劉　婧，陳志遠(yuǎn)，張　希

(1.杭州城市規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310012)

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淺議風(fēng)險評估在城市防澇中的作用

劉婧1，陳志遠(yuǎn)1，張希2

(1.杭州城市規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310012)

城市內(nèi)澇是目前大城市面臨的主要災(zāi)害之一。目前，城市內(nèi)澇風(fēng)險評估工作主要在城市防澇規(guī)劃的現(xiàn)狀風(fēng)險評估中開展。利用城市內(nèi)澇模型，設(shè)置規(guī)劃工況下不同暴雨重現(xiàn)期城市內(nèi)澇風(fēng)險模擬，分析城市內(nèi)澇積水情況，綜合反映城市抵御內(nèi)澇風(fēng)險的能力。在城市防澇的規(guī)劃領(lǐng)域開展內(nèi)澇風(fēng)險評估可以更好地為城市排水設(shè)施的建設(shè)和管理部門提供必要的信息，并為地方政府和相關(guān)部門的決策提供有力支撐。

風(fēng)險評估；城市內(nèi)澇；災(zāi)害

1　風(fēng)險評估的意義

近年來，全球氣候的變化帶來極端暴雨天氣頻現(xiàn)，城市化進(jìn)程的加快又加劇了城市內(nèi)澇風(fēng)險的危害。

隨著科技水平的不斷發(fā)展，對災(zāi)害成災(zāi)的幾率、風(fēng)險的特征、風(fēng)險預(yù)警和應(yīng)急管理方面的研究不斷深入，人類對自然災(zāi)害的認(rèn)識水平不斷提高，應(yīng)對災(zāi)害的能力不斷增強(qiáng)。在城市暴雨內(nèi)澇防災(zāi)減災(zāi)工作中，災(zāi)害預(yù)防工作尤為重要，而內(nèi)澇風(fēng)險識別與評估是災(zāi)害預(yù)防的重要手段之一，準(zhǔn)確預(yù)測和評估城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險，研究內(nèi)澇形成過程和機(jī)理，可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)各國對城市自然災(zāi)害危險性的研究，我們認(rèn)為由自然因素引發(fā)或誘發(fā)的城市洪澇災(zāi)害危險性定義是一定城市區(qū)域一定時間段內(nèi)可能對人體生命健康、財(cái)產(chǎn)、生計(jì)、服務(wù)設(shè)施、社會和經(jīng)濟(jì)秩序或環(huán)境構(gòu)成的危險的洪澇災(zāi)害自然致災(zāi)因子的程度，主要是自然致災(zāi)因子的強(qiáng)度和發(fā)生概率。危險性越大，風(fēng)險也就越大，就城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害危險性而言，我們認(rèn)為就是一定區(qū)域在一定時間內(nèi)一定發(fā)生概率的降雨所導(dǎo)致地面積水的深度帶來的對不同承災(zāi)體的危險性。

2　風(fēng)險評估在城市防澇中的提出

國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》(國辦發(fā)[2013]23號)，明確提出要“有效解決當(dāng)前影響較大的嚴(yán)重積水內(nèi)澇問題，避免因暴雨內(nèi)澇造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失”。為落實(shí)文件要求，住建部印發(fā)了《城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃大綱》，推薦在排水防澇設(shè)施普查的基礎(chǔ)上，使用水力模型評估城市現(xiàn)有排水能力與內(nèi)澇風(fēng)險，以應(yīng)對暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害，加強(qiáng)排水防澇設(shè)施建設(shè)與管理，為防澇綜合規(guī)劃提供依據(jù)。

在《城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃大綱》中，在第二部分城市排水防澇能力與內(nèi)澇風(fēng)險評估章節(jié)要求進(jìn)行城市內(nèi)澇風(fēng)險評估。即城市內(nèi)澇風(fēng)險評估是作為城市現(xiàn)狀防澇能力評估的一部分，主要基于現(xiàn)狀工況和現(xiàn)狀降雨條件下，分析城市內(nèi)澇技術(shù)的主要原因，對城市劃分高中低風(fēng)險區(qū)域指導(dǎo)防澇規(guī)劃方案。

