城市内涝风险评估及应用

    何振东

    

    

    

    摘 要：本文基于灾害风险分析理论，分析研究城市内涝发生的原因，以北京市为研究对象，分析极端天气下内涝带来的危害，并对当前城市于洪研究所面临的主要问题和未来需要重点研究的方向进行展望。

    关键词：城市内涝;风险评估;风险分析

    近十年来，全球气候不断升高，极端天气事件频繁发生，由极端降雨引起的城市内涝对我国各大城市人类安全和社会财产带来严重损害。本文以洪涝灾害风险评估为切入点，以北京市为研究对象，分析内涝诱发机制，着重研究因极端天气引起的城市内涝其危险性和严重性。

    1 研究背景与意义

    随着全球气候不断变暖，洪水、特大暴雨、异常高温等极端天气时间的出现次数相比以往有着明显增加，已成为社会关注的热点问题。由极端降雨引起的城市内涝对我国各大城市人类安全和社会财产带来严重损害。风险评估方程“风险=可能性×严重性”的评估方式仅能够大致确定风险的发生，无法确定其具体发生的位置以及严重程度，因此城市内涝灾害需要更为适合的评估方式。本文基于灾害风险理论开展北京城区内涝问题研究，通过搜索气象数据、以往新闻数据、人口分布数据、地理高度数据，建立风险评估体系，综合考虑雨量、地形、人口数量等因素，对北京市洪涝灾害风险开展评估预测工作。为北京城市防汛工作提供科学参考，提高对城市内涝灾害风险的防御能力，尽可能减少财产经济损失。

    2 北京城区内涝风险分析方法

    2.1 城市内涝机制分析

    城市内涝是城市内自然降雨但排水受阻引发的灾害，是人类与自然共同作用的结果。其形成必须具备以下条件：（1）存在诱發内涝的因素（致灾因子）;（2）形成内涝灾害的环境（孕灾环境）;（3）内涝发生范围内有人类的活动（受灾体）。城市内涝灾害的致灾因子为持续暴雨，它决定了城市内涝的危险性;孕灾环境为城市自身排水环境，决定了城市内涝发生的难易度;受灾体为市内居民，居民的密集程度决定了城市内涝的损害程度。三者相互作用、相互联系，形成了一个具有一定结构、功能、特征的复杂体系。

    2.2 城市内涝危险性分析

    城市内涝的主要成因是自然极端天气引发的极端降雨，降雨强度决定了单位时间内到达地表的水量，分析极端降雨的特点对城市内涝风险评估的必要步骤，因此要分析极端降雨持续的时间及强度。对两者综合分析考虑，选取1小时最大降雨量代表极端降雨的强度，是内涝分析的重要指标，24小时最大降雨量在地区分布上具有代表性，能够反映暴雨对各个区域的不同影响。

    2.3 城市内涝敏感性分析

    城市内涝的敏感性由城市本身环境所决定，即城市本身下垫面、地形、排水速率等指标构成。本文选取海平面高度作为主要判断点，查看北京市内各下沉式立交桥的排水结构进行分析，于地图进行标注具有高敏感性的区域。

    2.4 城市内涝易损性分析

    决定城市内涝易损性的是城市内的受灾体，受灾体不仅包含人口数量，同时包含区域内的交通、建筑、公共设施等内容，本次研究仅考虑人口密度和交通这两个因素。其中人口密度是以北京市辖区范围作为划分依据。交通因素主要是呈时间、空间分布特点明显，以早晚高峰时段空间三环、四环、五环主路最为繁忙，若产生内涝必然对早晚高峰交通造成影响。

    3 城市内涝灾害风险评估实例应用

    3.1 北京市内涝危险性

    根据2018年北京市各区平均降水量数据，分析评估城市内涝危险性，能够得出北京怀柔、密云、通州、顺义、平谷、房山等地区的暴雨危险性指数相对较高，出现暴雨的可能性大。但怀柔、密云、平谷等地下垫面硬化区较少，不易发生城市内涝，而降雨量较多且城镇化较为发达的朝阳区，其地势低洼处易引发城市内涝。

    3.2 北京市内涝敏感性

    根据北京市高程数据，北京市西、北、东三面环山，山区的地势起伏大，这种地性特征一般不引起积水内涝。平原地区从地图上看更容易引起内涝。北京市区及东南侧的区县因地势较低，更易发生城市内涝现象。

    3.3 北京市内涝易损性

    人和经济实体是自然灾害的首要冲击对象，因此北京市人口数量越密集的区域受到内涝影响越大，北京市五环内的区域人口占比较高，以二环到五环人口最为集中，在三环、四环、五环的主路是洪涝灾害影响最为严重的区域。内涝对这些区域地势较低的地区有着较强的后果严重性。

    4 北京市内涝灾害风险评估综合分析结果

    将城市内涝的危险性、敏感性以及受灾易损性综合分析后，得出风险较高的区域，主要集中在西直门桥、建国门桥，北京西站北广场、公主坟桥、丽泽桥、六里桥、航天桥、三元桥、大红门桥、京良路、八角桥等下水不畅的道路及下沉式立交桥，其中下沉式立交桥风险等级相对较高。这些地点与北京市内涝发生位置基本相同。

    5 结论

    此次评估能够看出，城市内涝风险评估主要由降雨的可能性与降雨量、城市自身排水结构和受灾人口密度和交通状况等多个指标有关，从历史记录来看，城市内涝发生的位置与本文分析结果基本一致。因此预防减轻城市内涝带来的损害可以从改进城市地下排水系统入手，开展地下排水系统升级、增建排水设施、下沉式立交桥改造及增设抽水泵等工作，降低内涝发生的可能性，减轻洪涝灾害的危害程度。除此之外，还可利用地理信息系统平台对各指标进行整合，对各项指标权重进行分析，进而定性进行分析，使得分析结果更为准确。在此基础上，可用于城市应急管理系统，为城市防灾减灾系统增砖添瓦。

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