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东京地铁根据最近的水灾预测采取的防洪措施-

作者:汪德珍 编译  发布:2017/9/19  浏览:
单位:上海隧道工程有限公司

摘 要:东京地铁公司在首都圈拥有 9 条线路,运营里程 195.1km,179 座车站(其中 地面车站 21 座),日客流量约 684 万人。9 条线路中共有 7 条线路与其他地铁线路 或铁路等交通线路互通,计算在内共有 532km,形成首都圈铁路网络的基础。 东京地铁拥有的 9 条线路中,隧道总长约占 85%,地下车站为 158 座,占总车 站数量的 88%,当发生集中暴雨等灾害时,出入口涌水会威胁乘客的安全并影响铁 路设施运行,故采取了各种措施应对内涝灾害。 东京地铁坚持以“雨水不能流入地下站内”为主、“疏散乘客安全避难”为辅 的原则,实施了一系列车站防内涝措施,本期请大家一起了解一下。

1 东京地铁的防洪事例

1993 年 8 月 27 日,因 11 号台风带来的暴雨在丸之内线赤坂见附车站发生了浸水灾害(如照片 1 所示)。这是由于为建设银座线溜池山王车站,从实施大规模地基改良工程区域流入的雨水,水深约为158cm,包括丸之内在内的共计 3 条线路、约 2700m受到了浸水影响,影响地铁运行达 14h。

照片1 赤坂见附车站中浸水

1999 年 8 月 29 日,由于每小时最大降雨量114mm 这一创纪录的集中暴雨,银座线溜池山王车站发生了浸水灾害(如照片 2 所示)。该位置与周边相比是标高较低的地区,故周边雨水容易汇集到此也是发生浸水的要因之一。

照片2 溜池山王车站浸水

2 至今已实施的防洪措施

东京地铁根据以往的浸水灾害及事例研究,实施了各种防洪措施,下面是防洪措施的实施内容。

2.1 挡水板

以防止来自地铁车站出入口的浸水为目的,除了位于高地不担心浸水的车站外,所有车站出入口设置挡水板(如照片 3 所示)。挡水板为铝合金材质,1 块高度为 35cm,挡水板如照片 3 所示,通过 2 段一组的设置形成防止洪水进入站台内的结构。

照片3 车站出入口挡水板

2 块一组是为了地铁乘客在避难通行时能跨越挡水板。

2.2 防水门

与挡水板相同,以防止来自车站出入口浸水为目的,将出入口开口部设置成能全密闭的门结构(如照片 4 所示)。防水门设置在位于隅田川以东的低地地区的车站出入口。

照片4 车站出入口防水门

2.3 防水墙

隧道暗埋段(从地下往地面的区间),一般为U 型挡土墙结构,在 U 型挡土墙顶部的两端设置了钢筋混凝土制墙(如照片 5 所示),用于防止来自外侧(线路外)的浸水。防水墙顶端的高度是以东京地区发生台风时产生的最大潮位数据来决定的。

照片5 隧道坑口防水墙

2.4 防水闸门

当发生暴雨侵袭或洪水灾害时,为防止其进入地铁隧道并侵害市中心地铁网络,在隧道内及隧道暗埋段设置防水闸门(如照片 6、照片 7 所示)。尤其是隧道横穿河流下方时,河流管理部门规定必须在隧道内设置闸门,确保即使河底坍方,河水也不会流入隧道内。

照片6 坑口防水闸门

照片7 隧道内防水闸门

2.5 浸水防止机

地铁隧道每隔一定距离会设置通风口及风塔。为了防止通风口浸水,设置了关闭开口的浸水防止机(如图 1 所示)。浸水防止机根据暴雨洪水警报的指令发出关闭闸门指令,每年以一定的频率关闭闸门。

图 1 浸水防止机

3 新的浸水措施

3.1 新措施的设想

3.1.1 东京都自然灾害受灾预测图显示的都市型水灾

2000 年 9 月因东海暴雨发生了特大的洪水使名古屋城市圈受到灾害,建设省((先)国土交通省)设置了“都市型水灾紧急探讨委员会”,同年 11 月发表了“对于都市型水灾措施的紧急提议”。

