王 倩, 潘 蓉, 郭崇文, 陳芳芳, 李佳慧

(1.杭州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310012;2.杭州師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311121)

0 引言

近年來,城市化進(jìn)程逐漸加快,客觀上導(dǎo)致綠地減少、不透水層面積增加、地表硬質(zhì)化現(xiàn)象持續(xù)加重,同時(shí),改變了地表水循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié),下滲減少、蒸發(fā)增加,影響地表徑流和地下徑流。此外,在全球氣候變化背景下,城市極端降雨事件顯著增加,頻繁發(fā)生的內(nèi)澇事件給城市交通和基礎(chǔ)設(shè)施等造成重大影響[1]。由于快速城市化和基礎(chǔ)設(shè)施的不足,面對(duì)強(qiáng)降雨,城市往往會(huì)發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害[2],對(duì)城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅,影響城市的正常運(yùn)營(yíng)[3]。例如,2021年,河南鄭州“7.20”特大暴雨,造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為解決城市內(nèi)澇難題,國(guó)務(wù)院辦公廳于2013年印發(fā)《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》等文件[4],為解決城市內(nèi)澇問題提供戰(zhàn)略支撐。2021年4月,國(guó)務(wù)院辦公廳在《關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇治理的實(shí)施意見》中明確了治理城市內(nèi)澇的目標(biāo),即到2025年,各城市因地制宜基本形成“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系;到2035年,各城市排水防澇工程體系進(jìn)一步完善,排水防澇能力與建設(shè)海綿城市、韌性城市要求更加匹配,總體消除防治標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降雨條件下的城市內(nèi)澇現(xiàn)象[5]。

城市內(nèi)澇是由于強(qiáng)降雨或連續(xù)降雨超過城市排水能力而導(dǎo)致的城市積水災(zāi)害現(xiàn)象[6]。城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析主要基于對(duì)城市地區(qū)潛在水文和物理特征的評(píng)估[7]。杭州市地處浙北沿海,夏秋季節(jié)臺(tái)風(fēng)多發(fā),導(dǎo)致的強(qiáng)降水增加城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);夏季副熱帶海洋氣團(tuán)北移與北方南下的冷空氣相遇,鋒面附近產(chǎn)生降水,形成一段連陰雨天氣,長(zhǎng)時(shí)間大量降水增大城市內(nèi)澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn);日益復(fù)雜的全球氣候變化持續(xù)影響著城市的氣候條件,增加了城市發(fā)生極端天氣的可能性,特別是東南沿海地區(qū)及地勢(shì)較低的城市在季風(fēng)氣候、地形地勢(shì)和地理位置等因素的作用下,更是增加了暴雨發(fā)生的頻率及強(qiáng)度[8]。城市內(nèi)澇除了受降雨、地形等自然因素的影響外,還受城市發(fā)展等人為因素的影響[9]。城市化的發(fā)展和城市的快速建設(shè)引發(fā)一系列城市病,如熱島效應(yīng)、渾濁島效應(yīng)和雨島效應(yīng),改變了城市的局部氣候,影響空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng),增加大氣污染物。此外,在城市建設(shè)過程中,建筑物、不透水路面和停車場(chǎng)的增加也會(huì)造成地表滲透能力減弱[10]。并且,在城市化過程中,沿河植被種類和面積會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,導(dǎo)致排洪能力下降,從而加劇城市內(nèi)澇的危害[11]。

