前提下可進(jìn)行開發(fā)，滿足城市發(fā)展和更新的其它空間需求，惠及周邊，使整個(gè)地塊以一種更加環(huán)境友好的方式存在于城市中，變痛點(diǎn)為亮點(diǎn)，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的理念。

國內(nèi)現(xiàn)況的地下供排水廠多數(shù)是受到用地限制或者周邊現(xiàn)況環(huán)境影響，建在地下有利于地面空間的綜合開發(fā)和利用，提升城市品質(zhì)和土地效能；個(gè)別是受到地形、地勢(shì)影響，建在地下的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于地上。一般情況根據(jù)操作層高程與地面高程的相對(duì)關(guān)系區(qū)分建設(shè)形式，其中處理區(qū)和操作層均位于室外地坪以下，且操作層的上方有一定厚度覆土，稱為全地下的建設(shè)形式；處理區(qū)位于室外地坪下，操作層高程高于室外地坪，操作層上方有一定厚度覆土，稱為半地下的建設(shè)形式。

1.3.1 北京槐房再生水廠

為緩解北京南城污水處理壓力，改善地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量，槐房再生水廠的建設(shè)需求非常迫切。再生水廠處理規(guī)模為60萬m³/d，出水水質(zhì)執(zhí)行北京地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/890—2012）B標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)污泥進(jìn)行減量化、無害化和資源化處理。

在方案初期，擬采用地上廠的建設(shè)模式。由于再生水廠規(guī)模大，且污水和污泥的處理標(biāo)準(zhǔn)高，需要較大的占地面積，導(dǎo)致在征地拆遷過程中遇到較多困難，加之市民反對(duì)等因素影響，再生水廠幾易廠址，最終選址確定在槐房，用地依舊緊張，無法滿足地上污水處理廠的布置需求。該廠址范圍是北京西南楔形通風(fēng)綠地的一部分，周邊也為現(xiàn)況城市公園綠地。廠址緊鄰小龍河的發(fā)源地，18世紀(jì)30年代為“一畝泉”的濕地景觀。綜合考慮用地條件、規(guī)劃用地性質(zhì)、周邊環(huán)境特點(diǎn)以及用地歷史風(fēng)貌，最終確定將槐房再生水廠絕大部分水區(qū)構(gòu)筑物緊湊布置于地下，在地下空間的上部建設(shè)濕地公園，還原水廠用地范圍“一畝泉”的歷史風(fēng)貌，同時(shí)與周邊環(huán)境做到完美融合，具有很好的社會(huì)和環(huán)境效益。

圖1 槐房再生水廠鳥瞰

1.3.2 南寧沙江河水質(zhì)凈化廠

沙江河水質(zhì)凈化廠近期建設(shè)規(guī)模為5萬m³/d，遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模為10萬m³/d，選址位于規(guī)劃沙江路、規(guī)劃物流大道跨沙江河橋，以及沙江河所圍成的地塊內(nèi)。

地塊周邊的規(guī)劃道路與沙江河河岸高程差接近7m。如果建設(shè)常規(guī)的地上污水處理廠，廠區(qū)豎向高程依據(jù)河岸高程及河道水位等綜合確定，廠區(qū)地坪將與周邊道路有較大高差。雖然廠區(qū)與道路的高差可通過高擋墻來解決，但投資高、景觀效果較差，河岸、污水處理廠和道路被污水處理廠分割為較為獨(dú)立的三部分，環(huán)境融合度較差。如果污水處理廠地坪與周圍道路順接且能對(duì)外開放，則城市居民的活動(dòng)范圍可以延伸至河岸周邊。將廠區(qū)地面打造為休閑娛樂的生態(tài)公園，同時(shí)地面建筑風(fēng)格與河岸景觀相互交融，污水處理設(shè)施消隱在腳下，能夠明顯提高污水處理廠的環(huán)境友好性，提高整個(gè)區(qū)域的景觀效果。由于充分利用了道路和河岸的地形高差，相對(duì)于建在地上的方案，這種挖填結(jié)合的地下污水處理廠方案還可減少工程的挖填方量，有利于項(xiàng)目自身的土方平衡，較大幅度節(jié)省工程投資。綜合考慮地塊特點(diǎn)、投資及運(yùn)行成本，最終確定建設(shè)成為半地下污水處理廠。

2.1 國內(nèi)外地下供水廠

2.1.1 國外

國外地下供水廠的工程案例主要集中在北美和歐洲等發(fā)達(dá)國家，總體而言地下供水廠發(fā)展較為平穩(wěn)，數(shù)量遠(yuǎn)不及地下污水處理廠。