防御城市內(nèi)澇災(zāi)害，不應(yīng)當(dāng)僅僅考慮工程措施，也應(yīng)該重視非工程措施的作用。而城市內(nèi)澇風(fēng)險評估是一項(xiàng)以預(yù)防為主，防患于未然的重要非工程措施，是災(zāi)害管理的重要組成部分。內(nèi)澇災(zāi)害評估體系的建立，有助于建立健全城市災(zāi)害管理機(jī)制，有助于提高城市居民防范災(zāi)害的風(fēng)險意識，有助于提升城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險管理水平，有助于促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

因此，我們認(rèn)為內(nèi)澇風(fēng)險評估不應(yīng)局限于現(xiàn)狀風(fēng)險評估，對于規(guī)劃工況下的城市內(nèi)澇也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險評估。在以后的內(nèi)澇風(fēng)險評估的工作中，內(nèi)澇風(fēng)險識別與評估的主要作用將是準(zhǔn)確預(yù)測和評估城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險，研究內(nèi)澇形成過程和機(jī)理，可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。同時，災(zāi)害預(yù)測的結(jié)果能夠直觀體現(xiàn)各要素的空間分布規(guī)律,形成災(zāi)害影響狀況的可視化表達(dá),為地方政府及相關(guān)部門資源配置等防災(zāi)減災(zāi)決策和科學(xué)開展災(zāi)害管理奠定基礎(chǔ),為制定災(zāi)害風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案提供參考依據(jù)。

3　風(fēng)險評估的方法

3.1基于歷史災(zāi)情數(shù)理統(tǒng)計(jì)的災(zāi)害風(fēng)險評估

歷史災(zāi)情一般是指災(zāi)害數(shù)據(jù)庫記錄的洪澇災(zāi)害發(fā)生次數(shù)、受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、受災(zāi)人口、直接經(jīng)濟(jì)損失等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]。該方法思路清晰且計(jì)算相對簡單，但需要長期災(zāi)害資料的積累，目前城市內(nèi)澇災(zāi)情數(shù)據(jù)往往很難獲取，所以在應(yīng)用上具有一定局限性。另外，風(fēng)險是未來潛在發(fā)生的可能性，用歷史資料預(yù)測未來災(zāi)害風(fēng)險發(fā)生的概率，未必能多句一致。

3.2基于指標(biāo)的災(zāi)害風(fēng)險評估

指標(biāo)體系法的主要思路是根據(jù)災(zāi)害的特點(diǎn)，憑經(jīng)驗(yàn)選取適合的指標(biāo)體系，然后通過數(shù)理方法對各原始指標(biāo)進(jìn)行處理，最后得到災(zāi)害風(fēng)險的評價體系。該方法的理論基礎(chǔ)是，一般認(rèn)為洪澇災(zāi)害是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體的綜合函數(shù)，側(cè)重于指標(biāo)的選取和權(quán)重方法的優(yōu)化，可以宏觀反映區(qū)域風(fēng)險狀況，在我國災(zāi)害風(fēng)險分析與評估中應(yīng)用最為廣泛，但是評估指標(biāo)在選取時可能出現(xiàn)“以點(diǎn)代面”的現(xiàn)象，不能完全反映災(zāi)害風(fēng)險的空間分布。

3.3基于情景模擬的災(zāi)害風(fēng)險評估

情景模擬法主要是借助數(shù)值模擬平臺，真實(shí)模擬出城市降雨徑流形成及通過地下雨水排水系統(tǒng)匯至地表河道系統(tǒng)，并在局部地區(qū)產(chǎn)生積水內(nèi)澇的全過程[2]。利用內(nèi)澇數(shù)值模型系統(tǒng)可以模擬不同降雨強(qiáng)度下，城市雨水徑流的產(chǎn)生和排水系統(tǒng)的工作情況。該方法通過研究內(nèi)澇發(fā)生的形成機(jī)制和發(fā)生情景，結(jié)合受災(zāi)體特征判別內(nèi)澇風(fēng)險，特點(diǎn)是直觀可視且動態(tài)化，但需要較高精度的地形、雨水管網(wǎng)、水系等資料，且需具備水文水動力、城市排水、地理學(xué)、風(fēng)險評估等各個專業(yè)知識。

