郑州的吃人隧道，十年前市政勘测研究院曾发出预警？

　　7月17日8时至21日14时，郑州地区出现特大暴雨，平均降水量461.7毫米，20日16至17时郑州本站降雨量达201.9毫米，超过我国陆地小时降雨量极值。
　　截至26日12时，共从3处隧道内拖移安置各类车辆247辆，现场排查发现6名遇难者，5男1女。他们没能走出这个＂致命＂的隧道。
　　京广北路隧道地图
　　（图片来自百度地图）
　　（图片来自《城市交通隧道防洪排涝问题初步探讨》）
　　新京报记者注意到，早在十年前的一篇论文《城市交通隧道防洪排涝问题初步探讨》，就针对郑州京广北路隧道 （文中叫＂郑州市京广路地下隧道＂，该隧道南起郑州市陇海路南，北至中原路北，全长1815.26m，暗埋段长度约1305m）自身的结构，提出过水浸的预警。
　　隧道排涝主要问题
　　郑州京广北路隧道（简称＂隧道＂） 虽配套规划、设计、建设有地面和隧道内雨水排放系统，但由于工程沿线的京广路与陇海路交口等周边区域为郑州市多年积水最严重的地区之一，内涝严重；同时作为雨水排放系统出路的金水河、熊耳河等河道洪水位较高， 防洪排涝主要问题突出，严重威胁隧道安全运营。
　　隧道附近地面道路积水
　　京广路与陇海路交叉口周边区域及其东侧陇海路铁路立交是郑州市多年积水最严重的地区之一，历年资料显示，积水范围北至康复后街，南至淮河路，西至庆丰街，东至陇海铁路立交，积水面积约30 000 平方米，积水深度约70 cm，该积水区汇水面积大，积水范围广，积水较深，易造成交通断行；陇海铁路立交下穿箱涵积水深度最高可淹没至铁路桥，退水时间最长约24 h。
　　郑州市 西高东低，南高北低，同时由于京广铁路的天然阻隔，在陇海路与京广路交口处东约200 m （地面标高101.15 m）形成该区域 （不包括陇海铁路立交） 最低点， 陇海路与京广路交口地面标高也较低为101.24 m。由于自然地形地势及区域现状雨水系统排放能力的原因，雨季时西起金水河，东至陇海铁路、熊耳河西支，南起航海路，北至康复后街总计约 6.75平方公里范围内雨水管渠收集不及的地面径流向地势最低点汇集，形成较大范围积水。若地面道路积水超过进出隧道出入口匝道反坡高度进入隧道，由于隧道内泵站抽升能力 （按50 年一遇标准设计的 2 座雨水泵站总规模为1.02 立方米/s） 与地面道路雨水系统的排水能力 （总排水能力15 立方米/s）相差近15 倍， 隧道内雨水泵站将抽升不及，若隧道内积水，将严重威胁隧道安全运营。
　　小结（隧道及其附近的地势最低、积水最严重，隧道抽水能力弱）：
　　郑州市在陇海路与京广路交口处东约200m（隧道南出入口附近）形成该区域最低点，隧道沿线的京广路与陇海路交口（隧道南出入口附近）等周边区域为郑州市多年积水最严重的地区之一、内涝严重，雨季时隧道附近总计约 6.75 平方公里范围内的地面雨水会在地势最低点（隧道南出入口附近）的地面形成较大范围积水，一旦地面积水超过隧道出入口，隧道内泵站抽升能力只有地面雨水排水能力的1/15左右，根本来不及把隧道内的积水及时抽走。
　　用来排水的河道的洪水水位高
