長沙市軌道交通3號線一期工程各車站內澇水位分析

陳春明 宋荷花 王 亮

（長沙水文水資源勘測局 長沙市 410014）

1 概 述

長沙市軌道交通3 號線全長41.492 km，設車站28 座，起點站為蓮坪大道站，終點站為龍角路站，為貫通長沙城區東北至西南方向的主要交通干線。由于近年來城市內澇頻發，嚴重威脅到人民群眾生命財產安全和城市的有序運行，對已建地鐵的正常運行也造成了較大的影響。如2010年5月14日，廣州市大暴雨造成城區17 處積水，地鐵2 號線進水停運；2012年7月21日北京市特大暴雨，營運的地鐵線路出現9 處進水。為最大程度地減少城市內澇對長沙市擬建地鐵線路的影響，為該線路站點設施建設提供設計依據，本文根據水量平衡原理，通過推求100年一遇設計暴雨、確定匯水面積、計算排水量、繪制容積曲線等步驟對軌道交通3 號線各站點100年一遇內澇水位進行分析計算。

2 內澇水位計算原理和分析思路

2.1 計算原理

內澇水位的計算原理為水量平衡原理，即：

式中 Δh——計算時段Δt 內的地面平均積水深度（mm）；

Δt——計算時段，取1 h、3 h、6 h 分別進行試算，當計算得Δh 為最大值時，即為采用的計算時段；

P——計算時段內100年一遇設計暴雨（mm）；

Δp——降雨損失量，單位mm，包括雨間蒸發量、地面下滲量、填洼量（塘、水池、洼地等調蓄量）；

Hp——計算時段內，通過城市排水管網和排澇泵站排出的水量（mm）。

2.2 分析思路

（1）推求設計暴雨。根據長沙市內長沙水文站、梨水文站、羅漢莊水文站、白箬雨量站實測降雨資料，通過頻率曲線法推求100年一遇設計暴雨。根據“就近”原則，每個地鐵車站均采用最近一個水文站的雨量資料作為內澇水位計算的依據。

（2）計算降雨損失量ΔP。當計算范圍內建筑物密集，ΔP 難以計算準確時，P-ΔP 按式P-ΔP=ΨP 進行計算。Ψ 為采用《室外排水設計規范》中綜合徑流系數。

（3）計算排水量Hp。根據雨水管網和排澇泵站的排水能力，計算每小時的排澇量。Hp=0.36×Qs×Δt/F，式中Qs 為泵站或管網的設計排水流量（L/s）。

（4）計算地面平均積水深度。100年一遇設計暴雨降雨量-排水量=地面積水深度。

（5）確定匯水面積。根據工程設計資料和工程區域的地形地貌特征，確定匯水面積。

（6）繪制容積曲線（Z～V）。根據地形圖，求算各級高程的容積，以縱坐標表示高程、橫坐標表示容積，即可繪制容積曲線。

（7）內澇水位計算。地勢低洼處內澇水位計算，根據計算求得的100年一遇設計暴雨時匯水區域內的產水量，查容積曲線即得到內澇水位；地勢平坦處內澇水位=地面高程+地面平均積水深度。

3 3號線站點內澇水位分析計算

3.1 望月湖站典型計算

（1）參數的選取。

P：距離望月湖站最近的水文站是長沙水文站，因此暴雨資料選用長沙水文站的計算成果；

Ψ：望月湖屬城市建筑密集區，取0.82；

Hp：望月湖片區雨水通過麓山垸泵站排入龍王港，經計算麓山垸泵站的實際排漬能力為22.4 mm/h，則Hp 取22.4 mm/h。

（2）Δh 的計算。

Δt=1 時，利用（式1）計算得Δh=58.9 mm；

Δt=3 時，利用（式1）計算得Δh=38.6 mm；

Δt=6 時，利用（式1）計算得Δh=0.98 mm；

Δt=1 時，計算的地面積水深度Δh 為最大。

（3）繪制容積。

通過查閱該區域1∶500 地形圖結合實地查勘，確定望月湖站的匯水面積為225 400 m2。以地面積水深度為縱坐標（從31.85 m 起算）、容積（V）為橫坐標，繪制容積曲線如附圖。

（4）內澇水位的計算。

經計算，匯水區域內遭遇100年一遇設計暴雨時，地面產水量為13 270 m3。通過查容積曲線得：地面積水深度為0.55 m。內澇水位=31.85+0.55=32.4 m。

3.2 3 號線站點內澇水位成果

附圖 望月湖站容積曲線

類似望月湖站，根據上述步驟可計算3 號線其他站點遭遇100年一遇設計暴雨時的內澇水位，計算成果見附表。

由附表可以看出，長沙市城區發生遭遇100年一遇暴雨時，長沙市軌道交通3 號線將會有14 個站點處出現不同程度的地面積水，地面積水深度為（0.1～0.5）m 不等。有14 個站點“可不考慮內澇”是因為處于高地或坡度較大的坡道上，可不考慮城市內澇對軌道交通車站的影響。

4 結 語

根據《室外排水設計規范》城市一般地區排水設施的設計暴雨重現期為1～3年（即抵御1～3年一遇的暴雨），重要地區3～5年；根據《長沙市防洪工程初步設計報告》 長沙市區的排澇標準為10年一遇12 小時暴雨（137.1 mm）12 小時排干。由于排澇標準偏低，當發生100年一遇設計暴雨時，地勢平坦的地方均會產生積水，出現短時的內澇。本文根據現場調查和水文計算成果，計算了長沙軌道交通3 號線各站點遭遇100年一遇暴雨的內澇水位，為該線路車站設施標高的設計依據，同時也給城市發生超標準暴雨時內澇水位分析提供了參考。