长沙市轨道交通3号线一期工程各车站内涝水位分析

陈春明 宋荷花 王 亮

（长沙水文水资源勘测局 长沙市 410014）

1 概 述

长沙市轨道交通3 号线全长41.492 km，设车站28 座，起点站为莲坪大道站，终点站为龙角路站，为贯通长沙城区东北至西南方向的主要交通干线。由于近年来城市内涝频发，严重威胁到人民群众生命财产安全和城市的有序运行，对已建地铁的正常运行也造成了较大的影响。如2010年5月14日，广州市大暴雨造成城区17 处积水，地铁2 号线进水停运；2012年7月21日北京市特大暴雨，营运的地铁线路出现9 处进水。为最大程度地减少城市内涝对长沙市拟建地铁线路的影响，为该线路站点设施建设提供设计依据，本文根据水量平衡原理，通过推求100年一遇设计暴雨、确定汇水面积、计算排水量、绘制容积曲线等步骤对轨道交通3 号线各站点100年一遇内涝水位进行分析计算。

2 内涝水位计算原理和分析思路

2.1 计算原理

内涝水位的计算原理为水量平衡原理，即：

式中 Δh——计算时段Δt 内的地面平均积水深度（mm）；

Δt——计算时段，取1 h、3 h、6 h 分别进行试算，当计算得Δh 为最大值时，即为采用的计算时段；

P——计算时段内100年一遇设计暴雨（mm）；

Δp——降雨损失量，单位mm，包括雨间蒸发量、地面下渗量、填洼量（塘、水池、洼地等调蓄量）；

Hp——计算时段内，通过城市排水管网和排涝泵站排出的水量（mm）。

2.2 分析思路

（1）推求设计暴雨。根据长沙市内长沙水文站、梨水文站、罗汉庄水文站、白箬雨量站实测降雨资料，通过频率曲线法推求100年一遇设计暴雨。根据“就近”原则，每个地铁车站均采用最近一个水文站的雨量资料作为内涝水位计算的依据。

（2）计算降雨损失量ΔP。当计算范围内建筑物密集，ΔP 难以计算准确时，P-ΔP 按式P-ΔP=ΨP 进行计算。Ψ 为采用《室外排水设计规范》中综合径流系数。

（3）计算排水量Hp。根据雨水管网和排涝泵站的排水能力，计算每小时的排涝量。Hp=0.36×Qs×Δt/F，式中Qs 为泵站或管网的设计排水流量（L/s）。

（4）计算地面平均积水深度。100年一遇设计暴雨降雨量-排水量=地面积水深度。

（5）确定汇水面积。根据工程设计资料和工程区域的地形地貌特征，确定汇水面积。

（6）绘制容积曲线（Z～V）。根据地形图，求算各级高程的容积，以纵坐标表示高程、横坐标表示容积，即可绘制容积曲线。

（7）内涝水位计算。地势低洼处内涝水位计算，根据计算求得的100年一遇设计暴雨时汇水区域内的产水量，查容积曲线即得到内涝水位；地势平坦处内涝水位=地面高程+地面平均积水深度。

3 3号线站点内涝水位分析计算

3.1 望月湖站典型计算

（1）参数的选取。

P：距离望月湖站最近的水文站是长沙水文站，因此暴雨资料选用长沙水文站的计算成果；

Ψ：望月湖属城市建筑密集区，取0.82；

Hp：望月湖片区雨水通过麓山垸泵站排入龙王港，经计算麓山垸泵站的实际排渍能力为22.4 mm/h，则Hp 取22.4 mm/h。

（2）Δh 的计算。

Δt=1 时，利用（式1）计算得Δh=58.9 mm；

Δt=3 时，利用（式1）计算得Δh=38.6 mm；

Δt=6 时，利用（式1）计算得Δh=0.98 mm；

Δt=1 时，计算的地面积水深度Δh 为最大。

（3）绘制容积。

通过查阅该区域1∶500 地形图结合实地查勘，确定望月湖站的汇水面积为225 400 m2。以地面积水深度为纵坐标（从31.85 m 起算）、容积（V）为横坐标，绘制容积曲线如附图。

（4）内涝水位的计算。

经计算，汇水区域内遭遇100年一遇设计暴雨时，地面产水量为13 270 m3。通过查容积曲线得：地面积水深度为0.55 m。内涝水位=31.85+0.55=32.4 m。

3.2 3 号线站点内涝水位成果

附图 望月湖站容积曲线

类似望月湖站，根据上述步骤可计算3 号线其他站点遭遇100年一遇设计暴雨时的内涝水位，计算成果见附表。

由附表可以看出，长沙市城区发生遭遇100年一遇暴雨时，长沙市轨道交通3 号线将会有14 个站点处出现不同程度的地面积水，地面积水深度为（0.1～0.5）m 不等。有14 个站点“可不考虑内涝”是因为处于高地或坡度较大的坡道上，可不考虑城市内涝对轨道交通车站的影响。

4 结 语

根据《室外排水设计规范》城市一般地区排水设施的设计暴雨重现期为1～3年（即抵御1～3年一遇的暴雨），重要地区3～5年；根据《长沙市防洪工程初步设计报告》 长沙市区的排涝标准为10年一遇12 小时暴雨（137.1 mm）12 小时排干。由于排涝标准偏低，当发生100年一遇设计暴雨时，地势平坦的地方均会产生积水，出现短时的内涝。本文根据现场调查和水文计算成果，计算了长沙轨道交通3 号线各站点遭遇100年一遇暴雨的内涝水位，为该线路车站设施标高的设计依据，同时也给城市发生超标准暴雨时内涝水位分析提供了参考。