【《某地区基于雨洪管理模型SWMM模型的内涝风险评价分析案例》14000字（论文）】

某地区基于雨洪管理模型SWMM模型的内涝风险评价分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18811某地区加吉鱼雨虹管理模型SWMM模型的评价 1323731.1模型概述 2169031.2模型原理 2158011.2.1地表产流模型 3280601.2.2下渗模型 4211131.2.3地表及管网汇流模型 5281612研究区SWMM模型构建与设计暴雨分析 515372.1雨水管网概化 6254502.2子汇水区划分 6274912.3模型参数初值设置 73952.4模型参数率定及检验 7186322.5典型暴雨设计 10230782.6不同重现期设计暴雨对径流影响分析 1192733研究区域内涝风险评价 15289693.1城市内涝灾害风险评价体系 15224833.1.1城市内涝灾害成灾机理 1537313.1.2城市内涝灾害评价思路及指标选取原则 15288083.1.3研究区域内涝灾害风险评价指标体系 1794053.1.4评价方法及标准 17296463.1.5指标赋权结果及分析 1955673.2研究区域内涝风险评价及分析 21194413.2.1致灾因子危险性分析 21145873.2.2内涝灾害易损性及防灾减灾能力评价 25225073.2.3研究区域各重现期内涝风险评价结果 30189763.3对研究区域内涝灾害防治的建议 3317124（1）优化排水管网系统 3429982（2）实施重点防护 3410444（3）积极推进海绵城市建设 34模型概述SWMM即雨洪管理模型，是由美国环境保护署于1971年研发出的一种分布式水文模型ADDINNE.Ref.{59BD60B0-5CC0-4F55-96E7-F3FCCF8EB6B8}[23]。其主要被应用于城市降雨径流及水质模拟，经过近40年的发展，该模型最新版本为5.1版，目前该模型已经实现高度可视化，操作相对便捷，还能与ArcGIS等其他强大的分析工具进行耦合运用，模拟城市的雨水井、排水管网、子汇水区域的分布状况，并链接EXCEL进行降雨序列的输入。其模拟结果包括：对管段剖面水流状况的动态过程、雨水检查井溢流状况、子汇水区汇流过程、水质变化过程等，由于该模型开源且功能较为完善，在世界范围内被广泛应用。模型原理水文、水力过程模拟和水质模拟是SWMM的主要功能。如REF_Ref24853\h图STYLEREF1\s3.1所示，首先对子汇水面积进行处理，将其分为透水区和不透水区，在此基础上开始产流计算，这是径流模拟过程的第一步。第二步是汇流计算，在模型中的雨量计模块选择降雨序列，使地表水产流，产流量输入汇流模块即开始汇流计算。水力过程模拟主要指对排水管中水流运动的模拟。SMWW模型中，管网汇流是基于恒定流、运动波和动力波方程计算汇流量。水质模拟是针对地表产汇流过程中的污染负荷进行计算与评估。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s11SWMM模拟过程概化ADDINNE.Ref.{BE032F0D-6138-4115-A271-1A7C9B538D73}[23]地表产流模型净雨形成过程即地表产流过程，作为分布式水文模型，SWMM模型在完成降雨序列输入后，根据研究区域的下垫面性质，将其进行离散化。对于离散化后的各个子汇水区，SWMM采用非线性水库模型完成产流模拟。对于整个研究区，总降雨量即总输入水量；对某个子汇水区而言，其他子汇水区的出流量可充当该子汇水区的部分入流；如REF_Ref23243\h图STYLEREF1\s3.2所示，ds表示子汇水区单位面积的最大洼蓄量，其主要来自地形积水及植被截流。非线性水库出流量主要有地表径流、地表水蒸发和土壤下渗，当且仅当水深d超过ds时，才会出现地表径流。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s12地表径流概念示意图ADDINNE.Ref.{1EC507C7-59EA-4BEE-A9CB-614DA52710F9}[23]非线性水库模型要求各子汇水区下垫面类型一致，即洼蓄量和下渗形式固定，但在实际情况中，各子汇水区下垫面条件存在差异，导致不同位置的下渗情况不同。