根据这一状况,东京都于2001年1月也设置了“东京都都市型水灾探讨会”,对于都市型水灾的实施策略从硬件、软件两方面进行了综合性探讨,同年 11月在编制了最终报告书进行汇总的基础上,对每一河流区域、或者数个流域编制暴雨产生浸水的预测区域地图,并向社会公布。此外,还根据这些浸水预测区域地图,编制东京都各区市的洪水预测地图,并向社会公布。

千代田区的洪水预测地图如图 2 所示。地图显示了邻接的河流因暴雨水位上升并超过已有下水道设施及河流的处理能力,预测到河水溢出时的浸水结果,同时还显示了大雨时居民不宜出入的危险场所(预测的浸水区域)、危险程度(预测的浸水深度)、避难场所等。

图 2 千代田区洪水预测地图

3.1.2 大规模的浸水措施(荒川河决堤)

2009 年 1 月,根据“有关大规模水灾措施的专门调查会议”,公布了“荒川河决堤时对地铁等的浸水灾害的预测”的探讨结果。

其内容是伴随着 200 年一遇的降雨(流域平均降雨量约 550mm/3d),在北区志茂的荒川河流决堤后预测发生洪水流量约 14000m 3 /s 时,若以现况程度的浸水措施为前提,那么最终首都圈的 17 条线路、97个车站、总长 147km 隧道将全部受到暴雨侵袭,并预测在部分区域洪水将率先侵入到隧道内而非直接影响地面。此外,在决堤后约 3h 预计大手町车站会受到侵袭。

如果对地铁车站等出入口及隧道暗埋段采取一些措施,虽然并不能完全隔绝侵害,但却能大幅度减少浸水区间。

例如,在北区志茂的荒川河决堤时的 24h 后的浸水预测模拟试验结果如图 3 所示。左图是现况程度的挡水措施的情况(利用车站出入口的挡水板能防止的浸水高度为 1m);中间图是假定车站部出入口及隧道暗埋段防止浸水高度达到 2m 的情况;右图是车站出入口几乎全断面挡水(对于出入口部的 3m 假设高度,能防止浸水高度至 2.9m),并且还假定隧道暗埋段具有能完全挡水结构的情况。

图 3 外部洪水受灾的模拟实验

在地面也有浸水高度在 5m 以上的区域,假设隧道与地面的连接部分几乎能完全挡水的情况下(右图),则隧道几乎不发生浸水的情况。即便是左图及中间图中,隧道内也是洪水满管状态的假设结果,为了保护地下空间大规模浸水的角度采取适当的应对措施是十分重要的。

3.1.3 东京地铁中的浸水灾害的预测

在东京地铁,根据从上述“洪水预测图”及“荒川河水决堤时对地铁等的浸水灾害的预测”得到的浸水预测状况,对河水泛滥发生的水灾(外水灾害)与因下水道等超过处理能力而发生的灾害(内水灾害)进行了比较后,整理了东京地铁各条线路的车站及线路上的最大浸水高度。

3.2 主要应对措施的重新评估

根据“雨水不能流入地下站内”的原则,根据灾害预测情况考虑最大浸水高度,采取以下必要措施防止暴雨侵袭。

3.2.1 针对隧道暗埋段的处理措施

检查东京地铁所有隧道暗埋段,发现 4 处原有设备已不能应对最大浸水高度,需要追加处理措施。

追加处理措施为:设置防水闸门完全遮断浸水。防水闸门有收放在隧道上部的下落式的机械式防水闸门(如图 4 所示)、以及收放在隧道侧部的摆动式防水闸门普通门(照片 7 所示)。为了重新设置防水闸门,伴随着既有隧道的改建,在考察各现场的状况并探讨选择最合适的方法的同时进行措施的实施。

图 4 机械式防水闸门

3.2.2 针对通风口和换气塔的处理措施

如上所述,对通风口设置了浸水防止机。该浸水防止机是能承受水深 2m 水压的配置,由于已有的浸水防止机不能满足承载性能,故重新开发了能承受水深 6m 水压技术规格的产品(如照片 8 所示),并设置在必要的场所或替换原设备。该措施于 2015 年结束。

照片8 应对 6m 高度的浸水防止机

对于通风塔(如照片 9 所示)的再验证结果,判明了部分已有的开口位置低于最大浸水高度。对此,实施了将开口位置提高至超过最大浸水高度的措施。此外,对最大浸水高度水压的通风塔部分的承载力也进行了验证,当承载力不足时采取增加壁厚等补强措施的同时,还将维修保养时的常用门也置换成水密性高的防水门。具体应对措施如图 5 所示。