目前，城市內(nèi)澇風(fēng)險評估尚處于研究和探索階段，評估的方法多種多樣。在城市排澇規(guī)劃中常用的內(nèi)澇風(fēng)險評估方法以指標(biāo)法和情景模擬法為主。其中，情景分析方法是借助于GIS技術(shù)、軟件建模技術(shù)等，通過建立地形模型、降雨模型、排水模型和地面特征模型來模擬城市積水內(nèi)澇發(fā)生的情景，是一種高精度、可視化的、動態(tài)的內(nèi)澇風(fēng)險評估方法。情景模擬能直觀地、較準(zhǔn)確地反映一定概率的城市積水內(nèi)澇災(zāi)害事件的影響范圍與程度，并能較準(zhǔn)確地反映災(zāi)害風(fēng)險的空間分布特征。但該方法對區(qū)域地理背景資料和排水管網(wǎng)設(shè)施資料要求高、計(jì)算復(fù)雜、工程量大。

4　風(fēng)險評估在當(dāng)前城市防澇中的應(yīng)用及影響因素

城市內(nèi)澇作為一種嚴(yán)重的城市災(zāi)害，近年呈現(xiàn)顯著增加的態(tài)勢，給城市生產(chǎn)和生活活動帶來了巨大破壞。在城市暴雨內(nèi)澇防災(zāi)減災(zāi)工作中，災(zāi)害預(yù)防工作尤為重要，內(nèi)澇風(fēng)險識別是災(zāi)害預(yù)防的重要手段之一，可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。

如前所述，由于城市內(nèi)澇風(fēng)險評估研究還處于起步階段，目前在城市防澇規(guī)劃中的內(nèi)澇風(fēng)險評估僅僅局限在城市現(xiàn)狀內(nèi)澇風(fēng)險評估方面。以浙江省上虞市為例，在內(nèi)澇風(fēng)險評估中利用MIKE系列軟件和ARC GIS軟件，并以氣象水利部門的短歷時、長歷時降雨雨型作為降雨資料，對城市排澇能力、積水內(nèi)澇狀況進(jìn)行模擬評估，二十年一遇暴雨下現(xiàn)狀工況的內(nèi)澇風(fēng)險模擬情況見圖1。

圖1　上虞市局部區(qū)塊現(xiàn)狀工況二十年一遇暴雨內(nèi)澇風(fēng)險圖

從圖1和建模統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，百官片排澇分區(qū)，在二十年一遇暴雨強(qiáng)度的2 h降雨歷時情況下的受淹面積約39 hm2，占評價區(qū)域總面積的13%。其中低風(fēng)險區(qū)域占85.1%，中風(fēng)險區(qū)域占10.5%，高風(fēng)險區(qū)域占受淹總面積的4.4%。

由于不同的風(fēng)險評估方法中影響內(nèi)澇風(fēng)險評估的因素大不相同，筆者僅結(jié)合自己參與的項(xiàng)目中常用的情景分析法舉例說明內(nèi)澇風(fēng)險評估的影響因素。

4.1降雨重現(xiàn)期

在城市的內(nèi)澇風(fēng)險模擬主要考慮10～50年一遇的降雨重現(xiàn)期，并采用2 h短歷時和6 h、12 h長歷時降雨模型，綜合徑流系數(shù)依據(jù)地勢分析中的各排澇分區(qū)的徑流系數(shù)，而河道水位根據(jù)上虞河道規(guī)劃中的20年、30年、50年一遇的河道水位作為水位的邊界條件。

4.2徑流系數(shù)