为保证模拟结果的合理性，SWMM根据子汇水区的下垫面类型，对其进行进一步划分，将不透水区划分为有洼蓄不透水区和无洼蓄不透水区，如REF_Ref19245\h图STYLEREF1\s3.3所示。子汇水区子汇水区不透水区透水区有洼蓄不透水区无洼蓄不透水区图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s13下垫面划分ADDINNE.Ref.{415C99B3-1539-45E2-BE15-BD4B77B17413}[23]完成子汇水区域进一步划分后，对这3种下垫面类型分别计算地表产流，其求解方式是联立曼宁方程和连续性方程，最后对各个类型下垫面的产流量进行求和，得到全区出流量。各类型地表产流量计算公式如下：透水区域产流量透水区域产流量为降水量去除填洼量、土壤渗入量：R1=（i-f）(3.1)式中：R1为透水区域的产流量（mm）；i为降雨强度（mm/h）；f为入渗强度（mm/h）；∆t为时间间隔（h有洼蓄不透水区产流量有洼蓄量不透水区产流量为降水量扣除洼蓄量：R2(3.2)式中，R2为有洼蓄量的不透水区域产流量（mm）；P为降雨量（mm）；D为洼蓄量（mm）无洼蓄量的不透水区域产流量无洼蓄量不透水区产流量为降水量扣除蒸发量：R3(3.3)式中，R3为无洼蓄量的不透水区域产流量（mm）；P为降雨量（mm）；E为蒸发量（mm）总产流量全流域的地表产流为各个子汇水区地表产流之和：R=i=1(3.4)式中，R为整个流域的地表产流（mm）；i为各个子汇水面积编号。下渗模型雨水经地表进入土壤孔隙并渗入地下的过程为下渗，本文选用Horton方法模拟研究区域的下渗过程。该模型基于经验观测，其特征是雨水的下渗速率以指数形式衰减。其参数包括下渗衰减系数、下渗历时、最大和最小下渗速率。计算公式如下：f=ft+（f(3.5)式中，f0为最大下渗速率（mm/h）；ft为最小下渗速率，即土壤饱和时的下渗速率（mm/h）；k为下渗衰减系数，指下渗速率随时间变化的速率（1/h）；t为下渗历时，指土壤从完全饱和状态到完全干燥状态经历的时间（h地表及管网汇流模型净雨经子汇水区汇集于出水口或管网的过程称地表汇流。可通过水文学和水动力学角度进行汇流模拟。水文模型如单位线法，作为“黑箱”模型，模型结构较为简单，但成因机制缺失。水动力模型主要为非线性运动波法，通过求解圣维南方程组所建立的水动力模型。圣维南方程组由连续性方程和动量方程组成，它们基于以下基本假设ADDINNE.Ref.{3AEB4610-9BF9-4DD6-98C0-C817F6BA37E6}[24]：（1）整个过水断面的流速均匀分布，可取其平均值代替；（2）河床坡度小，水压力大致等同静水压力分布；（3）水流为一维，水面曲线近似水平状。圣维南连续性方程为：∂(3.6)圣维南动量方程为：∂(3.7)式中，A为断面面积（㎡）；Q为通过断面的流量（m³）；t为过流时间（s）；x为水流方向；h为管道水深；S0为地表坡度；Sf为水流坡度；g为重力加速度（m2/s雨水经过子汇水区的汇流过程后，将通过雨水检查井进入排水管网。SWMM将管网系统概化为节点和管线，SWMM提供了恒定流演算、运动波演算及动态波演算三种方法计算管道水流运动。运动波演算法对圣维南方程组中的动量方程进行了简化，区别于恒定流演算，运动波演算假设了水流与管道同步，且坡度相等；且在求解连续性方程时，综合考虑管道水流运动的非恒定性与非均匀性。根据研究区域管线的实际情况以及模型本身的稳定性要求，本文在SWMM中选取此方法模拟管线中的水流运动。研究区SWMM模型构建与设计暴雨分析雨水管网概化研究区域的地下排水系统即雨水管网，该系统在SWMM模型中可被概化为管段和节点。城市排水依靠雨水管网的合理布设和科学的排水制度，雨水经管网最终流入河道，在此过程中可能还会流经水泵、蓄水池等设施。这些管网和节点在SWMM中以“线”和“点”的形式参与模型的构成，通过对这些元素的相关参数进行设置，即完成雨水管网的模拟。本文聚焦主要排水管道中的水流运动，所以进行雨水管网的模拟前，须对雨水管网系统进行概化。