照片9 通风塔

图 5 通风塔的应对措施概况

3.2.3 针对车站出入口的应对措施

车站出入口的浸水措施,以从地面部分采取措施降低设计水压,以及在洪水退去后确保恢复的快速性为基础,原则上采取地面部分的应对措施。对于地面部分的措施考虑:①出入口的宽度;②需在已有占用地范围内应对;③对道路的利用及沿线的影响的基础上,采取了应对最大浸水高度的措施。下面就标准的考虑方法作一介绍。

当最大浸水高度为 1.0m 时,如图 6 所示,采取以往的挡水板措施(应对最大浸水高度),同时也是为了能迅速应对并使挡水板轻量化的措施。

图 6 浸水高度在 1.0m 左右

当最大浸水高度在 1.0 ~ 1.5m 时,如图 7 所示,在将挡水板结构变更到门结构(日常时将防水门收纳在低墙部)的同时,在用已设低墙无法防止浸水时,考虑到视觉效果后也可以采取设置强化玻璃制挡水墙的措施。

图 7  浸水高度在 1.0m 以上 1.5m 以下

当最大浸水高度在 1.5m 以上时,如图 8 所示,在采用完全遮蔽型防水门结构的同时,已设低墙部分可以采取强化玻璃等铺设至出入口屋顶部结构的全密闭结构的措施。如果已设出入口结构物对最大浸水高度的水压具有承载力的话,那么可以利用已设构筑物,当没有承载力时,则要用重建来应对了。

图 8  浸水高度在 1.5m 以上

此外,要在车站出入口部设置防水门的情况,担心平常时防水门收纳空间不足。下面介绍一下为解决这一课题开发的防水门。

首先是卧式折叠型防水门(如照片 10 所示),能确保耐水压性能,通过选用折叠式结构,平常时能缩小防水门形状。

照片10 横式折叠型防水门

其次是立式折叠型防水门(如图9、图10所示)。充分运用折叠式这一理念,防水门还能兼出入口的管理卷帘式铁门。由于收纳在屋顶部,故与横式折叠型防水门相比通道部分能变得更开放。

图 9 立式折叠型防水门

图 10 立式折叠型防水门收纳在屋顶时

通过折叠型防水门的开发,能提高在已有设施范围内来应对的可能性,有助于促进对车站出入口部的应对措施。

3.3 软件应对措施

3.3.1 海拔高度显示

近年来,作为全国性海啸浸水等水灾发生时降低受灾的措施,正在推进海拔值显示,东京地铁也在车站出入口部实施了该地点的海拔值显示(如照片11 所示),目的是将地表的高低作为视觉信息来认识的同时,让地铁乘客在发生水灾时的行动在日常中就有防范意识。

照片11 海拔高度显示

3.3.2 安全袖珍指南

确保乘客的安全是铁路事业人员最重要的使命,同时为了确保灾害时最大限度的安全,乘客的理解与配合也是不可缺少的。东京地铁,在让乘客对水灾、地震、火灾等安全加深理解与关心的同时,对发生灾害时需要采取的行动等编制了插图形式的简明易懂的“安全袖珍指南”(如图 11 所示)并发放。

图 11 安全袖珍指南

3.3.3 洪水时确保避难、防止浸水的计划

根据以“警戒、防御水灾,通过降低浸水灾害来保护公共安全”为目的的防水法,为了确保乘客顺利且快速避难及防止浸水,对所有 40 个车站编制了“确保避难及防止浸水的计划”在东京地铁官方网站上公开。该计划规定了防灾体制、与相关机构间的联络体制、避难引导线路等。

4 结语

至今为止,在分析了各线路建设年代中的高潮位及大雨产生的水灾预测后采取了浸水应对措施。近年来,公布了中央防灾会议上的大规模的水灾预测及东京都各区市的洪水预测图,现在正根据这些信息采取必要的浸水应对措施。

浸水灾害的预测已超出至今为止的规模,是广范围且大规模的。对于应对这些浸水灾害的措施尽可能在早期实施,以便提供安全且安心的地铁运营。

摘自《盾构隧道科技》
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