2.1.2 國內(nèi)

作為城市生命線系統(tǒng)的重要組成部分，城市供水系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及建設(shè)首先應(yīng)保障安全，在供水廠選址時(shí)更多考慮的是避免周邊環(huán)境對(duì)供水廠安全產(chǎn)生影響，且供水廠對(duì)周邊社會(huì)的生產(chǎn)和生活影響相對(duì)較小，基于防洪、供電等安全性、合理性，綜合考慮工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，目前城市供水廠主要采用地上建設(shè)的方式。隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，城市建設(shè)用地、韌性、景觀生態(tài)等多種因素共同推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向地下空間發(fā)展，地下供水廠的建設(shè)需求也逐漸顯現(xiàn)。

�？诮瓥|新區(qū)高品質(zhì)飲用水項(xiàng)目作為全國首座地下供水廠，總規(guī)模60萬m³/d，近期設(shè)備安裝規(guī)模為20萬m³/d，2020年6月開工，目前處于建設(shè)過程中。鑒于廠址東臨�？诿捞m國際機(jī)場，西臨南渡江，地理位置優(yōu)越，商業(yè)價(jià)值大，同時(shí)處在臺(tái)風(fēng)的影響范圍內(nèi)，因此借鑒地下污水處理廠的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，將供水廠建在地下，地面綜合開發(fā)。

2.2 國內(nèi)外地下污水處理廠

2.2.1 國外

歐洲、美國、日本和韓國等發(fā)達(dá)國家或地區(qū)，建設(shè)地下污水處理廠起步較早，目前已經(jīng)趨于穩(wěn)定。建設(shè)地下污水處理廠，多因?yàn)檫x址位于城中心或者對(duì)風(fēng)貌景觀有較高要求的地區(qū)，建在地上會(huì)對(duì)于周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響；也有部分污水處理廠是因?yàn)榕潘�管網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，建在地下的整體經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。國外地下污水處理廠的建設(shè)充分考慮了社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)因素，適用于特定的選址條件和排水系統(tǒng)。位于城中心的地下污水處理廠，地面空間多開發(fā)為公園或者運(yùn)動(dòng)場；位于山洞或者沿海景區(qū)的地下污水處理廠，地面空間多維持現(xiàn)況的景觀特色。

2.2.2 國內(nèi)

我國地下污水處理廠起步相對(duì)較晚，近些年發(fā)展迅速。香港赤柱污水處理廠于1995年投運(yùn)，臺(tái)北內(nèi)湖污水處理廠于2002年投運(yùn)。內(nèi)地和大陸最早投運(yùn)的地下污水處理廠為北京的天堂河污水處理一期工程，于2009年投運(yùn)，深圳、青島、廣州、昆明等地的地下污水處理廠在2010年之后相繼投產(chǎn)運(yùn)行。近些年，地下污水處理廠在國內(nèi)各大城市明顯呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，“十三五”期間更是呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，建設(shè)數(shù)量和總體規(guī)模在世界范圍處于領(lǐng)先地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)地下污水處理廠的建設(shè)情況如下：

建設(shè)形式：全地下污水處理廠居多。

地面開發(fā)形式：多數(shù)開發(fā)為景觀花園和運(yùn)動(dòng)公園，成為城市的公共空間，個(gè)別建設(shè)成盈利性質(zhì)的商業(yè)綜合體或停車場。

污水處理工藝：早期多采用MBR工藝，后期較多采用改良AAO工藝。

出水標(biāo)準(zhǔn)：多執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）準(zhǔn)Ⅳ類、甚至更為嚴(yán)格的地方水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足大部分再生水回用的水質(zhì)需求。

污泥處理處置：污泥處理多采用濃縮脫水工藝，脫水后外運(yùn)處置。

2.3 地下供排水廠的特點(diǎn)

2.3.1 節(jié)省水廠用地

地下供排水廠用地集約，在占地面積不能解決平鋪式的布置需求時(shí)，可充分利用地下空間，豎向上多次疊合，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下解決所有建構(gòu)筑物的空間需求，因此地下供排水廠相對(duì)于傳統(tǒng)的地上供排水廠，可節(jié)約用地，釋放土地資源，減小征地拆遷的難度。

2.3.2 緩解鄰避效應(yīng)

地下供排水廠在噪聲和臭味的控制上明顯優(yōu)于地上供排水廠，大量的建構(gòu)筑物消隱于地下，更有利于消除人們?cè)谛睦砩系呐懦飧�，緩解鄰避效�?yīng)。

