北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程洪水影響評(píng)價(jià)內(nèi)澇積水分析

尤 洋

(北京市水科學(xué)技術(shù)研究院 北京100048)

機(jī)場(chǎng)線路沿機(jī)場(chǎng)線高速公路布置，在北京市區(qū)設(shè)有三元橋站和東直門站兩站，總長(zhǎng)28.1 km。直接服務(wù)范圍主要在東北部地區(qū)，通過地鐵2 號(hào)線、地鐵13號(hào)線、地鐵10 號(hào)線吸引客流，形成間接服務(wù)范圍。機(jī)場(chǎng)線西延工程增設(shè)站點(diǎn)使得機(jī)場(chǎng)線的直接服務(wù)范圍增加。同時(shí)地鐵5 號(hào)線為南北骨干線，與5 號(hào)線連接使機(jī)場(chǎng)線對(duì)中心城東部的南北走廊服務(wù)增強(qiáng)，機(jī)場(chǎng)線在北新橋與地鐵5 號(hào)線換乘便捷，使得機(jī)場(chǎng)線的間接服務(wù)范圍也得到拓展。機(jī)場(chǎng)線西延后，在北新橋站與5 號(hào)線形成兩線T 型換乘，換乘便捷，增強(qiáng)了線路對(duì)客流的吸引力，擴(kuò)大了線路的服務(wù)范圍，改善了東直門地區(qū)地鐵線路與機(jī)場(chǎng)線間的換乘條件，能夠?yàn)楦嗦每吞峁┌踩?、便捷的服?wù)，進(jìn)一步提高服務(wù)水平，有利于樹立機(jī)場(chǎng)線形象和品牌[1]。

1 項(xiàng)目基本情況

1.1 地理位置

北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程位于北京市東城區(qū)，起點(diǎn)位于既有機(jī)場(chǎng)線東直門站，沿東直門內(nèi)大街向西，終點(diǎn)至北新橋站。本項(xiàng)目新建北新橋站與既有5 號(hào)線的北新橋站為換乘關(guān)系，位于既有北新橋站西側(cè)，距離約為30 m。

1.2 建設(shè)等級(jí)與規(guī)模

本項(xiàng)目為新建工程，線路起點(diǎn)為既有機(jī)場(chǎng)線東直門站，終點(diǎn)北新橋站，并預(yù)留進(jìn)一步向西延伸條件。線路自起點(diǎn)沿東直門內(nèi)大街由東向西走行。線路全長(zhǎng)約1.9 km，均為地下線。設(shè)置北新橋車站1 站，與既有的5 號(hào)線(北新橋站)形成換乘。

工程總共包括1 個(gè)地下車站、1 段區(qū)間隧道1.9 km。本項(xiàng)目包括車站工程和區(qū)間工程。

1.3 河流水系

擬建機(jī)場(chǎng)線西延線屬于北運(yùn)河水系，周邊河流為通惠河[2]。

北運(yùn)河北起通州區(qū)北關(guān)閘(上源為溫榆河)于西集鎮(zhèn)牛牧屯東南流出市境，經(jīng)河北省香河縣、天津市武清區(qū)至天津市大紅橋注入海河。北運(yùn)河主要支流有通惠河、涼水河、風(fēng)港減河、鳳河等。

通惠河為中心城及通州新城地區(qū)重要的防洪排水、輸水灌溉及景觀河道，西起東便門，向東流經(jīng)朝陽區(qū)至通州區(qū)入溫榆河，全長(zhǎng)約20 km，總流域面積約為297.08 km2，本項(xiàng)目雨水經(jīng)現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)，最終排入通惠河。

1.4 評(píng)價(jià)范圍

線路位于東城區(qū)轄區(qū)內(nèi)，由東直門向西進(jìn)入二環(huán)以內(nèi)，沿東直門內(nèi)大街跨北新橋路口，進(jìn)入交道口東大街。洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的影響評(píng)價(jià)范圍主要為北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程的地上工程。

