（济南轨道交通集团第一运营有限公司，山东 济南 251401）
摘 要 本文以济南地铁二号线为例，分析了地铁内涝灾害的安全状态。文章结合济南市的地理特征，从自然条件、排水能力、应对能力和自身属性四个角度出发，建立了济南地铁内涝风险评价指标体系。基于模糊层次分析法对地铁内涝风险进行评价，对于风险较大的指标提出针对性的措施和建议。
关键词安全状态评价指标 模糊层次分析法 风险评价
1 概况
济南市作为山东省的省会，南靠群山，北临地上悬河，中部地势低洼。这种“一面坡”形式的地势结构，使济南市内形成了地下承压水系、大明湖和小清河水系、脉状地下管网，济南市成为集“泉、湖、河”于一体的复杂水系环境。因此强降雨天气、承压水系等诸多因素对济南地铁安全运营造成了不小的隐患。济南地铁二号线截至目前运营时间仅2年，运营管理经验不足，加之济南市复杂的水系环境，对济南地铁内涝的防治提出了严峻挑战。因此，对济南地铁二号线开展内涝灾害评价是十分必要和迫切的。
2 评价指标体系的确定
济南市地势南高北低，成为少有的集“泉、湖、河”于一体的城市，济南地铁2号线区域与趵突泉泉域核心保护区范围基本一致。通过对相关专家和地铁内部工作人员及地铁二号线实地考察后，结合海因里希法则，对济南地铁内涝灾害发生的原因进行了判断和分析，选取20个指标，将评价指标分为自然条件、排水能力、应对能力、自身属性四个大类，如图1所示。
图1 地铁风险评价指标体系
3基于模糊层次分析法对地铁内涝风险评价
3.1内涝指标因素权重分析
每年的6-8月是济南市降雨高发季节，也是地铁防涝的重要时间阶段。基于模糊层次分析法对地铁内涝风险进行分析，通过指标不同权重及得分的对比寻找济南地铁二号线内涝灾害发生的薄弱环节和重点方向。
1.准则层因素权重
如表1所示为济南地铁二号线准则层指标在的因素权重计算结果。
表1准则层因素权重计算结果表
重要度 | A | B | C | D | W | 指标一致性 |
A | 1 | 3 | 5 | 5 | 0.5595 | 一致性指标CI=0.0385。一致性比例CR=0.0432。因为CR<0.10，所以该判断矩阵A的一致性可以接受! |
B | 1/3 | 1 | 1 | 3 | 0.1915 | |
C | 1/5 | 1 | 1 | 3 | 0.1723 | |
D | 1/5 | 1/3 | 1/3 | 1 | 0.0767 |
2.指标层因素权重
指标层指标因素计算结果如表2所示。
表2指标层因素权重计算结果表
指标层 | 重要度 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | WA* | 指标一致性 | |
自然条件 | A1 | 1 | 1/7 | 1/2 | 1/6 | 1/5 | 0.0441 | 一致性指标CI=0.0669。一致性比例CR=0.0598。因为CR<0.10，所以该判断矩阵A的一致性可以接受! | |
A2 | 7 | 1 | 5 | 1 | 5 | 0.3789 | |||
A3 | 2 | 1/5 | 1 | 1/5 | 1/3 | 0.0699 | |||
A4 | 6 | 1 | 5 | 1 | 5 | 0.3694 | |||
A5 | 5 | 1/5 | 3 | 1/5 | 1 | 0.1377 | |||
排水能力 | 重要度 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | WB* | 一致性指标CI=0.0511。一致性比例CR=0.0457。 因为CR<0.10，所以该判断矩阵A的一致性可以接受! | |
B1 | 1 | 1/5 | 1/3 | 1/5 | 1/3 | 0.0548 | |||
B2 | 5 | 1 | 3 | 3 | 3 | 0.4210 | |||
B3 | 3 | 1/3 | 1 | 1/2 | 2 | 0.1576 | |||
B4 | 5 | 1/3 | 2 | 1 | 3 | 0.2517 | |||
B5 | 3 | 1/3 | 1/2 | 1/3 | 1 | 0.1149 | |||
应对能力 | 重要度 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | WC* | 一致性指标CI=0.0717。一致性比例CR=0.0569。 因为CR<0.10，所以该判断矩阵A的一致性可以接受! |
C1 | 1 | 1/4 | 3 | 1/5 | 1/2 | 3 | 0.0973 | ||
C2 | 4 | 1 | 5 | 1 | 3 | 7 | 0.3217 | ||
C3 | 1 | 1/5 | 1 | 1/5 | 1/3 | 1 | 0.0586 | ||
C4 | 5 | 1 | 5 | 1 | 3 | 9 | 0.3481 | ||
C5 | 2 | 1/3 | 3 | 1/3 | 1 | 3 | 0.1325 | ||
C6 | 1/3 | 1/7 | 1 | 1/9 | 1/3 | 1 | 0.0418 | ||