本文利用ArcGIS相关工具，将部分极小范围内集中分布的雨水井合并，除去冗余雨水井和管道，完成模型的简化。概化结果如REF_Ref10987\h图STYLEREF1\s2.6，一共概化出检查井节点25个，雨水管段25条，末端排水口4个。子汇水区划分子汇水区，又称集水区域，指径流汇集到同一出口的过程中流经的地表区域，本文依据管道及排水节点布局，按就近原则将雨水分配到各个检查井中，实现方式是通过ArcGIS分析工具箱，选择构造泰森多边形，最终将研究区域划分为若干个子汇水区。划分完毕后，将ArcGIS文件转换为的inp格式文件，导入SWMM后，划分结果为25个子汇水区，分区内共3个主要排水口，其中，排水口1控制面积为39.2公顷，排水口2控制面积为26.4公顷，排水口3控制面积为9.3公顷，如REF_Ref28105\h图STYLEREF1\s4.1示。图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s11排水分区5子汇水区划分模型参数初值设置完成子汇水区划分后，须对各子汇水区、管段、节点进行参数输入。模型参数有率定和非率定之分，非率定参数，如子汇水区面积、管段长度、节点深度、内底标高等来自ArcGIS，可直接在各个元素的属性表中查取。而率定参数须要设置一定初值，初值选取可参考相关文献、SWMM的应用手册等；率定参数的最终确定，需要在模型中输入实测降雨序列，再通过模拟径流序列与实测径流序列的对比，调整参数值至模拟效果最优。模型建立后各率定参数初值设置如REF_Ref5906\h表STYLEREF1\s4.1示。模型参数率定及检验模型参数率定及验证过程，深刻影响着水文模型对实际水文现象的模拟精度。具有不确定性的模型参数未经率定及检验，会降低模型的科学性，使分析结果不具有可信度，最终严重影响后续风险评估结果的可信度。本文选取纳什效率系数（NSE）和峰值流量相对误差（PR）作为参数率定的检验指标，其中NSE表征模拟流量和实测流量的吻合程度，其值越接近1，说明模拟效果越好；PR表征模型对瞬时洪峰流量的模拟精度，其值越小说明对洪峰的模拟效果越好。NSE=(4.1)式中，QT,OBS为汇水区于T时刻的实测流量（m³/s）；QT,SIM为汇水区在T时刻的模拟流量（m³/s）；QOBSPR(4.2)式中，QP,OBS为实测径流的峰值流量（m³/s）；QP,SIM为模拟径流的峰值流量（m³/s本文对参数初值进行调整，选取2019年3月6日以及2019年7月4日的实测降雨对模型参数进行率定，20190306场次降雨参数率定结果如REF_Ref4796\h图STYLEREF1\s4.2示，对比排放口的实测流量得到其NSE值达到0.901，PR为0.019。20190704场次降雨率定结果如REF_Ref5854\h图STYLEREF1\s4.3示，NSE值为0.842，PR值为0.018。参数率定结果如REF_Ref5906\h表STYLEREF1\s4.2所示。图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s1220190306实测降雨图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s1320190704实测降雨表STYLEREF1\s4.SEQ表\*ARABIC\s11SWMM模型率定参数结果汇总率定参数名初值率定结果管道曼宁系数0.0130.013透水区曼宁系数0.10.24不透水区曼宁系数0.0130.015透水区洼蓄量0.052不透水区洼蓄量0.058最大入渗率8076.2最小入渗率1225入渗衰减系数0.260.2参数率定完成后，选取2019年5月27日及2019年6月10日实测降雨，对率定好的参数进行验证，20190527场次降雨检验结果如REF_Ref7262\h图STYLEREF1\s4.4所示，模拟出的流量与实测排放口流量对比分析，得NSE为0.857，PR为0.194；20190610场次降雨检验结果如REF_Ref7304\h图STYLEREF1\s4.5示，得到NSE为0.954，PR为0.086；经验证，模拟流量与实测流量吻合度好，洪峰流量的实测值与模拟值相对误差较小，该模型参数设置合理，具有良好的适应性，可用于该区域的降雨径流模拟，模拟结果可用于风险评价。