許載周，陳泓光，李 強

（中國城市建設研究院有限公司，北京 100000）

0 引言

2021年，住房和城鄉(xiāng)部等部門編制的《城市內澇治理系統(tǒng)化實施方案編制大綱》明確要求要精準識別內澇風險，進行內澇風險評估等任務。因此，現階段內澇風險較高的城市需要針對內澇情況展開深入分析，同時從宏觀及微觀較低尋求更好的內澇風險控制措施，以改善城市發(fā)展狀況。

1 城市內澇風險成因分析

城市內澇一般是指因降水超過了城市排水能力而導致地面積水受災的現象。從水循環(huán)的角度來看，城市水循環(huán)是自然水循環(huán)系統(tǒng)和社會水循環(huán)系統(tǒng)的耦合體，城市內澇災害的影響要素具有“自然—社會”的雙重屬性。一方面，城市化進程的推進和高強度開發(fā)，大量土地用地性質發(fā)生了改變，硬質鋪裝和建筑物等不透水面積不斷增加，改變了流域下墊面條件，使得降雨入滲、截留等大幅減少；致使降雨產流時間縮短、匯流速度快、徑流量和洪峰流量大幅增加。不僅加大了排水系統(tǒng)的壓力，而且浪費了寶貴的雨水資源；同時，降雨和地表徑流的沖刷，將城市不透水地面積累的大量污染物通過排水管渠或直接進入地表水環(huán)境，造成了水體的面源污染?，F有的排水規(guī)劃體系不能適應城市的迅速發(fā)展。另一方面，城市區(qū)域人口密集，社會分工細致，不同用地類型的區(qū)域地塊受災后的損失和對城市的影響存在較大差異，同時由于城市發(fā)展的歷史原因，排水管道不同階段建設標準不一致，導致管網系統(tǒng)水力學流態(tài)不合理，存在互相頂托、坡度不順、主流向與支管銜接不合理、干管服務范圍不均衡、支管不達標等問題[1]。

城市內澇形成的原因，主要為以下4點：①城鎮(zhèn)化進程加快，徑流量大幅增加；②現狀雨水管網達標率低，提標改造困難；③規(guī)劃體系標準不完善，城市豎向設計標高控制較寬松；④內澇防治系統(tǒng)缺失。災害風險評價理論一般認為，災害由致災因子、孕災環(huán)境及承災體綜合作用產生的，在城市內澇災害方面，強降雨是其致災因子，雨水降落到地面形成的積水是孕災環(huán)境，孕災環(huán)境的惡劣程度主要取決于積水的深度和積水的時間等因素。城市作為承災體，不同用地類型的地塊在積水環(huán)境表現出來的脆弱性（或不利后果）不同，例如，城市醫(yī)院、主要的交通線路等設施在遭受內澇時的損失將遠超過城市公園綠地等設施。由此可見，城市內澇風險評估是對多重因素進行的一項評估工作。

2 城市內澇風險評估的方法及應用

20世紀70年代，國外一些發(fā)達國家為了解決城市內澇積水問題率先提出了城市雨洪模型，并逐漸完善和檢驗模型的準確性，目前應用較多的模型主要有STORM（Storage Treatment and overflow Runoff Model，蓄水、處理與溢流模型）、MIKE FLOOD、Info Works模型。STORM主要適用城市單場降雨的水質、水量計算。MIKEFLOOD模型是1972年由丹麥水利研究院耦合MIKE系列一維、二維、三維模型，城市排水管網模型和流域水文模型集成開發(fā)的。它可以實時監(jiān)測管網水流動態(tài)、水深和水位變化，模擬淹沒時間及淹沒范圍，預測城市內澇發(fā)生位置，也可以模擬管網中泥沙運動情況和污水管道溢流情況。InfoWorks模型用于排水管網的設計、調整與研究。模型通過演示實測降雨過程線反映管網系統(tǒng)水力負荷，進行管網系統(tǒng)的優(yōu)化設計，同時還可以模擬污染物在管網中的輸移轉化，預測城市污水溢流和污染狀況。該模型可以模擬對比多組設計數據，精度較高。SWMM（暴雨洪水管理模型）是1971年由梅特卡夫有限公司聯合美國水資源有限公司和佛羅里達大學研發(fā)的，是應用城市降雨徑流水質、水量模擬最廣泛的模型之一。該模型可輸入單一降水事件和長期降雨時間序列，其原理分為降雨、地表產匯流及管網匯流等四個過程。模型不受節(jié)點、管段和子匯水區(qū)數目的限制，具有參數較容易獲取、使用方法簡單、模擬效果較好的優(yōu)點[2]。