　　雨水系统排入的金水河、熊耳河（包括熊耳河西支）河道均已按防洪标准整治，无天然基流，河道内均为橡胶坝蓄积的景观水体，雨季时橡胶坝会及时放水， 由于现状地势的原因，京广路 （康复后街南—建设路）雨水系统  B×H=2.0×1.3 m 雨水渠在建设路口南侧入金水河时出水口比现状河底仅高 0.15 m；京广路 （熊耳河西支桥 - 康复后街南）雨水系统排入的保全街  B×H=2.8×1.8 m雨水渠出水口与现状熊耳河西支暗涵渠底标高几乎相同，仅高 0.003 m。 近几年雨季资料及现场调查表明：金水河、熊耳河该段暴雨来时河道水位较高，金水河水位时常接近其马道 （建设路口附近马道标高 101.50 m 左右），熊耳河西支暗涵水位时常达到暗涵 2/3 高度（暗涵 3.5 m 高，按此推算保全街处水位在 101.48 m 左右），当河道水位超过雨水出水口高程时， 顶托管渠内雨水，雨水管渠排水能力下降，地面雨水排放不畅，易形成积水，威胁隧道安全运营。
　　更为不利的是，根据水利部门编制的《京广路金水河桥防洪评价报告》、《京广路熊耳河防洪评价报告》： 金水河京广路桥处50年一遇的洪水位为103.46 m、熊耳河西支京广路桥处50年一遇的洪水位为102.77 m；而隧道出入口附近地势较低 （陇海路路口地面标高101.24 m、中原路路口地面标高101.74 m），均低于金水河、熊耳河西支50年一遇的洪水位。 暴雨时，一旦金水河、熊耳河西支水位超过隧道出入口附近地面标高，地面雨水系统排水能力将完全丧失，严重时河水还会倒灌，严重威胁隧道安全运营。
　　隧道的陇海路南侧主箱涵匝道反坡高度0.62m（驼峰标高102.27m），陇海路北侧匝道反坡高度0.43m（驼峰标高 101.73 m），隧道的中原路南侧匝道反坡高度0.59m（驼峰标高102.33m），中原路北侧主箱涵匝道反坡高度0.36m（驼峰标高103.04m）。
　　小结（隧道附近地面雨水不好排，两条河50年一遇的洪水可以倒灌到隧道附近的地面、灌进隧道内）：
　　在雨季时，金水河、熊耳河会及时放水，用来承接附近的地面雨水。但因为隧道所处的区域地势低， 隧道的北部区域的地面雨水排到隧道西北边的金水河时，出水口只比金水河河底高0.15m；隧道的南部区域的地面雨水排到隧道东南边的熊耳河西支暗涵渠（地下排水管）时，出水口只比熊耳河西支暗涵渠高0.003m（3毫米），隧道附近的地面雨水不好排到两条河里。
　　金水河京广路桥处50年一遇的洪水位为103.46m，高于隧道北出入口附近的中原路路口地面标高101.74m（高出1.72米）；熊耳河西支京广路桥处50年一遇的洪水位为102.77m，高于隧道南出入口附近的陇海路路口地面标高101.24m（高出1.53米）。 也就是说隧道的南北两个出入口地面低于东南的熊耳河、西北的金水河的50年一遇的洪水水位。 本来隧道附近地面的积水最终是要排到熊耳河、金水河，但是当这两条河遇到50年一遇的洪水时，两条河的水位比隧道的出入口附近的地面还高，不仅隧道附近地面的积水无法排到这两条河，而且这两条河里的洪水还得灌到隧道附近的地面。如果隧道出入口没有反坡阻挡两条河的洪水，两条河的洪水甚至要灌进隧道里。 熊耳河西支京广路桥处50年一遇的洪水位为102.77m，高于陇海路北侧匝道反坡高度0.43m（驼峰标高 101.73 m）。金水河京广路桥处50年一遇的洪水位为103.46m，高于隧道的中原路南侧匝道反坡高度0.59m（驼峰标高102.33m）。也是就是说两条河50年一遇的洪水水位高于隧道的南北出入口的反坡高度，两条河的洪水可以灌进隧道内。
　　隧道的地下水历史最高水位离隧道底板只有1米
