吴远志，张国权

（1.中佑勘察设计有限公司，吉林 长春 132000；2.中交远洲交通科技集团有限公司华南设计院，广东 广州510630）

0 引 言

广州某新建道路工程，为满足交通通行能力，需对交叉路口采用立交型式。通过综合方案比选，采用地面平面交叉，地下直行交通采用隧道穿越交叉口，隧道内均低于周边地块的标高，隧道内的排水采用泵房收水，并根据50 a 的重现期进行计算雨量，加设三台抽水泵，“两用一备”。近年来广州暴雨天气频发，隧道内遭遇水淹的情况较为普遍，相关管理部门提出，为了保证在暴雨天气隧道内的安全，需进行隧道防汛应急系统研究，并提出可实施方案。通过与智能交通和应急部门多次进行相关的方案研讨、比选分析，提出隧道内采用感应装置，隧道两端设置自动闸门和交通提示灯，由隧道内的感应系统反馈至地面交通系统，自行落闸并亮红灯，禁止通行隧道。本应急系统实现了实时采集、传输、存储和管理汛情信息，给防汛指挥调度的信息和模型提供相关的决策分析支持，保证城市防汛指挥调度工作的有效性、准确性和及时性，同类建设条件下，可操作性、可实施性强，可为同类工程的防汛应急部署提供经验[1]。

1 隧道排水设计

本隧道自西向东长约440 m，其中闭口段约135.15 m，U 型槽约114 m，挡土墙段约190.85 m。隧道排水无法采用重力流，需新建一座雨水泵房，强排因降雨隧道内产生雨水。雨水通过泵站提升后，通过消能井排至雨水管道，隧道泵房汇水面积约为1.20 hm2。根据单一重现期暴雨强度公式：

q= 3 623.35/（t+6.274）0.598（重现期P=50 a）

隧道雨水泵房雨水设计流量为677 L/s（50 a 一遇），设计扬程取10 m，泵站安装3 台水泵，其中两台使用、一台备用。选取潜水泵的设计参数为：流量Q=1 200 m3/h；扬程H=18 m；功率N=90 kW。

2 隧道防汛应急设计目标

通过设置后台控制中心和无线通信模块，可以将隧道内部水位情况，以及声光报警器、门闸、排水泵体组件等的实时工作情况信息收集，遇到突发情况可以启动应急措施，并第一时间赶往现场进行救援。当水位超过第一、第二水位传感器，其控制器控制常用泵体启动，同时用声光报警器向驾驶员发出隧道禁止通行的警示。当水位超过第三水位传感器，控制器控制常用泵体和备用泵体启动，同时用声光报警器向驾驶员发出隧道禁止通行的警示，而且启动门闸来拦截车辆，以避免车辆强行冲入隧道而导致乘员出现人身安全危险。

声光报警器包括用于发出声光警示信号的声光警示器和用于显示告知驾驶员隧道禁止通行的文字内容的警示显示屏。

安装在隧道路面上方的摄像头，输出端与控制器电性连接，且控制器能够将摄像头拍摄的画面通过无线通信模块传输到后台控制中心。

隧道路面上方的对讲设备与控制器电性连接，且控制器能够将对讲设备收集到的语音信息通过无线通信模块传输到后台控制中心。

3 隧道防汛应急系统原理

安全防控系统包括后台控制中心、无线通信模块、电源设备、控制器、水位监测装置、声光报警器和门闸、排水泵体组件等[3-4]。

水位监测装置固定在隧道闭口段内，声光报警器和门闸设置在进入隧道之前的两端隔离带，排水泵体组件与隧道排水渠道连通。控制器分别与水位监测装置、声光报警器、门闸、排水泵体组件信号连接，电源设备与控制器电性连接，且控制器通过无线通信模块将实时数据传输至后台控制中心。

水位监测装置包括安装在隧道闭口段内的安装杆。安装杆从下到上依次为第一水位传感器、第二水位传感器、第三水位传感器，且均与处理系统相连接，用于监测水位，第一水位传感器离地面的高度为10 cm，第二水位传感器离地面的高度为25 cm，第三水位传感器离地面的高度为30 cm。

安装杆为中空结构，且安装杆底部设置有与安装杆内部连通的测水孔。其中，水位监测装置设置了实时液位检测模块，以及放置于安装杆内部且可随水位变化沿安装杆轴向上下移动的浮动标签，在安装杆顶端设置标签信号接收器。浮动标签发送无线脉冲给标签信号接收器，标签信号接收器根据接收到的信息，分析计算出所述浮动标签所在的水位，并将该水位信息发送给控制器。

排水泵体组件包括常用泵体和备用泵体。当水位超过第一水位传感器或第二水位传感器，其控制器控制常用泵体启动。当水位超过第三水位传感器，则控制器控制常用泵体和备用泵体启动。

4 下穿式隧道防汛应急系统设计

整个系统以下沉式隧道为单位，一个隧道即一个完整的监控告警系统，具有水位监测单元、提示告警单元、拦截单元、监控网络、控制单元等，可独立运行。隧道监控告警系统接受上级监控中心（运营管理中心）隧道防汛应急平台系统监控管理[2]。

在雨水泵房对侧设置一套防汛应急系统配电控制箱，箱内设置一套交通边缘服务器，作为防汛系统的控制单元，包括信息采集、处理、计算、控制等。隧道两端的入口前各建设一根多功能灯杆，作为提示告警单元挂载的物理载体，包括视频监控、信息发布、应急广播、隧道指示灯。隧道东西入口限高架架顶上设置信息显示屏，并提前在适当位置各增加一对信息显示屏。隧道内部署电子水尺、超声波液位传感器和视频监控，监控隧道水浸情况。系统设置上传接口，可传输至远程管理中心，进行统一监测管理。

防汛系统拓扑图和设备图，见图1、图2。

图1 防汛系统拓扑图

图2 防汛系统设备图

5 应用探讨

本下穿式隧道防汛应急系统工程，依托信息技术、互联网技术、物联网技术、云应用、GIS 信息技术和公共安全科技，进行全方位、立体化、一体化的顶层规划设计，构筑应急管理信息化体系结构[5-6]。

当水位超过第一水位传感器，其控制器控制常用泵体启动，作为第一道防线。当水位超过第二水位传感器，其控制器控制常用泵体启动，同时用声光报警器向驾驶员发出隧道禁止通行的警示，以避免车辆进入隧道后积水继续加深而可能存在安全风险，作为第二道防线。当水位超过第三水位传感器，则控制器控制常用泵体和备用泵体启动，同时用声光报警器向驾驶员发出隧道禁止通行的警示，而且启动门闸来拦截车辆，以避免车辆强行冲入隧道而导致乘员出现人身安全危险，作为第三道防线。因此，本系统为隧道的内涝安全风险提供了三道防线，有效地保障了途经隧道的车辆乘员的人身安全和财产安全。

6 结 语

目前，本工程已进入实施阶段，隧道防洪防汛系统实现了实时采集、传输、存储和管理汛情信息，给防汛指挥调度的信息和模型提供相关的决策分析支持，保证城市防汛指挥调度工作的有效性、准确性和及时性，同类建设条件下，可操作性、可实施性强，可为同类工程的防汛应急部署提供经验。