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4.5 隧道调蓄工程
4.5.1 地上建筑密集、地下浅层空间无利用条件的区域可采用隧道调蓄。
4.5.2 隧道调蓄工程的总体布置，应符合下列规定：
1 位置和走向应根据功能需求，结合排水系统、城镇道路和河道水系等情况确定；
2 可沿河道布置，埋深应与地下空间规划相协调，并根据排放条件、当地土质、地下水位、河道、原有和规划的地下设施、施工条件、经济水平和养护条件等因素确定。
4.5.3 隧道调蓄工程可由综合设施、主隧道、出水放空系统、通风设施、控制系统和检修设施组成。
4.5.4 综合设施应包括截流设施、进水管道和竖向跌落井等。
4.5.5 截流设施可采用溢流井、旁通井等形式，可利用堰槽或闸门、阀门等设备控制进入隧道的水量，截流设施处应设置格栅。
4.5.6 进水管道的设计，应符合下列规定：
1 应根据地质条件、排水系统、竖向跌落井、隧道结构、埋深、进出水方式和综合投资等因素确定进水管道的位置；
2 宜根据设计的截流调蓄量，采用数学模型法确定管径；
3 末端应设置闸门和排气装置。
4.5.7 竖向跌落井应根据截流设施和主隧道布置设置，距离较近的多个截流设施宜接入同一竖向跌落井。
4.5.8 竖向跌落井应由进水段、竖向段和脱气槽三部分组成，竖向跌落井的设计，应符合下列规定：
1 应能满足进水流量的变化；
2 应采取消能措施减少水流对竖向跌落井底板的影响；
3 宜采用旋流跌落井和直接跌落夹带气体式跌落井等型式；
4 旋流跌落井的进水方式宜采用螺旋型或切线型；
5 采用直接跌落夹带气体式跌落井时，在跌落井底应设置气水分离槽，并应采取措施承受水流下跌产生的冲力和振动，且应设置单独的通风系统。
4.5.9 主隧道的设计，应符合下列规定：
1 应根据城镇内涝防治需求，一次规划，分期实施；近期工程应考虑远期发展需要，并预留接口；
2 建设前应结合城镇竖向规划对地质条件进行系统分析；
3 断面形状应根据设计流量、埋设深度、工程环境条件，同时结合当地施工、制管技术水平和经济、养护管理等要求确定，一般宜选用圆形；
4 长度、管径、流量和流速应结合其功能、调蓄量等进行系统优化设计，并应采用水力模型对隧道内水流的流速、流态进行模拟校核，必要时可设置流槽；
5 应布置防水照明设施和实时水位、水量监测系统。供电宜采用二路电源，二路互为备用或一路常用另一路备用；
6 应合理确定冲洗和清淤的方式、机械和周期，并应确定清淤污泥的出路；
7 应采取防渗防腐措施，并应设置小流量排水泵。
4.5.10 出水放空系统的设计，应符合下列规定：
1 用于削减峰值流量的隧道调蓄工程出水可排入城镇下游的大型水系或水体，并不得引发排放口周边区域内涝灾害；
2 宜采用重力流出水，无法重力流出水时，应在其下游设置排空泵站，当上游未设粗格栅时，泵站内应设粗格栅；排空泵站的流量应根据隧道调蓄工程的主体功能、运行模式、设计放空时间等因素确定，并应设置备用泵；当隧道调蓄工程出水口受到受纳水体顶托时，应设置防倒灌拍门或闸门；
3 出水口形式和出口流速，应根据受纳水体的水质要求、水体的流量、水位变化幅度、水流方向、波浪状况、稀释自净能力、地形变迁和气候特征等因素确定；
4 出水口应采取防冲刷、消能、加固等措施，应设置警示标志；当排水口位于通航河道岸边时，应系统评估对河道底泥的冲刷，不得对航道产生影响；
5 有冻胀影响地区的出水口，应采用耐冻胀材料砌筑，出水口的基础应设在冰冻线以下。
4.5.11 宜通过流体力学模拟或水工结构模型模拟，对隧道调蓄工程的设计进行校正和优化。
4.5.12 隧道调蓄工程应设置送排风设施，通风井宜设置除臭设施。
