西安市暴雨内涝灾害风险评估及韧性策略研究

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工业革命以来,人类活动强度不断加大,在推动社会经济发展的同时,也加剧了全球气候环境的变化,致使强降雨、干旱、高温热浪等极端天气事件频发,给人们的生命财产安全和人居环境质量带来了严重威胁。改革开放以来,我国城市化实现快速发展。城市的大规模建设极大改变了下垫面性质,导致不透水面持续增加,城市面对暴雨灾害的脆弱性后果愈发突出。对此,如何科学模拟和准确评估城市暴雨内涝灾害风险并提高城市防涝韧性,是当前各城市亟需面对和解决的重大问题,其对于改善城市的人居环境,促进城市可持续发展具有重要的现实意义。本文以西安市明城墙护城河以内的老城区为研究对象。首先,通过SWMM软件构建研究区的暴雨内涝模型,并采用西安市典型场次降雨数据对模型进行验证;其次,依据西安市暴雨强度公式和历史降雨数据,分别计算出10a、20a、50a和100a四个重现期下研究区2小时降雨量,并将其输入到构建好的排水模型中,对研究区积水深度进行模拟;第三,以积水深度作为致灾因子,整合表征承灾体和孕灾环境的相关指标构建研究区暴雨内涝灾害风险评估模型,对不同重现期下的暴雨内涝灾害风险进行评价;最后,基于评估结果和西安市发展实际,提出应对暴雨内涝灾害和提升城市韧性的对策和建议。主要结论如下:(1)西安市暴雨内涝灾害频发是多方面因素综合影响的结果。主要包括:现状排水管网系统的标准过低;城市开发建设增加了地面的不透水性,从而加快了雨水的地表径流;部分地区排水管网老化阻塞,无法应对短时强降雨的侵袭;城市水生态空间被侵占或破坏,导致城市自然纳水空间不足。(2)通过对本文所构建的暴雨内涝模型进行的多次模拟和参数矫正,可以发现SWMM模型的模拟精度主要受排水管网概化的标准性、子汇水区划分方法的科学性以及参数率定的准确性三个方面的影响,使用人工和软件相结合的子汇水区划分方法可以有效提高模型的模拟精度。(3)通过对模拟出的内涝积水区进行分析,可以发现研究区内暴雨内涝灾害高风险区的分布具有共性特征,主要包括三种类型,分别为道路交叉口及其周边的居民小区,道路在城墙的下穿区域,城中村、老旧小区及棚户区。这些区域普遍存在不透水面比例高、排水管网系统能力不足等问题。10a、20a、50a、100a四个重现期的降雨情景对应的积水面积分别为0.266km~2、0.358km~2、0.475km~2、0.555km~2,积水深度也同样随着重现期的增加而明显增加。(4)从研究区暴雨灾害风险评估的结果可以发现,作为致灾因子的区域积水深度和积水范围是暴雨内涝灾害风险的主要因素,除此之外,区域人口密度、道路网密度、敏感点密度、高程及坡度等同样对区域暴雨灾害风险等级有较大影响。(5)西安市应对暴雨内涝灾害的韧性策略可从五个方面展开:一是提高工程防御韧性,主要措施有增强城市基础设施建设、蓄水工程建设以及LID措施建设等;二是提高水生态系统韧性,主要是针对城市被破坏的水生态空间进行修复;三是增强经济韧性,主要是通过产业结构升级来提高城市的经济活力,增强城市面对灾害的抵抗力;四是提高社会韧性,主要是通过建立健全保障机制,增强城市社会的稳定性;五是加强韧性管理,包括加强雨洪管理体制、完善相关法律法规体系、推动暴雨监测和预警的信息化建设以及政府部门的应急管理措施等。
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