图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s1420190527实测降雨图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s1520190610实测降雨典型暴雨设计SWMM模型中，降雨过程以时间序列的形式存储；模拟降雨时，可设置雨量计并在雨量计中选择降雨序列，降雨序列可输入实测或设计降雨，本文在建模过程中，选取实测降雨序列作为参数率定及检验的依据；在评估不同重现期下降雨对城市径流的影响时，宜采用典型暴雨过程，并将模拟结果作为风险评价指标的基础数据。而设计降雨的合成则需要相应的暴雨公式。关于城市短历时暴雨设计，以芝加哥雨型为宜，以该雨型为基础，结合暴雨公式完成各重现期暴雨的设计。根据深圳市气象局最新的暴雨强度公式图表ADDINNE.Ref.{359B6B66-57CF-4E59-A0C9-C8ACB3E83AFE}[25]，可得深圳市暴雨强度公式形式如式4.1：ⅈ=(4.1)式中：ⅈ（mm/min）为暴雨强度；A称雨力参数，物理含义是不同重现期下，每分钟的设计降雨量（mm）；T（min）为降雨历时；C（min）为降雨历时修正参数，含义是暴雨强度公式两边对数化后，将曲线化为直线的常数；n为暴雨衰减指数，与重现期有关。查表确定深圳市参数如REF_Ref7817\h表STYLEREF1\s4.2所示：表STYLEREF1\s4.SEQ表\*ARABIC\s12深圳市暴雨强度公式相关参数参数取值A8.701(1+0.594lgP)C11.13n0.555其中，P为重现期。综上可得深圳市暴雨强度公式为：ⅈ=(4.2)雨峰系数r与降雨过程中峰值出现时间相关，其取值一般在0.35至0.45之间，本文选取r=0.35，并设置时间间隔为1min，降雨总历时3h。分别选取重现期为2a、5a、10a、20a、50a、100a的设计降雨，得出结果如REF_Ref13208\h图STYLEREF1\s4.6所示。图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s16各重现期设计暴雨不同重现期设计暴雨对径流影响分析在SWMM模型中输入各重现期下设计暴雨序列，对第五排水分区进行降雨径流模拟。收集并该分区内主要排水口的径流序列，分析不同重现期设计暴雨对洪峰、洪量、径流系数的影响。排水分区内3个排水口的模拟径流过程如REF_Ref13254\h图STYLEREF1\s4.7、REF_Ref13339\h图STYLEREF1\s4.8、REF_Ref13362\h图STYLEREF1\s4.9示。图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s17排水口5-1模拟径流过程图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s18排水口5.2模拟径流过程图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s19排水口5.3模拟径流过程分析各排水口的模拟径流过程曲线的变化趋势，由洪峰出现前，曲线较陡，流量随时间增长迅速；而洪峰出现后，曲线相对于峰前变化较平缓，表明排水分区内布设的LID设施对径流有一定的缓冲作用。3个排水口的控制面积依次为39.2公顷、26.4公顷、9.3公顷，即控制面积大小关系为5-1>5-2>5-3；但根据REF_Ref15151\h表STYLEREF1\s4.3的模拟结果，各排水口在相同重现期设计暴雨下径流总量和洪峰流量的大小关系皆为5-1>5-3>5-2，表明排水口5-2控制的区域相较于5-3对径流的控制效果要好。