深隧的行洪排涝功能既可以应用于分流制雨水排放系统，也可以应用于合流制排水系统。排涝隧道特指分流制雨水系统的深隧。

城市内涝严重时，提升排水系统防洪标准的传统方法包括：

①扩大浅层管道直径。

②新建排水管，分流主干管流量。

③修建提升泵站，降低行洪渠道水位，令上游管网排水顺畅。

④修建地下调蓄池，依靠削峰作用，缓解城市内涝。

通常易涝区域往往位于城市密集建设的老城区，地下城市基础设施管线密布，传统改造手段往往受限于施工空间而难以落地。由于占地少、施工周期短、效果显著等优点，深隧在城市排水系统中占有越来越重要的地位。

深隧实现提升城市防洪标准最核心内容是分担主干管径流输送量，为城市径流在深层地下空间开辟新出路，减轻浅层主干管排水压力的同时，可以全面改善上、下游浅层排水管网水力条件，使得排水管网排水能力整体得到提升。

排涝深隧设计过程中最核心的内容是截流点位置选址，选址原则为：

①沿城市主行洪通道（主干管、行洪河道、明渠），靠近城市内涝敏感区，尽可能多地分担主干管、行洪明渠的排水压力。

②尽可能发挥浅层现有排水管网的排水能力，在达到防洪排涝标准得到提升的前提下，控制规模。

③距离受纳水体近，确保隧道长度最小，相应降低工程造价和运营费用。

④深隧沿线地质条件优良，竖井选址处地面建筑物少，便于施工，同时降低拆迁量。

3.2.2.1　工程案例分析

通过国内外一些工程案例分析，为竖井选址、深隧定线提供一些思路。

香港荔枝角排水隧道、荃湾排水隧道、港岛西排水隧道，仅用来截流上游山地雨水并排海，减轻下游浅层雨水主干管行洪压力，在不改变下游市区干管设计流量的情况下，提升市区浅层排水系统的防洪标准，解决市区内涝问题，如图3-6、图3-7所示。

图3-6　香港雨水排水隧道原理图

图3-7　荃湾雨水排放深隧修建前后内涝范围对比图

广州东濠涌排水深隧沿东濠涌修建，主隧道长1.77km，内径5.3m，同时修建1.45km、内径3m 的截流管道，沿线设置四个入流竖井，分别截流孖鱼岗涌渠箱、中山路主渠箱、玉带濠渠箱、东川路渠箱内雨水，分流东濠涌行洪压力，使东濠涌集水区防洪标准提升到50年一遇，如图3-8所示。

图3-8　广州东濠涌排水深层隧道平面示意图

日本东京江户川隧道工程全称“首都圈外围放水路”，位于东京都外围的埼玉县，被誉为世界上最先进的下水道排水系统，如图3-9所示。

由于特殊的地理条件，东京暴雨和洪水的侵袭较为频繁，由于洪水超出河道正常排涝能力，积水倒灌，引发城市内涝。分析表明，东京最大的江户川由于河道异常宽阔，具有足够的泄洪能力。因此，兴建全长6.3km、直径约10m、埋设深度为地下60～100m的地下隧道，将东京都十八号水路、中川、仓松川、幸松川、大落古利根川与江户川串联在一起，入流竖井位于各河道岸边，超标准暴雨情况下，洪水分流进入深隧，经江户川排海，深隧调蓄量约67万m3，最大排洪流量可达200m3／s。

图3-9　东京首都外围圈防洪深隧系统示意图(www.daowen.com)

3.2.2.2　规模设计

行洪排涝深隧系统包括预处理构筑物、跌水竖井、连接支隧、主隧道等，一般设计为倒虹吸隧道，靠自重流排入受纳水体。如果受纳水体水位不满足自重流排水需求的水力条件，比如受纳水体雨季水位过高，自重流会导致市区低洼地带内涝，则需要设置末端提升泵站，将隧道收集的雨水强排入受纳水体，比如东濠涌隧道系统，排涝泵站规模为48m3／s。预处理构筑物包括格栅、沉砂池、通风设施等，为避免扰民，可以建于地下。如果收集雨水含沙量比较小，可以不修建沉砂池，比如香港山顶植被覆盖率高，水土保持状态良好，荔枝角排水隧道收集的山地雨水含沙量比较低，在跌水竖井前仅设置格栅。排涝深隧是否设置沉砂池，必须做详细水质调查和整体沉积物累积分析，制订详细清淤计划，在设计工作中，预留工作人员、淤泥外运通道。

