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当暴雨漫灌地铁,全球哪国排水系统最强?

阿井 / 等2人
7-22

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“如果连东京都不行,我们全都得小心了。”

创历史记录的强降雨袭来,7月20日,郑州地铁被大水漫灌,造成至少12人死亡的悲剧。

大约两周之前,美国“埃尔莎”飓风之后,美国纽约地铁也被大水漫灌。视频显示,位于百老汇和曼哈顿的第157街地铁站,人们穿过过腰身的浑浊洪水去赶车。

今年7月,纽约地铁被淹,人们趟水过地铁
今年7月,纽约地铁被淹,人们趟水过地铁

“那是青绿色的脏水,上面漂浮着碎垃圾,”一位当地居民说,“真的很恶心。”

浑浊的激流顺着扶梯倾泻而下,宛如一道瀑布流入地铁;地铁站台里,雨水从井盖中喷涌而出……这些令人震惊的画面也出现在纽约其他多个地铁站。

随着全球极端气候增多,类似地铁事故,不只发生在中国郑州和美国纽约,北半球7月雨季来临之时,如何避免地铁成一片汪洋大海,已经成全球大城市普遍挑战。

穿雨衣的地铁乘客
穿雨衣的地铁乘客

纽约百年地铁,争议声中修修补补

即便是干燥的晴天,纽约每天都能从地铁系统抽出1400万加仑水。

而今年7月7日,当这个城市一个月的降雨量在两个小时释放后,曼哈顿上城区和布朗克斯区的多个地铁站被雨水漫灌了。

突发洪水导致A号线沿线暂停数小时。因为疏忽,许多水泵没有提前安排工作人员,地铁系统数百个水泵超负荷工作。

在地铁恢复运行前,纽约市的排水系统已运转到了极限。

外界很快把责任之一归咎于纽约吱吱作响的老旧设施。作为全球站台数最多的地铁,它拥有近117年历史,也是世界上线路最长的地铁系统之一。

若以每年乘客量计算,纽约拥有西半球最繁忙的地铁系统,也是世界上第八繁忙的地铁系统,次于北京、上海、首尔、广州、东京、莫斯科以及香港。

过去这些年里,2012年超级飓风桑迪 (Superstorm Sandy)带给纽约地铁的损失最大。

当时,纽约市十几个地铁隧道和九个火车站被淹没,飓风过后,A号线部分地铁停运数月,又经数年修缮,造成交通系统数十亿美元的损失。

备受争议的是,那时的地铁工作人员,只会用沙袋和胶合板来保护地铁不被渗水。

飓风桑迪之后,美国联邦政府拨款80亿美元,以修理在飓风期间被洪水淹没的地铁,同时保护该市洪水易发地区的地铁站台。

地铁口的雨水
地铁口的雨水

自那以后,美国也开始发明和设计更多特殊器具,用以地铁防水。

柔性闸门用于保护低洼地铁站,一个人在几分钟内即可打开使用。

另据Verge报道,纽约大都市区运输署还安装了数千个便携式通风口盖,以及笨重的、类似潜艇的防水拱形大门。

纽约还为高风险、低海拔的车站配备“弹性隧道塞”——32英尺长特殊材料制成的气球,该材料通常来制造宇航飞行员航天服。

使用特殊材料制成的纽约地铁防水设施
使用特殊材料制成的纽约地铁防水设施

新型设备安装在纽约150多个地铁入口,以及2200个人行道上。这让纽约自桑迪飓风袭击以来,地铁系统取得了大的进步,包括此次飓风之后,受灾状况比2012年要轻得多。

不过,美国媒体《THE CITY》今年4月发布报告指出,纽约数十个预防项目仍未完成——包括在曼哈顿上城和康尼岛地铁站周围竖立的数英里防护墙。

美国哥伦比亚大学地质学家克劳斯·雅各布 (Klaus Jacob)也表示,许多防水设备有小缺陷。“当他们按照设计和计划使用时,地铁减少的进水量是非常棒的,”雅各布说,“问题在于,诸多设备需要工作人员去现场及时激活”。

况且这些防水设备并不能解决地下水渗入问题——这是跟飓风有关的另一个大威胁。纽约许多小溪都被埋在地下,飓风带来的洪水会填满小溪,随时流向地铁隧道。

对于百年老地铁来说,纽约还要时时修修补补,不同措施针对不同问题。比如,修补地下排水管道,纽约会使用嵌入不透水塑料膜的新型混凝土,以取原来的旧混凝土。

地下水渗入地铁隧道
地下水渗入地铁隧道

洪水来袭,日本地铁如何抵挡?

