地下室、地下商城、地铁和地下停车场等地下空间,作为地上泛滥河水或暴雨积水极易流侵的半封闭性空间,是水灾危险性极高的空间。由于地下空间的大规模开发利用和城市极端强降水事件趋于增多,地下空间受洪涝袭击而被淹的概率已经不容忽视,已有许多城市的极端强降水事件造成了地下空间受淹和巨大的财产损失。因此,研究城市在遭遇极端强降水事件时大型立体地下受限空间的洪水推进过程,积极推进防止水淹对策,对城市地下交通的正常运行、地下空间中的生命和财产的安全具有非常现实的经济效益和社会效益。本文构建地铁车站水侵过程数值模拟模型,动态模拟地表积水入侵地铁车站的整个历时过程,并对地铁车站水灾避灾对策进行研究,主要内容如下:(1)基于地表积水水深与地下空间入侵流量的相关关系式,推导出地表积水上升速度与地空间下积水水深上升速度关系式;并以地下空间地表出口的临界逃生水深为控制条件,根据日本的地下空间水侵逃生理论,推导出特定地下空间的安全撤离时间,建立起地下空间安全撤离时间与降雨强度的关系,并可以此来判断某一降雨概率下,该地下空间的水侵危险性。(2)基于气液两相流理论,以三维标准κ-ε紊流数学模型耦合VOF方法构建了地下空间水侵过程数值模拟模型。根据08年德国的Oertel对侧向入流的地下室水侵过程数值模型的结果,对VOF模型进行率定。然后以杭州市某一拟建地铁车站为例,模拟了以下工况:隧道防淹门关闭;防淹门开启;防淹门关闭且设雨水排水设施;不同出入口进水及不同的地面积水水深。典型工况下,动态模拟出地表积水或洪水入侵地铁车站的路径与整个历时过程,导出地下各层特征点的水位变化过程;分析洪水入侵过程中的不同阶段,地铁车站地下各层的危险气流场和水流场区域以及相对安全的区域,确定洪水入侵后初期人员疏散路线和后期撤离路径。(3)评价了地铁车站防淹门、排水设施等在洪水入侵过程中的成效,及其对安全撤离路径的影响,据此针对性地提出了地铁车站防洪措施的改进意见。