北京市级财政项目

创新工程—集成与示范：城市轨道交通基础设施内涝灾害影响韧性能力提升关键技术研发(PXM2018_178215_000002)项目介绍

1 研究背景

近年来，随着全球气候变化加剧，极端灾害性气候事件发生频次明显增加，特别是突发性强降雨引发的城市内涝问题日趋严重，对人们的生命财产构成巨大威胁。城市内涝不但淹没道路，而且给城市的基础设施运行带来巨大考验，可能出现高压天然气场站被淹、路面塌陷压断地下管线、地铁倒灌等现象。对城市暴雨内涝灾害开展相关研究，提出针对性的预防和治理措施，可有效降低城市内涝灾害损失。

城市轨道交通是保障城市正常运行的重要基础设施。在城市极端降雨事件影响下，城市轨道交通基础设施受内涝的影响日趋严重。本项目在内涝情景下城市基础设施灾害分析、脆弱性评估基础上，以城市轨道交通基础设施为研究对象，重点针对车辆段地铁车辆基地和出入段线等，建立一套全方位的技术方案，采用先进的物联网技术，实现雨水排放和利用设备设施状态数据的监测与采集，通过对内涝灾害影响的关联性分析，建立韧性评估指标体系，提高城市轨道交通基础设施风险评估和监测预警能力；研发内涝情景下的综合应急关键技术，实现灾后应急科学决策，提升突发事件的应急处置能力。

2 主要研究内容

(1)城市轨道交通基础设施内涝灾害影响关联性分析。以城市轨道交通基础设施为研究对象，综合利用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法，分析内涝灾害对城市轨道交通基础设施的作用，模拟降雨对地铁周围地表径流的影响，分析在内涝情境下轨道交通与其他基础设施之间关联性影响，并对城市轨道交通基础设施网络的内涝灾害交互影响的过程进行实证性研究。

(2)建立城市轨道交通基础设施的韧性评估体系。基于地理信息系统(Geographic Information System，GIS)与水力模型，针对内涝灾害下的城市轨道交通基础设施，分别从基础设施的结构层、性能层与业务层，提出轨道交通基础设施韧性的评估指标与定性定量分析方法，结合数值模拟，建立地铁及周围设施的积水损失评估方法，形成城市轨道交通基础设施的三层韧性评估体系架构。

(3)研发城市轨道交通基础设施内涝灾害综合应急决策系统。基于专家系统与半实物仿真等技术，构建内涝场景下城市轨道交通基础设施模型，开展内涝积水全过程分析，建立突发事件的对策信息库，对不同应急对策下城市轨道交通基础设施的韧性进行计算，给出突发事件应对的有效决策，将综合应急关键技术成果在城市轨道交通基础设施运行管理工作中进行应用验证。

(4)韧性评估与应急决策系统的示范应用。通过实测分析北京地铁某典型车辆段和出入段线的汇水区域、排洪设备设施状态，开展系统分析和实时数据采集，然后进行韧性评估，提出应急决策方案。

3 结论与建议

项目成果可以为提升城市轨道交通运营“韧性”、缓解洪涝灾害影响、维持城市轨道交通系统的正常运转和灾后恢复提供科技支撑，提出的内涝积水防控工程与非工程措施，对地铁场站内涝情境下的综合应急、灾后应急科学决策、提升防灾减灾能力具有一定的指导意义。形成的主要建议如下：

(1)加强地铁场站洪涝监测体系建设。包括：增加地铁场站内地表易积、滞水点及重点关注区域积水监测，增加排水沟渠、排水管网的水量监测，加强地铁隧洞入口、泵站等防洪排涝工程调度运行状况的监测等，建立全面精细化的地铁场站洪涝监测体系，为管理人员掌握现场情况提供全方位的支持。

(2)深化与规划、气象、排水等部门的合作，建立长效的数据共享机制，能够制度化地获取相关部门基础数据的更新，有效保证多源数据在城市洪涝应急管理中的支撑作用。

(3)进一步开展建模方法的研究，针对城市地表产流模式、地表和管网的耦合机制及其概化方式等难点展开专项研究，针对地铁场站机车调度、管网多层立体交叉等展开专项研究，建立具有自主知识产权，能够根据实际情况灵活调整，易于使用和集成其他技术的模拟系统。

(4)建议地铁场站洪涝防治工作与当地水务、气象、交通等部门紧密结合，形成部门联动应急抢险机制，及时掌握关键信息，为地铁场站正常运行、提升“韧性”能力提供基础支撑。