极端天气条件下城市轨道交通防排水对策研究

程永谊，刘峻峰，吴方林

（1.铁科院（北京）工程咨询有限公司，北京 100081；2.西安市轨道交通集团有限公司，陕西西安 710000）

1 引言

近年来，我国城市轨道交通的迅猛发展推动了城市发展，极大地方便了市民出行。然而，由于在其规划、设计和建设过程中存在某些环节的缺陷，因此其运营存在安全风险和隐患，特别是在极端天气等因素迭加时，安全风险和隐患需要高度关注。

随着城市发展，人口增长，工业化进程提速，全球气候变化加剧，特别是2021 年以来，国内极端天气频发，其破坏程度、影响范围、规模和频次也在日益加深、扩大和增长。极端天气导致的强降水和积水对城市轨道交通的安全、正常运营产生了严重影响，造成设施设备损坏，线路线网停运，甚至威胁人民的生命财产安全。例如，2021 年郑州“7·20”特大暴雨降雨量惊人，最大小时降雨量达201.9 mm，最大单日降雨量达552.5 mm。这场灾害导致郑州地铁5 号线五龙口停车场及其周边区域发生严重积水，致使5 号线1 列运营列车在沙口路站—海滩寺站区间内迫停，大量设施设备损毁，并造成郑州地铁全线网停运50 余天。

因此，研究城市轨道交通应对极端天气的防排水理论、排水和逃生疏散设施设置、设施设备维护保养和状态监控、应急预案和演练等内容，不仅对城市轨道交通规划、设计和建设具有指导意义，而且还在灾害危机时刻，起到减少损失，保护乘客及工作人员安全的关键作用。本文通过调研近期国内特大暴雨中城市轨道交通积水案例，分析城市轨道交通目前存在的防排水问题，找出薄弱环节，并据此提出极端天气条件下城市轨道交通防排水对策，以期为后续城市轨道交通防排水实践提供参考和借鉴。

2 存在问题及薄弱环节

经过对近期极端暴雨天气下国内城市轨道交通防排水情况的现场调研，并结合城市轨道交通防排水存在的普遍问题，从城市轨道交通防排水系统及城市防排水系统2 方面分析目前存在的问题。

2.1 城市轨道交通防排水系统问题

目前，城市轨道交通防排水系统存在以下问题。

（1）在前期规划设计时，对周边环境考察研究不够深入，积累的基础数据资料不全面，参考的防排水标准不合理，车站站位设置及车辆基地等选址不恰当，导致城市轨道交通防排水系统存在缺陷，埋下较大的安全隐患。

（2）防排水设备设施维护保养不到位，存在排水管网堵塞、设备运行故障等情况。

（3）与市政排水系统接驳不畅，存在与市政水井接驳不到位、接驳口堵塞等情况。

（4）施工质量存在缺陷，易发生水管爆管等。

（5）应急防排水设施配置不全面，如缺乏大功率排水泵、防水挡板、防水沙袋等。

2.2 城市防排水系统问题

在极端天气下，降水强度大、范围集中、降水量超出排水系统的排水能力是造成城市严重内涝和城市轨道交通内涝的主要原因。城市防排水系统作为城市轨道交通防排水的保障，其存在的问题必须高度关注。

（1）市政排水系统的规划设计与城市发展不配套，地下排水系统工程质量差。国内城市在规划设计市政设施时存在重地上、轻地下的问题，设计标准的超前性和前瞻性不够，防汛标准较低；某些城市区域无骨干排水管网，存在较大安全隐患，某些城市甚至未系统地规划排水体系。此外，地下排水系统施工质量也较差，例如，排水管接口不符合要求，管线质量不合格，经不起暴雨和洪水的考验。

（2）相关部门衔接不畅。雨水的排水路径是从雨水口流至雨水管线，再进入排水河道、沟渠。雨水管线的检修和维护由市政部门负责，而排水河道、沟渠的疏通却是水利水务部门的工作，如果两个部门衔接不畅，容易产生问题。

（3）城市“海绵体”功能弱化。城市原有或新规划建设的城中河、池塘、湖泊、屋顶绿化带、透水铺装、下凹式绿地、雨水收集利用设备等设施，可吸纳、蓄滞和缓释雨水，是“海绵体”。但随着城镇化进程加快，城市寸土寸金，越来越多的湖泊、湿地被填埋，城市绿地不断减少，城市的汇水能力也随之大幅削弱。此外，路面逐渐被混凝土、沥青等不透水材料覆盖，雨水无法渗透，只能靠城市排水管网外排，加大了城市排水管网的排水压力。

（4）排水系统管理维护不到位。例如，管路堵塞不疏通，排水设备不定期维护保养，极易造成积水，加重灾情。

2.3 城市轨道交通防排水薄弱环节

本文结合上述存在的问题，通过现场调查，找出如下城市轨道交通防排水薄弱环节。

（1）正线站点的出入口、紧急疏散口及通道、无障碍电梯、风亭和内部泵站排水出口、物业结合口（图 1）、封堵不到位的主要电缆沟道、新建线路预留通道（图2），以及正线站点周边的河流、湖泊、沟渠（若突发洪水，水可能涌入站点）。