內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)是空間地理數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)源,可以采用基于歷史災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、耦合遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)或基于指標(biāo)體系的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[9]?；跉v史災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析要求有大量歷史資料數(shù)據(jù)樣本,該方法思路清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單,但獲取數(shù)據(jù)困難,難以保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的一致性,應(yīng)用范圍有較大限制。基于遙感數(shù)據(jù)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,節(jié)省了大量人力物力,快速準(zhǔn)確,且地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)為內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖提供便利快捷的渠道,借助GIS平臺(tái)可將社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)與空間自然屬性數(shù)據(jù)相疊加,為城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供重要支撐[9]?；谥笜?biāo)體系的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析簡(jiǎn)單易行,可針對(duì)各區(qū)域的內(nèi)澇特點(diǎn)構(gòu)建指標(biāo)體系,但指標(biāo)體系的構(gòu)建和指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定存在較大的主觀性。于磊等[12]采用層次分析法構(gòu)建北京城市副中心內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系;申海燕等[13]采用層次分析—模糊綜合評(píng)價(jià)法建立完整的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系并應(yīng)用于湖南省長(zhǎng)沙市;張玉華等[14]采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)體系,評(píng)估暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。以上研究均建立科學(xué)、精確的城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系,取得較合理的評(píng)價(jià)效果。針對(duì)杭州市主城區(qū)暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),運(yùn)用層次分析—模糊綜合評(píng)價(jià)的方法,建立城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估體系,可處理傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法無(wú)法考慮到的不確定性,具有客觀性和準(zhǔn)確性[13]。

綜上,本文基于城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論,從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力等角度構(gòu)建指標(biāo)體系,設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重,在此基礎(chǔ)上確定綜合評(píng)價(jià)模型,評(píng)估城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),為相關(guān)部門做好城市內(nèi)澇防災(zāi)減災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

1 研究對(duì)象

1.1 研究對(duì)象概況

本文以杭州市主城區(qū)為研究對(duì)象(如圖1),杭州市地處中國(guó)華東地區(qū)、浙江省北部、錢塘江下游,介于29°11′N～30°34′N,118°20′E～120°37′E之間,是G60科創(chuàng)走廊中心城市,長(zhǎng)江三角洲重要中心城市和中國(guó)東南部交通樞紐。杭州市主城區(qū)主要包括:上城、拱墅、西湖、濱江、蕭山、余杭、臨平、錢塘、富陽(yáng)、臨安10個(gè)區(qū),本文對(duì)淳安、桐廬和建德市不做分析。

圖1 研究區(qū)概況

杭州地處浙北平原區(qū),東北瀕臨杭州灣,西和南面以丘陵山麓線為界,地勢(shì)平坦。位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,雨量充沛[15]。雷雨為降雨主要類型之一,約占全年降雨量的1/3。杭州地區(qū)降水量年內(nèi)分配不均,降水季節(jié)、年際變化大,具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)。春季南方暖濕氣流北進(jìn)與冷空氣交匯形成雨季,夏初受江淮準(zhǔn)靜止鋒影響形成梅汛期,夏秋受臺(tái)風(fēng)天氣影響有臺(tái)風(fēng)秋雨期,降水集中在3—9月,降水量約占全年降水量的75%[16]。杭州境內(nèi)河網(wǎng)密布、水系發(fā)達(dá),河流含沙量小,主汛期在夏季。市區(qū)西南向有東流的錢塘江,常年受潮汐影響,當(dāng)泄洪與潮汐相迭時(shí)達(dá)到年最高水位。杭州地勢(shì)西高東低,西部臨安區(qū)境內(nèi)低山丘陵與河谷盆地相間分布,東部則以平原為主。杭州境內(nèi)主要為亞熱帶常綠闊葉林,西部臨安區(qū)植被茂密,東部城市化程度較高,植被稀疏。6—7月受梅雨天氣的影響伴有一段時(shí)間的連續(xù)降水,7—9月受臺(tái)風(fēng)影響常有短時(shí)間內(nèi)大量降水。近年來隨著極端天氣的增加及杭州城市化速度的加快,地表硬質(zhì)化明顯,內(nèi)澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。

1.2 數(shù)據(jù)來源

城市內(nèi)澇是自然地理因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同作用的結(jié)果。研究數(shù)據(jù)主要包括:遙感影像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。其中,遙感影像數(shù)據(jù)和全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)(digital elevation model,DEM)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站,社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于杭州市統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站,其他數(shù)據(jù)來源于杭州市規(guī)劃和自然資源局、國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心、標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)等網(wǎng)站,見表1。