　　（图片来自《郑州市京广北路隧道设计综述》）
　　隧道的地下水稳定水位埋深 11.8～15.7m，历史最高水位埋深约 lO.Om；隧道的埋深大（地面与隧道底板最大高差约 9 m）。 隧道底板只比地下水的历史最高水位埋深高1米。 隧道的排水管通到两条河的落差不能超过1米（隧道是两头的出入口高、中间低，隧道里的积水随隧道坡度从隧道出入口往隧道中间汇集，排水管应该是从隧道中间开始通向两条河实现排水。隧道中间距离两条河的直线最近距离都是1公里左右，铺设长度1公里左右的排水管只能有1米内的落差，这很考验铺设排水管的技术），要不然碰到地下水历史最高水位而且排水管道不能完全防水时，还得被地下水渗进排水管道。还好隧道里的积水是从地面排水管道排出去的。 隧道积水从隧道两边汇入泵站积水池内，通过水泵提升，最终进入地面排水管网排出。
　　总结：郑州京广北路隧道，是在地势最低、积水最严重、两条河50年一遇的洪水水位比地面还高的地方往下挖隧道，只差1米就挖到这里的地下水历史最高水位。隧道的反坡还不能阻挡两条河50年一遇的洪水倒灌进隧道。
　　这样看来， 郑州京广北路隧道所处的位置似乎更适合从地面往上抬高建成立交桥， 以解决郑州火车站地区过往旅客快速集散疏解问题，及时疏散郑州火车站附近的人流、车流，同时减少因地势低造成雨水多的时候发生内涝。
　　在保留郑州京广北路隧道的前提下，解决排涝主要是两个方向：把用来排水的金水河、熊耳河挖得更深一些，增加两条河的蓄水排涝能力；当两条河的水位已经很高时，为防止两条河里的水倒灌地面、隧道，关闭隧道、地面雨水排水管道的闸门，同时用泵站把隧道积水、地面雨水强行抽到高处，再排到两条河里。
　　当然，对排水管道及其闸门、泵站等排涝相关设施的日常管理维护，监控两条河的水位、隧道积水、地面积水、排水管道，这些也很重要。除了排涝系统，天气预报、警报、应急处理等可以从涝前、涝后处理排涝工作。
　　其实隧道配有监控广播报警系统： 隧道中央控制室设在火车站西广场地下空间内。监控系统包含交通、排水、供电照明、闭路电视、有线广播、紧急电话、通风排烟、火灾检测与报警等各个子系统， 所有子系统实时监控信息通过光缆传输至中央控制室中显示，并统一进行管理与控制。
　　隧道的抽水排水能力也很强： 隧道全线设两座排水泵站，泵站采用地下附建式，布置在隧道西侧，每座泵站设3台水泵，两用一备，泵站具备自动控制功能，积水池内积水达到一定深度，泵站可自动启动，及时排除积水。
　　但不知为何在郑州这次强降雨中，隧道的水泵没有发挥作用，也许是因为隧道边的下水道内堆积着塑料袋、树枝和灭火器，部分路段的下水道填塞进了杂物，排水沟内的淤泥，这些让隧道积水无法及时排到水泵处。
　　7月26日下午，京广北路隧道内积水已经被排完，隧道边的下水道内堆积着塑料袋、树枝和灭火器
　　（图片来自新京报）
　　郑州京广北路隧道被淹只是城市内涝的一个局部缩影，内涝不是个别城市面临的问题。由于温室效应、全球变暖的影响，降雨量也逐年升高，这给城市排水系统带来新的挑战。快速城市化导致的城市热岛效应和雨岛效应，使局部地区强降雨灾害性天气增多。
　　目前我国城市产生内涝问题的原因：
　　天气预报预警：
　　对恶劣天气如暴雨、暴雪、台风等的监测预警能力与水平相对不高。
　　现有基础设施方面：
