浅议风险评估在城市防涝中的作用

刘　婧，陈志远，张　希

(1.杭州城市规划设计咨询有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州市城市规划设计研究院，浙江 杭州 310012)



浅议风险评估在城市防涝中的作用

刘婧1，陈志远1，张希2

(1.杭州城市规划设计咨询有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州市城市规划设计研究院，浙江 杭州 310012)

城市内涝是目前大城市面临的主要灾害之一。目前，城市内涝风险评估工作主要在城市防涝规划的现状风险评估中开展。利用城市内涝模型，设置规划工况下不同暴雨重现期城市内涝风险模拟，分析城市内涝积水情况，综合反映城市抵御内涝风险的能力。在城市防涝的规划领域开展内涝风险评估可以更好地为城市排水设施的建设和管理部门提供必要的信息，并为地方政府和相关部门的决策提供有力支撑。

风险评估；城市内涝；灾害

1　风险评估的意义

近年来，全球气候的变化带来极端暴雨天气频现，城市化进程的加快又加剧了城市内涝风险的危害。

随着科技水平的不断发展，对灾害成灾的几率、风险的特征、风险预警和应急管理方面的研究不断深入，人类对自然灾害的认识水平不断提高，应对灾害的能力不断增强。在城市暴雨内涝防灾减灾工作中，灾害预防工作尤为重要，而内涝风险识别与评估是灾害预防的重要手段之一，准确预测和评估城市内涝灾害风险，研究内涝形成过程和机理，可为防洪救灾规范化、科学化决策管理提供科学依据。

根据各国对城市自然灾害危险性的研究，我们认为由自然因素引发或诱发的城市洪涝灾害危险性定义是一定城市区域一定时间段内可能对人体生命健康、财产、生计、服务设施、社会和经济秩序或环境构成的危险的洪涝灾害自然致灾因子的程度，主要是自然致灾因子的强度和发生概率。危险性越大，风险也就越大，就城市暴雨内涝灾害危险性而言，我们认为就是一定区域在一定时间内一定发生概率的降雨所导致地面积水的深度带来的对不同承灾体的危险性。

2　风险评估在城市防涝中的提出

国务院办公厅发布了《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发[2013]23号)，明确提出要“有效解决当前影响较大的严重积水内涝问题，避免因暴雨内涝造成人员伤亡和重大财产损失”。为落实文件要求，住建部印发了《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》，推荐在排水防涝设施普查的基础上，使用水力模型评估城市现有排水能力与内涝风险，以应对暴雨引发的城市内涝灾害，加强排水防涝设施建设与管理，为防涝综合规划提供依据。

在《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》中，在第二部分城市排水防涝能力与内涝风险评估章节要求进行城市内涝风险评估。即城市内涝风险评估是作为城市现状防涝能力评估的一部分，主要基于现状工况和现状降雨条件下，分析城市内涝技术的主要原因，对城市划分高中低风险区域指导防涝规划方案。

防御城市内涝灾害，不应当仅仅考虑工程措施，也应该重视非工程措施的作用。而城市内涝风险评估是一项以预防为主，防患于未然的重要非工程措施，是灾害管理的重要组成部分。内涝灾害评估体系的建立，有助于建立健全城市灾害管理机制，有助于提高城市居民防范灾害的风险意识，有助于提升城市内涝灾害风险管理水平，有助于促进城市可持续发展。

因此，我们认为内涝风险评估不应局限于现状风险评估，对于规划工况下的城市内涝也应当进行风险评估。在以后的内涝风险评估的工作中，内涝风险识别与评估的主要作用将是准确预测和评估城市内涝灾害风险，研究内涝形成过程和机理，可为防洪救灾规范化、科学化决策管理提供科学依据。同时，灾害预测的结果能够直观体现各要素的空间分布规律,形成灾害影响状况的可视化表达,为地方政府及相关部门资源配置等防灾减灾决策和科学开展灾害管理奠定基础,为制定灾害风险应急预案提供参考依据。

3　风险评估的方法

3.1基于历史灾情数理统计的灾害风险评估

历史灾情一般是指灾害数据库记录的洪涝灾害发生次数、受灾面积、成灾面积、受灾人口、直接经济损失等统计数据[1]。该方法思路清晰且计算相对简单，但需要长期灾害资料的积累，目前城市内涝灾情数据往往很难获取，所以在应用上具有一定局限性。另外，风险是未来潜在发生的可能性，用历史资料预测未来灾害风险发生的概率，未必能多句一致。