表1 研究數(shù)據(jù)及其來源

1.3 研究方法

首先,通過查閱分析文獻(xiàn)資料,確定具有代表性的指標(biāo)體系,以降雨量代表致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性指標(biāo);以洼地深度、植被覆蓋度和河網(wǎng)密度代表孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo);以人口密度、地均GDP和道路密度代表承災(zāi)體易損性指標(biāo);以排水管網(wǎng)密度和避難場(chǎng)所密度代表防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)。然后,構(gòu)建30m×30m的規(guī)則柵格,結(jié)合GIS空間分析方法,計(jì)算生成各指標(biāo)的空間分布結(jié)果。最后,運(yùn)用層次分析法,確定權(quán)重系數(shù),計(jì)算生成城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。技術(shù)路線,如圖2。

圖2 技術(shù)路線

2 指標(biāo)分析

2.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析

致災(zāi)因子是指由孕災(zāi)環(huán)境產(chǎn)生的各種異動(dòng)因子,致災(zāi)因子越強(qiáng),頻率越高,損失越嚴(yán)重[6]。致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)主要用于分析和模擬致災(zāi)因子的特征,包括致災(zāi)因子可能影響的范圍、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度等數(shù)據(jù)[17]。

杭州屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候,夏季高溫多雨,降雨具有時(shí)間分配不均勻的特點(diǎn),夏季降雨集中,降雨量大,河流流量增大,水位上升。夏初受江淮準(zhǔn)靜止鋒影響,在梅雨季節(jié)有長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性降水。夏季受西太平洋副高影響,對(duì)流強(qiáng)烈,多在午后形成熱雷雨。夏末秋初受臺(tái)風(fēng)影響,短時(shí)間內(nèi)大量降水,此時(shí)降雨具有時(shí)間短、強(qiáng)度大的特點(diǎn)?？傮w來看,杭州降雨集中在夏季,且多為集中式降水,從而導(dǎo)致杭州市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)。

2.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析

2.2.1 植被覆蓋度

通過植被截留雨水,形成樹干徑流和樹冠雨,植被截留通過植被表面蒸發(fā)返回大氣。植被阻滯地表徑流、延長(zhǎng)入滲時(shí)間、影響水的再分配,而徑流由地表徑流、土壤徑流和地下徑流3部分組成。良好的植被可以減少地表徑流,增加土壤徑流和地下徑流,預(yù)防和控制水土流失、涵養(yǎng)水源、改善河流水文條件,減少洪水災(zāi)害。研究區(qū)域的植被覆蓋度采用歸一化差異植被指數(shù)(normalized difference vegetation index,NDVI)表示,計(jì)算公式如式(1)。

(1)

式中:

NIR—近紅外光波段的地物反射率;

R—紅光波段的地物反射率。

2.2.2 河網(wǎng)密度

河網(wǎng)密度指流域內(nèi)干支流總河長(zhǎng)與流域面積的比值或單位面積內(nèi)自然與人工河道的總長(zhǎng)度。研究發(fā)現(xiàn),河網(wǎng)密度在一定程度上反映了降水量和區(qū)域下墊面條件,而下墊面條件對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)影響較大。因此,河網(wǎng)密度可以間接反映洪澇災(zāi)害的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn),即河網(wǎng)密度高的地方更容易發(fā)生洪澇災(zāi)害?；诤贾菔兄鞒菂^(qū)的土地利用數(shù)據(jù),提取出研究區(qū)域范圍內(nèi)的河流,轉(zhuǎn)換為矢量線數(shù)據(jù),并利用密度分析功能,得到研究區(qū)域的河網(wǎng)密度空間分布圖,空間分辨率為30m×30m。

