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汩鸿环保蔡晙雯:极端暴雨情况下,地下空间如何防护?

时间:2021-08-16 10:03

来源:汩鸿环保

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本文就“7.20”郑州暴雨事件,讨论保护地下空间安全性的难点,参考日本及德国的工程案例,分析德国水泰和易拆卸式防洪挡板及电动防洪挡板的功效,为今后极端暴雨情况下地下空间的防护提供思路。

极端暴雨事件频发

2021年7月20日,郑州市发生特大暴雨,20日16时~17时,一个小时的降雨量达到了201.9mm;19日20时到20日20时,单日降雨量552.5mm。其中小时降水,单日降水均已突破自1951年郑州建站以来60年的历史记录。

该暴雨事件导致了严重的洪涝灾害,造成了严重的人员伤亡和财产损失。汛情发生后,各方力量驰援河南,配合当地政府全力抢险救援。特别是7月20日晚,由于雨势过大、进水过多,郑州地铁5号线站内积水严重,500多名乘客在地铁内被困超过3个小时。最终造成12人经抢救无效死亡、5人受伤,令人扼腕叹息。源:《新华社》

这场特大暴雨毫无疑问,引发了全民对城市安全的思考。

其实,这并不是国内第一次地下空间遭受洪水灾害的案例。北京2011年“6.23”、2012年“7.21”暴雨灾害,广州2020年“5.21”特大暴雨,均出现了地下商场、地下车库、下沉通道等区域的内涝事件,造成了人民生命财产的威胁和损失。

近年来,随着气候变化的加剧,国内大规模降雨的现象显著增多。洪水灾害的防治工作越来越成为市政工作中不可或缺的一项。地下空间安全性的规划和防护必须提上议程。

地下空间防护难点

为什么地下空间的安全性如此重要?

其实,不同于地上空间,地下空间遭受洪水灾害后主要有以下几个特征:源:《地下空间淹没对策指南》日本国土交通省

一是疏散线路有限。当洪水倒灌进入地下空间时,地下人员疏散出口与水流入口必然重合,人员逆水流疏解时难度极大,且极易发生危险。

二是灾害发生迅速、反应时间短。由于地下空间与地上空间隔绝,处在地下空间的人员对地面情况掌握较少,在主观判断上容易出现迟缓。一旦出现出入口被淹的情况,地下空间会迅速被淹没。此时如果水深超过一定水平,还会存在因水压差别造成无法开门的情况。

三是浸水停电导致各种设备停运的可能性极高。地铁机电设备往往设在地下,浸水后电力系统会遭到破坏,这就会造成运行的列车停运(且位置极有可能在隧道而非站台内)、地下空间能见度降低、自动门无法开启、防水门无法关闭、排风换气系统瘫痪而导致人员窒息等多种问题,给人员疏散带来了极大困难。

日本经验

在日本,根据《水防法》及《消防法》,地下空间所有者必须制定避难和防水的措施计划,并按要求安装挡水设施,避免水流进入地下空间,确保发生洪水时人员可以迅速逃离。一般除了在地铁出入口设置台阶外,还会针对不同类型的地上地下连通口,常备了不同的防水措施,通过多种方式协同发挥作用。

目前常用的出入口的挡水设施有三大类:

一是可移动型,如沙袋、水袋、挡水板、片式伸缩门等,主要用于应对常规水量;

二是固定型,如固定挡水板、防水门等,其中防水门可封闭地下空间,用于阻挡较大水量;

三是防水结构体,这种结构通常和站体一体打造,几乎可以做到完全防水。

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德国水泰和防洪设备

德国水泰和防洪设备主要分为防洪挡板及闸门,适用于所有防洪工程、水利工程,在充分考虑周边环境下,可进行临时性或持续性防洪,已在全球范围内被证明有效。

01.易拆卸式防洪挡板

德国水泰和防洪挡板由预制箱型防水铝材EN-AW AlMgSi-6060 T66制成,既可以设计为固定式,也可以设计为移动式安装。主要应用场所包括:地下空间入口处、阻隔间、河道等。

HydroBeam®系统中,由堆砌的铝制空心框组成挡板,安装在不锈钢支撑柱之间。坝梁挡板的长度根据实际情况而定,最长可达7米。设备可以迅速搭建安装,采用了对称设计(比如两侧都有密封支撑架,底部密封可以插接每个坝梁),即使是未经培训的人员也可以快速安全地搭建移动式防洪挡板。特殊的PU密封设计,不平坦的地面(落差约15mm)也可以达到密封标准,不锈钢支撑杆承受水压,且可以和现有景观结合。

下图为其一种安装方式示意:

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防洪挡板拆除后,只剩下设备基础,不影响日常任何其他功能需求。

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02.电动防洪挡板

同时,也可以在地下空间入口处设置电动式防洪挡板,不需要人工操作,通过电机或液压驱动短时间内自动上升,不占用其他空间,适应于新老建筑。同时能够和预警系统联动,自动运行、自动报警。

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03.易拆卸式管道叠梁闸

除了在一般地下空间内,在管道内也可以设置德国水泰和易拆卸式管道叠梁闸,控制管道断面过流,也可以抵抗回水。设备表面可以加赠覆盖防爆涂层或抗化学腐蚀的涂层,以减少长期污水侵蚀的影响。叠梁闸门也可设计为管道的形状。

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根据不同的工况,叠梁闸在管道内可以有如下不同的安装方式:在墙体内部、墙体前侧、墙体后侧;两侧导轨导向架密封。

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04.防洪闸门

在有河湖水倒灌风险的管道排水口处,也应该设置防洪闸门,以保证在极端暴雨情况下不会发生河湖水倒灌进入管网系统的事件。

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防洪闸门可以设置为铰链在上,下方开启的形式,如上图。也可以设置为铰链在下,上方开启的形式,如下图。

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目前,这些设备在中国市场已由水泰和的中国合资企业——汩鸿环保全权生产制造。在保证产品德国精工品质的同时,汩鸿环保还进行了研发升级,以便更加适合中国城市的防洪和水利工程。

随着气候变化,极端天气频发出现,全球范围内都面临着相似的问题。城市水基础设施及极端雨洪事件的应对,必须作为日后的建设重点。一方面,在城市规划和开发建设中,给水留出足够的空间修复自然水生态空间,结合海绵城市、泵站调蓄等措施,提升城市排水防涝能力;另一方面,面对极端暴雨情况,启动应急预案、综合地面行泄等方式,才能保证人民群众的生命财产安全,合理采用不同工艺的防洪挡板、防洪闸门等,确保地下空间的安全性,减少灾害损失。

>>参考文献

https://www.bmbf.de/de/wasser-n---forschung-und-innovation-fuer-nachhaltigkeit-10281.html

地下空间淹没对策指南,日本国土交通省。

瞭望东方——《韧性城市》——王家卓

洞见城市交通——《他山之石——从日本地铁的防汛经验中我们能学到什么》

新华社新闻——河南郑州“7·20”特大暴雨灾害


编辑:赵凡

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