本文從城市內澇災害的形成入手，參照已有研究，從致災特征、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性、防災減災能力4個方面出發(fā)，分別選取研究區(qū)域50年內，年均暴雨內澇頻次、典型短歷時強降雨及長歷時降雨數據、城市洼地深度、植被覆蓋度以及河網密度、城市現狀下墊面情況、道路密度、城市管網排澇能力、區(qū)域避難場所個數、醫(yī)療救助能力、群眾抗災能力等因子，在已有洼地積澇提取模型的基礎上，采用GIS空間分析技術和SWMM模型模擬，定量評估青海某市主城區(qū)暴雨內澇災害風險，提取不同子匯水區(qū)內澇災害風險的均值作為研究變量。

2.1 案例選取

以某市中心城區(qū)范圍內的老舊城區(qū)為案例，該流域面積為3.46km2。該流域內部地形多樣，北部上游為山體，地勢起伏較大，中下游地勢平坦。本流域所在區(qū)域正處于城市開發(fā)建設階段，分布有大型醫(yī)院、學校、交通主干路等重要基礎設施，也有小型工業(yè)廠房、城中村等。地形、地貌及建設情況較為復雜，同時根據對研究片區(qū)的排水管渠等設施實測資料分析，本研究片區(qū)排水防澇設施薄弱，主要排洪渠道——東梅排洪渠寬度在4m左右，與規(guī)劃要求差距較大，并存在局部段過水斷面被侵占的問題，同時片區(qū)城中村區(qū)域雨水管道設施不完善，存在局部雨水沿街面漫流及積水嚴重的問題[3]。該片區(qū)在研究城市內澇方面具有一定的代表性。

2.2 城市內澇災害風險評估

從城市內澇災害的形成入手，參照已有研究，從致災特征、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性、防災減災能力4個方面出發(fā)，分別選取研究區(qū)年均暴雨內澇頻次、城市洼地深度、植被覆蓋度以及河網密度、人口密度、地均GDP以及道路密度、城市管網排澇能力、區(qū)域避難場所個數、醫(yī)療救助能力、群眾抗災能力等因子，在已有洼地積澇提取模型的基礎上，采用GIS空間分析技術和模糊綜合評價方法，定量評估臨安主城區(qū)暴雨內澇災害風險，提取不同子匯水區(qū)內澇災害風險的均值作為研究變量。

2.3 情景模擬結果

考慮到產流域過程要滯后于降雨過程，本次模擬時間設定為24h，模擬步長設定為5min，借助模型的結果分析統(tǒng)計工具得到研究片區(qū)在遭遇50年一遇暴雨條件下的積水深度、時間數據?；谀M結果可知，本片區(qū)整體積水嚴重，主要集中在東梅排洪渠中下游地勢低洼位置，該區(qū)域出現的積水其深度普遍超過0.3m，時間達到了2h以上，內澇積水嚴重。其原因在于片區(qū)下墊面以不透水地面比例較高，雨水缺乏有效的滲蓄空間；片區(qū)內主要的排澇渠道尚未整治，排澇能力嚴重不足，如遇外江潮洪頂托，內澇情況更為嚴重。同時北部某大型三甲醫(yī)院和居住區(qū)也出現了一定的積水問題，其主要原因是該位置靠近山體，山洪截蓄設施不完善，導致山洪漫流形成的一定積水。降雨積水的危害性主要來自于積水深度和積水時間兩個方面，根據模擬結果，對積水深度和時間進行高、中、低風險分類。

2.4 評估方法構建與結果分析

本次內澇風險評估涉及多個因素，在評估方法的選擇上，本次研究采用層次分析法。該方法是一種多重方案或目標決策評價方法，其優(yōu)勢在于經過定性、定量分析結合的方式將復雜問題模型化為一個包含目標層、準則層和指標層的層次結構，并可數量化。按照層次分析法，本次內澇風險評價模型的目標層為內澇風險評價結果，準則層為積水的危險性準則（包含積水的深度和時間兩個準則要素）和地塊的脆弱性準則，隸屬于積水的危險性準則的評價指標主要有積水的深度分類評價指標和積水的時間分類評價指標，隸屬于地塊的脆弱性準則為地塊的脆弱性分類評價指標。確定評價模型層次結構后，需要對各項準則及各層次指標進行賦值權重。各項準則及各層次指標權重可根據專家打分進行初步賦值，并進行一致性檢驗，當檢驗特征參數CR不大于0.1時，即說明權重合理，并予以確定，否則需調整權重賦值，直至通過一致性檢驗。