当美国地铁站被淹一次、修补十年,依旧进水不止时,雨量充沛、洪涝频发的日本,也有惨痛教训,并对地铁防汛采取了严格的工程措施。

始建于1927年的日本地铁曾多次在暴雨中被淹,例如2000年9月,14号台风影响,名古屋市单日降水量高达428mm,新川(Shin River)决堤,整个名古屋市内地铁被淹。

日本狭小多山,城市多坐落于平原,河流不长但落差较大。以亚热带季风气候为主的日本,每到梅雨或台风季,坐落于平原的城市极易遭受洪水破坏。

过去10年,超97%的日本城市都发生过洪水。据日本国土交通省统计,在2009年至2019年期间,全国1741市镇村中,只有48个未遭受过洪涝灾害。

据历史降水记录,日本城市规划部门设计的东京防洪能力,每小时可承受最多50毫米的降水,在人口和建筑稠密区尤其如此。如果一小时内降雨量超过50mm,路面很容易产生积水。

日本远程控制地铁防浸水设备的开关。
日本远程控制地铁防浸水设备的开关。

当地上路面被淹,挡水工程措施才是防止地铁被淹的基石。

以东京区地铁为例,主要的进水口是车站入口、通风口和井口。除高地车站外,所有车站入口均设有挡水板——铝合金材质,35cm*2,高度为70cm。

如果车站地表水超过1m以上,挡水板高度不够时,地铁站还配备了全密封型防水门,以防暴雨入侵时封闭出口。近年来,日本发明了折叠防水门、卷帘式防水门,解决占地过大的缺点。东京地铁所辖车站有500多个此类设备。

通风口是另一个进水隐患,例如名古屋站、龟岛站等较旧的地铁站间设有通风口。每个通风口都设有防淹测试器,如果水压达到超过2m,可以根据指令,关闭闸门。

据日本国土交通部门,已为东京地铁片区中处于低洼地区的370个地铁站,建设了防洪工程,包括为地铁站的路面通风器安装的可遥控开关设施。每当暴雨袭来,这些地铁站入口的防潮板和铁道上防水设施也会启动。

当然,地铁隧道内的暗埋段外侧浸水也很可怕。这些地铁线采用U型挡土墙结构,顶部两端设有钢筋混凝土制墙。如果地铁隧道在河流下方,必须在隧道内设置防水闸门。一旦积水达到一定程度,地铁站内的水泵将会开启,自动排水。

暴雨前后的预警工作也格外重要。《日本水防法》规定,在极端天气来临时,政府会提前天气预警、临时停运地铁和引导乘客避难,这些都算是地铁防汛的非工程措施。

日本地铁挡水板、防水门
日本地铁挡水板、防水门

排水+旅游,日本巨型防洪工程成国际典范

城市防汛工程是日本政府极为重视的城市基础设施建设。即使是1950、1960年代的战后恢复期,日本政府仍将6-7%的国家预算用于减灾抗险。

东京现在的防洪系统是二战后才成形的。东京为地下排水规划了几十年,并在不断建设,现在拥有数十座水坝、水库和防洪堤。地铁防汛设计亦然。

如果把东京地下切开,你会看到迷宫一般的排水管道,它与地铁线和天然气管道纵横交错。其中,完工于2006年的“首都圈外郭放水路”是日本防洪工程的国际范例,也被成为G-Cans,这个项目耗资20亿美元、历时13年,坐落在在东京以北32公里的琦玉县春日部市,它是世界上最大的地下分洪设施。

G-Cans通过5个巨大的垂直竖井与日本主要五条主要河流相连,每个竖井可以容纳一个自由女神像。

首都圈外郭放水路工程
首都圈外郭放水路工程

每当河流发生洪涝时,水就会流入这些高达70米的巨型排水竖井,通过6.3公里长的地下排水管道,汇入地下22米深的巨型水库中,这个水库也被称为“地下宫殿”。

风暴平息后,水库中的水以每秒53000 加仑的总速度被泵入江户河,最后流入东京湾。这相当于每12.5秒完全排干一个奥运会规格的游泳池。

没有水时,地下宫殿是一个受欢迎的旅游景点,甚至被用作电影和电视广告。

不过,近年来日本高度城市化、快速工业化以及大范围水资源开采导致地表下沉,城市排水系统更加脆弱。

2014年,瑞士再保险公司一项对自然灾害风险研究表明,地震、海啸和极端降雨引发的破坏,可能使东京和港口城市横滨成为世界上风险最高的大都市区。

2015年底,日本大东京区便遭受了强台风降雨严重破坏,超过6.7亿立方英尺的水流入G-Cans,该系统4个大型排水泵花了4天才清除洪水,发动机提供的动力类似于波音 737 喷气式飞机发动时的动力。