地下供排水廠在地面上可提供較為連續(xù)且平整的用地，用來彌補(bǔ)城市功能的缺失，例如增加城市的綠化節(jié)點(diǎn)，或提供公共開敞空間，滿足人們對(duì)美好生活的需求，改善城市生態(tài)環(huán)境。

2.3.3 優(yōu)化系統(tǒng)布局

供排水廠就近建設(shè)于服務(wù)片區(qū)，有利于系統(tǒng)優(yōu)化。對(duì)于經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且用地緊張的城市，建設(shè)地下供排水廠更有利于項(xiàng)目的落地實(shí)施。

供水廠就近建設(shè)于服務(wù)片區(qū)，不僅節(jié)省供水管網(wǎng)投資，還有利于保證管網(wǎng)、尤其是管網(wǎng)末稍的供水水質(zhì)，提高供水安全性。供水管線的縮短有利于消毒劑投加量的削減，從而減少消毒副產(chǎn)物的生成，提高水質(zhì)安全性，降低運(yùn)行成本。

近些年，人們對(duì)污水處理廠的認(rèn)知逐漸發(fā)生變化，污水處理廠正在轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源廠，為城市提供水、熱等資源。污水處理廠就近建設(shè)于服務(wù)片區(qū)，有利于減少污水干線和再生水管網(wǎng)的工程量，便于污水的處理和資源化利用。2021年，國家發(fā)展改革委聯(lián)合多部委印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》，提出應(yīng)以現(xiàn)有污水處理廠為基礎(chǔ)，合理布局再生水利用基礎(chǔ)設(shè)施。實(shí)施過程中，常通過污水處理廠的提標(biāo)改造，將污水處理成再生水，通過再生水管網(wǎng)將高品質(zhì)出水用于城市的河道補(bǔ)水、工業(yè)用水和雜用水等。目前我國污水的資源化利用率較低，很大程度與污水處理廠建在郊區(qū)，配套的再生水管網(wǎng)尚未建設(shè)有關(guān)。2022年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和生態(tài)環(huán)境部等發(fā)布的《深入打好城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》提出，結(jié)合城市組團(tuán)式發(fā)展，采用分布與集中相結(jié)合的方式，加快補(bǔ)齊污水處理設(shè)施缺口。對(duì)于經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且用地緊張的城市，地下污水處理廠將有利于分布式污水處理的推進(jìn)。

2.3.4 建設(shè)運(yùn)行成本高

地下供排水廠的建設(shè)成本高于地上供排水廠。地下供排水廠的建構(gòu)筑物埋深和基坑深度大于地上供排水廠，導(dǎo)致在基坑支護(hù)、結(jié)構(gòu)抗浮和結(jié)構(gòu)厚度等方面的成本明顯增加。地下空間存在采光差、環(huán)境密閉和濕熱的問題，對(duì)于各種設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)材料的性能要求高，對(duì)照明、通風(fēng)、消防等系統(tǒng)的配置要求高，建設(shè)成本高。除此之外，污水處理廠的地下空間還存在有毒和腐蝕性氣體容易聚集的特點(diǎn)，對(duì)除臭和通風(fēng)系統(tǒng)有著更高的配置要求，建設(shè)成本隨之增加。

地下供排水廠的運(yùn)行成本高于地上供排水廠。地下空間較為密閉，自然采光和自然通風(fēng)的效果差，為確保巡檢人員的安全，地下供排水廠對(duì)照明和通風(fēng)除臭的要求較高，從而導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行電耗高，這是地下供排水廠的運(yùn)行成本高于地上供排水廠的主要原因。

2.3.5 風(fēng)險(xiǎn)防控任務(wù)重

除了地上供排水廠存在的所有風(fēng)險(xiǎn)防控任務(wù)之外，地下供排水廠一方面還需重視超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪澇災(zāi)害以及自身運(yùn)行故障導(dǎo)致被淹的風(fēng)險(xiǎn)問題，另一方面要重視地下空間巡檢人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)防控問題。地下供排水廠對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)維都提出了較高的風(fēng)險(xiǎn)防控要求。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展

隨著地下污水處理廠在國內(nèi)的發(fā)展，近幾年相關(guān)的指南和導(dǎo)則等陸續(xù)頒布，標(biāo)準(zhǔn)體系日趨完善。

《城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)地技術(shù)導(dǎo)則》（T/CECS 511—2018，以下簡稱《導(dǎo)則》）由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布，2018年6月1日起正式實(shí)施�！秾�(dǎo)則》明確了污水處理廠節(jié)地的關(guān)鍵因子，提出構(gòu)（建）筑物之間疊加、構(gòu)（建）筑與綠化疊加等形式的豎向強(qiáng)化節(jié)地技術(shù)，減少污水處理廠的用地，為污水處理廠進(jìn)入地下進(jìn)行了鋪墊。