3.2基于指标的灾害风险评估

指标体系法的主要思路是根据灾害的特点，凭经验选取适合的指标体系，然后通过数理方法对各原始指标进行处理，最后得到灾害风险的评价体系。该方法的理论基础是，一般认为洪涝灾害是致灾因子、孕灾环境和承灾体的综合函数，侧重于指标的选取和权重方法的优化，可以宏观反映区域风险状况，在我国灾害风险分析与评估中应用最为广泛，但是评估指标在选取时可能出现“以点代面”的现象，不能完全反映灾害风险的空间分布。

3.3基于情景模拟的灾害风险评估

情景模拟法主要是借助数值模拟平台，真实模拟出城市降雨径流形成及通过地下雨水排水系统汇至地表河道系统，并在局部地区产生积水内涝的全过程[2]。利用内涝数值模型系统可以模拟不同降雨强度下，城市雨水径流的产生和排水系统的工作情况。该方法通过研究内涝发生的形成机制和发生情景，结合受灾体特征判别内涝风险，特点是直观可视且动态化，但需要较高精度的地形、雨水管网、水系等资料，且需具备水文水动力、城市排水、地理学、风险评估等各个专业知识。

目前，城市内涝风险评估尚处于研究和探索阶段，评估的方法多种多样。在城市排涝规划中常用的内涝风险评估方法以指标法和情景模拟法为主。其中，情景分析方法是借助于GIS技术、软件建模技术等，通过建立地形模型、降雨模型、排水模型和地面特征模型来模拟城市积水内涝发生的情景，是一种高精度、可视化的、动态的内涝风险评估方法。情景模拟能直观地、较准确地反映一定概率的城市积水内涝灾害事件的影响范围与程度，并能较准确地反映灾害风险的空间分布特征。但该方法对区域地理背景资料和排水管网设施资料要求高、计算复杂、工程量大。

4　风险评估在当前城市防涝中的应用及影响因素

城市内涝作为一种严重的城市灾害，近年呈现显著增加的态势，给城市生产和生活活动带来了巨大破坏。在城市暴雨内涝防灾减灾工作中，灾害预防工作尤为重要，内涝风险识别是灾害预防的重要手段之一，可为防洪救灾规范化、科学化决策管理提供科学依据。

如前所述，由于城市内涝风险评估研究还处于起步阶段，目前在城市防涝规划中的内涝风险评估仅仅局限在城市现状内涝风险评估方面。以浙江省上虞市为例，在内涝风险评估中利用MIKE系列软件和ARC GIS软件，并以气象水利部门的短历时、长历时降雨雨型作为降雨资料，对城市排涝能力、积水内涝状况进行模拟评估，二十年一遇暴雨下现状工况的内涝风险模拟情况见图1。

图1　上虞市局部区块现状工况二十年一遇暴雨内涝风险图

从图1和建模统计数据来看，百官片排涝分区，在二十年一遇暴雨强度的2 h降雨历时情况下的受淹面积约39 hm2，占评价区域总面积的13%。其中低风险区域占85.1%，中风险区域占10.5%，高风险区域占受淹总面积的4.4%。

由于不同的风险评估方法中影响内涝风险评估的因素大不相同，笔者仅结合自己参与的项目中常用的情景分析法举例说明内涝风险评估的影响因素。

4.1降雨重现期

在城市的内涝风险模拟主要考虑10～50年一遇的降雨重现期，并采用2 h短历时和6 h、12 h长历时降雨模型，综合径流系数依据地势分析中的各排涝分区的径流系数，而河道水位根据上虞河道规划中的20年、30年、50年一遇的河道水位作为水位的边界条件。

4.2径流系数

雨水径流量与综合径流系数的取值成正比，雨水径流量的大小直接影响积水点数量、积水深度与时间，以及内涝风险区域的划分。

4.3管道出流方式

淹没出流相比自由出流，管道的敷设坡度不影响出流能力，通流能力取决于管道起端水位和受纳水体水位差。因此，在现状雨水管渠系统改造较困难的情况下，控制河道水位是提高系统整体排水能力的重要途径。

一般而言，如果河道水位较低，管道自由出流，积水区域发生显著变化，同时积水面积与积水深度都减少，相应内涝风险等级也降低。因此，降低河道水位，使高重现期降雨下的管道淹没出流变为自由出流产生的影响有：(1)积水面积、积水深度减少，内涝风险区域面积减少；(2)雨水管道受高水位顶托情况得到明显缓解，排水能力明显提升。