排涝深隧的规模论证工作非常复杂，往往需要对城市现有排水系统做详细内涝评估，涉及庞大的数据处理量，包括城市下垫面、排水管网、道路高程、降雨雨型、内涝分析、退水分析等，通过传统人工计算解决深隧规模论证问题往往不够准确。

考虑到庞大的数据信息量、汇水区域内降雨时间和空间上的不均匀性，为了确保深隧设计规模的准确性，《室外排水设计规范》建议“当汇水面积超过2km2时，雨水设计流量宜采用数学模型进行确定”。参考2.1.2内容，计算机模型囊括了各种数学模型供用户选择，包括降雨模型、产流模型、管网水动力模型、2D地表高程模型等，可以从整体上评估现有雨水排放系统排水能力、城市内涝情况、退水过程等，为排涝隧道规模论证提供一个灵活、高效、可视化设计平台。

深圳南山-前海深隧工程，采用MIKE URBAN专业软件，在宝安区、南山区排水系统总体规划模型的基础上，详细论证隧道设计规模、浅层管道改造方案、不同工况下隧道水力特征等。广州深隧项目采用Info Works CS软件，对排水深隧规模进行详细论证。香港污水、雨水深隧项目，同样采用了Info Works CS或Info Works ICM 软件作为设计平台。

在排水系统专业软件建模过程中，首先，必须对软件内置的径流模型、径流过程分配模型的理论背景、计算方法有详细了解。其次，国内外关于径流模型研究工作已经有很多成果，并形成了不同的径流计算模型，大多数基于某个地区或城市多个汇水区域的实测数据，经统计分析后形成的经验公式，对其他地区或城市未必适用，所以，模型软件应用于国内城市排水系统时，所选模型参数必须经过当地汇水区域实测数据的严格校核，确保模拟结果符合当地实际水文水力特征。2.1.2介绍了两个典型径流模型、径流过程分配模型的计算方法，希望可以给读者提供一些思路。

行洪排涝深隧规模论证过程，以相关的排水防涝标准为依据：

（1）国内外标准要求

发达国家和地区的城市内涝防治系统研究较早，由道路排水、街道排水、街道边沟排水、滞留池、内河等组成。对于城市内涝防治系统的设计标准，澳大利亚100年或大于100年；美国100年或大于100年；英国30～100年；中国香港城市主干管200年，郊区主排水渠50年。

（2）国家规范要求

在2016版《室外排水设计规范》（GB50014—2006）之前，一直没有研究制定城市内涝防治工程的标准，所以工程界很多人误认为城市排水工程标准就是城市内涝防治工程标准。但是我国现有的排水工程标准过低，将城市排水工程标准作为城市内涝防治工程标准不能满足社会发展的要求，社会反响强烈，而且没有工程措施只靠应急不能保证城市的基本运行安全。在此基础上，新修订的《室外排水设计规范》在提高现行的雨水管渠设计重现期标准的基础上，又新增了内涝设计重现期，对城镇内涝防治系统的整体防治效果和要求做出了明确规定，从而解决了以往雨水管网设计标准与城市排涝标准不能衔接的问题。

《室外排水设计规范》对特大城市规定的雨水管渠设计重现期如表3-2、表3-3所示。

表3-2　雨水管渠设计重现期　单位：年

表3-3　内涝防治系统设计重现期　单位：年

《城镇内涝防治技术规范》（GB51222—2017）中，关于内涝防治设计重现期的标准如表3-4所示。

表3-4　内涝防治系统设计重现期　单位：年

3.2.2.3　排涝深隧设计注意事项

排涝深隧流量波动比较大，瞬间极端水力条件对隧道结构和隧道内水流状态有不利影响。设计过程中需要注意以下几点：

①充分发挥浅层排水系统能力，保障城市防洪标准的基础上，尽量减小深隧设计规模。

②按满流设计，控制连接竖井水位，保持对浅层管道出流无顶托。

③充分利用深隧进出口地势差，重力排放。无法重力排放，则设置末端强排泵站。

④进深隧前需要设置沉砂池，避免隧道内产生沉积物。

⑤跌水竖井设置通风管，排放跌水过程中的夹带空气。

⑥隧道沿线设置通风设施和必要的泄水构筑物，避免隧道局部产生气爆。关于深隧浪涌现象及其缓解措施，参考第5章相关内容。