《地下式城鎮(zhèn)污水處理廠工程技術(shù)指南》（T/CAEPI 23—2019，以下簡稱《指南》）由中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布，2020年1月起正式實(shí)施�！吨改稀芬�(guī)定了地下式城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)等方面的技術(shù)要求，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白。《指南》提出，位于用地緊張地區(qū)、人口稠密地區(qū)或環(huán)境敏感區(qū)等的建設(shè)項(xiàng)目，宜選擇建設(shè)地下式污水處理廠。地面層的設(shè)計(jì)建設(shè)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧地下廠區(qū)，與生態(tài)綜合體有機(jī)結(jié)合，可進(jìn)行景觀生態(tài)、公共服務(wù)、能源回收等多種模式的綜合利用。

《城鎮(zhèn)地下式污水處理廠技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 729—2020，以下簡稱《規(guī)程》）由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布，2021年1月1日起正式實(shí)施�！兑�(guī)程》以工程設(shè)計(jì)為主，著重解決地下污水處理廠工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、除臭、電氣、自控等多專業(yè)技術(shù)難題，并對(duì)施工驗(yàn)收和運(yùn)營維護(hù)提出了相應(yīng)要求�！兑�(guī)程》提出，地下式污水處理廠建設(shè)形式應(yīng)根據(jù)地塊開發(fā)要求、地面使用功能、經(jīng)濟(jì)能力、水文及工程地質(zhì)條件、排水管網(wǎng)進(jìn)水高程和排放水位等統(tǒng)籌規(guī)劃，宜采用半地下式污水處理廠設(shè)計(jì)。

《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014—2021）要求，當(dāng)污水處理廠位于用地非常緊張、環(huán)境要求高的地區(qū)，可采用地下或半地下污水處理廠的建設(shè)方式，但應(yīng)進(jìn)行充分的必要性和可行性論證。

各地方也在開展針對(duì)地域特點(diǎn)的地方標(biāo)準(zhǔn)編制工作，例如浙江省住建廳于2020年6月發(fā)布了《地埋式城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，用于指導(dǎo)浙江省地埋式城鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計(jì)、施工和工程驗(yàn)收；北京市2021年發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)《地下再生水廠運(yùn)行及安全管理規(guī)范》（DB11/T 1818—2021），規(guī)定了地下再生水廠運(yùn)行、安全以及應(yīng)急管理要求；目前北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《地下式污水處理廠技術(shù)規(guī)程》正在編制中。

3.1 集約化綜合節(jié)地技術(shù)

地下供排水廠適用于占地受限的項(xiàng)目，且地下空間的土建費(fèi)用高，因此應(yīng)采用集約化的總體布置、節(jié)約占地的處理工藝和高度集成的裝備，有利于減少平面占地和地下箱體的空間，從而節(jié)約土地資源和建設(shè)運(yùn)行成本。

綜合考慮工藝流程、構(gòu)筑物埋深、設(shè)備設(shè)施管理的便利性，充分利用地形，將相鄰工藝流程、相近埋深、有共同除臭需求或集中用電負(fù)荷的處理構(gòu)筑物組團(tuán)布置，是壓縮建構(gòu)筑物間距的重要途徑。處理構(gòu)筑物采用矩形，有利于組團(tuán)布置的實(shí)現(xiàn)。在各系列處理構(gòu)筑物之間設(shè)置綜合管廊，也可明顯壓縮構(gòu)筑物的間距。

在技術(shù)和規(guī)劃允許的基礎(chǔ)上，將地下供排水廠的地面空間進(jìn)行開發(fā)利用，在同一地塊滿足區(qū)域發(fā)展的多層面需求，實(shí)現(xiàn)土地的集約化利用。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)

3.2.1 防澇及防淹技術(shù)

為避免洪澇災(zāi)害對(duì)地下供排水廠的運(yùn)行產(chǎn)生影響，應(yīng)結(jié)合城市總體規(guī)劃和防洪排澇規(guī)劃，采取嚴(yán)于所在區(qū)域的防洪標(biāo)準(zhǔn)，合理確定地下供排水廠的位置、地下空間的進(jìn)出口、外部地面控制高程等，并建立應(yīng)對(duì)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)急管理預(yù)案和保障措施，保證地下供排水廠在極端氣象條件下不被淹，基本功能不喪失，不出現(xiàn)重大財(cái)產(chǎn)損失，避免人員傷亡。