5　风险评估未来可以应用的前景

5.1城市排水管网的风险评估

内涝风险评估通过建立精细化的数学模型对城市雨洪全过程进行模拟，综合划定内涝风险区，有助于提升排水防涝规划方案科学性，且为今后实现风险预判和管理提供技术基础。但该方法的精度依赖于准确可靠的基础数据，建议今后完善气象、水文、雨水管网、河道及水利工程设施、内涝监测等基础资料，逐步建立起完整的城市雨洪管理数据系统，提升城市应对内涝的风险管理能力。

特别是通过我们前述的内涝风险评估中的雨水管网模型的建立，在动态模拟分析中可以反映出上虞市现状雨水管网的薄弱环节和区域，为建设局及市政设施管理部门在城市排水设施建设管理提供科学的技术支持。在年度建设计划中针对高风险的排水设施先改造，高风险的内涝风险区的排水设施先完善，做到有的放矢，提高政府部门的工作成效，避免出现排水设施的建设、改造与实际问题相脱节的情况。

5.2城市排涝方案的科学性评估

城市防涝工程的建设有大小排水系统之分，和建设局相关的主要是城市小排水系统的建设与提升改造。针对城市积水点改造方案的验证是内涝风险评估的重要作用之一。利用计算机模拟，对各个积水点方案在遭遇不同重现期的暴雨情况时的积水情况进行分析，可以有效验证方案的科学性和可行性，并且可以检验超标暴雨情况下应急方案设置的合理性，并且对不足的方面及时改进，以此提高城市应对超标暴雨的排涝能力和抗风险能力。

5.3海绵城市开展的有效助力

海绵城市建设在全国上下如火如荼地展开，但是海绵城市建设的推进却是相对缓慢的。一方面是因为城市建成区现有条件的局限性；另一方面是由于低影响开发的措施推进后对于城市径流量削减的作用不够直观。在内涝风险评估的模型中可以通过设置不同的情景和参数直观地表现出低影响开发措施实施前后的效果，有利于建设局和其他部门共同协商，推进海绵城市建设的进程，增加城市低影响开发的科学性和可行性。

5.4城市内涝预警制度与城市应急管理机制联动的重要工具

应急管理工作一项重要任务是主动、积极做好应急处置工作，这其中预警信息发布工作具有十分关键的作用，突发公共事件来临前或发生前期及时、准确的预警信息发布切实使社会公众做到人心稳定，在各级党委政府指挥下有备应对，减轻或避免了可能出现的灾害损失。

目前，内涝风险评估主要是针对现状工况的内涝风险评估，但是在实际操作中如果能够开发内涝风险评估的预警机制则对城市防涝工作的应急响应提供很大的助力。内涝风险评估系统深入发展后，可以检验超标暴雨情况下应急方案设置的合理性，且可以根据气象预警，提前模拟城市未来的积水情况。

当前，上虞市的应急管理制度还是以上虞气象部门已经逐步建立起气象灾害预警信息平台为主，依托气象部门建立突发公共事件预警信息发布系统。内涝风险评估系统的建立后期考虑和气象部门的预警信息发布系统有机联动。气象部门发布气象灾害(暴雨)预警后启动内涝风险预警系统，利用气象部门提供的预测暴雨资料模拟暴雨后上虞市受淹情况，对暴雨到来后城市排涝能力、积水内涝状况进行模拟评估，以发现城市防涝工程中的薄弱环节和易积水点，提前启动应急预案以减少城市涝灾的发生。

6　结　语

在计算机技术迅猛发展和大数据时代来临的今天，城市规划特别是给排水规划已经不能仅仅依靠原有的人工计算和图面表达的传统模式，城市内涝问题的引发往往是受流域性、不确定性和气象条件、城市发展等多方面因素的影响，因此，城市排水设施的建设和管理也不能仅仅依靠经验和相对简单的设计成果。而应用计算机软件模拟分析，获得直观、科学的风险评估结论，为地方政府和相关部门的决策提供有力支撑是内涝风险评估和预警的独特之处。

[1]刘敏,权瑞松,许世远.城市暴雨内涝灾害风险评估：理论、方法与实践[M].北京：科学出版社，2012.

[2]尹占娥，许世远，殷杰，等.基于小尺度的城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险评估[J].地理学报,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

刘婧(1984—)，女，甘肃兰州人，工程师，从事市政规划设计工作。

TU992.03

B

1008-3707(2016)06-0051-04