案例：城市立体综合交通枢纽内涝风险分析与防治
导读：在气候变化和快速城市化的背景下，极端降水事件及其导致的洪涝灾害频发，对城市居民生命财产安全构成较大的威胁。特别是极端降雨对城市地下轨道交通设施安全运营的影响，已成为制约城市公共安全的突出问题。以北京城市副中心站立体综合交通枢纽为例，通过构建雨水洪涝模型，识别综合交通枢纽内涝风险点，针对不同的风险区域，提出综合交通枢纽应对内涝风险的控制策略，以提高综合交通枢纽防洪排涝安全水平。
引用本文：席广朋,杨京生,吕志成，等. 城市立体综合交通枢纽内涝风险分析与防治——以北京城市副中心站为例［J］. 给水排水，2023，49（9）：24-28.
01研究背景
1.1 地下轨道交通内涝灾害
随着我国城镇化高速推进，城市轨道交通成为城市重要基础设施。近些年来全球气候异常和极端降雨事件频发，城市交通枢纽发生内涝已成为制约城市公共安全的突出问题，越来越引起公众的广泛关注。以地铁工程为例，据不完全统计，近10年(2010-2021年)我国有11个城市共发生19起地铁工程雨水淹涝事件，统计数据如表1所示。
表1 2010-2021年我国部分城市地铁内涝情况
与传统独立建设的地下空间不同，当前城市规划建设理论强调地下空间的互联互通，鼓励轨道交通地下车站与相邻地下空间相互连通，打造连片成网、地上地下一体化开发的综合体。但是伴随着地下设施连通规模的扩大，应对地下空间洪涝灾害的复杂性和难度也大大增加，2021年郑州7·20特大暴雨灾害事件中已经初步显现。如何做好轨道交通地下空间防洪排涝，目前在国内仍是一个新的挑战。
1.2 相关标准与规范
通过梳理地铁现行设计和建设标准，发现现行标准和规范中，只对地下空间的口部、下沉广场提出一些技术要求（见表2），但对地下空间的防洪排涝标准没有明确统一规定。因地下工程种类不同，地下空间综合体无完整统一的防洪排涝标准，造成工程项目不同位置依据不同相关规范规程进行标准确定，往往造成项目防洪排涝标准不统一，影响效果。此外在现行规范中，也未明确极端降雨下的应急要求，期望今后能够在标准修编中不断补充完善。
表2 现行地下轨道轨道交通设计和建设相关标准
02项目概况及模型构建
2.1 项目概况
北京城市副中心站规划为“四网融合”的现代化综合交通枢纽、“轨道上的京津冀”的重要支点，是北京城市副中心未来的交通中心，首都北京新门户。它连接北京M6线、平谷线、M101线三条轨道交通线路和京唐铁路、城际联络线两条铁路线路。北京城市副中站地下总建筑面积约128万m²，主要站房建筑均位于地下，是亚洲最大的地下综合交通枢纽，也是北京市继大兴国际机场后又一个大型交通基础设施工程。
北京城市副中心站项目总用地面积97.39 hm²，建设内容包括京唐城际铁路、城际铁路联络线的城际车站、东西接驳场站及调度通道、轨道交通M22线（平谷线）、M101线车站、区间及换乘通道。目前项目正在建设中，预计2024年12月底完工投入使用。本次防洪及内涝研究对象为屋盖地块、中央公园地块、市政道路（含匝道、桥梁、泵站）工程、市政道路及管线。其中改建城市主干路3条、新建城市次干路2条、城市支路5条、街区道路1条，配套建设道路下方市政管网、管廊，新建入地匝道11条、新建框架桥8座。通过梳理北京城市副中心站“六口”（即车站出入口、风亭通风口、地面电梯口、安全疏散口、车站采光口、出入段线口），建筑投影线外地上口部约有178个。
图1 北京城市副中心站剖面
根据《北京城市副中心站及周边地区雨污水排除规划》，北京城市副中心站为北京市重要地区，其雨水管道规划设计降雨重现期采用5年一遇。东六环以东主要建设地下工程（枢纽东咽喉区）及部分地下坡道出入口，所在区域为城市副中心行政办公区，其防涝标准为降雨重现期100年一遇；六环路以西工程防涝标准为降雨重现期50年一遇。
2.2 内涝风险分析模型构建
本次研究应用 InfoWorks ICM 2022版模拟软件构建北京城市副中心站及周边流域的雨水排水系统模型。InfoWorks ICM模型为英国WallingFord公司开发的一款雨洪模拟软件，可以完整地模拟城市雨水循环系统，实现城市排水管网系统模型与河道模型的整合，更为真实地模拟地下排水管网系统与地表受纳水体之间的相互作用。根据北京城市副中心站综合交通枢纽雨水管网设计资料，利用Arcgis软件对雨水管网进行梳理，并转化为管网拓扑数据文件，导入InfoWorks ICM模型。模拟区域内检查井共485个，雨水管线长度25.95km，模拟区域面积约150 hm²。雨水管网概化如图2所示。
图2 雨水管网模型概化
利用软件识别出交通枢纽潜在的淹涝风险，在降雨50年一遇设计标准条件下，研究区域内共发现3处入地匝道、2处下凹桥区、10条周边市政道路、2处小区积水严重。模拟结果表明北京城市副中心站地面高程较高，没有出现大面积积水情况，周围地区受管道能力不足以及地面高程影响，部分存在内涝积水情况。此外将交通枢纽口部高程进行细化，在雨水洪涝模型中进行风险分析，发现共有15处口部存在雨水倒灌的风险，利用模型分析雨洪侵入路径，为交通枢纽内涝防治措施提供科学依据。