表STYLEREF1\s4.SEQ表\*ARABIC\s13各重现期主要排水口径流模拟结果分析重现期（a）5-15-25-3洪峰流量（CMS）径流总量（m3）洪峰流量（CMS）径流总量（m3）洪峰流量（CMS）径流总量（m3）22.58103921.0136691.54634553.15127921.2544401.937668103.62146821.4450492.238697204.09167071.6457152.539735505.08195331.8467232.95111781005.49217981.9175093.2612303表STYLEREF1\s4.SEQ表\*ARABIC\s14各重现期径流综合分析结果重现期(a)径流系数洪峰流量（CMS）径流总量(m3)20.2745.092074550.2796.3825311100.2827.4028890200.2878.4132685500.2959.71380551000.30110.5342288图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s110不同重现期设计暴雨对径流系数的影响图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s111不同重现期设计暴雨对洪峰流量的影响图STYLEREF1\s4.SEQ图\*ARABIC\s112不同重现期设计暴雨对总径流量的影响根据SWMM的径流模拟结果，统计综合分析不同重现期下的设计暴雨对径流的影响。由和REF_Ref15216\h表STYLEREF1\s4.4及REF_Ref15298\h图STYLEREF1\s4.10、REF_Ref15347\h图STYLEREF1\s4.11、REF_Ref15370\h图STYLEREF1\s4.12所示结果可得，随设计暴雨重现期增大，降雨强度增大，排水分区内径流洪峰流量增大，总径流量增加，径流系数增大；且径流系数取值在0.273至0.301之间，表明该排水分区总体对径流的调蓄作用较强，一定程度上达到了海绵城市的设计控制目标。研究区域内涝风险评价城市内涝灾害风险评价体系城市内涝灾害成灾机理构建城市内涝灾害评价前须明确成灾机理，城市自然灾害的发生，不单取决于自然因素，社会因素也在此过程中产生巨大的影响；灾害源于孕灾环境，致灾因子和承灾体的共同作用；其中，孕灾环境是灾害产生的背景条件，承灾体对灾害损失严重程度的大小有重大影响，致灾因子是灾害发生的充分条件。对于城市小尺度内涝灾害风险研究，孕灾环境即城市的自然与人文环境；承灾体指灾害由开始到结束这一过程中，承受因灾害造成的损失的对象，城市尺度下，一般包括因内涝灾害而受威胁的：人民群众生命财产安全、城市公共建筑设施、交通道路生命线通畅度等。而致灾因子是能造成损失的一切因素，包含自然和人文两个方面。任何自然灾害，都可划分为孕灾、成灾、受灾三个过程；“孕灾”过程指灾害发生条件的积累，即在城市及其周边区域的一定时间尺度内，人文或自然的可能引起内涝灾害的事件，比如：城市防灾减灾设施的老化和破坏，短期大量降雨，河道水位激增等；这些事件的发生，会引起孕灾环境的稳定性逐步下降，当稳定性降低至一定阈值时，具有破坏力的自然事件最终发生。具有破坏力的自然事件加剧，在孕灾环境和致灾因子作用之下，使承灾体受损，这标志着自然灾害的形成，这一过程即成灾过程。受灾的主体为城市，灾害于此经历着兴起，加剧和扩散，到后期减弱甚至消亡的过程；这一过程中，内涝灾害造成人口伤亡，公共建筑被破坏，道路因淹没而中断等后果；这些后果导致的城市基础设施损伤，与灾后可能发生的一系列社会政治经济问题联系密切。城市内涝灾害评价思路及指标选取原则评价思路基于成灾理论，内涝灾害本身和承受灾害的城市作为灾害的两大因素，两者之间的相互影响，决定着灾害的走向。对于内涝灾害风险的评价，首先要充分反映灾害破坏能力的来源和危险性，其次要紧紧围绕承灾体（城市）在灾害发生时的各种属性进行评价，一方面要考虑城市本身的脆弱程度，另一方面则要考察城市应对灾害的防御和承受能力。对于内涝灾害，其破坏力和危险性的来源，在于短时间大量降雨而造成的的水位迅猛上涨；灾害强度越高，承灾体面临的威胁就越大。对于城市，其受灾时的脆弱程度，即易损性，取决于城市本身的属性和规模；城市对灾害的抵御能力则决定了灾害发生时其对损失规模的控制，一座城市的防灾减灾能力越强，其应对灾害时损失就越小，整体安全水平就越高。开展城市内涝风险评价，首先要对城市进行合理的空间划分，对各个分区进行调查，收集到的资料须准确反映各区域的属性，在此基础上，合理评价各分区的自然灾害致灾因子危险性、易损性以及防灾减灾能力；计算各区域内涝灾害综合风险指数，进而得到城市内涝风险时空分布情况。