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隧道与地下工程灾害防治
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多层地铁车站水淹过程时空演化特征数值模拟研究
靳高汉1,高成路1*,周宗青1,涂汉臣1,王迪军2,张志良3,袁泉2,李萧翰2
(1.山东大学齐鲁交通学院,山东 济南 250002;2.广州地铁设计研究院股份有限公司,广东 广州 510010;3.广州地铁集团有限公司,广东 广州 510330)
Numerical study on spatiotemporal evolution characteristics of inundation process in multi-layer subway stations
JIN Gaohan1, GAO Chenglu1*, ZHOU Zongqing1, TU Hanchen1, WANG Dijun2, ZHANG Zhiliang3, YUAN Quan2, LI Xiaohan2
(1.School of Qilu Transportation, Shandong University, Jinan 250002, Shandong, China;2.Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510010, Guangdong , China;3.Guangzhou Metro Group Co., Ltd., Guangzhou 510330, Guangdong , China)
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摘要 以广州地铁18号线番禺广场站为对象,构建了多层车站结构三维数值模型,模拟极端条件下的车站水淹过程,揭示了积水深度、层间通道流量与通行阻力的时空演化规律,并对比了不同进水条件下的分布差异。研究结果表明,车站水淹过程可划分为通道扩散阶段、平行扩散阶段和稳定上升阶段;站台层水位随时间呈近似线性增长,其增长速率与总进水速率密切相关,站厅层水位呈现先增长后趋于稳定的两阶段特征;进水通道入口对水位分布影响显著,站厅层进水通道处水位较高,站台层远离进水通道处水位较高。通过层间通道流量演化分析,发现了站台层进水口远端的积水率先接触顶板并回流至站厅层的“远端跃升”现象。通行阻力系数分布显示站厅层进水通道附近和站台层层间通道出口附近的通行阻力相对较高。研究成果为极端条件下地铁车站水淹灾害的监测预警与疏散应急管理提供了科学参考。
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靳高汉
高成路
周宗青
涂汉臣
王迪军
张志良
袁泉
李萧翰
关键词:  地铁车站  突发水淹  数值模拟  时空演化    
Abstract: A three-dimensional numerical model of a multi-story subway station structure was developed,taking the Panyu Square Station on Guangzhou Metro Line 18 as a case study, to simulate the flooding process under extreme conditions. The spatiotemporal evolution of water depth, inter-floor flow rate, and pedestrian walking resistance was analyzed,and the distribution differences under various water ingress conditions were compared. The results showed that the station inundation process could be divided into three distinct stages: channel diffusion, parallel diffusion, and stable ascent. The platform level water level increased in a near-linear manner over time, with its growth rate strongly correlated to the total water ingress rate. In contrast, the station hall water level exhibited a two-stage pattern: initial growth followed by stabilization. The location of water ingress points was found to significantly influence the water level distribution. Higher water levels were observed near the ingress points in the station hall, whereas on the platform level, elevated levels occurred in areas farther from these points. Analysis of inter-floor flow evolution identified a distal surge phenomenon, in which water at the distal end of the platform ingress point rapidly reached the ceiling and flowed back to the station hall. The distribution of the pedestrian walking resistance coefficient indicated that higher resistance occurred both near the water ingress points at the concourse level and near the exits of inter-floor passages at the platform level. The findings of this research provide a scientific reference for monitoring, early warning, and emergency evacuation management during flooding disasters  in subway stations under extreme conditions.
Key words:  subway station    sudden flooding    numerical simulation    spatiotemporal evolution
收稿日期:  2025-09-12      修回日期:  2025-12-02      发布日期:  2025-12-03     
中图分类号:  U458  
  TU93  
基金资助: 国家重点研发计划资助项目(2022YFC3005203);国家自然科学基金资助项目(52309135);山东省自然科学基金青年资助项目(ZR2022QE180)
通讯作者:  高成路(1992—),男,山东济宁人,副研究员,博士,主要研究方向隧道及地下工程灾害防控。    E-mail:  chenglugao@163.com
作者简介:  靳高汉(1995—),男,陕西宝鸡人,博士研究生,主要研究方向为地下工程灾害防控与数值模拟方法。E-mail: 18754238519@163.com
引用本文:    
靳高汉, 高成路, 周宗青, 涂汉臣, 王迪军, 张志良, 袁泉, 李萧翰. 多层地铁车站水淹过程时空演化特征数值模拟研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, .
JIN Gaohan, GAO Chenglu, ZHOU Zongqing, TU Hanchen, WANG Dijun, ZHANG Zhiliang, YUAN Quan, LI Xiaohan. Numerical study on spatiotemporal evolution characteristics of inundation process in multi-layer subway stations. Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering, 0, (): 1-14.
链接本文:  
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