多因素空间叠加分析法在分解年径流总量控制率中的应用

蒋鸿业

（桂林市城市规划设计研究院 广西桂林 541001）

引言

年径流总量控制率是海绵城市规划控制目标中的首要指标，径流总量控制目标取值和分解是海绵城市专项规划设计中的重点和难点。

为科学分解年径流总量控制率，从定性引入相对定量的科学分析方法，以城市总体年径流总量控制率目标为基础，针对城市不同分区的相对特点，综合何考虑选取与海绵城市建设相关的多个评价因素构建层次结构的海绵城市建设适宜性评价指标体系。根据各管控分区海绵城市建设适宜性的分级高低来分解年径流总量控制率指标。本文以桂林市为例探讨海绵城市专项规划中年径流总量控制率的分解方法[1]。

1 年径流总量控制率分解的原则和流程

年径流总量控制率是海绵城市建设的核心指标，能综合反映水系统的问题。分解桂林市中心城区年径流总量控制率目标时，根据现有资料情况采用基于GIS的多因素空间叠加分析法。基本流程如下：

（1）划分控制分区

综合考虑排水分区、行政分区、控制性详细规划单元的划分，并结合地形、河流水系、雨水管网以及路网结构等资料，在桂林市中心城区范围内将控制单元划分为64个管控分区。

（2）构建层次结构的指标体系

评估管控分区海绵设条件：如内涝点分布、建设阶段、建设密度等，构建层次结构的海绵城市建设适应性评价指标体系。

（3）基础因子指标赋值

对各个分区中指标体系的基础因子进行分析和评估，确定各个基础因子的指标权重并给予赋值。

（4）ArcGIS空间叠加分析处理

对各分区各个单因素做适宜性评价后统一划分级别，并转换成栅格数据，借助ArcGIS的空间分析工具进行栅格加权叠加运算。

（5）各管控分区海绵城市建设适应性分级

对综合运算后的栅格数据重新分类定级，得到各分区的海绵建设适宜性综合评价图。评价分值越高，表示分区的海绵城市建设目标可达性高，即海绵城市建设适宜性分级越高，反之则海绵城市建设适应性分级越低。

（6）确定各管控分区年径流总量控制率指标

根据各分区海绵城市建设适应性的分级高低来分解年径流总量控制率指标。将各分解后的目标按照面积加权平均，若达到规划总体目标，则各分区满足要求；若加权平均值不满足则不断调整复核，直至满足全市目标70%的年径流总量控制率要求。

2 构建层次结构的指标体系

海绵城市建设适应性评价从建设需求和建设条件两方面进行考量。

根据海绵城市建设成效在水安全和水环境两方面的评价标准，选取内涝风险和水环境质量作为两个建设需求评价因子，内涝风险越高则说明削峰和控制径流量的要求越高，水环境质量越差则说明水环境治理的需求愈加迫切，两者均是对海绵城市建设需求性的表征。

从海绵城市建设实施的可达性来看，地下水位、建设程度、建设密度三个因子反映了海绵措施的选择及应用和实现海绵城市建设目标难易差异。三者的评估差异程度是对海绵建设落地实施可操作性的表征。

在上述选定的评价因子中又经过层层对比分析，确定各个基础因子的指标权重。

表1 桂林市海绵城市适宜性评价指标权重值

3 基础因子指标赋值

对划分好的各管控分区进行二级指标评价和分级赋分，根据分区评价情况分为五级，并由小到大分别赋值1～5分。

（1）内涝风险

根据《桂林市防水排涝专项规划（2015～2020）》中易涝点分布图及内涝风险评估图，考虑到内涝风险越高的地方对削峰和控制径流量的要求越高，故而根据易涝点的分布由少到多、内涝风险的由轻微到高分别赋值 1～5分。

（2）水环境质量

根据《2016年桂林市水资源公报》桂林市重点水功能区水资源质量状况全部达标；根据《2017年桂林市环境状况公报》桂林市中心城区河流水环境质量良好，各项检测指标达标，符合断面功能区水质类别要求。

经排查，桂林市共有三条黑臭水体，剑灵溪、南溪河和道光水。截止2017年底桂林漓江（城市段）排污综合治理工程（一期）基本完成，整治成效明显，其中三个轻度黑臭水体基本达标。漓江截污二期工程将在一期工程的基础上进一步巩固提高截污成果，拾遗补缺。

考虑分区水环境质量较低时对水环境治理的需求愈加迫切，相应赋予较高分值，对各分区给予不同分值，以提高该分区海绵城市建设目标。

（3）建设密度

结合桂林市遥感卫星图像的下垫面解析结果，计算各分区不透水面积占比，得到各分区的建设密度。根据各分区建设密度分析结果，将各分区建设密度分为等五级，并分别赋予5～1分。

（4）建设阶段

根据各分区建设用地范围内（未）新建用地和可改造用地的比例，考量各分区因地块建设阶段造成的实现海绵城市建设目标难易差异。若分区建设用地范围内（未）新建用地和可改造用地比例较高，对地块所提的建设目标应适当提高，整个分区的海绵建设目标对应提高。根据各分区建设阶段分析结果，将各分区（未）新建用地和可改造用地比例值分为五级，并分别赋予1～5分。

（5）地下水位

分区地下水水位情况直接影响海绵城市建设中海绵措施的选择及应用。地下水埋深在0.5～1.5m视为地下水水位高埋深浅，影响海绵措施的选择使用；地下水埋深在1.5m以上则认为对海绵措施的选择使用影响较小。桂林市临桂新区大部分区域地下水位较高，若未进行海绵设施结构层及填料层的改良，将影响设施的发挥效能，给予的赋值较低。

4 分区海绵城市建设适宜性评价

根据上述桂林市海绵城市建设适宜性基础评价因子分析和各分区分级、赋值结果，结合分析讨论确定的各评价因子权重值，借助ArcGIS的空间分析工具进行加权叠加。综合运算后分区分值越高，表示分区的海绵城市建设目标可达性高，即海绵城市建设适宜性高，在进行年径流总量控制率分解时，可适当提高该分区目标值。分区的海绵城市建设适宜性评价结果，为确定各分区的海绵城市建设目标提供支撑[2]。

表2 基础评价因子权重值

图1 桂林市海绵城市建设适宜性评价示意图

5 分区年径流总量控制率

综合考虑各分区内涝风险分布、水环境质量、建设密度、建设阶段等因素，构建分区年径流总量控制率目标适宜性评价体系，以桂林市年径流总量控制率70%为基准值，差异化确定各管控分区年径流总量控制率目标值为60～80%。根据各管控分区建设用地面积及各分区指标进行加权，核算得出桂林市年径流总量控制率为70.9%，满足全市年径流总量控制率70%的目标要求，见表3。

表3 分区年径流总量控制率目标调整表

经整理，桂林市中心城区各管控分区的年径流总量控制率如图2所示。

图2 桂林市各分区年径流总量控制率目标分解图

6 结语

在海绵城市专项规划的层面中，多因素空间叠加分析法的关键在因地制宜的确定评价因素构建合理的层次结构评价体系，并赋予恰当的权重和进行有效的评估。借助ArcGIS的空间分析工具进行矢量数据的加权叠加运算，综合运算后分区分值越高，表示海绵城市建设适宜性高，在进行年径流总量控制率分解时，可适当提高该分区目标值。因此多因素空间叠加分析法可以为海绵城市专项规划阶段中年径流总量控制率等指标的分解提供有效的参考依据。