图1 物业结合口

图2 新建线路预留通道

（2）线路区间的保护区施工处、敞口段、疏散通道、市政管线及孔洞，以及线路区间周边的河流、湖泊、沟渠（若突发洪水，水可能涌入区间）。

（3）场段及主变电所的围墙、出入大门、出入段线、市政管线及孔洞、电缆沟道、上盖物业相关区域。

（4）其他薄弱环节，如市政给水管线、消防管线、消防水池等。

3 防排水对策

3.1 加强防洪、防涝、防排水理论研究

参考目前已有的城市轨道交通防排水和防涝系统设计实例，在10 年一遇、20 年一遇、50 年一遇和100 年一遇的降水条件下，局部环境的积水水深测算结果通常相差不大（在100 mm 数量级），但与极端天气条件下的实际数据相比存在较大的差异。其主要原因在于，各地水文气象站的建站时间大多在建国后，因此对建站前的历史数据掌握不详实，所积累的极端天气降水基础数据不全面，导致计算模型中的参数和相关经验值存在偏差，这不利于后续的设计参考。建议加强防洪、防涝、防排水理论研究，做好以下几方面的工作。

（1）认真测量、记录和保存极端天气降水基础数据，以提高计算模型中参数和相关经验值的准确性和可靠性。

（2）在构建内涝计算模型时，应综合考虑城市内河流、湖泊洪水，以及市政排水系统缺陷等因素。

（3）近年来全球气候变化加剧，建议相关研究机构和学者从更宽泛、更综合、更科学的视角对防洪、防涝和防排水理论进行深入研究。

3.2 站段场合理选址并完善防排水设施

目前，国内城市轨道交通洪涝的主要原因在于车站站位设置及车辆基地等选址不合理，出入口、风亭、联络通道、结合部位、车辆基地敞口段等存在防排水缺陷。针对上述问题，应采取以下对策。

（1）在进行车站站位设置、车辆基地等选址时，应避免低洼地段，综合考虑周边环境（如河流、湖泊、地质缺陷、孔洞、井、市政管线、建筑物、物业结合通道等）的影响。

（2）对于车辆基地、地面车站及高架车站的敞口区域，应做好围蔽，并且设置可靠的排水设施。

（3）对于与外部结合处、联络通道及上盖物业，应统一考虑防排水要求。

（4）在线路区间设置合理的洪水阻断设施，防止洪水蔓延，减少损失。

（5）配置高功率排水设备，如“龙吸水”应急排水抢险车。

3.3 改善城市防排水系统

为改变城市防排水系统不能满足城市轨道交通防排水需求的现状，应采取以下对策。

（1）加强调研，查阅城市降水及防排水相关历史数据，摸清内涝严重区域的城市轨道交通积水、排水情况及其影响，并在暴雨后进行现场验证，获取第一手资料和数据。

（2）在上述调查研究的基础上，完善城市防排水系统规划，并提高地下排水系统工程质量。

（3）定期检查市政排水管线、排水河道及沟渠的排水情况，若有堵塞，及时疏通。

（4）设置城中河、池塘、湖泊、屋顶绿化带、透水铺装、下凹式绿地、雨水收集利用设备等“海绵”设施，发挥其对雨水的吸纳、蓄滞和缓释功能。

3.4 配置逃生疏散设施

为避免极端天气引发的灾难中出现人员伤亡，应在城市轨道交通工程中设置以下逃生疏散设施。

（1）设置线路区间逃生通道，并确保其连续和畅通。

（2）在车站、车辆基地、主变电所等处，确保至少2 个出入口和疏散通道畅通。

（3）设置通风、应急照明、疏散指示等应急设施，并确保其在应急条件下功能正常。

3.5 完善对防排水相关设施的维护保养和状态监控

为保证城市轨道交通防排水相关设施的可靠性，应对其采取以下维护保养和状态监控措施。

（1）做好日常巡检巡视，对有问题的设施进行及时修复，尤其在雨季和汛期，应增加巡视频次，提高维护保养要求。

（2）定期对防排水相关设施开展功能测试和联动测试。

（3）若条件允许，应尽可能地将防排水相关设施纳入监控范围，以确保其状态及功能正常。

3.6 制定逃生疏散应急预案并开展应急演练

为确保城市轨道交通防排水相关设施在应急情况下可用以及相关人员会用，应开展以下几方面的工作。

（1）根据相关法律、标准和规范要求，制定逃生疏散应急预案，不断通过演练验证设施设备的可用性，查找疏散设施存在的风险和隐患，并据此完善预案，卡控风险，消除隐患。

（2）适当扩大演练范围，邀请消防、市政等相关部门和乘客参与。

（3）开展疏散逃生宣传和培训，使工作人员和乘客掌握灾难时逃生的技能，避免人员伤亡。

4 结语

由于全球气候变化，极端天气日益频繁，城市内涝也随之日趋严重，因此开展城市轨道交通防排水对策研究十分必要，这是一项全面、科学、综合、专业的课题。应在城市轨道交通前期规划设计中采取合适、恰当的标准和方法，在建设中设置安全、合理、高质量、人性化的防排水设施，在运营中严格执行维护检修措施，制定应急预案并开展应急演练，以确保极端天气下城市轨道交通运营及人民生命财产的安全。