極端天氣條件下城市軌道交通防排水對策研究

程永誼，劉峻峰，吳方林

（1.鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081；2.西安市軌道交通集團有限公司，陜西西安 710000）

1 引言

近年來，我國城市軌道交通的迅猛發展推動了城市發展，極大地方便了市民出行。然而，由于在其規劃、設計和建設過程中存在某些環節的缺陷，因此其運營存在安全風險和隱患，特別是在極端天氣等因素迭加時，安全風險和隱患需要高度關注。

隨著城市發展，人口增長，工業化進程提速，全球氣候變化加劇，特別是2021 年以來，國內極端天氣頻發，其破壞程度、影響范圍、規模和頻次也在日益加深、擴大和增長。極端天氣導致的強降水和積水對城市軌道交通的安全、正常運營產生了嚴重影響，造成設施設備損壞，線路線網停運，甚至威脅人民的生命財產安全。例如，2021 年鄭州“7·20”特大暴雨降雨量驚人，最大小時降雨量達201.9 mm，最大單日降雨量達552.5 mm。這場災害導致鄭州地鐵5 號線五龍口停車場及其周邊區域發生嚴重積水，致使5 號線1 列運營列車在沙口路站—海灘寺站區間內迫停，大量設施設備損毀，并造成鄭州地鐵全線網停運50 余天。

因此，研究城市軌道交通應對極端天氣的防排水理論、排水和逃生疏散設施設置、設施設備維護保養和狀態監控、應急預案和演練等內容，不僅對城市軌道交通規劃、設計和建設具有指導意義，而且還在災害危機時刻，起到減少損失，保護乘客及工作人員安全的關鍵作用。本文通過調研近期國內特大暴雨中城市軌道交通積水案例，分析城市軌道交通目前存在的防排水問題，找出薄弱環節，并據此提出極端天氣條件下城市軌道交通防排水對策，以期為后續城市軌道交通防排水實踐提供參考和借鑒。

2 存在問題及薄弱環節

經過對近期極端暴雨天氣下國內城市軌道交通防排水情況的現場調研，并結合城市軌道交通防排水存在的普遍問題，從城市軌道交通防排水系統及城市防排水系統2 方面分析目前存在的問題。

2.1 城市軌道交通防排水系統問題

目前，城市軌道交通防排水系統存在以下問題。

（1）在前期規劃設計時，對周邊環境考察研究不夠深入，積累的基礎數據資料不全面，參考的防排水標準不合理，車站站位設置及車輛基地等選址不恰當，導致城市軌道交通防排水系統存在缺陷，埋下較大的安全隱患。

（2）防排水設備設施維護保養不到位，存在排水管網堵塞、設備運行故障等情況。

（3）與市政排水系統接駁不暢，存在與市政水井接駁不到位、接駁口堵塞等情況。

（4）施工質量存在缺陷，易發生水管爆管等。

（5）應急防排水設施配置不全面，如缺乏大功率排水泵、防水擋板、防水沙袋等。

2.2 城市防排水系統問題

在極端天氣下，降水強度大、范圍集中、降水量超出排水系統的排水能力是造成城市嚴重內澇和城市軌道交通內澇的主要原因。城市防排水系統作為城市軌道交通防排水的保障，其存在的問題必須高度關注。

（1）市政排水系統的規劃設計與城市發展不配套，地下排水系統工程質量差。國內城市在規劃設計市政設施時存在重地上、輕地下的問題，設計標準的超前性和前瞻性不夠，防汛標準較低；某些城市區域無骨干排水管網，存在較大安全隱患，某些城市甚至未系統地規劃排水體系。此外，地下排水系統施工質量也較差，例如，排水管接口不符合要求，管線質量不合格，經不起暴雨和洪水的考驗。

（2）相關部門銜接不暢。雨水的排水路徑是從雨水口流至雨水管線，再進入排水河道、溝渠。雨水管線的檢修和維護由市政部門負責，而排水河道、溝渠的疏通卻是水利水務部門的工作，如果兩個部門銜接不暢，容易產生問題。

（3）城市“海綿體”功能弱化。城市原有或新規劃建設的城中河、池塘、湖泊、屋頂綠化帶、透水鋪裝、下凹式綠地、雨水收集利用設備等設施，可吸納、蓄滯和緩釋雨水，是“海綿體”。但隨著城鎮化進程加快，城市寸土寸金，越來越多的湖泊、濕地被填埋，城市綠地不斷減少，城市的匯水能力也隨之大幅削弱。此外，路面逐漸被混凝土、瀝青等不透水材料覆蓋，雨水無法滲透，只能靠城市排水管網外排，加大了城市排水管網的排水壓力。

（4）排水系統管理維護不到位。例如，管路堵塞不疏通，排水設備不定期維護保養，極易造成積水，加重災情。

2.3 城市軌道交通防排水薄弱環節

本文結合上述存在的問題，通過現場調查，找出如下城市軌道交通防排水薄弱環節。

（1）正線站點的出入口、緊急疏散口及通道、無障礙電梯、風亭和內部泵站排水出口、物業結合口（圖 1）、封堵不到位的主要電纜溝道、新建線路預留通道（圖2），以及正線站點周邊的河流、湖泊、溝渠（若突發洪水，水可能涌入站點）。

