作為全世界唯一開放參觀的下水道,這幾年在互聯網上被大家所熟知的東京“地下神殿”在這個梅雨季再次進入我們眼中,讓我們一同探索其宏偉面貌的背后,擁有哪些先進技術。
在日本下水道是一門科學
日本下水道科學館
1884年,日本第一個近代化排水設施在東京建成。130多年過去了,日本全國下水道連在一起可達45.5萬公里,足以繞地球11圈半。
脆弱的城市
在東京埼玉縣春日部市,有一片為河流和田地所環繞、形似“盤子”、地勢低洼容易積水的中川及綾瀨川流域,過去曾多次發生洪水。2005年的一場瞬間特大暴雨襲擊東京,短短2個小時就累積超過200毫米的驚人雨量,造成大約6000棟房屋受災,東京一片汪洋。
自信源于萬無一失的保護
為此,日本在1993年3月決定大興土木,建設巨型分洪工程——“首都圈外郭放水路”。歷經13年完工的該工程全長6.3公里,位于地下約50米深處,由內徑10米左右的下水道將5座深約70米、內徑約30米的大型豎井連接起來,前4座豎井里分流的洪水通過下水道流入最后一個豎井并集中到調壓水槽,最后通過4臺大功率的抽水泵,排入江戶川,最終匯入東京灣。全程由計算機在中央控制室進行遠程操控,被稱為世界上最先進的排水系統。
現在,就請跟隨我一同走進“地下神殿”吧~
揭秘?洪水分流
能夠塞進自由女神像的5座豎井
5座深約70米、直徑約30米的巨大豎井,連通附近的江戶川、倉松川、中川、古利根川等河流,作為分洪入口。每個豎井的深度都可以放下一座美國的自由女神像,或是一艘航天飛機。
三號和五號豎井,采用了“渦流式排水構造”。也就是說,從倉松川、中川等區域流入的洪水,先沿著豎井的壁面流下去,通過處理使流水改變線形來減速,起到緩沖的作用。
值得一提的是,5座豎井連接的河流在修建堤壩時都建有“溢流堤”。溢流堤一般修建的與周圍最低地點一樣高,即河流水位上升到一定程度后,便從堤上專門的入口流入豎井中。
揭秘?連接隧道
鋼管插入式接頭管片
豎井中的雨水儲存到一定量后便會經過連接隧道,流入調壓水槽中。這條內徑10.6米的大深度隧道,采用了泥水式盾構機施工。第一豎井至第三豎井區間段于2002年完成掘進,第三豎井至第四豎井區間段于2004年完工,第五豎井區間段則是在2005年完工。
工程中一大亮點便是于2001年特地研發的鋼管插入式接頭管片。鋼管插入式接頭包括插入桿和接收管,接收管的內面包裹了一層聚乙烯,插入時用來吸收膨脹以避免外面管片混凝土破裂,其拼裝自動化程度高,減少了螺栓孔,避免二次襯砌。此外連接隧道具有能夠應對內水壓、管片內面平滑無凹凸的特點。
隧道施工中開挖出來的棄土最終用作江戶川堤壩的修建了。
揭秘?排水設備
每秒可排一座游泳池的飛機發動機
我們在之前提到,四個豎井分洪后會流向最后一個豎井并集中到調壓水槽,也就是蓄水池中。在這里有4臺日本國內最大排水量的水泵, 每秒可以排水200噸。1秒最多可排出的水量相當于一座25米標準泳池。而用來驅動這些水泵的是四臺飛機用燃氣渦輪發動機。
為了防范災害,蓄水池除了儲備重油燃料外,還設置了自主發電機。即使發生停電,四臺發動機也可以滿負荷運轉三天。同時考慮到環境污染問題,還設有“除灰機”。當洪水流入立坑之前,一些漂流的碎木頭,飲料蓋子,碎雜物,會被像吸塵器一樣被吸取殘留下來,然后通過傳感器傳到總部,經過確認之后,自動流入垃圾箱。
揭秘?調壓水槽
59根高18米、重500噸的柱子撐起長177米、寬78米的“地下神殿”
調壓水槽就是在網絡上人氣非常高的“地下神殿”啦,這里是對外開放的,有興趣的朋友們可以去官網報名哦。其中一個主要設備便是中央控制室。在這里會收集衛星搜集到的氣象情報和地底內部的水流狀態等信息,總控制室時刻跟蹤整理,通過電腦網絡的分析,調整放水路流入的閘門的開啟、水量調節、速度緩急、水泵啟動或停止。
當調壓水槽內儲存了一定水量之后,排水泵打開,雨水迅速排向江戶川。排水量達到200立方米每秒。也就是說,東京的這套地下排水設施,堪比一個中型的水電站!
排水量:
第18號水路 4.7m3/s
中川 25m3/s
倉松川 100m3/s
幸松川 6.2m3/s
大落古利根川 85m3/s
~江戸川排水量 200m3/s
總儲水量:670000m3
此外,六個5.4m×4.2m的排水門還擔負著防止江戶川逆流的重要作用。
戰績顯赫
無論是雨水還是生活污水都必須經過處理才能排入河中。60年代的東京,就曾因為隨便排放而發生遍地臭水橫流的情景。而更重要的是,東京地下還有四通八達的地鐵系統,如果排水和污水問題處理不好,那整個城市就會陷入癱瘓。
這座設施每年運行約5~10次,迄今為止,已經累計戰勝了75次暴雨。首都圈外郭放水路,臺風暴雨季節可以排洪,而平時可用來承擔各種污水的凈化處理。