為避免系統(tǒng)運(yùn)行故障導(dǎo)致地下空間被淹，應(yīng)根據(jù)工藝流程、設(shè)備型式以及地下空間布置的特點(diǎn)，針對(duì)防淹的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域設(shè)置限流設(shè)施、溢流裝置、閘門、速閉閘門、排澇泵房等多級(jí)屏障，并建立事故應(yīng)急預(yù)案，確保生命和財(cái)產(chǎn)安全。

3.2.2 防火及防災(zāi)技術(shù)

在進(jìn)行地上地下空間布局時(shí)，需要將火災(zāi)危險(xiǎn)性高、存在易燃易爆品等的建構(gòu)筑物布置在地面上，例如液氧儲(chǔ)罐、臭氧制備間、臭氧接觸池、污泥消化池、甲醇加藥間等。地下空間布置火災(zāi)危險(xiǎn)性低的建筑物和水處理單元。地下空間的防火分區(qū)可結(jié)合具體的布置方式確定，重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)設(shè)防。

當(dāng)?shù)厣峡臻g設(shè)置公共開放區(qū)域時(shí)，應(yīng)注意設(shè)置緩沖帶，有效隔離生產(chǎn)與外界活動(dòng)，避免游人誤入生產(chǎn)區(qū)，確保生產(chǎn)的有序進(jìn)行和游人的人身安全。

3.2.3 通風(fēng)及除臭技術(shù)

由于地下空間較為濕熱，為保障巡檢人員的人身安全和機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，應(yīng)確保地下空間的環(huán)境質(zhì)量，做好通風(fēng)。在正常運(yùn)行情況下，采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)協(xié)同運(yùn)行，事故應(yīng)急情況下采用機(jī)械送排風(fēng)。一方面盡量采用自然通風(fēng)，另一方面應(yīng)采用機(jī)械送風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)的全面通風(fēng)方式彌補(bǔ)自然通風(fēng)的不足。

由于地下污水處理廠還存在臭氣和有毒有害氣體的控制問題，在通風(fēng)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)做好散發(fā)臭氣和有毒有害氣體設(shè)施的密封和除臭工作。除臭系統(tǒng)可與通風(fēng)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，降低通風(fēng)系統(tǒng)的工作強(qiáng)度。

3.2.4 監(jiān)控及巡檢技術(shù)

為有效控制安全風(fēng)險(xiǎn)，地下空間需要配備完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和有毒有害氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等，并建立相關(guān)的聯(lián)動(dòng)響應(yīng)機(jī)制，避免安全事故的發(fā)生。確保在事故發(fā)生的第一時(shí)間可采取應(yīng)急措施，有效控制和減輕事故造成的危害。

可運(yùn)用地下空間定位系統(tǒng)結(jié)合智能門禁，防止游人誤入。實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)出廠內(nèi)重要區(qū)域的人員情況及在地下空間的具體位置，確保人身安全。

為從根本上降低巡檢人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量減少人員進(jìn)入地下空間，提高供排水廠的自動(dòng)化和智能化程度，采用機(jī)器人巡檢代替人工巡檢。

3.3 施工建造技術(shù)

工程地質(zhì)條件和工程環(huán)境限制是地下供排水廠施工建造方式的主要影響因素。深基坑、復(fù)雜地層、高地下水位、周圍既有工程保護(hù)、軟弱地基等特殊工程條件，使得每一個(gè)工程的施工都有其獨(dú)特的施工工法組合和精細(xì)組織。

3.3.1 基坑支護(hù)

地下供排水廠的布局可分為集合式和隧道式。在用地緊張的平原地區(qū)，通常采用集合式地下空間結(jié)構(gòu)，各種處理構(gòu)筑物采取大體積箱體的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。在用地相對(duì)寬松的山地地區(qū)，可采用隧道式地下空間結(jié)構(gòu)，充分利用巖土結(jié)構(gòu)特性，將處理構(gòu)筑物布置于隧道空間。

地下供排水廠基礎(chǔ)埋深大，半地下的基礎(chǔ)埋深大約在地面下10~15m，全地下的基礎(chǔ)埋深大約在地面下15~20m，明挖施工的基坑支護(hù)工程為超危大工程，對(duì)施工提出了更嚴(yán)格的要求。

