創(chuàng)新工程—集成與示范：城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)澇災(zāi)害影響韌性能力提升關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)(PXM2018_178215_000002)項目介紹

1 研究背景

近年來，隨著全球氣候變化加劇，極端災(zāi)害性氣候事件發(fā)生頻次明顯增加，特別是突發(fā)性強降雨引發(fā)的城市內(nèi)澇問題日趨嚴重，對人們的生命財產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅。城市內(nèi)澇不但淹沒道路，而且給城市的基礎(chǔ)設(shè)施運行帶來巨大考驗，可能出現(xiàn)高壓天然氣場站被淹、路面塌陷壓斷地下管線、地鐵倒灌等現(xiàn)象。對城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害開展相關(guān)研究，提出針對性的預防和治理措施，可有效降低城市內(nèi)澇災(zāi)害損失。

城市軌道交通是保障城市正常運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在城市極端降雨事件影響下，城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施受內(nèi)澇的影響日趨嚴重。本項目在內(nèi)澇情景下城市基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)害分析、脆弱性評估基礎(chǔ)上，以城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施為研究對象，重點針對車輛段地鐵車輛基地和出入段線等，建立一套全方位的技術(shù)方案，采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)雨水排放和利用設(shè)備設(shè)施狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測與采集，通過對內(nèi)澇災(zāi)害影響的關(guān)聯(lián)性分析，建立韌性評估指標體系，提高城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施風險評估和監(jiān)測預警能力；研發(fā)內(nèi)澇情景下的綜合應(yīng)急關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)災(zāi)后應(yīng)急科學決策，提升突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力。

2 主要研究內(nèi)容

(1)城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)澇災(zāi)害影響關(guān)聯(lián)性分析。以城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施為研究對象，綜合利用理論分析、數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合的方法，分析內(nèi)澇災(zāi)害對城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施的作用，模擬降雨對地鐵周圍地表徑流的影響，分析在內(nèi)澇情境下軌道交通與其他基礎(chǔ)設(shè)施之間關(guān)聯(lián)性影響，并對城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)澇災(zāi)害交互影響的過程進行實證性研究。

(2)建立城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施的韌性評估體系。基于地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)與水力模型，針對內(nèi)澇災(zāi)害下的城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施，分別從基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)層、性能層與業(yè)務(wù)層，提出軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施韌性的評估指標與定性定量分析方法，結(jié)合數(shù)值模擬，建立地鐵及周圍設(shè)施的積水損失評估方法，形成城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施的三層韌性評估體系架構(gòu)。

(3)研發(fā)城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)澇災(zāi)害綜合應(yīng)急決策系統(tǒng)?；趯＜蚁到y(tǒng)與半實物仿真等技術(shù)，構(gòu)建內(nèi)澇場景下城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施模型，開展內(nèi)澇積水全過程分析，建立突發(fā)事件的對策信息庫，對不同應(yīng)急對策下城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施的韌性進行計算，給出突發(fā)事件應(yīng)對的有效決策，將綜合應(yīng)急關(guān)鍵技術(shù)成果在城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施運行管理工作中進行應(yīng)用驗證。

(4)韌性評估與應(yīng)急決策系統(tǒng)的示范應(yīng)用。通過實測分析北京地鐵某典型車輛段和出入段線的匯水區(qū)域、排洪設(shè)備設(shè)施狀態(tài)，開展系統(tǒng)分析和實時數(shù)據(jù)采集，然后進行韌性評估，提出應(yīng)急決策方案。

3 結(jié)論與建議

項目成果可以為提升城市軌道交通運營“韌性”、緩解洪澇災(zāi)害影響、維持城市軌道交通系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和災(zāi)后恢復提供科技支撐，提出的內(nèi)澇積水防控工程與非工程措施，對地鐵場站內(nèi)澇情境下的綜合應(yīng)急、災(zāi)后應(yīng)急科學決策、提升防災(zāi)減災(zāi)能力具有一定的指導意義。形成的主要建議如下：

(1)加強地鐵場站洪澇監(jiān)測體系建設(shè)。包括：增加地鐵場站內(nèi)地表易積、滯水點及重點關(guān)注區(qū)域積水監(jiān)測，增加排水溝渠、排水管網(wǎng)的水量監(jiān)測，加強地鐵隧洞入口、泵站等防洪排澇工程調(diào)度運行狀況的監(jiān)測等，建立全面精細化的地鐵場站洪澇監(jiān)測體系，為管理人員掌握現(xiàn)場情況提供全方位的支持。

(2)深化與規(guī)劃、氣象、排水等部門的合作，建立長效的數(shù)據(jù)共享機制，能夠制度化地獲取相關(guān)部門基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新，有效保證多源數(shù)據(jù)在城市洪澇應(yīng)急管理中的支撐作用。

(3)進一步開展建模方法的研究，針對城市地表產(chǎn)流模式、地表和管網(wǎng)的耦合機制及其概化方式等難點展開專項研究，針對地鐵場站機車調(diào)度、管網(wǎng)多層立體交叉等展開專項研究，建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)，能夠根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，易于使用和集成其他技術(shù)的模擬系統(tǒng)。

(4)建議地鐵場站洪澇防治工作與當?shù)厮畡?wù)、氣象、交通等部門緊密結(jié)合，形成部門聯(lián)動應(yīng)急搶險機制，及時掌握關(guān)鍵信息，為地鐵場站正常運行、提升“韌性”能力提供基礎(chǔ)支撐。