2.2.3 洼地深度

以往城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般采用高程或地形起伏度作為孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo),而如果用洼地深度代替高程和地形起伏度可以進(jìn)一步提高孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo)結(jié)果的準(zhǔn)確性[18]。在城市洼地深度提取過程中,首先要計(jì)算洼地區(qū)域,再利用分水嶺工具計(jì)算洼地貢獻(xiàn)區(qū)域,之后利用分區(qū)統(tǒng)計(jì)工具計(jì)算每個(gè)洼地形成的貢獻(xiàn)區(qū)域最低高程,即洼地出水口高程,最后計(jì)算出洼地深度。根據(jù)提取結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和城市洼地分層,得到洼地提取結(jié)果,生成30m×30m空間分辨率的洼地深度空間分布圖。

2.3 承災(zāi)體易損性分析

2.3.1 人口密度

人口密度(density of population)是單位土地面積上的人口數(shù)量。城市人口增長(zhǎng)增強(qiáng)了城市的熱島效應(yīng),也導(dǎo)致用水量增加。為緩解供水不足,過度開采地下水,導(dǎo)致城市地區(qū)地表沉降嚴(yán)重。地表沉降對(duì)海河排泄、地下管道和洪水排放等城市基礎(chǔ)設(shè)施的破壞增加了內(nèi)澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)[19]。在對(duì)研究區(qū)域的Landsat8遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正之后,計(jì)算歸一化建筑指數(shù)(normalized difference building index,NDBI)。根據(jù)每個(gè)柵格的NDBI值、各行政區(qū)的人口情況,推演每個(gè)30m×30m柵格內(nèi)的人口數(shù)據(jù)。計(jì)算公式如式(2)。

(2)

式中:

POP—待量化的每個(gè)30m×30m柵格內(nèi)的人口數(shù)量;

POPsum—杭州市主城區(qū)的人口總數(shù);

NDBIi—每個(gè)30m×30m柵格的NDBI值;

NDBIsum—杭州市主城區(qū)的NDBI總量。

2.3.2 地均GDP

隨著城市化的發(fā)展,一方面農(nóng)業(yè)人口逐步轉(zhuǎn)化為非農(nóng)業(yè)人口,城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人口職業(yè)構(gòu)成也發(fā)生變化,導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車輛及耗能裝置增加,消耗大量能量,產(chǎn)生城市熱島現(xiàn)象,顯著影響降水強(qiáng)度;另一方面城市總財(cái)富增加,增大內(nèi)澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失[19]。對(duì)研究區(qū)域的遙感影像依次進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、計(jì)算NDBI值。根據(jù)每個(gè)柵格的NDBI值、各行政區(qū)的人口GDP情況,推演每個(gè)30m×30m柵格內(nèi)的GDP水平,計(jì)算公式如式(3)。

(3)

式中:

GDP—待量化的每個(gè)30m×30m柵格內(nèi)的GDP;

GDPsum—杭州市主城區(qū)GDP總量。

2.3.3 道路密度

城市道路通常為硬質(zhì)化表面,隨著城市的擴(kuò)張,混凝土覆蓋的防水表面持續(xù)增加,削弱了地表持水、滯水和滲透的能力,破壞了自然河網(wǎng)及河塘分布,造成匯流時(shí)間縮短,地表和河道流量增加,降雨無(wú)法及時(shí)疏散等問題,從而加劇內(nèi)澇災(zāi)害[19]。將杭州市主城區(qū)的土地利用矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量線數(shù)據(jù),再利用線密度分析功能,生成研究區(qū)道路密度空間分布結(jié)果,其空間分辨率為30m×30m。

2.4 防災(zāi)減災(zāi)能力分析

2.4.1 管網(wǎng)排澇能力

降落在流域的雨水,首先滿足截流、填埋和入滲的要求,其余的稱為地表徑流,流入水系,在流域出水口截留的水分最終會(huì)蒸發(fā)、散發(fā),或填滿洼地、滲入水系,除了被注入河系外,一些地表徑流還通過城市的窨井蓋、雨篦子進(jìn)入地下排水系統(tǒng),可顯著緩解城市的內(nèi)澇壓力[17]。因此,城市管網(wǎng)的排澇能力影響城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)程度,根據(jù)《杭州市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》的管網(wǎng)排水能力設(shè)計(jì),對(duì)各行政區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)排澇能力賦值,見表2。