4.5.13 隧道调蓄工程宜设置集中的控制系统，对管渠系统所有连接点和泵站实行水位水量监测，收集、上报实时数据。控制系统应能根据系统运行状况，对各部分设施进行调控。
4.5.14 隧道调蓄工程应设置检修设施。
4.5.2 隧道调蓄工程的总体布置，应符合下列规定：
1 位置和走向应根据功能需求，结合排水系统、城镇道路和河道水系等情况确定；
2 可沿河道布置，埋深应与地下空间规划相协调，并根据排放条件、当地土质、地下水位、河道、原有和规划的地下设施、施工条件、经济水平和养护条件等因素确定。
4.5.3 隧道调蓄工程可由综合设施、主隧道、出水放空系统、通风设施、控制系统和检修设施组成。
4.5.4 综合设施应包括截流设施、进水管道和竖向跌落井等。
4.5.5 截流设施可采用溢流井、旁通井等形式，可利用堰槽或闸门、阀门等设备控制进入隧道的水量，截流设施处应设置格栅。
4.5.6 进水管道的设计，应符合下列规定：
1 应根据地质条件、排水系统、竖向跌落井、隧道结构、埋深、进出水方式和综合投资等因素确定进水管道的位置；
2 宜根据设计的截流调蓄量，采用数学模型法确定管径；
3 末端应设置闸门和排气装置。
4.5.7 竖向跌落井应根据截流设施和主隧道布置设置，距离较近的多个截流设施宜接入同一竖向跌落井。
4.5.8 竖向跌落井应由进水段、竖向段和脱气槽三部分组成，竖向跌落井的设计，应符合下列规定：
1 应能满足进水流量的变化；
2 应采取消能措施减少水流对竖向跌落井底板的影响；
3 宜采用旋流跌落井和直接跌落夹带气体式跌落井等型式；
4 旋流跌落井的进水方式宜采用螺旋型或切线型；
5 采用直接跌落夹带气体式跌落井时，在跌落井底应设置气水分离槽，并应采取措施承受水流下跌产生的冲力和振动，且应设置单独的通风系统。
4.5.9 主隧道的设计，应符合下列规定：
1 应根据城镇内涝防治需求，一次规划，分期实施；近期工程应考虑远期发展需要，并预留接口；
2 建设前应结合城镇竖向规划对地质条件进行系统分析；
3 断面形状应根据设计流量、埋设深度、工程环境条件，同时结合当地施工、制管技术水平和经济、养护管理等要求确定，一般宜选用圆形；
4 长度、管径、流量和流速应结合其功能、调蓄量等进行系统优化设计，并应采用水力模型对隧道内水流的流速、流态进行模拟校核，必要时可设置流槽；
5 应布置防水照明设施和实时水位、水量监测系统。供电宜采用二路电源，二路互为备用或一路常用另一路备用；
6 应合理确定冲洗和清淤的方式、机械和周期，并应确定清淤污泥的出路；
7 应采取防渗防腐措施，并应设置小流量排水泵。
4.5.10 出水放空系统的设计，应符合下列规定：
1 用于削减峰值流量的隧道调蓄工程出水可排入城镇下游的大型水系或水体，并不得引发排放口周边区域内涝灾害；
2 宜采用重力流出水，无法重力流出水时，应在其下游设置排空泵站，当上游未设粗格栅时，泵站内应设粗格栅；排空泵站的流量应根据隧道调蓄工程的主体功能、运行模式、设计放空时间等因素确定，并应设置备用泵；当隧道调蓄工程出水口受到受纳水体顶托时，应设置防倒灌拍门或闸门；
3 出水口形式和出口流速，应根据受纳水体的水质要求、水体的流量、水位变化幅度、水流方向、波浪状况、稀释自净能力、地形变迁和气候特征等因素确定；
4 出水口应采取防冲刷、消能、加固等措施，应设置警示标志；当排水口位于通航河道岸边时，应系统评估对河道底泥的冲刷，不得对航道产生影响；
5 有冻胀影响地区的出水口，应采用耐冻胀材料砌筑，出水口的基础应设在冰冻线以下。
4.5.11 宜通过流体力学模拟或水工结构模型模拟，对隧道调蓄工程的设计进行校正和优化。
4.5.12 隧道调蓄工程应设置送排风设施，通风井宜设置除臭设施。
4.5.13 隧道调蓄工程宜设置集中的控制系统，对管渠系统所有连接点和泵站实行水位水量监测，收集、上报实时数据。控制系统应能根据系统运行状况，对各部分设施进行调控。