“东京面临四面八方的危险,”抗洪专家、东京江户川区前土木工程主管 Nobuyuki Tsuchiya坦言,“很难说,我们已经做得足够了。”

首都圈外郭放水路工程工作原理
首都圈外郭放水路工程工作原理

极端天气频发,新加坡和英国拉起防洪线

全球极端天气袭来,不只有东京面临风险。纽约、伦敦、曼谷等国际城市也愈发容易受到暴雨洪涝的影响。

大多数城市都在建立评估方案和新的防御体系。2018年,美国联邦政府更是发布评估报道:纽约地铁被洪水淹没的情况将变得更加频繁,超过20%的地铁站面临风暴潮风险。

如果不减少二氧化碳排放量,未来十年,纽约会每五年遭遇一次特大降水,超2米高的洪水足以淹没建筑物底楼,而在上世纪70年代,此类大洪水每25年才会发生一次。、

英国伦敦则把洪水列为应对气候变化计划的头号威胁。这座城市有1/5位于泰晤士河交汇的平原。

尽管,伦敦已经有很安全的防洪堤,东部还有稳固的泰晤士河防洪闸作保障——这是一种可关闭的河门,横跨泰晤士河520 米,保护伦敦市中心 125 平方公里的潮汐浪涌。但英国规划人员认为,这些保障措施将来可能不够用。

在英国,你还会经常看到这样一个词——SUDS,这是“可持续排水系统”的缩写。

根据英国环保局的定义,“可持续排水系统”包括对地表水和地下水进行可持续式管理的一系列技术。例如,在条件允许的建筑屋顶上种花种草拦截雨水;庭院里设雨水收集设施,所集雨水浇灌花园和冲洗厕所;路面铺设可渗透的混凝土块、碎石或渗水沥青,从而部分替代传统下水道、排水沟的功能;路边挖沟渠,填满瓦砾石子,这可以减小暴雨的水流流速和流量。

在亚洲的新加坡,国家水务局制定了一种多管齐下的雨水管理方法——强制要求新开发和重建项目的防洪设施、开发老旧排水基础设施以及持续监测和改进排水系统。具体包括:开发和维护8000公里长的排水沟网络,系统地拓宽、深化现有排水沟和运河,定期更新地表水排水实践规范等。

即使有良好的排水基础设施和系统,最后一英里的人工干预也尤为重要。由于抽水系统维护不善,2018年,新加坡碧山地铁隧道内也曾积水过深。

眼下,几乎每个国家都在关注日本,想知道它的防洪系统在台风和暴雨季表现如何。

新加坡李光耀公共政策学院水务政策研究所教授托尔塔哈达叹息道:“如果像日本这么预防完备的国家都经受不住,如果连东京都不行,我们全都得小心了。”

纽约地铁口的防水设备
纽约地铁口的防水设备

(图片全部来自网络)

参考资料:

https://toyokeizai.net/articles/-/234981?page=4

https://www.bbc.com/ukchina/simp/vert-fut-47483922

https://www.mlit.go.jp/river/bousai/main/saigai/jouhou/jieisuibou/bousai-gensai-suibou01-kako.html

https://www.channelnewsasia.com/news/commentary/what-singapore-can-do-to-prepare-for-the-next-flood-11093978

https://www.ny.us.emb-japan.go.jp/japaninfo/winter2016/04.html

https://www.nytimes.com/2017/10/06/climate/tokyo-floods.html

https://nymag.com/intelligencer/2021/07/new-york-city-is-not-handling-this-rain-well-ahead-of-elsa.html

http://www.chinanews.com/gn/2016/07-18/7942830.shtml

https://www.thecity.nyc/2021/7/9/22570630/nyc-subway-flooding-bigger-than-mta-climate-change

https://www.wired.com/2016/08/no-idea-hard-waterproof-nycs-subway/

https://www.theguardian.com/us-news/2021/jul/09/new-york-city-storm-flooding-climate-change

阿井

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