评价指标选取原则构建评价指标体系时，为保证评价结果的规范化，需要遵循科学性，系统性，通用可比性和实用性原则。科学性：指评价指标必须具备科学内涵，即要遵循科学的理论，同时保证理论与实际的紧密结合。指标体系要严谨而合理，以保证对评价对象的针对性。对于客观对象的描述越接近实际，科学性越强。系统性：选取评价指标的目的，是要衡量评价对象各方面的属性，因为评价对象是一个整体系统，所以评价指标之间既要相互联系，又要相对制约，这样才能进行全面的评价。评价指标之间的联系有纵向和横向之分，纵向联系体现不同层次指标间的包含关系，横向指标则反映同一层次指标间的制约关系。评价指标体系越能统筹兼顾各指标的联系，其系统性越强。通用可比性：对于选取的评价指标，要能在不同对象间通用，即量纲相同。不同的城市、同一城市的不同区域在规模体量上往往存在差别，为保证指标的通用性，应选取密度、百分比、人均类指标，最终使评价结果更为精确。实用性：该原则主要指评价指标的可操作性和可行性，评价指标值的计算方法要简便易行，不宜过于繁琐。在保证指标体系全面客观的前提下，可减少对评价结果影响微小的指标。其次，评价指标数据获取难度不宜过高，以节省时间成本，同时还要保证信息获取渠道的可靠性。研究区域内涝灾害风险评价指标体系本研究以构建研究区域SWMM模型为基础，根据不同重现期设计暴雨模拟结果，选取部分指标来反映排水分区致灾因子危险性。排水节点的溢流现象与内涝灾害的发生联系最为密切，故选取节点的溢流总量、最大溢流量和溢流时间来反映积水的严重性，再选取降雨量来体现不同重现期下排水分区内涝风险的动态变化。这4个指标综合表征内涝灾害这一自然因素对研究区的威胁。从承灾体易损性角度，分别考虑城市的人口、经济和交通道路生命线的易损性。本研究选取人口密度指标表征人口易损性，选取区域单位面积不动产投资额表征该区域的经济易损性，选取区域道路密度表征生命线易损性。对于研究区域的防灾减灾能力，选取建成区绿地率和排水管网密度进行表征。本研究的小尺度城市内涝灾害风险评价指标体系如REF_Ref24216\h图STYLEREF1\s5.1所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s11小尺度内涝灾害风险评价指标体系评价方法及标准单指标量化-多指标综合-多准则集成评价方法2008年，左其亭首次提出单指标量化-多指标综合-多准则集成评价方法，并将该方法用于人水和谐度的评价研究。单指标量化，指将收集到的原始数据无量纲化和标准化。多指标综合，指为各个单独指标赋权，并将已标准化的指标值按照权重相加，由此将同一层指标合成为上一层指标值；多准则集成，指通过权重将多个准则下的评价指标值集成为一个总体评价结果。本研究中单指标量化采用离差标准化。X(5.1)式中，X∗为标准化后的某个指标值，其取值在0到1之间，X为某个原始的指标值，Xmax为同类指标值中的最大值，多指标综合是将各个已标准化的同一层指标利用权重来综合表征上一层准则：D(5.2)式中，X1(T)、X2、X3分别为标准化后的T重现期下致灾因子危险性指标值、易损性指标值、防灾减灾能力指标值；w1、w2、w3为各个同层指标值的权重；n1多准则集成指将各准则按照其与内涝灾害的变化关系集成为某个子区域的综合风险度：R(T)=β(5.3)式中，R（T）为T重现期下某子区域的风险度指数，β1、β2、评价标准将每个指标量化后，选取合理节点值，将指标值的取值范围合理划分为数个区间，以设定“评价标准”；根据指标值所在的区间，可得到关于此指标的评价结果，进而直观描述研究区域各分区内涝灾害风险水平，本文评价指标值的评价标准如REF_Ref24582\h表STYLEREF1\s5.1所示。