表2 管網(wǎng)排澇能力

2.4.2 避難場(chǎng)所密度

在城市內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生時(shí),學(xué)校、醫(yī)院、少年宮等科教文衛(wèi)場(chǎng)所由于設(shè)施齊全,可成為臨時(shí)避難所,避免進(jìn)一步的生命財(cái)產(chǎn)損失,在一定程度上降低城市內(nèi)澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)[18]。依據(jù)杭州市主城區(qū)的土地利用數(shù)據(jù),提取科教文衛(wèi)用地的矢量面數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)后進(jìn)行密度分析,得到避難場(chǎng)所密度的空間分布結(jié)果,空間分辨率為30m×30m。

2.5 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

在構(gòu)建好的指標(biāo)體系中,所選取的植被覆蓋度、管網(wǎng)排澇能力、避難場(chǎng)所密度屬于負(fù)向指標(biāo)。這3項(xiàng)指標(biāo)量化結(jié)果值越低,對(duì)應(yīng)的城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)反而越高。因此需要對(duì)這3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換公式如式(4)。

X*=-X+Xmax

(4)

式中:

X—原始指標(biāo)的量化結(jié)果值;

Xmax—原始指標(biāo)量化結(jié)果的最大值;

X*—經(jīng)過轉(zhuǎn)換的指標(biāo)量化結(jié)果值。

2.6 綜合評(píng)價(jià)模型

在城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,主要考慮致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)主要指標(biāo)[18]。其中,孕災(zāi)環(huán)境敏感性的植被覆蓋度、管網(wǎng)排水能力和防災(zāi)減災(zāi)能力的避難場(chǎng)所密度與城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)[18]。綜合考慮研究區(qū)域的準(zhǔn)確性及科學(xué)性,首先,通過層次分析法確定4個(gè)指標(biāo)的權(quán)重(見表3),并根據(jù)權(quán)重系數(shù)表,結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)下的影響因素進(jìn)行分析;其次,基于GIS空間分析方法,實(shí)現(xiàn)杭州市主城區(qū)暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分劃;最后,利用自然斷點(diǎn)法,將風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果分為低風(fēng)險(xiǎn)性、次低風(fēng)險(xiǎn)性、中風(fēng)險(xiǎn)性、次高風(fēng)險(xiǎn)性和高風(fēng)險(xiǎn)性5類。

表3 評(píng)價(jià)因子權(quán)重系數(shù)

3 結(jié)果分析

3.1 研究結(jié)果

3.1.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果

對(duì)于致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指標(biāo),降雨量在研究區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)自東北向西南減少的趨勢(shì),東北部為杭州市的主城區(qū),植被覆蓋率低、城市化程度高、地表硬質(zhì)化程度高,而西南部的臨安區(qū)和富陽(yáng)區(qū)植被覆蓋度高、城市化程度低、河網(wǎng)密布、水汽含量大,且受西南部山地、丘陵地形影響,暖濕水汽受地形抬升形成降雨,降水量大,因此致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較高。