　　一是 城市排水设施建设未能与城市发展同步，导致城市排水能力不足。 许多城市七、八十年代建设的管道、以及日伪时期遗留下来的排水管道，由于年代久远、管径较小、施工质量差、管道流量小、难以养护管理等原因，已经不能适应现代城市发展的需要。城市的排水通常仍然采用的是苏联设计理念与技术标准。全国大多数城市排水设计标准为1～3年一遇，实际的排水系统容易出现管道老化、破损和堵塞等问题。二是有些地方排水管网布局不合理，原有旧管网得不到更新改造，新管网与旧管网不能形成优势互补，配套使用。排涝站与雨水系统不配套。三是有些城市排水管网的体制为合流制。这些管道只能满足正常的污水排放和小雨量时的防洪排涝工作。四是随着城市建设速度的加快，城区的许多的河、湖、塘等因为不断被侵占，出现缩窄、淤积现象，致使蓄泄洪能力降低，甚至在城市的发展过程中，局部的河湖被填埋。城市道路的建设与河道的整治脱节，致使排水设施的布置规划不到位，未能给雨洪问题的解决提供合理出路。城区部分的中小型河道由于缺乏统一的规划，导致了城市排水系统的不畅通。部分的中小河道由于多年未采取疏浚整治措施，河道淤积堵塞严重，严重影响了排水能力。
　　城市排水管网系统设计不够合理：
　　随着工业化发展迅速和城市化的加快，使城市的水文特性和成灾机制发生了显著的变化。比如，城市不透水面积大大增加（水泥地面、沥青路面等道路硬化密集度高，原本疏松透气的土地、池塘等自然地表日渐减少），无计划的、不定期的对排水系统的修改，使得径流系数增大，在同等降雨强度的情况下，地表径流和排水量增加，使洪峰较早出现，洪峰流量也急剧增加。当遇到较大的降雨量时，其流量可能超过原有的按照当时条件设计的城市排水系统的承受能力，造成城市内涝。我国城市化规模不断扩大，使原来的农田、地势低洼地区也被房地产开发，导致雨水向低洼处流动，造成局部积水。
　　城市洪水量计算及洪水标准确定等水文技术问题急待解决：
　　在设计城市雨水排水管网系统之前，必须对城市雨水流量作出准确的计算。 暴雨强度公式是城市雨水设计流量的主要方法之一。但暴雨强度公式的计算结果与实际的降雨量和产生的汇流情况存在较大的差别， 主要表现在：一是降雨均匀化假设。暴雨强度公式中，假设在降雨时间内降雨量始终是均匀的。但是实际降雨量是随机变化的。这导致降雨量和产生的汇流情况的计算结果偏小。二是暴雨强度公式的时段暴雨强度为最大暴雨强度，降雨历时越长，暴雨强度愈小，这样对于较长历时而言，则不安全。三是理论计算对汇水区域的水文形态和降雨空间变化未作考虑，这导致了计算中出现下游流量小于上游流量的情况，这也说明了现行的设计流量计算公式与实际的产汇流量不相符，使排水系统从设计阶段就埋下了隐患。
　　排水管网养护管理不到位：
　　无论是污水管道还是雨水管道，无论是主管道，还是支线管道，每年都要定期的维修养护管理。只有管理养护到位，才能保证管道的正常排水，否则就难以发挥排水管网的防洪排涝作用。
　　不同城市由于所处地理位置的不同，所遭遇的内涝灾害也势必存在差异，在对城市的排涝进行规划时， 不仅需要借鉴其他城市的成功模式和国外防洪排涝建设成功经验 （＂千年不涝＂的江西省赣州古城有一套宋代的排水设施，至今仍有能力承担自然降水和近10万旧城区居民生活的排污防涝重任。最先进的排水系统日本＂地下神殿＂，东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建），还应该实地考察，结合当地全面详实的地理、地形地貌、气候、水文（河网雨洪汛期等）等状况制定解决措施。
　　滨河城市的排涝对策
