城市排水系统内涝风险评估方法

王祚+卢璇+杨子琪+张雨馨+马保成

摘 要：结合城市内涝典型案例、现场调查及内涝成因分析，以城市排水系统作为承灾体，基于AHP建立风险评估模型，科學量化内涝风险等级。

关键词：市政排水系统；内涝风险；层次分析法；指标

中图分类号：TU992 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）02-0035-03

Abstract： In view of typical cases of urban waterlogging， field investigation and analysis of the causes of waterlogging， this paper takes urban drainage system as disaster bearing body， and based on the establishment of risk assessment model， scientific quantification of internal waterlogging risk grade is conducted.

Keywords： municipal drainage system； waterlogging risk； analytic hierarchy process； indicators

引言

城市遭受洪灾往往会影响市民生产、生活质量，甚至威胁人民生命、财产安全，特别是近几年，受全球气候变暖及极端天气影响，我国不少城市频频发生暴雨积水、内涝灾害事件，并造成严重的人员伤亡和财产损失，因此城市内涝风险已成为研究热点之一。

本文借助内涝灾害风险评估指标体系，运用层次分析法建立数学模型，科学量化内涝风险等级。

1 城市内涝灾害成因分析

2015年8月2日～3日，据统计，咸阳市区24小时平均降雨量达31.4mm，局地超过50mm，强降雨使城市部分路段严重积水内涝，而西咸新区沣西新城海绵城市试点区却没有造成明显积水。

城市内涝发生在雨季，严重影响经济社会正常运行，已成为制约城市发展的重要因素，其成因是多方面的。根据灾害系统理论：孕灾环境是指内涝灾害发生、发展与演变过程所处的空间条件；致灾因子指可能造成内涝灾害的敏感因子；承灾体指内涝灾害的承受者，包括排水系统在内的城市基础设施等；灾情是特定孕灾环境与致灾因子条件下，内涝灾害所造成的受灾情况[1-3]。

2 城市内涝灾害风险评估指标

Maskrey（1989）认为自然灾害风险是危险性与易损性之代数和，即危险性+易损性。本文根据该定义进行城市排水系统内涝风险评估，并重点从致灾因子、承灾体等因素提出风险评估指标。

3 风险评估方法的研究

3.1 层次分析法及其基本原理

层次分析法（Analytic Hierarchy Process），是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法，特别适用于难于完全定量分析的问题。

3.2 结构模型

经综合分析城市排水系统内涝形成原因，将城市排水系统内涝风险评估指标体系分为三层，如表2所示。

3.3 构造判断矩阵

（1）为了确保权威性和准确性，在构造判断矩阵前，采用专家分析评分形式，得到层次结构模型中的各指标重要性单排序。

（2）在各个层次上对此层指标逐个进行比较，得出数值判断矩阵如下：

在确定各层次、各因素之间的权重时，采用Saaty的建议引用1～6及其倒数作为标度。判断矩阵A具有基本一性，由各指标的重要性构建判断矩阵，得到结果见表3～表5。

由上表得到各层的判断矩阵为：

（3）计算单排序的权向量及一致性检验。

a.求权向量

b.一致性检验

计算判断矩阵的最大值？姿max

将矩阵A-An的wi和（Aw）i代入（7）得：

（1）计算一致性指标CI

（2）根据下表查出相应的平均随机一致性指标RI

）

从上表中可查出检验成对比较矩阵A一致性的标准 RI=0.58

（3）计算一致性比例CR

CR= = =0.0258<0.1

同理可得

B-Bn的各项数值：

？姿max=3.013，CI=0.0065 CR=0.0112<0.1

R-Z的各项数值：

？姿max=2，CI=0 CR=0<0.1

由上可知，A、B、R的不一致程度处于容许范围内，具有满意的一致性，可以通过一致性检验。故用其归一化特征向量为权向量。

（4）计算组合权向量（见表10）

3.4 影响风险指标的等级划分（见表11）

3.5 内涝风险等级综合评价指标

式中：ai-根据各等级划分所赋值（i=1，2…6）；wi-各指标对应所占权重（i=1，2…6）

为便于衡量洪涝灾害风险程度，将洪涝灾害风险性划分为四个等级，分别有：高风险、中风险、低风险、极低风险，根据上式求得R查下表，即可得出对应风险等级。

4 结束语

本文以城市排水系统为研究对象，在资料收集、现场调查的基础上，基于灾害风险系统理论，结合城市内涝的成因，提出了内涝风险评估指标体系，通过层次分析法建立了风险评估数学模型，为量化内涝风险提供了方法。

参考文献：

[1]张亮，俞露，任心欣，等.基于历史内涝调查的深圳市海绵城市建设策略[J].中国给水排水，2015，31（23）：120-124.

[2]GB 50014-2006（2014年版），室外排水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]马保成.自然灾害风险定义及其表征方法[J].灾害学，2015，30（3）：16-20.

[4]温志毅.有关优化城市排水系统应对暴雨内涝的研究[J].科技创新与应用，2015（16）：73.endprint