圖1 物業結合口

圖2 新建線路預留通道

（2）線路區間的保護區施工處、敞口段、疏散通道、市政管線及孔洞，以及線路區間周邊的河流、湖泊、溝渠（若突發洪水，水可能涌入區間）。

（3）場段及主變電所的圍墻、出入大門、出入段線、市政管線及孔洞、電纜溝道、上蓋物業相關區域。

（4）其他薄弱環節，如市政給水管線、消防管線、消防水池等。

3 防排水對策

3.1 加強防洪、防澇、防排水理論研究

參考目前已有的城市軌道交通防排水和防澇系統設計實例，在10 年一遇、20 年一遇、50 年一遇和100 年一遇的降水條件下，局部環境的積水水深測算結果通常相差不大（在100 mm 數量級），但與極端天氣條件下的實際數據相比存在較大的差異。其主要原因在于，各地水文氣象站的建站時間大多在建國后，因此對建站前的歷史數據掌握不詳實，所積累的極端天氣降水基礎數據不全面，導致計算模型中的參數和相關經驗值存在偏差，這不利于后續的設計參考。建議加強防洪、防澇、防排水理論研究，做好以下幾方面的工作。

（1）認真測量、記錄和保存極端天氣降水基礎數據，以提高計算模型中參數和相關經驗值的準確性和可靠性。

（2）在構建內澇計算模型時，應綜合考慮城市內河流、湖泊洪水，以及市政排水系統缺陷等因素。

（3）近年來全球氣候變化加劇，建議相關研究機構和學者從更寬泛、更綜合、更科學的視角對防洪、防澇和防排水理論進行深入研究。

3.2 站段場合理選址并完善防排水設施

目前，國內城市軌道交通洪澇的主要原因在于車站站位設置及車輛基地等選址不合理，出入口、風亭、聯絡通道、結合部位、車輛基地敞口段等存在防排水缺陷。針對上述問題，應采取以下對策。

（1）在進行車站站位設置、車輛基地等選址時，應避免低洼地段，綜合考慮周邊環境（如河流、湖泊、地質缺陷、孔洞、井、市政管線、建筑物、物業結合通道等）的影響。

（2）對于車輛基地、地面車站及高架車站的敞口區域，應做好圍蔽，并且設置可靠的排水設施。

（3）對于與外部結合處、聯絡通道及上蓋物業，應統一考慮防排水要求。

（4）在線路區間設置合理的洪水阻斷設施，防止洪水蔓延，減少損失。

（5）配置高功率排水設備，如“龍吸水”應急排水搶險車。

3.3 改善城市防排水系統

為改變城市防排水系統不能滿足城市軌道交通防排水需求的現狀，應采取以下對策。

（1）加強調研，查閱城市降水及防排水相關歷史數據，摸清內澇嚴重區域的城市軌道交通積水、排水情況及其影響，并在暴雨后進行現場驗證，獲取第一手資料和數據。

（2）在上述調查研究的基礎上，完善城市防排水系統規劃，并提高地下排水系統工程質量。

（3）定期檢查市政排水管線、排水河道及溝渠的排水情況，若有堵塞，及時疏通。

（4）設置城中河、池塘、湖泊、屋頂綠化帶、透水鋪裝、下凹式綠地、雨水收集利用設備等“海綿”設施，發揮其對雨水的吸納、蓄滯和緩釋功能。

3.4 配置逃生疏散設施

為避免極端天氣引發的災難中出現人員傷亡，應在城市軌道交通工程中設置以下逃生疏散設施。

（1）設置線路區間逃生通道，并確保其連續和暢通。

（2）在車站、車輛基地、主變電所等處，確保至少2 個出入口和疏散通道暢通。

（3）設置通風、應急照明、疏散指示等應急設施，并確保其在應急條件下功能正常。

3.5 完善對防排水相關設施的維護保養和狀態監控

為保證城市軌道交通防排水相關設施的可靠性，應對其采取以下維護保養和狀態監控措施。

（1）做好日常巡檢巡視，對有問題的設施進行及時修復，尤其在雨季和汛期，應增加巡視頻次，提高維護保養要求。

（2）定期對防排水相關設施開展功能測試和聯動測試。

（3）若條件允許，應盡可能地將防排水相關設施納入監控范圍，以確保其狀態及功能正常。

3.6 制定逃生疏散應急預案并開展應急演練

為確保城市軌道交通防排水相關設施在應急情況下可用以及相關人員會用，應開展以下幾方面的工作。

（1）根據相關法律、標準和規范要求，制定逃生疏散應急預案，不斷通過演練驗證設施設備的可用性，查找疏散設施存在的風險和隱患，并據此完善預案，卡控風險，消除隱患。

（2）適當擴大演練范圍，邀請消防、市政等相關部門和乘客參與。

（3）開展疏散逃生宣傳和培訓，使工作人員和乘客掌握災難時逃生的技能，避免人員傷亡。

4 結語

由于全球氣候變化，極端天氣日益頻繁，城市內澇也隨之日趨嚴重，因此開展城市軌道交通防排水對策研究十分必要，這是一項全面、科學、綜合、專業的課題。應在城市軌道交通前期規劃設計中采取合適、恰當的標準和方法，在建設中設置安全、合理、高質量、人性化的防排水設施，在運營中嚴格執行維護檢修措施，制定應急預案并開展應急演練，以確保極端天氣下城市軌道交通運營及人民生命財產的安全。