集合式地下供排水廠平面尺寸較大，最小邊長從數(shù)十米到數(shù)百米。豎向布置一般由構(gòu)筑物管廊層和操作層組成，構(gòu)筑物管廊層層高根據(jù)工藝需求確定，一般為6~9m，操作層層高一般為5~6m。操作層屋頂覆土厚度一般為0.5~3m，常見覆土厚度為1.5m，可滿足絕大多數(shù)綠植的種植要求。施工建造一般采用明挖施工，由于基坑平面尺寸大，豎向?qū)痈咻^大且結(jié)構(gòu)內(nèi)部墻板構(gòu)件多，空間關(guān)系復(fù)雜，缺乏設(shè)置支撐及施工換撐的條件，導(dǎo)致內(nèi)撐支護(hù)方案造價(jià)高、施工周期長，目前多采用無支撐支護(hù)型式，如樁錨支護(hù)、雙排樁支護(hù)、分級(jí)支護(hù)等。

現(xiàn)有沉井施工技術(shù)的平面尺寸可達(dá)到50~70m，可滿足小型供排水廠的空間需求，因此小型供排水廠采用沉井施工方案，相較傳統(tǒng)基坑支護(hù)方案可顯著降低工程投資。

3.3.2 箱體抗浮

由于地下供排水廠地下箱體的體積大，自重輕，多數(shù)工程都需要解決抗浮問題。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用自重加配重、抗浮樁、抗浮錨桿等工程措施，對(duì)工程投資影響較大。

由于地下供排水廠在構(gòu)筑物正常滿水運(yùn)行條件下基本能夠滿足結(jié)構(gòu)抗浮需求，且構(gòu)筑物全部空池與地下水位達(dá)到抗浮水位工況同時(shí)出現(xiàn)的概率較低，因此可以通過運(yùn)營管理措施緩解抗浮問題，減少抗浮工程措施的投資，例如在地下水位較高時(shí)且運(yùn)行過程需要構(gòu)筑物放空時(shí)，可通過主動(dòng)降低地下水水位的方式，保證結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定。運(yùn)營管理的抗浮措施對(duì)人工管理的依賴性強(qiáng)，會(huì)增加水廠運(yùn)營的工作量和安全風(fēng)險(xiǎn)，因此該管理措施的推廣，需要在建造中加入自動(dòng)化水位監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，提高運(yùn)行的可靠性，從而降低工程建設(shè)中的抗浮工程措施費(fèi)。

3.3.3 結(jié)構(gòu)防腐

由于地下空間較為濕熱，存在臭氣、有毒有害和腐蝕性氣體，外加腐蝕性化學(xué)藥劑的使用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被腐蝕的概率明顯增加。

由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的維護(hù)檢修較為困難，因此建設(shè)過程中對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性、抗?jié)B、防水性能等提出了更高的技術(shù)要求。高性能混凝土、新型防腐、防水材料，在地下供排水廠的應(yīng)用逐漸增多。

3.3.4 預(yù)制裝配

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)對(duì)于縮短建造工期、提高工程質(zhì)量、促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、綠色建造技術(shù)的發(fā)展有重要意義。

受限于地下結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，現(xiàn)況地下供排水廠主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)存在較大的技術(shù)難度，且經(jīng)濟(jì)性較差，但內(nèi)部的操作層平臺(tái)板、屋面板、構(gòu)筑物管廊內(nèi)部導(dǎo)流墻、隔墻等采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.1 政策驅(qū)動(dòng)推廣應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且用地緊張的城市，因地制宜建設(shè)地下供排水廠，在提升城市供排水設(shè)施水平的同時(shí)，有效緩解面臨的困難和不足，具有較好的應(yīng)用前景。

近些年建設(shè)的地下污水處理廠，發(fā)揮的社會(huì)效益和環(huán)境效益逐漸被社會(huì)各界認(rèn)可和接受，在一些地區(qū)已經(jīng)成為地方政府大力推薦的建設(shè)模式。

2017年，廣州市出臺(tái)了《廣州市水務(wù)局關(guān)于市政污水處理廠建設(shè)模式及出水標(biāo)準(zhǔn)的通知》，要求中心城區(qū)內(nèi)新建、改建的市政污水處理廠原則上采用地埋生態(tài)型污水處理廠的建設(shè)模式，其余區(qū)域參照?qǐng)?zhí)行。