3 城市內澇風險主流應對策略

3 ．1科學城市規(guī)劃

城市內澇主要受到城市規(guī)劃中用地規(guī)劃和豎向規(guī)劃的影響。城市用地規(guī)劃會影響降雨的下墊面，從而影響地面的徑流系數及地面集水時間，在暴雨強度及匯水面積相同的情況下，徑流系數越大，雨水設計流量就越大。同時，地面集水時間越長，對應設計管渠的暴雨強度越小，即對降雨的匯流有削峰的作用。當地面匯水距離大于90m時，地面集水時間與地面截留系數成反比。不僅如此，城市用地規(guī)劃中的藍綠線控制也會通過對水系、湖泊的面積控制而影響城市排澇系統(tǒng)。城市排澇系統(tǒng)中的河道、調蓄區(qū)不能突破城市藍線；具備一定調蓄功能的公共綠地、公園等也受到城市綠線的制約。因此，如果藍綠線規(guī)劃過于保守，就會造成城市排澇系統(tǒng)調蓄能力不足，過度依賴電排設施，應對極端降雨的抗風險能力降低。近些年來，全國各地逐漸開始重視并編制海綿城市相關的專項規(guī)劃，但是在很多開發(fā)已經成熟的地區(qū)，未按照海綿城市理念建設，造成了城市排澇的先天不足[4]。

同時科學的城市豎向規(guī)劃也可以有效防止城市內澇災害發(fā)生。城市豎向規(guī)劃應在合理選擇該治澇區(qū)的內澇設計水位之后，從排水出口處按照水力坡度推求到雨水收集系統(tǒng)起端處的標高，增加一定的安全高度后作為規(guī)劃地坪及道路的最低標高。而目前我國一些規(guī)劃編制方常會直接將治澇區(qū)的內澇設計水位加上一定的安全高度作為地塊的控制標高，對雨水管渠與水系的銜接問題考慮不足，規(guī)劃深度不夠，當排澇區(qū)面積較大時，會造成遠離排澇區(qū)排出口的地塊標高難以滿足強降雨時雨水的排出要求。

3.2 做好積水點管網改造建設

做好積水點的改造建設，可以有效減少城市內澇的發(fā)生。在積水網點管網改造中，需要先對相關參數進行計算，再對照當前所使用管網系統(tǒng)的參數明確需要改造的部分，然后圍繞積水點調查結果，結合周圍建筑物、構筑物的建設情況，以及地下管線的埋設情況進行改造設計。待設計方案完成后，再按照現行的規(guī)定和標準，結合實際情況，制定合理科學的施工方案，之后以該設計方案和施工方案為依據，展開積水點管網改造建設施工。在施工中，應當注意，由于城市地下環(huán)境較為復雜，為了避免施工操作破壞周圍的建筑、構筑物地基，以及管線，需運用全站儀、水準儀等專業(yè)儀器，嚴格遵照現行的測量規(guī)范、標準，進行測量定位，以精準地確定施工方位，保證此項管網建設工作效果。在此過程中，還要做好施工設計交底，并組織技術負責人、施工班組管理者，圍繞設計圖紙、施工方案進行充分交底，使其能夠準確了解施工方案，減少錯誤、不當施工操作的出現，深入優(yōu)化改造建設質量，以有效治理城市內澇問題，提升管網建設水平。此外，也要注意，由于管網改造建設屬于隱蔽工程，必須在每一個施工步驟完畢后，進行檢查驗收，確認無問題后，才能繼續(xù)開展后續(xù)施工環(huán)節(jié)，由此保證整體建設效果，深入優(yōu)化內澇治理下管網建設效果。

3.3 建立健全洪澇防治機制

科學的洪澇防治與應對機制可以有效減少洪澇災害對于經濟社會造成的影響。建立機制首先需要加強宣傳教育，完善監(jiān)督。樹立對規(guī)劃管理和實施的監(jiān)督機制，制止違規(guī)行為，維護規(guī)劃法律地位。隨著雨水管理模式的不斷發(fā)展，城市雨水管理將逐漸步入了新的發(fā)展階段，拉開了城市雨水源頭削減、過程控制、末端處理的綜合管理帷幕。雨水管理不再是雨水資源利用或內澇防治的某一方面，它包含水文循環(huán)、防洪減災、生態(tài)環(huán)境、資源利用等方面，是一項復雜的工程，其建設、監(jiān)督管理也涉及各個相關部門，包括水務、園林、市政、城建、道路、規(guī)劃等，建立各部門、各行業(yè)共同參與城市雨水的統(tǒng)一管理機制，如何建立起多部門協同的洪澇防治體制機制仍然是未來城市防澇需要考慮的方向。

4 結語

綜上所述，內澇風險評估及風險區(qū)的劃分對城市防澇規(guī)劃、建設、管理有重大影響。城市內澇風險的大小和災害損失程度不僅取決于降雨積水因素，與受災區(qū)域的用地也有密切關系。在多重因素內澇風險評價中，通過雨洪模型進行暴雨情景模擬，可以得到地面積水的深度、時間等關鍵數據；層次分析法則可實現積水深度、時間和地塊脆弱性等多重因素相耦合，得到相對科學合理的綜合評價結果。