目前,国内排水管网系统的管理相比供水管网系统,其状态更为复杂,情况更为恶劣,管理更为困难。有专家认为,当前城市的黑臭水体治理,核心在排水管网;污水处理的提质增效,关键在排水管网;当前地下管线的工作重点和难点,也聚焦在排水管网;与发达国家相比,最大的差距也集中在排水管网。因此,借鉴国外先进国家的排水系统管理方案和相关技术,可为我国破解排水管网管理难题提供有价值的参考和指导。在排水管网管理实践方案,突出的有代表性案例的国家是日本。
日本是台风多发国家。20 世纪50年代末,日本的下水道系统十分落后。台风多伴随暴雨,暴雨袭来,道路变河道,地铁站变蓄水池。在东京,此类情况最为严重。因此,1992-2007年,日本投资2 400 亿日元(约合140 亿元人民币),在东京北郊琦玉县境内建设了名为“首都圈外郭放水路”的巨型分洪工程,如图12-3 所示。该系统是世界规模最大、最先进的地下排水系统,支撑着日本首都东京的安全,因其长177 m、宽78 m 的调压水槽造型宏伟,而获“地下神殿”之美名。它全程使用计算机遥控,并在中央控制室进行全程监控。隧道连接东京市内长达15 700 km 的城市下水道,通过5个高65 m、直径32 m 的竖井,连通附近的江户川、仓松川、中川、古利川等河流,作为分洪入口,将多余的水量最终排入东京湾。在隧道末端,则是一个高25.4 m、长177 m、宽78 m 的大型蓄水池。地面上的水流入小河沟之后会排入竖井中,当竖井中的水储存到一定程度就会排到调压水槽中,调压水槽储存一定的水量之后,4 台燃气轮机驱动的大型水泵就会将水以200 m3/s的速度排入江户川,再排入大海。当水储存到一定量才会被排出去,意味着这个排水系统还有储水功能,因此还能有效避免旱灾,为旱灾做准备。“首都圈外郭放水路”巨型分洪工程具体的操作程序,如图12-4-图12-6 所示。此外,东京还设有降雨信息系统来预测和统计各种降雨数据,并进行各地的排水调度。利用统计结果,可以在一些容易浸水的地区采取特殊的处理措施。比如,东京江东区南沙地区就建立了雨水调整池,其中最大的一个池一次可以最多存储2.5 万m3 的雨水。
图12-3 东京地下管廊内部
图12-4 暴雨袭来时,从小河里溢出来的水通过下水道流向地下的立坑中(www.xing528.com)
图12-5 立坑中的雨水储存到一定程度后,经过地下的隧道,流入调压水槽中
图12-6 调压水槽内储存了一定水量后,排水泵打开,雨水排向江户川
可见,巨型分洪工程的建设对于大型乃至超大型城市的排水、泄洪起着重要的作用。在这个排水系统建好后,日本暴雨季节受洪灾影响的房屋从以前的41 544 家减少到了245 家,浸水面积也从以前的27 840 hm2 减少到65 hm2,有效地防止了洪水对城市的进一步流入,大大缓解了东京因暴雨袭击而变得脆弱不堪的城市排水系统压力。截至2013年11月1日,“首都圈外郭放水路”每年运行5~10 次,累计战胜了75 次暴雨,历史最大流入量出现在2008年8月的暴雨之时,处理的洪水水量相当于约2.5 万个25 m 标准泳池。
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