4.5.14 隧道调蓄工程应设置检修设施。
条文说明
4.5.1 隧道调蓄工程是位于地下，用于调蓄、输送雨水或合流污水的隧道，通常具有很大的调蓄容量。采用隧道调蓄工程可提高城镇排水系统的排水能力、削减峰值流量、有效控制径流污染。由于隧道调蓄工程可建造在相对标高—20m以下的地层，所以不仅不占用昂贵的城市用地，对城市地下空间利用的影响也比较小，但应与地下空间规划相协调。隧道调蓄工程存在建设投资大，施工周期长、难度大，运行维护要求高等问题，因此一般仅适用于地上建筑密集、地下浅层空间已无利用条件的经济条件较好地区。
4.5.2 隧道调蓄工程用于城镇水体调蓄、绿地广场调蓄、调蓄池等工程无法解决的排涝除险调蓄或城镇径流污染控制，因此，隧道调蓄的位置应结合排水系统、城镇道路和河道水系等情况确定。
国内外主要隧道调蓄工程如表8所示。
4.5.4 综合设施是连接现有排水系统和主隧道的设施，主要包括截流设施、进水管道和竖向跌落井等。
截流设施是控制排水系统进入隧道调蓄工程的水量，并在水量超过设计条件时进行分流的设施；进水管道是将排水系统的多个溢流汇合进入隧道调蓄工程的设施，进水管道的布置和投资是影响隧道结构、埋深和进出水方式的一个重要因素，隧道的进出水方式也决定了进水管道的要求；竖向跌落井是将排水系统的水流送入隧道调蓄工程，并起到消能和排气作用的设施。
4.5.6 采用深埋的隧道直接连接排水系统每个溢流排放点的方式不可行，较为经济合理的方法是将几个排放点和截流井的溢流集中由进水管道汇合进入隧道。进水管道的布置应考虑管道施工对道路交通、市政管线和周围社区及环境的影响，应对建设进水管道和竖向跌落井方案进行经济比较。进水管道的施工条件应考虑地质条件的影响。进水管道的管径应根据隧道调蓄工程的功能计算进水流量，采用数学模型确定。由于管径设计一般针对峰值降雨流量，在实际运行中还可利用部分管内调蓄容量。在迸水管末端应设置闸门，便于检修，还可通过实时控制优化调整隧道调蓄容量和输送能力。
4.5.8 为减少进水对竖向跌落井底板的影响，应采取消能措施。消能措施可包括在井内设置水跃、进水形成旋流、增加井壁摩擦和在井底设置水潭等，水跃位置或水潭深度应根据进水流量和竖向跌落井深度，按水力计算确定。
竖向跌落井的型式包括旋流跌落井和直接跌落夹带气体式跌落井等。旋流跌落井的进水方式包括螺旋型、切线型、涡卷型和虹吸型，螺旋型是进水管道向下卷曲进入跌落井，切线型是进水管道在和跌落井连接处缩小以形成沿池壁的切向流。水力分析表明，螺旋型和切线型进水方式最佳，且切线型进水方式容易施工。虽然旋流能减少夹带气体并显著消能，但其水头损失较大，所以当主隧道和排水系统的水头差较小时，不适合采用旋流进水方式。
直接跌落夹带气体式跌落井，通过吸入气体使跌落井内形成满流，水流由井壁的摩擦达到消能效果，同时在井底形成水幕也起到消能的效果。美国芝加哥的隧道调蓄工程采用了该类型跌落井，其水流通过能力范围很大，且水头损失仅为同规模旋流跌落井的20％。
直接跌落式的跌落井和气水分离槽均为大型构筑物，需采取适当的锚固措施以承受水流下跌产生的冲力和振动。分离槽的底板可以采用覆金属层以防水流中砂粒的侵蚀。在施工过程中，跌落井的直径可放大以便进出隧道，而设计最终的直径可按下式计算：
式中：
Dw——竖向跌落井直径(m)；
Qw——竖向跌落井设计流量(m³/s)。
采用直接跌落夹带气体式跌落井时，还应设置单独的通风系统排气以防止气体被携带进入隧道。
4.5.9 主隧道建设前应结合城镇竖向规划对地质条件进行系统分析评价，岩石层隧道的性价比一般高于软基隧道。
