城市洪涝风险评估研究方法的探讨

陈钟卫 刘纬伦

广东省城乡规划设计研究院有限责任公司 广东 广州 510290

1 研究背景

中国过去几十年高速发展，城市化进程加剧，建筑密度的日益攀升，城市地面径流系数也随之不断增大，同时也带来了更严峻更为频繁地自然灾害发生[1]。城市雨洪淹没及内涝问题是目前城市水安全面临的主要问题，而短历时高强度暴雨是导致内涝出现的重要原因之一。对于这一问题，现行的水利工程防洪治涝控制规划设计规范存在较大缺失，由于城市集水区地面的硬质、河道的人工渠化，完全改变了集水区、河道原有的产流、汇流特性，单纯传统的水文理论和方法已经无法满足城市防洪治涝的要求，城市的规划发展与城市安全、城区河网洪水等密切相关。系统性的城市洪涝风险评估可以更精确地分析不同地区洪涝灾害发生概率，也能为具体城市规划提供科学的参考依据。

2 洪涝风险评估的作用与意义

洪涝风险评估的作用在于可以量化分析研究区域内各种强度风险发生的概率[2]。洪涝风险评估对于洪涝风险管理有着重要的意义。其一，量化风险。通过评估模型的建立，将定性的风险定量化，使得风险呈现数值化，更为直观的展现风险所对应的等级（高、较高、中、低、很低）。其二，制定有针对性处理措施，根据评估所处于的风险等级，针对具体等级提出具体措施，提高效率与准确度。其三，防患于未然，根据评估结果对于不用区域相应预警高风险洪涝区域，在一定程度上减少事故的发生，减少其带来的损失。其四，洪涝风险评估体系的建立，可以为水库调度、流域防洪减灾、管网完善及地块LID设计布置提供有力的科学支撑。

3 新洪涝风险评估理论与应对策略

在洪涝风险理论的基础上，围绕城市洪涝灾害展开研究。将灾情模拟评估法和指标体系评价法结合，利用指标体系评价法的特点，加上历史灾情数据，确定出中山市大尺度层面上的高中低风险区，结合流域大尺度下的灾情模拟评估模型进行校核验证；再选取其中典型的高风险区作为主要承灾体，缩小尺度，建立中小尺度灾情模拟评估模型；通过大中小三个尺度下的灾情评估模型耦合、联动，来评估防涝措施对城市暴雨内涝影响并且提出风险管理措施。

3.1 指标体系评估对城市进行初评

根据指标体系理论，致灾因子危险性、承灾体的暴露性与脆弱性是洪涝债还风险的三个主要考虑因素，三者之间存在相互作用的关系。在此基础上确定15个主要城市内涝灾害风险因子。

表1 内涝灾害风险因子一览表

15个风险因子通常情况下计算及其评估复杂极高，可结合城市特点及其实际情况，选取对洪涝灾害风险评估影响较大或空间分布有关因子作为风险评估的主要考虑因子，将部分与主要考虑因子类似的风险因子进行合并处理，简化成地形地面高程、防洪治涝系统等5个主要风险风险因子，并各评估因子进行权重分配。

表2 评估因子的权重

考虑城市各区域的重要性、敏感性的情况下，对城市进行精细划分，将风险评估范围划分为各个小单元格，根据风险因素、风险指数和各风险因素的权重，计算出各单元格的综合风险指数，最后结合得到的综合指数进行城市高中低风险区划。

图1 指标体系内涝风险初评图

3.2 灾情模型建立及模拟评估及校核

模型软件平台采用DHI MIKE URBAN以及MIKE 21进行城市排水管网降雨过程水动力模拟。对评估管网分别进行重现期P＝1、2、3、5四种降雨情况的模拟，通过对各标准下降雨径流与二维水动力过程进行模拟分析，从而滤定出现状管网中能达到的不同排水能力等级。本次概化分为三个层次，并构建了河涌大尺度模型、管网中尺度模型与地块小尺度模型三个不同尺度的模型。

首先利用MIKE11、MIKE FLOOD共同建立流域大尺度层面的模型，对指标体系评价法所确立的城市高中低风险区进行校核验证；其次选取其中的高风险区，利用MIKE URBAN与MIKE FLOOD软件建立相应的管网中尺度模型；再次通过管网中尺度模型所得到的数据结果，选取内涝点附近的典型地块，建立地块小尺度模型。

图2 洪涝模型建立示意图

最后在大、中、小尺度上，利用模型确定相应的防涝建设措施，并通过三种尺度的模型相互耦合，优化建设方案，提出风险管理措施与策略。指标模拟法与灾情模拟法来对研究区域进行洪涝评估，有各自的优缺点。如果在资料充实的条件下，可以通过上述两种方法对洪涝风险进行评估，并互为校核。

图3 大中小尺度模型耦合校核防涝措施

3.3 通过灾情模拟模型耦合优化应对策略

根据三个不同尺度几个模型的耦合，解决普遍存在着城市防洪与排涝这两个系统不协调的状况。这两个系统中防洪主要考虑河道水面线与堤防的问题，而排涝主要考虑城区的内涝问题，很少将这两个系统结合考虑。事实上，在南方地区尤其是沿海城市，外江洪水过程如果遇上暴雨，将加剧城市的内涝，两个系统没有明显的界限。因此，研究城市的洪涝风险过程中，应将城市暴雨、径流过程、管道汇流和河道水面线统一考虑，本次结合了地块内排涝设施建设构建了三个不同尺度的模型，模拟城市外洪与内涝对城市影响的高中低风险区域，找出解决高风险洪涝区域的最优排涝设施建设方案。可以通过不同的设施组合，提出安全、经济、可实施性的洪涝灾害解决措施。

4 结束语

本次研究提出一种基于洪涝风险评估的城市规划方法与流程——将灾情模拟和指标体系结合的新思路。利用指标体系评价法的特点，加上历史灾情数据，确定出中山市大尺度层面上的高中低风险区，结合流域大尺度下的灾情模拟评估模型进行校核验证；再选取其中典型的高风险区作为主要承灾体,缩小尺度,建立中小尺度灾情模拟评估模型，大中小三个尺度下的灾情模拟评价海绵城市措施对城市暴雨内涝影响并且提出最优的改造措施。