武汉大东湖污水深隧系统流量监测方法的研究
肖权1，邓沛1，常超1，李胡爽1，谈泽龙1，鲁尔超1，王强2
（1.中建三局绿色产业投资有限公司，湖北武汉；2.上海铂尔怡环境技术股份有限公司，上海）
近年来，深隧系统在国内外城市均有成功应用的案例，有效提高了城市排涝能力并改善了水体环境。深隧从建设目标上主要分为调蓄型雨洪深隧、传输型污水深隧与复合型多功能深隧，调蓄型雨洪深隧以芝加哥深隧为代表，传输型污水深隧以新加坡深隧为代表，而复合型深隧则以吉隆坡深隧为代表。其中，新加坡深隧与大东湖深隧相似，作为污水深隧实现了区域污水的全集中处理，市*污水用地由九十年代的公顷缩减至公顷，污水厂数量由6座缩减为3座，水循环利用率由30%提升至55%，对于缓解新加坡城市市*用地紧张、水资源缺乏等问题起到了重要的作用。但从深隧运营角度来看，早期国外深隧建设缺乏相应的在线监测技术与实时调度平台，而国内深隧建设又处于起步阶段，规划设计、风险论证等阶段较为仓促，实际运行中将存在较多隐患。在深隧设计和运营过程中，运营人员核心控制指标为深隧内的流态和可能淤积状态，因此需要实时测量流速、流量和淤泥厚度，以便评估运行中的风险并调整运行策略。其中深隧的流速是深隧运行过程中的关键考核指标，若流速低于0.65m/s，则深隧将面临较高的淤积风险，此外，深隧的流速也是作为水力模型的校准条件之一。因此，深隧中流速的准确监测对深隧系统可持续性和长期可靠运行至关重要，也是运营期间作为项目风险管控的关键评判指标。01大东湖污水深隧流量监测需求分析
武汉市位于长江中下游平原，梅雨季节降水充沛且地下水位较高，使其长期面临汛期的合流制污水溢流[1]与内涝问题。为缓解武汉市水环境状况，武汉市于建设完成大东湖污水深隧传输系统并实现通水，集中输送污水从而实现污水有效处理并大幅度消减初雨、溢流污染。
深隧工程在国内仅在广州、香港[3]、北京、上海等一线城市有初步应用，因此对深隧的在线监测仍在探索之中。通过在深隧关键节点处设置一系列监测传感器，利用实时监测获取的数据，可实现对深隧的入流和排水的全面掌控与精确调度。例如，美国芝加哥排水系统通过对深隧竖井的液位进行监测[4]，结合降雨监测数据决策闸门的启闭；与此类似，广州排水深隧的东濠涌段设有在线液位监测传感器[5]，采用压阻式液位传感器，基于液位阈值对整个深隧运行状态进行报警。然而，基于竖井液位监测可对深隧的运行状态有初步判断，但实际影响深隧运行的流速、淤积等状态仅通过液位难以反映。在深隧流量监测方面，美国的密尔沃基深层隧道储存系统设立了超过个实时监测流量设备[6]，通过实时精确调度，确保深隧在运营时自身达到不堵塞，避免了人工下井维护和设备清淤。
大东湖污水深隧埋深达到50m以上，全长17.6km且仅保留7座通风井[2]，一旦通水后无法停水查看管道状态，缺乏对深隧内污水的水量与流速等关键技术点的管控能力，为深隧运营与调度带来巨大的风险，下图为大东湖深邃其中一座通风井现场照片（如图1）。
图1通风井现场照片
结合国际深隧运行的成功经验进行判断，可以认为流量是最为直观反映深隧传输水量的关键参数，而流速是最直观有效地反映深隧淤积风险的指标，一旦流速低于最低设计流速，深隧管控平台应将及时发出报警信息来提醒运营人员