表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s11各指标评价标准风险等级风险指数易损性等级易损性指数防灾减灾能力等级防灾减灾能力指数低风险(0,0.2]不易损(0,0.2]防灾减灾能力弱(0,0.2]中风险(0.2,0.4]较不易损(0.2,0.4]防灾减灾能力较弱(0.2,0.4]中等风险(0.4,0.6]中等易损(0.4,0.6]防灾减灾能力中等(0.4,0.6]较高风险(0.6,0.8]较易损(0.6,0.8]防灾减灾能力较强(0.6,0.8]高风险(0.8,1]易损(0.8,1]防灾减灾能力强(0.8,1]指标赋权结果及分析多指标综合和多准则集成对各个指标进行赋权，本文拟选择主观赋权法与客观赋权法综合的方式计算权重。主观赋权法以层次分析法、二项系数法等为代表，此类方法的根据是相关领域专家的经验、知识及对本研究认识的深入程度，并通过调查专家意见，完成指标的赋权。客观赋权法以熵权法、主成分分析法为代表，此类方法依靠数学理论，根据指标的统计数据，利用各种公式进行计算，得到的权重不含主观判断因素。为保证赋权结果的代表性，主观赋权法对调查专家的人数有要求，而客观赋权法则需要充足的统计数据。本文选取层次分析法计算主观权重，该方法通过将研究问题分为多个层次，各层次内含若干指标，通过两两比较同层次指标间的重要性来计算各指标权重ADDINNE.Ref.{A650A578-41C4-41BB-973F-23E3AD23BE82}[26]。本研究以深圳市城市规划设计研究院有限公司的专家为调查对象，通过发送在线调查问卷，收集其意见，根据调查结果计算各指标主观权重；客观权重的计算则采用熵权法，根据各指标相关统计数据的信息熵计算客观权重。考虑到本研究的时间安排，调查问卷运行时间较短，参与调查的专家数量有限；为保证赋权结果的科学性，本文视客观赋权法和主观赋权法地位相同，各占最终权重的50%。赋权结果如REF_Ref26156\h表STYLEREF1\s5.2及REF_Ref26182\h表STYLEREF1\s5.3所示。

表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s12一层指标权重表指标权重易损性0.18防灾减灾能力0.26致灾因子危险性0.56根据REF_Ref26156\h表STYLEREF1\s5.2的一层指标赋权结果，致灾因子危险性权重最大，为0.56；防灾减灾能力次之，为0.26；易损性权重最小，为0.18；分析赋权结果的合理性，致灾因子危险性直接反映了内涝灾害作为自然灾害的破坏力，综合专家意见及客观赋权结果，自然致灾因素在本文的风险评价体系中权重占比过半，即在内涝灾害的产生中起决定性作用，致灾因子危险性高低决定了内涝灾害的强度。而防灾减灾能力与易损性作为城市这一承灾体的属性，前者反映了城市应对内涝时其人口、经济结构对灾害损失严重性的“放大”效应，后者反映城市的基础设施建设成果及应对灾害的人事准备对灾害严重性的“缩减效应”，即致灾因子危险性一致的条件下，区域易损性越高、防灾减灾能力越低则内涝灾害造成的损失越严重；但两者都只能对内涝灾害发生后造成损失严重程度的高低产生一定程度的影响，却不能作为决定性因素左右内涝灾害的发生，所以在评价指标中相对致灾因子危险性占比不大。防灾减灾能力作为体现人类在内涝灾害发生前后真正能够发挥主观能动性的重要因素，相对于某个具体研究区域的易损性而言更具有灵活性：易损性在灾害发生前以已由该区域的人口、经济结构决定，在内涝灾害发生全过程的时间尺度上是相对静止的，无法在灾害来临前发生大的变动；但防灾减灾能力是本文给定评价指标体系中最为活跃的人为因素：相关部门能在在灾害发生前改善和维护基础设施，灾害发生时充分动员抢险救灾力量，灾害发生后及时完成基础设施的修缮或重建，最终将内涝灾害损失人为控制在可以接受的范围内。所以防灾减灾能力相对于易损性而言对于城市应对灾害的时的抵御能力的影响力更大，在评价指标体系中也占有更大的权重。

表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s13二层指标权重表一层指标二层指标权重易损性人口密度0.48单位面积不动产投资额0.31道路密度0.21防灾减灾能力建成区绿地率0.51排水管网密度0.49致灾因子危险性溢流总量0.46最大溢流量0.27溢流持续时间0.19降雨量0.08据REF_Ref26182\h表STYLEREF1\s5.3的二层指标赋权结果，人口密度权重为0.48，对易损性的重要程度最大；单位面积不动产投资额次之，权重为0.31，道路密度对易损性的重要程度最小，其权重为0.21。