　　滨河城市主要指的是位于大江、大河或重要支流沿岸的城市。这些城市的主要威胁来自于外河洪水，其洪水的历时相对较长。对于此类城市的防洪问题，需要以流域、水系的整体防洪规划作为基础，以流域(水系)的防洪工程体系作为基本依托，结合城市本身具有的自然地理特征，如地形、地貌、水系分布等条件，重视对于城市发展状况的自保措施，包括修建防洪堤、疏浚河道、开凿分洪道等。滨河城市的内河涝水，容易同时受到外江洪水位的顶托，加上顶托的时间长，难以形成自流排水，因而需要通过建立城镇圩区，或防洪包围圈，采用排涝泵站、水闸、骨干排涝河道等工程，来保障其排涝的安全性和有效性。
　　平原城市的排涝对策
　　平原城市与大江、大河或重要支流、海岸线的距离较远，而且地面的高程通常要低于江河的洪水水位。平原地区由于地势平坦、低洼，容易遭受洪涝的威胁，甚至还可能兼受湖泊洪水的影响。因此很难提高平原城市的防洪能力。城市需要自行建设防洪排涝系统。例如封闭式圈堤等，以实现防洪排涝。平原城市排涝的突出问题，在于内河涝水同样容易受到河湖高水位的顶托，加上顶托的时间长，城区地面的标高偏低，致使内部河道无法顺利进行自流排水，因而需要通过建立城镇圩区、防洪包围圈的方式，控制城市的水面率，利用排涝泵站、水闸、骨干排涝河道来保障排涝的顺利进行。
　　沿海城市的排涝对策
　　沿海城市即是滨海感潮地区城市，这些城市所遭受的洪水威胁则主要来自于外河洪水和风暴潮。对此，除了建设江河堤防之外，海堤(海塘)的建设也尤为重要。而在建设过程中，除了需要遵循水标准外，还需要考虑潮位标准。沿海城市的排涝，与当地的年平均高潮位、多年平均高潮位等信息相关，年平均高潮位越高，则排涝的问题就越突出。例如，某沿海城市的年平均高潮位约是4.05m，地面标高为4～5m，其地面排水主要是受到潮位的影响，因此需要建立防洪包围圈，或者建立相对独立的水利片区，以控制河网的水域面积，然后通过排涝泵站、水闸进行排涝。
　　其他措施
　　提升城市排水系统时要优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透、自然净化的＂海绵城市＂。引入＂渗、滞、蓄、净、用、排＂的新模式。例如，实施下凹式绿地改造与建设，使用透水性铺装材料，建造雨水收集利用系统（地上地下蓄水池、人工湿地等）等。以达到在降雨期间吸收、渗透、储蓄、净化雨水;在非降雨期间，将这些雨水＂释放＂出来进行循环使用。按照雨污分流的原则，对旧城区的防洪排涝管网进行改造。
　　参考资料：
　　1、新京报·关于漩涡中的京广隧道，我们找到了十年前的一篇论文·百家号·2021-07-27
　　2、郑州市市政工程勘测设计研究院·城市交通隧道防洪排涝问题初步探讨·城市道桥与防洪 2011年7月第7期
　　3、郑州市市政工程勘测设计研究院·郑州市京广北路隧道设计综述·城市道桥与防洪 2013年7月第7期
　　4、牡丹江市华兴监理公司·关于我国城市防洪排涝问题的探讨·科技论坛 2012．02 第312期 143页～144页
　　5、湖南省建筑设计院，湖南省建筑科学研究院·城市排涝规划有关问题探讨·能源管理·2016—03—02
　　6、石家庄市排水管理处·智慧城市视阈下城市防洪排涝问题研究·经济形势 347页～348页
　　7、无锡市政设施管理处·城市内涝与城市排水问题探讨·市政设施管理第1期(总第106期)·2014—03—25