2020年5月，浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)管理工作的指導(dǎo)意見》，提出經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、用地緊張的市縣，2020年6月30日之后立項(xiàng)建設(shè)的5萬m³/d（含）以上規(guī)模的城市污水處理廠原則上要采取地埋式建設(shè)模式；鼓勵(lì)其他市縣和建制鎮(zhèn)，新規(guī)劃選址建設(shè)的污水處理設(shè)施應(yīng)采用地埋式建設(shè)方式。

2021年7月北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)發(fā)布的《北京市重要市政場站城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則》提到，市政場站應(yīng)盡可能采用地下化、半地下化方式，減小鄰避效應(yīng)。2022年4月北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)在介紹“十四五”時(shí)期工作安排時(shí)提出，對(duì)于重要的市政場站，在安全友好方面要減少環(huán)境影響，增加人文關(guān)懷。

4.2 半地下式更具前景

現(xiàn)況的地下供排水廠以全地下的建設(shè)形式為主，原因是地面較為平整，便于景觀的打造。半地下供排水廠，通過工藝平面設(shè)計(jì)和豎向設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌考慮，結(jié)合地面上景觀微地形的利用，采用挖填結(jié)合方式，同樣能夠獲得很好的景觀效果。同時(shí)微地形可增加地塊的趣味性，更容易打造出令人印象深刻的場景。，例如在高度變化較為明顯的區(qū)域，可開發(fā)為小型的滑雪場。

相對(duì)于全地下供排水廠，半地下供排水廠的基坑開挖深度小，且更容易實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和自然采光，操作環(huán)境相對(duì)較好，在土建投資、低碳運(yùn)行以及風(fēng)險(xiǎn)防控方面都有明顯優(yōu)勢(shì)，因此半地下供排水廠有望成為未來的主要建設(shè)形式。

圖2 東莞市松山湖水廠（半地下）方案效果

4.3 地面開發(fā)更加多樣

作為重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，地下供排水廠應(yīng)做到環(huán)境友好，惠及周邊，才能更好融入社區(qū)環(huán)境。在技術(shù)和規(guī)劃允許的前提下，建議地下供排水廠的地面開發(fā)，優(yōu)先考慮彌補(bǔ)周邊城市功能的缺失，例如運(yùn)動(dòng)場、停車場、小型物流基地等，將地塊打造成一個(gè)充滿活力的城市服務(wù)綜合體。

2020年生態(tài)環(huán)境部等三部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推薦生態(tài)環(huán)境導(dǎo)向的開發(fā)模式試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》中提到，可推動(dòng)公益性較強(qiáng)、收益性差的生態(tài)環(huán)境治理項(xiàng)目與收益較好的關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)有效融合，統(tǒng)籌推進(jìn)，一體化實(shí)施。該政策為地下供排水廠的地上空間開發(fā)提供了新的指引，為投資受限的項(xiàng)目提供了新的實(shí)施路徑。

《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于加強(qiáng)城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》（建城［2020］111號(hào)）提出，應(yīng)將城市作為有機(jī)生命體，加強(qiáng)城市地下空間利用和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的統(tǒng)籌，實(shí)現(xiàn)地下設(shè)施與地面設(shè)施協(xié)同建設(shè)。各地要根據(jù)地下空間實(shí)際狀況和城市未來發(fā)展需要，立足于城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施高效安全運(yùn)行和空間集約利用，合理部署各類設(shè)施的空間和規(guī)模。

從規(guī)劃用地性質(zhì)來看，供排水廠的用地屬于公用設(shè)施用地，對(duì)于其地上空間的協(xié)同建設(shè)形式，目前在政策和規(guī)劃層面有待進(jìn)一步研究和明確。地面開發(fā)應(yīng)充分研究相關(guān)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，保證地上地下空間協(xié)同建設(shè)合法合規(guī)，并能與周邊地上地下的設(shè)施順暢銜接。

4.4 踐行低碳運(yùn)行理念

2020年9月，中國首次在國際社會(huì)上提出，“將采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。相對(duì)于地上供排水廠，地下供排水廠實(shí)現(xiàn)“碳中和”和“碳減排”的難度更大。

4.4.1 污水處理采用低碳工藝

根據(jù)對(duì)國內(nèi)現(xiàn)況地下污水處理廠的不完全統(tǒng)計(jì)，地下污水處理廠在建設(shè)初期，基于節(jié)省占地、減少土建投資的出發(fā)點(diǎn)，污水處理多采用MBR工藝。由于MBR工藝能耗較高，且應(yīng)用于地下時(shí)，吊裝檢修的工作量大，因此近些年采用該工藝的污水處理廠逐漸減少，采用改良AAO工藝的污水處理廠明顯增多。節(jié)省占地不再是影響地下污水處理廠工藝選擇的決定性因素，出水水質(zhì)、工程用地、土建投資、能源消耗、運(yùn)行維護(hù)等成為工藝選擇時(shí)綜合考慮的重要因素。改良AAO工藝具有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)，尤其在低碳運(yùn)行方面的優(yōu)勢(shì)較大，在地下污水處理廠有著較好的應(yīng)用前景。近些年隨著好氧顆粒污泥技術(shù)的逐漸成熟，未來也有望在地下污水處理廠推廣應(yīng)用。