自身属性 | 重要度 | 2D1 | 3D2 | 4D3 | 1D4 | WD | 一致性指标CI=0.0347。一致性比例CR=0.0390。 因为CR<0.10，所以该判断矩阵A的一致性可以接受! | ||
2D1 | 1 | 2 | 3 | 1/3 | 0.2378 | ||||
3D2 | 1/2 | 1 | 3 | 1/3 | 0.1725 | ||||
4D3 | 1/3 | 1/3 | 1 | 1/5 | 0.0780 | ||||
1D4 | 3 | 3 | 5 | 1 | 0.5117 | ||||
3.2模糊综合评价结果
通过问卷形式咨询25位地铁相关工作人员和专家，对地铁汛期内涝风险评价指标体系中指标层因素进行打分，将打分结果汇总，对打分结果通过加权平均计算的到结果，如表3所示，通过表确定模糊评价矩阵。
指标权重 | 风险等级 | |||||||
准则层 | 权重 | 指标层 | 权重 | 微小风险 | 较小风险 | 一般风险 | 较大风险 | 重大风险 |
自然条件（A） | 0.4932 | 地理条件（A1） | 0.0441 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0 | 0 |
承压水系（A2） | 0.3789 | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | ||
地表水系（A3） | 0.0699 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.2 | 0 | ||
气候条件（A4） | 0.3694 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | ||
脉状地下网道（A5） | 0.1377 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.1 | ||
排水能力（B） | 0.1237 | 下垫面渗流（B1） | 0.0548 | 0.1 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.1 |
市政管网排水能力（B2） | 0.4210 | 0 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | ||
地铁管网排水能力（B3） | 0.1576 | 0 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | ||
排水泵站数量及标准（B4） | 0.2517 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | ||
河道排涝能力（B5） | 0.1149 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0 | ||
应对能力（C） | 0.3134 | 应急人员、物资（C1） | 0.0973 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
日常安全管理（C2） | 0.3217 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | ||
应急配套设施完备性（C3） | 0.0586 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | ||
日常维护（C4） | 0.3481 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | ||
逃生路线的管理（C5） | 0.1325 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | ||
应急预案完善性（C6） | 0.0418 | 0 | 0.2 | 0.1 | 0.3 | 0.4 | ||
自身属性（D） | 0.1237 | 出入口类型（D1） | 0.2378 | 0.2 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 0 |
地铁站挡水能力（D2） | 0.1725 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | ||
地铁站设计年限（D3） | 0.0780 | 0.1 | 0.6 | 0.2 | 0.1 | 0 | ||
出入口高程及坡度（D4） | 0.5117 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | ||
根据表3可以获得指标层评价指标的隶属度：
根据公式计算模糊综合评价集，评级结果如表4所示。