03北京城市副中心站内涝防治对策
北京城市副中心站内涝防治措施分为三个方面：第一方面为区域内涝防治，从宏观、中观以及微观三个层次，处理城市内涝水与外水的关系，提高区域防洪排涝能力；第二方面以城市综合交通枢纽作为重点防治目标，从“点、线、面”三个层次入手，针对薄弱环节，采取以防为主，以排为辅，截堵结合原则，防止大量雨水进入地下空间；第三方面采取非工程措施，通过绘制洪水风险图、地下空间通信和疏散指示牌、洪水预报和抢险预案等方案，为综合交通枢纽提供科学调度的应急管理措施。
图3 北京城市副中心站内涝建筑口部风险图
图4 交通枢纽内涝风险防治技术路线
3.1 区域内涝防治总体思路
图5 区域内涝防治总体思路
北京城市副中心站区域防洪排涝思路从宏观—中观—微观入手，结合风险分级，处理好城市内涝水与外洪水的关系，增强区域排水能力和调蓄能力，化整为零，分散滞蓄。
宏观层面，防止外洪外涝对交通枢纽区域产生影响，应对北运河段以及运潮减河进行河道治理，确保百年洪水不会漫溢，同时现状堤防在通胡大街、玉带河大街、京秦铁路北侧等6处局部段不连续进行提防改造，通过河道综合治理，可保证洪水对项目影响较小。
中观层面，针对下凹桥区积水问题采取：对道路纵断进行优化，增加低水区竖向高点，同时U槽段在变坡点处设置反坡（高于规划标高0.5m），增加挡水措施防止客水进入低水区等措施，此外对现况下凹桥区泵站进行提标改造，将下凹桥区处雨水泵站提升至设计降雨重现期30年一遇。
微观层面，建议对北京城市副中心站周围进行海绵城市建设，利用海绵城市进行源头减排。同时为解决小区内积水，规划新建分流出水管排入东六环拟建高线公园绿地内，高线公园可作为区域内海绵调蓄设施，调蓄水量可达2.7万m³。
3.2 城市综合交通枢纽内涝防治
鉴于地下空间洪涝灾害的特征，城市综合交通枢纽防涝措施采取以防为主，以排为辅，截堵结合，综合治理的原则。根据综合交通枢纽站城一体的建设特点，内涝防治不仅仅只是枢纽车站本体，还应包括地下区间线路以及整个轨道交通枢纽(见图6)。
图6 排水防涝专项设计
城市综合交通枢纽防淹问题集中体现在地下站、地下区间，重点设防部位是车站的出入口、风亭等口部。通过复核极端降雨积水深度、确定工程“六口”及挡水设施的高度。根据车站的洪涝风险等级评估，对车站按高风险、中风险、低风险分级进行防洪排涝设计。
低风险的口部区域以防为主，低风险地区场地标高应高于周围道路标高，室内标高应高于场地标高，场地水能顺利排入市政系统；中风险地区口部区域截防结合，在口部周围设置一些截水措施，防止周围高风险的水倒灌进口部；高风险地区口部区域以封堵为主，利用一些防淹措施防止大面积的雨水进入地下空间。
表3 防止客水设计要素
3.3 非工程措施
非工程措施主要包括公布洪水风险图、保障地下空间通信和完善疏散指示牌、加强洪水预报和落实抢险预案等。
（1）公布洪水风险图。使乘客能够了解交通枢纽的洪水风险，提高水患意识，出现洪水警报或洪水灾害时指导乘客安全避难。从行政管理的角度，可以为防洪规划、洪水发生时进行的调度和指导防汛避难工作提供科学可靠的决策依据。
（2）加强地下空间的通信保障，规范疏散指示牌。使处于地下空间的人们及时了解地面情况，一旦地面发生可能造成地下空间危险的强降雨，人们可以按照最有效的逃生线路离开。管理人员应制定逃生路线并时常进行演练。
（3）加强洪水预报与落实抢险预案。根据天气预报及时做好地下空间的临时防洪措施，及时做到关闭防淹门、中断地铁运营、疏散乘客等措施，从而使灾害的危害程度降到最低程度。另外，由于洪灾历时短、影响面广、危害大，制订几套较为可靠的抢险预案措施用来应付突发事故。
04结论与建议
城市综合交通枢纽，特别是地下立体综合交通枢纽，具有工程线路长、地下空间复杂，地面口部较多等特点，遭遇洪涝灾害往往不易抓住重点，多种灾害叠加等问题。通过北京城市副中心站立体综合交通枢纽防洪排涝的研究，为减少极端降水事件对城市综合交通枢纽的影响，可从以下几个方面进行应对：
（1）对标洪涝专项规划，研究区域内排水防涝方案，防止因外部排水条件不利，而造成对地下空间的雨水倒灌。从宏观-中观-微观三个层次，层层分级，处理好城市内涝水与外洪水的关系，增强区域排水能力和调蓄能力。
（2）针对交通枢纽“点、线、面”特点，利用雨水洪涝软件识别风险等级，提出不同口部的防淹涝要求。按照高风险、中风险、低风险分级进行防洪排涝设计，利用防淹门、雨水泵房、挡墙、挡水门等设施，防止雨水从孔口倒灌至地下空间。
（3）借鉴河南郑州“720”特大暴雨洪涝事件的经验教训，优化综合交通枢纽布局和洪涝风险管理，完善超标准暴雨洪涝应急预案和管理体系，提高枢纽洪涝监测和预警预报水平，强化生命线设施的自保能力和应急处置能力。