主隧道可采用同一管径，也可随长度增加适当增大管径，但应考虑不同管径间的衔接和防渗。且同一条主隧道管径类型不宜超过三种，便于施工建设、检修维护和运行管理。目前国际上建设的调蓄隧道主要有圆形和方形两类，其中圆形断面便于土建施工、设备安装、运行管理和检修养护，且过流效果更优。
主隧道内的流速宜控制在1m/s～5m/s范围内，流速过小易引起管道淤积，流速过大易引起管道过度冲刷。美国《合流制污水控制手册》规定主隧道的纵坡不小于0.1％，以保证流速，防止砂粒沉降，满足排空要求，必要时还可设置流槽。
主隧道的冲洗和清淤周期与其功能设计和使用频率有关。主隧道沉积物较少时可采用水力冲洗的方式进行清理，冲洗水应排入污水处理厂处理；当内部淤积层深度达到或超过管径的5％时应进行清淤。
小型排水泵仅为排除少量地下渗入水设置，当晴天地下水渗入量明显增大时，应及时检查管道防渗情况并进行针对性修复。
4.5.10 具备条件的地区应当利用模型评估隧道调蓄工程不同的出水情况对受纳水体或下游污水处理系统的影响和危害风险。
排空泵站的流量应根据设计功能、运行模式、目标效果等因素确定。以削减峰值流量为主要功能的隧道，应根据排水要求确定泵站规模；以控制径流污染为主要功能的隧道，应根据隧道的放空时间确定泵站规模，设计放空时间应根据下游污水系统的负荷、降雨特性等因素，综合比较后确定，宜为12h～48h，但有些调蓄量大的系统放空时间较长，如日本东京外圈放水路的设计放空时间超过60h。
4.5.11 隧道调蓄工程投资较大，水力工况复杂，因此宜采用计算机或物理模型模拟，对进水管道、竖向跌落井、主隧道和出水设施等设计进行校正和优化。
4.5.12 综合设施内应设置让空气迅速排出的脱气系统，当大量雨水通过竖向跌落井跌落进入衔接管渠后，隧道内的空气应能通过脱气通道迅速排出，避免影响隧道的进水。一般可设置于主隧道或隧道调蓄工程末端的泵站内，为防止隧道内产生厌氧条件形成臭气，应设置通风设施。通风井的排气中除了致臭气体外，还可能包含挥发性有机物(VOCs)。通风的方式可以是在泵站内抽气或鼓气，具体的气流方向取决于除臭设施的位置和附近居住区敏感接受人群的位置。
4.5.14 隧道调蓄工程应设置检查井和检修通道等检修设施。检查井用于隧道的维护和检修，检查井可利用施工时的工作井，并和格栅间或其他控制设施合建。
4.5.2 隧道调蓄工程用于城镇水体调蓄、绿地广场调蓄、调蓄池等工程无法解决的排涝除险调蓄或城镇径流污染控制，因此，隧道调蓄的位置应结合排水系统、城镇道路和河道水系等情况确定。
国内外主要隧道调蓄工程如表8所示。
表8 国内外隧道调蓄工程
截流设施是控制排水系统进入隧道调蓄工程的水量，并在水量超过设计条件时进行分流的设施；进水管道是将排水系统的多个溢流汇合进入隧道调蓄工程的设施，进水管道的布置和投资是影响隧道结构、埋深和进出水方式的一个重要因素，隧道的进出水方式也决定了进水管道的要求；竖向跌落井是将排水系统的水流送入隧道调蓄工程，并起到消能和排气作用的设施。
4.5.6 采用深埋的隧道直接连接排水系统每个溢流排放点的方式不可行，较为经济合理的方法是将几个排放点和截流井的溢流集中由进水管道汇合进入隧道。进水管道的布置应考虑管道施工对道路交通、市政管线和周围社区及环境的影响，应对建设进水管道和竖向跌落井方案进行经济比较。进水管道的施工条件应考虑地质条件的影响。进水管道的管径应根据隧道调蓄工程的功能计算进水流量，采用数学模型确定。由于管径设计一般针对峰值降雨流量，在实际运行中还可利用部分管内调蓄容量。在迸水管末端应设置闸门，便于检修，还可通过实时控制优化调整隧道调蓄容量和输送能力。
4.5.8 为减少进水对竖向跌落井底板的影响，应采取消能措施。消能措施可包括在井内设置水跃、进水形成旋流、增加井壁摩擦和在井底设置水潭等，水跃位置或水潭深度应根据进水流量和竖向跌落井深度，按水力计算确定。