雨水徑流量與綜合徑流系數(shù)的取值成正比，雨水徑流量的大小直接影響積水點(diǎn)數(shù)量、積水深度與時間，以及內(nèi)澇風(fēng)險區(qū)域的劃分。

4.3管道出流方式

淹沒出流相比自由出流，管道的敷設(shè)坡度不影響出流能力，通流能力取決于管道起端水位和受納水體水位差。因此，在現(xiàn)狀雨水管渠系統(tǒng)改造較困難的情況下，控制河道水位是提高系統(tǒng)整體排水能力的重要途徑。

一般而言，如果河道水位較低，管道自由出流，積水區(qū)域發(fā)生顯著變化，同時積水面積與積水深度都減少，相應(yīng)內(nèi)澇風(fēng)險等級也降低。因此，降低河道水位，使高重現(xiàn)期降雨下的管道淹沒出流變?yōu)樽杂沙隽鳟a(chǎn)生的影響有：(1)積水面積、積水深度減少，內(nèi)澇風(fēng)險區(qū)域面積減少；(2)雨水管道受高水位頂托情況得到明顯緩解，排水能力明顯提升。

5　風(fēng)險評估未來可以應(yīng)用的前景

5.1城市排水管網(wǎng)的風(fēng)險評估

內(nèi)澇風(fēng)險評估通過建立精細(xì)化的數(shù)學(xué)模型對城市雨洪全過程進(jìn)行模擬，綜合劃定內(nèi)澇風(fēng)險區(qū)，有助于提升排水防澇規(guī)劃方案科學(xué)性，且為今后實(shí)現(xiàn)風(fēng)險預(yù)判和管理提供技術(shù)基礎(chǔ)。但該方法的精度依賴于準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建議今后完善氣象、水文、雨水管網(wǎng)、河道及水利工程設(shè)施、內(nèi)澇監(jiān)測等基礎(chǔ)資料，逐步建立起完整的城市雨洪管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)，提升城市應(yīng)對內(nèi)澇的風(fēng)險管理能力。

特別是通過我們前述的內(nèi)澇風(fēng)險評估中的雨水管網(wǎng)模型的建立，在動態(tài)模擬分析中可以反映出上虞市現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)和區(qū)域，為建設(shè)局及市政設(shè)施管理部門在城市排水設(shè)施建設(shè)管理提供科學(xué)的技術(shù)支持。在年度建設(shè)計(jì)劃中針對高風(fēng)險的排水設(shè)施先改造，高風(fēng)險的內(nèi)澇風(fēng)險區(qū)的排水設(shè)施先完善，做到有的放矢，提高政府部門的工作成效，避免出現(xiàn)排水設(shè)施的建設(shè)、改造與實(shí)際問題相脫節(jié)的情況。

5.2城市排澇方案的科學(xué)性評估

城市防澇工程的建設(shè)有大小排水系統(tǒng)之分，和建設(shè)局相關(guān)的主要是城市小排水系統(tǒng)的建設(shè)與提升改造。針對城市積水點(diǎn)改造方案的驗(yàn)證是內(nèi)澇風(fēng)險評估的重要作用之一。利用計(jì)算機(jī)模擬，對各個積水點(diǎn)方案在遭遇不同重現(xiàn)期的暴雨情況時的積水情況進(jìn)行分析，可以有效驗(yàn)證方案的科學(xué)性和可行性，并且可以檢驗(yàn)超標(biāo)暴雨情況下應(yīng)急方案設(shè)置的合理性，并且對不足的方面及時改進(jìn)，以此提高城市應(yīng)對超標(biāo)暴雨的排澇能力和抗風(fēng)險能力。