對(duì)于采用MBR工藝的地下污水處理廠，可以通過改造膜擦洗方式、采用新的膜材料、強(qiáng)化預(yù)處理、精確加藥等多種方式，降低運(yùn)行過程中的碳排放。

4.4.2 污泥處理注重能源回收

現(xiàn)況地下污水處理廠的污泥處理處置與地上污水處理廠沒有明顯區(qū)別，多為濃縮脫水后外運(yùn)。在采用污泥厭氧發(fā)酵工藝時(shí)，地下污水處理廠會(huì)將相關(guān)的建構(gòu)筑物布置在地面上�！�“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕827號(hào)）中提出，鼓勵(lì)采用熱水解、厭氧消化、好氧發(fā)酵、干化等方式進(jìn)行無害化處理。土地資源緊缺的大中型城市推廣采用“生物質(zhì)利用+焚燒”“干化+土地利用”等模式。

由于地下污水處理廠的運(yùn)行能耗高，因此污泥處理更應(yīng)注重能源回收，例如采用污泥厭氧消化并進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，助力污水處理廠實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)行的目標(biāo)。鑒于地下污水處理廠主要會(huì)建設(shè)在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且用地緊張的城市，因此污泥的處理工藝在考慮資源化利用的同時(shí)，應(yīng)考慮厭氧消化等設(shè)施可能產(chǎn)生的鄰避效應(yīng)。產(chǎn)泥量較小的污水處理廠，可考慮將污泥輸送至區(qū)域的集中處理處置點(diǎn)；產(chǎn)泥量較大的污水處理廠，可通過平面布局和景觀協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)厭氧消化等敏感設(shè)施的消隱，減少對(duì)周邊的影響。

4.4.3 強(qiáng)化自然采光自然通風(fēng)

地下供排水廠的運(yùn)行能耗比地上供排水廠高，主要原因在于照明和通風(fēng)設(shè)施的電耗更高，采用更為節(jié)能的照明和通風(fēng)系統(tǒng)是地下供排水廠研發(fā)的重點(diǎn)方向。

應(yīng)為自然采光創(chuàng)造良好的條件，更多采用光導(dǎo)照明、透明的玻璃蓋板等，將自然光引入地下空間，減少人工照明的電耗。應(yīng)為自然通風(fēng)創(chuàng)造良好的條件，在此基礎(chǔ)上采用機(jī)械送風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)的全面通風(fēng)方式彌補(bǔ)自然通風(fēng)的不足。在采用半地下的建設(shè)模式時(shí)，將箱體的部分側(cè)墻改為開敞式，可明顯改善半地下空間的自然采光和自然通風(fēng)效果，踐行低碳運(yùn)行。敞開的側(cè)墻可通過格柵或樹木等元素進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼趽�，避免�?duì)景觀效果產(chǎn)生較大的影響。

在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且用地緊張的城市，應(yīng)因地制宜建設(shè)地下供排水廠。

我國地下供排水廠的數(shù)量已初具規(guī)模，建設(shè)形式、地面開發(fā)和處理工藝等也進(jìn)行了較多嘗試，但是在政策法規(guī)、工程技術(shù)和管理運(yùn)營等方面，還處在摸索探討階段。地下供排水廠地上空間的開發(fā)形式、與外部地上地下設(shè)施的銜接、安全風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)應(yīng)作為政策法規(guī)、規(guī)劃指引和技術(shù)規(guī)范體系的研究重點(diǎn)。在確保安全和滿足工藝需求的前提下，探索地面空間的協(xié)同建設(shè)與優(yōu)化利用、降低工程造價(jià)、降低運(yùn)行費(fèi)用和碳減排措施，是今后工程技術(shù)發(fā)展的努力方向。

微信對(duì)原文有修改。原文標(biāo)題：城市地下供排水廠現(xiàn)況與發(fā)展趨勢(shì)探討；作者：張韻、馮碩、王洋、譚勇慶、宋奇叵、宋文波、李振川；作者單位：北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司�？�登在《給水排水》2023年第3期。