3.1.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性評(píng)估結(jié)果

對(duì)于孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo),杭州市洼地深度高的地區(qū)主要分布在西南部的臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等,并呈現(xiàn)分散分布的特點(diǎn)。東北部的西湖區(qū)、上城區(qū)、拱墅區(qū)等區(qū)域由于城市化程度高,洼地較少,洼地深度也小于西南部地區(qū)。西南部地區(qū)的洼地深度及數(shù)量分布增大了內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。在植被覆蓋度指標(biāo)上,杭州市西南部的臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等明顯高于東北部的上城區(qū)、西湖區(qū)、拱墅區(qū)等。植被樹冠截留降水,增加下滲,減少地表徑流,增加地下徑流,調(diào)節(jié)徑流的季節(jié)分配,可以減少洪水災(zāi)害,因此植被覆蓋度高的地區(qū)城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)低。對(duì)于植被覆蓋度指標(biāo),風(fēng)險(xiǎn)較高的地區(qū)為西湖區(qū)、上城區(qū)、拱墅區(qū)等地區(qū)。河網(wǎng)密度在杭州市內(nèi)呈現(xiàn)不規(guī)則分布,高值區(qū)主要位于錢塘區(qū)、臨平區(qū)北部、蕭山區(qū)中部,并在臨安區(qū)內(nèi)分散分布,河網(wǎng)密度大的地區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)程度高。

3.1.3 承災(zāi)體易損性評(píng)估結(jié)果

對(duì)于承災(zāi)體易損性指標(biāo),杭州市內(nèi)東部地區(qū)開發(fā)時(shí)間早、發(fā)展時(shí)間久、發(fā)展速度快、城市化程度高,人口密度、地均GDP和道路密度都明顯高于西部地區(qū)。因此,一旦發(fā)生內(nèi)澇,造成的損失將明顯高于西部地區(qū),有較高的承災(zāi)體易損性。

3.1.4 防災(zāi)減災(zāi)能力評(píng)估結(jié)果

對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo),中心地區(qū)的城市化程度高,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更為完善,管網(wǎng)排澇能力明顯高于其他地區(qū)。東北部地區(qū)發(fā)展時(shí)間久,管網(wǎng)排澇能力高于西南部的臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等。對(duì)于避難場(chǎng)所密度指標(biāo),城心地區(qū)的發(fā)展程度更高,醫(yī)院、學(xué)校等公共設(shè)施多于其他地區(qū),避難場(chǎng)所密度明顯大于其他地區(qū),避難場(chǎng)所密度高值也零星分布于臨平區(qū)、蕭山區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等。管網(wǎng)密度、避難場(chǎng)所密度與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)程度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),因此,管網(wǎng)密度和避難場(chǎng)所密度高的地區(qū)發(fā)生內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)程度低。

3.2 結(jié)果及討論

3.2.1 綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,如圖3、見表4。研究區(qū)內(nèi)大部分為低風(fēng)險(xiǎn)或次低風(fēng)險(xiǎn),占整個(gè)研究區(qū)域的81.84%。

表4 杭州市主城區(qū)暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃面積

圖3 綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

城心上城區(qū)、拱墅區(qū)、濱江區(qū)、西湖區(qū)等老城區(qū)主要為中風(fēng)險(xiǎn),零星分布有次高風(fēng)險(xiǎn),并呈現(xiàn)向四周發(fā)散遞減的特點(diǎn)。該區(qū)域地處東部沿海,天目山、午潮山及龍門山三面環(huán)圍,朝東北方向開口,形成典型的喇叭口地貌,有利于水汽和風(fēng)的匯聚,同時(shí),臺(tái)風(fēng)氣流西進(jìn)容易產(chǎn)生山前爬坡效應(yīng),大大增加了這一地區(qū)的降水強(qiáng)度[20]。除自然因素外,上城區(qū)、西湖區(qū)、拱墅區(qū)等作為杭州的老城區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度高、人口密度高、地均GDP高,且地表硬質(zhì)化程度高,提高了內(nèi)澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。

臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等以低風(fēng)險(xiǎn)為主,零星分布有次低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、次高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn),具有明顯的差異性。這主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)多山地、丘陵地形,地表起伏較大,并且城市化水平較低,基礎(chǔ)設(shè)施較差,居民點(diǎn)分布較分散,如果發(fā)生強(qiáng)降雨,存在一定的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