2 內(nèi)澇積水計(jì)算

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)[3]，特大城市排澇標(biāo)準(zhǔn)為50～100 年一遇，本項(xiàng)目可研確定內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)50 年一遇，市政雨水管網(wǎng)現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)為1 年一遇，規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇。計(jì)算分析最不利工況，即排水管網(wǎng)為現(xiàn)管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)1 年一遇條件下的內(nèi)澇積水情況。

基于DEM 數(shù)據(jù)，項(xiàng)目區(qū)所在東護(hù)城河小流域，不在東護(hù)城河小流域的最低點(diǎn)；根據(jù)項(xiàng)目區(qū)周邊地形，地勢(shì)總體西高東低，交道口東大街相對(duì)于周邊高程較低，東直門橋下為區(qū)域低洼點(diǎn)，建設(shè)項(xiàng)目所在位置相對(duì)于周邊地形不屬于低洼點(diǎn)，基本無客水進(jìn)入，因此對(duì)項(xiàng)目區(qū)自身的排水分區(qū)進(jìn)行內(nèi)澇模擬。根據(jù)《北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程雨污水排除規(guī)劃條件》以及北京市第一次水務(wù)普查成果，劃定北新橋站和東直門站所在排水分區(qū)。根據(jù)《北京市水文手冊(cè)》[4]第一分冊(cè)暴雨圖集，得到各排水分區(qū)內(nèi)50 年一遇最小時(shí)間段為5 min 的24 h 凈雨過程(圖1、圖2)。各排水分區(qū)雨水管網(wǎng)現(xiàn)狀排水標(biāo)準(zhǔn)均未達(dá)到規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，因此考慮現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)僅能排除1 年一遇降雨量，根據(jù)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算得到北新橋暴雨強(qiáng)度為1.00 mm/min，東直門暴雨強(qiáng)度為1.12 mm/min。將雨水排水設(shè)計(jì)流量化為每5 min 排除項(xiàng)目區(qū)雨水深，并繪入降雨雨型圖制作圖1 和圖2。計(jì)算得到北新橋站排水分區(qū)的最大積水量為14 105 m3，積水時(shí)長(zhǎng)約2.0 h；東直門站排水分區(qū)的最大積水量為6 538 m3，積水時(shí)長(zhǎng)約1.5 h。因北新橋站并不是排水的最下游，故計(jì)算結(jié)果是最不利情況，實(shí)際降雨過程積水量和積水時(shí)間應(yīng)小于此計(jì)算結(jié)果。通過Arcgis 軟件根據(jù)DEM 地形數(shù)據(jù)采用水量平衡法繪制各排水分區(qū)內(nèi)的積水范圍和積水深度，北新橋站附近積水深度為0.19 m，東直門站附近基本沒有積水。

圖1 排水分區(qū)凈雨量(50 年一遇)和排水能力對(duì)比圖(北新橋站)Fig.1 Comparison of net rainfall (once in 50 years) and drainage capacity by drainage area (Beixinqiao Station)

圖2 排水分區(qū)凈雨量(50 年一遇)和排水能力對(duì)比圖(東直門站)Fig.2 Comparison of net rainfall(once in 50 years) and drainage capacity by drainage area (Dongzhimen Station)

北新橋地鐵站西南出口外部地面標(biāo)高44.5 m，周邊地區(qū)地面標(biāo)高44.2 m；西北出口外部地面標(biāo)高44.35 m，周邊地區(qū)地面標(biāo)高44.2 m。因此，地鐵站外部地面標(biāo)高均高于周邊地區(qū)地面標(biāo)高，該站點(diǎn)不容易產(chǎn)生內(nèi)澇。根據(jù) GB 50517—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]，車站出入口均高出外部地面450 mm(設(shè)計(jì)方將出入口室內(nèi)外高差均高出規(guī)范要求300 mm，實(shí)際車站出入口均高出外部地面750 mm)，可防止外部客水進(jìn)入；同時(shí)，設(shè)計(jì)方在出入口處設(shè)置擋淹閘槽，如遇水淹等緊急情況，將擋淹閘槽設(shè)在門口，可增加500 mm 高的防淹高度，有效減小內(nèi)澇對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的影響。東直門站風(fēng)井比周邊高2 m 以上(GB 50517—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定排風(fēng)排煙口低邊高于地面的高度不低于2.0 m)，且有頂蓋防雨水，可以防止內(nèi)澇。