5.3海綿城市開展的有效助力

海綿城市建設(shè)在全國上下如火如荼地展開，但是海綿城市建設(shè)的推進(jìn)卻是相對緩慢的。一方面是因?yàn)槌鞘薪ǔ蓞^(qū)現(xiàn)有條件的局限性；另一方面是由于低影響開發(fā)的措施推進(jìn)后對于城市徑流量削減的作用不夠直觀。在內(nèi)澇風(fēng)險評估的模型中可以通過設(shè)置不同的情景和參數(shù)直觀地表現(xiàn)出低影響開發(fā)措施實(shí)施前后的效果，有利于建設(shè)局和其他部門共同協(xié)商，推進(jìn)海綿城市建設(shè)的進(jìn)程，增加城市低影響開發(fā)的科學(xué)性和可行性。

5.4城市內(nèi)澇預(yù)警制度與城市應(yīng)急管理機(jī)制聯(lián)動的重要工具

應(yīng)急管理工作一項(xiàng)重要任務(wù)是主動、積極做好應(yīng)急處置工作，這其中預(yù)警信息發(fā)布工作具有十分關(guān)鍵的作用，突發(fā)公共事件來臨前或發(fā)生前期及時、準(zhǔn)確的預(yù)警信息發(fā)布切實(shí)使社會公眾做到人心穩(wěn)定，在各級黨委政府指揮下有備應(yīng)對，減輕或避免了可能出現(xiàn)的災(zāi)害損失。

目前，內(nèi)澇風(fēng)險評估主要是針對現(xiàn)狀工況的內(nèi)澇風(fēng)險評估，但是在實(shí)際操作中如果能夠開發(fā)內(nèi)澇風(fēng)險評估的預(yù)警機(jī)制則對城市防澇工作的應(yīng)急響應(yīng)提供很大的助力。內(nèi)澇風(fēng)險評估系統(tǒng)深入發(fā)展后，可以檢驗(yàn)超標(biāo)暴雨情況下應(yīng)急方案設(shè)置的合理性，且可以根據(jù)氣象預(yù)警，提前模擬城市未來的積水情況。

當(dāng)前，上虞市的應(yīng)急管理制度還是以上虞氣象部門已經(jīng)逐步建立起氣象災(zāi)害預(yù)警信息平臺為主，依托氣象部門建立突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。內(nèi)澇風(fēng)險評估系統(tǒng)的建立后期考慮和氣象部門的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)動。氣象部門發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害(暴雨)預(yù)警后啟動內(nèi)澇風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，利用氣象部門提供的預(yù)測暴雨資料模擬暴雨后上虞市受淹情況，對暴雨到來后城市排澇能力、積水內(nèi)澇狀況進(jìn)行模擬評估，以發(fā)現(xiàn)城市防澇工程中的薄弱環(huán)節(jié)和易積水點(diǎn)，提前啟動應(yīng)急預(yù)案以減少城市澇災(zāi)的發(fā)生。

6　結(jié)　語

在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代來臨的今天，城市規(guī)劃特別是給排水規(guī)劃已經(jīng)不能僅僅依靠原有的人工計(jì)算和圖面表達(dá)的傳統(tǒng)模式，城市內(nèi)澇問題的引發(fā)往往是受流域性、不確定性和氣象條件、城市發(fā)展等多方面因素的影響，因此，城市排水設(shè)施的建設(shè)和管理也不能僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)和相對簡單的設(shè)計(jì)成果。而應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件模擬分析，獲得直觀、科學(xué)的風(fēng)險評估結(jié)論，為地方政府和相關(guān)部門的決策提供有力支撐是內(nèi)澇風(fēng)險評估和預(yù)警的獨(dú)特之處。

[1]劉敏,權(quán)瑞松,許世遠(yuǎn).城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險評估：理論、方法與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

[2]尹占娥，許世遠(yuǎn)，殷杰，等.基于小尺度的城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害情景模擬與風(fēng)險評估[J].地理學(xué)報(bào),2010,65(5):553-562.

Discussion on the Effect of the Risk Assessmentin the Waterlogging Prevention of City

LIU Jing1, CHEN Zhiyuan1, ZHANG Xi2

2016-01-25

劉婧(1984—)，女，甘肅蘭州人，工程師，從事市政規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

TU992.03

B

1008-3707(2016)06-0051-04