蕭山區(qū)、余杭區(qū)及臨平區(qū)等以低風(fēng)險(xiǎn)為主。該區(qū)域植被覆蓋度高,擁有國(guó)家級(jí)森林公園、濕地等,面臨暴雨災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)較小,且人口較少,工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域少,發(fā)生內(nèi)澇的災(zāi)害較小。

3.2.2 討論

針對(duì)杭州市的暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),基于致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)方面建立指標(biāo)體系,計(jì)算杭州市暴雨內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃面積,得到綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。指標(biāo)體系的選取應(yīng)符合系統(tǒng)性及全面性原則,以災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論為依據(jù),全面考慮危險(xiǎn)性、敏感性、脆弱性3大風(fēng)險(xiǎn)因素[14],選取可量化的指標(biāo)建立普適的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,對(duì)于難以量化表示的指標(biāo)未充分考慮。另外,指標(biāo)權(quán)重的設(shè)置對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生重要影響。

針對(duì)杭州市暴雨內(nèi)澇綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,提出以下幾點(diǎn)政策建議。

(1)加快推進(jìn)主城區(qū)排水管網(wǎng)改造工作。主城區(qū)風(fēng)險(xiǎn)集中的主要原因是排水管網(wǎng)建設(shè)年代久遠(yuǎn),存在管網(wǎng)老化、淤積等問題,建議相關(guān)部門提高養(yǎng)護(hù)頻次、進(jìn)行管網(wǎng)改造等措施,降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

(2)針對(duì)西湖區(qū)、濱江區(qū)等地的次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū),建議采取低影響開發(fā)措施,提高植被覆蓋度,加強(qiáng)海綿設(shè)施建設(shè)等手段,緩解城市內(nèi)澇災(zāi)害。

(3)針對(duì)臨安、富陽(yáng)等地的高風(fēng)險(xiǎn)、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū),建議加強(qiáng)蓄水設(shè)施建設(shè),重點(diǎn)做好山洪災(zāi)害防范工作。

4 結(jié)論

根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論,研究建立一個(gè)包括致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)方面的內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。經(jīng)過指標(biāo)的量化和加權(quán)疊合步驟后,完成對(duì)杭州市主城區(qū)內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)估與制圖工作。通過構(gòu)建30m×30m的空間規(guī)則柵格,結(jié)合GIS空間分析方法,定量計(jì)算各個(gè)指標(biāo)體系,最終實(shí)現(xiàn)杭州市主城區(qū)暴雨內(nèi)澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。得到如下結(jié)論。

(1)杭州市內(nèi)澇災(zāi)害次高風(fēng)險(xiǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積約占3.36%,中風(fēng)險(xiǎn)及以下區(qū)域占比為96.64%,次高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在主城區(qū)以及臨安、富陽(yáng)等地的山區(qū);采用洼地深度來替代簡(jiǎn)單的地形指標(biāo),有效提高了孕災(zāi)環(huán)境敏感性指標(biāo)的代表性;建議通過管網(wǎng)改造、低影響開發(fā)措施、加強(qiáng)蓄水設(shè)施建設(shè)等方法緩解城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

(2)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害既受降雨強(qiáng)度、植被覆蓋度等客觀因素影響,也受居民的防災(zāi)意識(shí)等主觀因素的影響,對(duì)于居民的防災(zāi)意識(shí)等指標(biāo),難以量化表示,對(duì)于居民點(diǎn)排水設(shè)施的數(shù)量和質(zhì)量等數(shù)據(jù)難以精確測(cè)定,故未考慮進(jìn)指標(biāo)體系。建議在今后的研究中可以進(jìn)一步探討增加不同的指標(biāo)體系。

(3)指標(biāo)體系的評(píng)估方法對(duì)于內(nèi)澇災(zāi)害形成的機(jī)理考慮較少,在今后的研究中,可以通過采用水文水動(dòng)力模型等情景模擬的方法,從內(nèi)澇形成機(jī)理上評(píng)估災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),從而提高內(nèi)澇治理水平。