施工期工程項(xiàng)目建設(shè)圍擋，可有效防止外部客水進(jìn)入。

3 內(nèi)澇影響評(píng)價(jià)

北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程排澇標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇。在50 年一遇降雨條件下，北新橋站和東直門站均沒有積水，相關(guān)工程設(shè)施最低點(diǎn)分別高于周邊積水水位0.26 m 和2 m。根據(jù)GB 50517—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，地下車站出入口、消防專用出入口和無障礙電梯的地面標(biāo)高應(yīng)高于室外地面300～450 mm(設(shè)計(jì)方將出入口室內(nèi)外高差均高出規(guī)范要求300 mm)。同時(shí)，項(xiàng)目可研報(bào)告中提出地下車站的敞開出入口、風(fēng)井處設(shè)小型雨水排污泵，排水能力為50 年一遇。因此，在設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)下，建設(shè)項(xiàng)目基本沒有內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

4 消除或減輕洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目影響的措施

4.1 工程措施

北京市軌道交通機(jī)場(chǎng)線西延工程地下車站出入口、消防專用出入口和無障礙電梯的地面標(biāo)高44.95 m，高出室外地面0.75 m(規(guī)范為0.45 m)，地鐵出入口50 年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)下基本不受內(nèi)澇積水影響。同時(shí)，還在出入口等地面與隧道銜接的位置設(shè)計(jì)防淹閘槽等設(shè)施，并通過在出入口修建多層臺(tái)階，其余面修建花臺(tái)等措施防止雨水倒流入車站內(nèi)；臺(tái)階交接位置及終端地面設(shè)置下水口，在隧道最低點(diǎn)設(shè)置抽水泵等設(shè)施，保證雨水有效排除。

為減小建設(shè)項(xiàng)目在施工期的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，建有施工圍擋；同時(shí)在地坪設(shè)置一定的坡度，防止基坑進(jìn)水；在基坑內(nèi)開挖排水溝和集水井，增設(shè)泵站等措施防止基坑積水；在工程的支護(hù)構(gòu)和鄰近建筑物適當(dāng)位置布置觀測(cè)點(diǎn)，防止雨水滲透造成塌方。

4.2 非工程措施

①針對(duì)局部暴雨制定防汛預(yù)案，成立防汛領(lǐng)導(dǎo)小組。針對(duì)地鐵線路編制防汛應(yīng)急預(yù)案，成立防汛領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)站點(diǎn)出入口等重點(diǎn)工程加強(qiáng)防范。

②為保證地鐵雨季施工安全，需編制雨季施工方案，明確雨季施工的具體措施、防汛預(yù)案及注意事項(xiàng)等。

③加強(qiáng)防汛安全檢查，加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)和檢查，特別是施工區(qū)域及生活區(qū)域排水、用電等設(shè)施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除管道滲漏、雨水口堵塞等故障，保證排水系統(tǒng)暢通。

④準(zhǔn)備充足的防汛物資、器材及設(shè)備。

⑤及時(shí)了解汛期天氣情況，注意暴雨預(yù)警信息。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

建設(shè)項(xiàng)目地面高程較高，且有一定的防護(hù)措施，50 年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)下，建設(shè)項(xiàng)目基本不受內(nèi)澇積水的影響。洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的影響較小，在按照雨水利用相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)和施工，補(bǔ)充防汛設(shè)施和物資，完善各類防汛預(yù)案后，建設(shè)項(xiàng)目即具備建設(shè)條件。

5.2 建議

協(xié)調(diào)有關(guān)部門提高地鐵線路站點(diǎn)外排市政雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)至5 年一遇并盡快實(shí)施。建設(shè)項(xiàng)目建成后，恢復(fù)施工區(qū)原有用地性質(zhì)，增大透水率。應(yīng)建立與氣象、水務(wù)部門的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，及時(shí)掌握雨情、水情，適時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，減少洪澇水對(duì)線路運(yùn)行的影響。