竖向跌落井的型式包括旋流跌落井和直接跌落夹带气体式跌落井等。旋流跌落井的进水方式包括螺旋型、切线型、涡卷型和虹吸型，螺旋型是进水管道向下卷曲进入跌落井，切线型是进水管道在和跌落井连接处缩小以形成沿池壁的切向流。水力分析表明，螺旋型和切线型进水方式最佳，且切线型进水方式容易施工。虽然旋流能减少夹带气体并显著消能，但其水头损失较大，所以当主隧道和排水系统的水头差较小时，不适合采用旋流进水方式。
直接跌落夹带气体式跌落井，通过吸入气体使跌落井内形成满流，水流由井壁的摩擦达到消能效果，同时在井底形成水幕也起到消能的效果。美国芝加哥的隧道调蓄工程采用了该类型跌落井，其水流通过能力范围很大，且水头损失仅为同规模旋流跌落井的20％。
直接跌落式的跌落井和气水分离槽均为大型构筑物，需采取适当的锚固措施以承受水流下跌产生的冲力和振动。分离槽的底板可以采用覆金属层以防水流中砂粒的侵蚀。在施工过程中，跌落井的直径可放大以便进出隧道，而设计最终的直径可按下式计算：
Dw——竖向跌落井直径(m)；
Qw——竖向跌落井设计流量(m³/s)。
采用直接跌落夹带气体式跌落井时，还应设置单独的通风系统排气以防止气体被携带进入隧道。
4.5.9 主隧道建设前应结合城镇竖向规划对地质条件进行系统分析评价，岩石层隧道的性价比一般高于软基隧道。
主隧道可采用同一管径，也可随长度增加适当增大管径，但应考虑不同管径间的衔接和防渗。且同一条主隧道管径类型不宜超过三种，便于施工建设、检修维护和运行管理。目前国际上建设的调蓄隧道主要有圆形和方形两类，其中圆形断面便于土建施工、设备安装、运行管理和检修养护，且过流效果更优。
主隧道内的流速宜控制在1m/s～5m/s范围内，流速过小易引起管道淤积，流速过大易引起管道过度冲刷。美国《合流制污水控制手册》规定主隧道的纵坡不小于0.1％，以保证流速，防止砂粒沉降，满足排空要求，必要时还可设置流槽。
主隧道的冲洗和清淤周期与其功能设计和使用频率有关。主隧道沉积物较少时可采用水力冲洗的方式进行清理，冲洗水应排入污水处理厂处理；当内部淤积层深度达到或超过管径的5％时应进行清淤。
小型排水泵仅为排除少量地下渗入水设置，当晴天地下水渗入量明显增大时，应及时检查管道防渗情况并进行针对性修复。
4.5.10 具备条件的地区应当利用模型评估隧道调蓄工程不同的出水情况对受纳水体或下游污水处理系统的影响和危害风险。
排空泵站的流量应根据设计功能、运行模式、目标效果等因素确定。以削减峰值流量为主要功能的隧道，应根据排水要求确定泵站规模；以控制径流污染为主要功能的隧道，应根据隧道的放空时间确定泵站规模，设计放空时间应根据下游污水系统的负荷、降雨特性等因素，综合比较后确定，宜为12h～48h，但有些调蓄量大的系统放空时间较长，如日本东京外圈放水路的设计放空时间超过60h。
4.5.11 隧道调蓄工程投资较大，水力工况复杂，因此宜采用计算机或物理模型模拟，对进水管道、竖向跌落井、主隧道和出水设施等设计进行校正和优化。
4.5.12 综合设施内应设置让空气迅速排出的脱气系统，当大量雨水通过竖向跌落井跌落进入衔接管渠后，隧道内的空气应能通过脱气通道迅速排出，避免影响隧道的进水。一般可设置于主隧道或隧道调蓄工程末端的泵站内，为防止隧道内产生厌氧条件形成臭气，应设置通风设施。通风井的排气中除了致臭气体外，还可能包含挥发性有机物(VOCs)。通风的方式可以是在泵站内抽气或鼓气，具体的气流方向取决于除臭设施的位置和附近居住区敏感接受人群的位置。
4.5.14 隧道调蓄工程应设置检查井和检修通道等检修设施。检查井用于隧道的维护和检修，检查井可利用施工时的工作井，并和格栅间或其他控制设施合建。
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