表4汛期模糊综合评价集
指标 | 评价集 | 得分 | 风险等级 |
自然条件 | （0.2989,0.2486,0.3209,0.2522,0.2761） | 94.1809 | 重大风险 |
排水能力 | （0.0766,0.1918,0.2715,0.2463,0.2136） | 74.4362 | 较大风险 |
应对能力 | （0.1602,0.1903,0.2076,0.2620,0.1801） | 70.4368 | 较大风险 |
自身属性 | （0.1922,0.3127,0.2000,0.1410,0.1541） | 63.5017 | 一般风险 |
准则层 | （0.2243, 0.2326, 0.2827, 0.2442, 0.2382） | 83.9556 | 较大风险 |
根据隶属度最大原则，对结果进行整理分析，结论如表5所示：
表5汛期内涝风险评价结果
指标 | 最大隶属度 | 得分 | 对应风险等级 | 最高权重指标 | 权重占比 |
自然条件 | 0.3209 | 94.1809 | 重大风险 | 承压水系 | 0.3789 |
排水能力 | 0.2715 | 74.4362 | 较大风险 | 市政管网排水能力 | 0.4210 |
应对能力 | 0.2620 | 70.4368 | 较大风险 | 日常维护 | 0.3481 |
自身属性 | 0.3127 | 63.5017 | 一般风险 | 出入口高程及坡度 | 0.5117 |
准则层 | 0.2827 | 83.9556 | 较大风险 | 自然条件 | 0.5595 |
3.3评价结果分析（Evaluation result analysis）
根据评价结果可以得出：整体来看，汛期地铁内涝风险等级为较大风险。其中自然条件对内涝灾害产生的风险影响变化最大，在汛期的管理过程中应重点关注。其次，排水能力和应对能力风险等级为较大风险，说明在汛期防汛过程中工作重心应倾向于市政管网排水能力、日常维护两个方向。分析原因如下：
1.自然条件方面：济南市汛期短时强降雨频发、降水占全年降水的70%-80%，导致地下水位上升，盾构隧道处于水下状态，隧道结构受浮力增大，导致受力体系改变，可能造成结构发生道床上浮、掉角、漏水。
2.排水能力：在汛期，地铁内涝的主要威胁为承压水系的渗漏导致，需要通过排水泵站等设施尽快完成漏水的排水工作。加上济南市市政管网使用年限较久，市政管网排水压力较大，容易产生城市积水内涝，从而倒灌进地铁站内。
3.应对能力：在降雨高发季节，对于地铁站内涝灾害的防护很大程度上依然要依靠人力维护，其中在汛期加大设施检查维护是防汛工作的重点内容。
4.自身属性：出入口高度及坡度历来是地铁内涝防治方面的注重点，当积水达到一定高度时，地铁站口容易发生雨水倒灌现象，应做好地铁出入口的内涝灾害防洪工作。
4 济南地铁内涝灾害风险防控措施和建议
基于模糊层次分析法对济南地铁二号线内涝的评价结果发现，地下承压水系、排水泵站数量及标准、市政管网排水能力、逃生路线的管理、日常维护、气候条件、出入口高程及坡度等指标方面存在一定问题，针对这些问题提出以下意见和建议：
1.地下承压水系渗漏处理。通过安装自动化检测系统实现对区间隧道结构实时监测，重点加强区间隧道的渗漏点检测工作。当区间隧道发生渗漏水时，采用对漏水处结构进行三维扫描，精准排查出渗漏点。通过利用管片下部注浆孔左右对称进行泄水降压，同时辅以轨道微调措施，使道床自然恢复。最后采用“管片固定桩+注浆止水环箍隔断+注浆填充”等措施进行堵漏处理。
2.提高市政管网排水能力。建议在继续推进济南市排水系统的整治工作的基础上，对现有易积水路段与地铁接驳的市政防涝工程进行更新，优先解决内涝灾害风险较高的地铁站周边易涝、雨水管网与其他排水管网混接错接等问题。
3.加强应急管理能力。建立健全内涝应急预案、在增强调度指挥能力并建立完善的应急队伍和应急物资调配体系大的基础上，可结合各车站实际情况，实施“一站一预案”。
4.建设内涝防范智慧平台。与大数据等技术融合，结合实时监测、预警预报，为应急管理部门和地铁乘客研判内涝灾情，预测灾害趋势。可将广泛使用的济南地铁APP软件与内涝灾害预测结果关联并发布相关应急措施，提高市民对内涝灾害的防范意识和应对能力。使社会能够及时了解地铁站相关运营信息，管理部门能够及时对灾害情况做出针对性应急响应，降低灾害风险和灾害损失。
5.加强逃生路线的规划和管理。在后续的工作研究中，可重点开展地铁内涝的研究，通过建立相应的数学和物理模型，研究积水进入地铁的扩散机制，模拟其动态行为，为灾害发生时人员逃生救援提供科学依据。
参考文献：
[1]吕海敏.城市地铁系统沉涝灾害风险评估方法与防灾对策_吕海敏[D]. 上海交通大学, 2019.
[2]徐铭铭, 曹文思.基于模糊层次分析法的配电网重复多发性停电风险评估，电力自动化设备 [J]. 2018, 38(10): 19-25+31.
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