表明本文评价指标体系体现了以人为本的原则，将该区域的人口易损性，即居民的生命安全放在首位；其次再考虑经济因素。对于防灾减灾能力，建成区绿地率权重为0.51，排水管网密度权重为0.49，两者都反映了该区域的相关基础设施对降雨的调蓄作用，重要程度相当。对于致灾因子危险性指标，溢流总量权重最大，为0.46；最大溢流量及溢流持续时间次之，各为0.27、0.19；而降雨量权重最小，为0.08，调查结果表明节点溢流指标对致灾因子危险性的影响最为显著。研究区域内涝风险评价及分析致灾因子危险性分析本文选取溢流总量、最大溢流量、溢流持续时间以及降雨量来表征研究区域的致灾因子危险性。除降雨量指标外，其余与溢流现象相关的指标都来自SWMM模型。根据不同重现期设计暴雨下的径流模拟结果，统计各重现期下全区所有雨水检查井的水位、流量过程，分析各雨水检查井的溢流情况。经统计，该排水分区在重现期为2a、5a、10a、20a时，分区内雨水检查井无溢流现象；重现期为50a时，位于分区西北部编号为J3的雨水检查井出现溢流现象，重现期为100a时，原J3检查井溢流现象更为严重，位于排水分区中部的J15也出现了溢流现象。出现溢流现象的检查井位置如REF_Ref26777\h图STYLEREF1\s5.3所示，其水深过程曲线如REF_Ref26806\h图STYLEREF1\s5.4、REF_Ref26845\h图STYLEREF1\s5.5所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s13溢流井位置图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s14J3检查井水深过程曲线图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s15J15检查井水深过程曲线

表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s14检查井溢流现象统计表重现期检查井编号溢流总量（m³）最大溢流量（CMS）溢流持续时间（min）50aJ37.80.063100aJ3186.60.510J15390.137根据REF_Ref27332\h表STYLEREF1\s5.4的统计结果，选取的六个重现期内，排水分区内溢流节点共2个，J3节点溢流现象最为严重，其溢流总量最大值为186.6m³（重现期100a），最小值为7.8m³（重现期50a），溢流时间最长为10分钟（重现期100a），最短为3分钟（重现期50a）。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s16J15节点至排水口5-1水位剖面图（重现期50a）图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s17J15节点至排水口5-1水位剖面图（重现期100a）

由REF_Ref27495\h图STYLEREF1\s5.6、REF_Ref27524\h图STYLEREF1\s5.7可得J15节点至排水口5-1（SWMM模型中编号为JC2）段排水管道内各检查井的高程分布及最大水深，J15内底高程为15.9m，位于上游，但最大深度1.1m。J3节点位于下游，内底高程11.6m，最大深度为5m。对比REF_Ref13208\h图STYLEREF1\s4.6及REF_Ref26806\h图STYLEREF1\s5.4、REF_Ref26845\h图STYLEREF1\s5.5可知检查井发生溢流的时间与暴雨雨强峰现时间重合。分析溢流出现原因，一方面是随重现期的增大，暴雨强度增大，暴雨峰值出现时短期内降雨量陡增，大量雨水经子汇水区汇集于检查井，当进流量大于出流量时，井内水位上涨，当水深上涨至超过检查井最大水深即发生溢流；另一方面是管网系统布局及检查井本身属性，决定了其对溢流现象的预防能力，如REF_Ref27495\h图STYLEREF1\s5.6和REF_Ref27524\h图STYLEREF1\s5.7所示，发生溢流现象最严重的J3节点位于下游，来自管网其他雨水井的进流量大，暴雨峰值出现时，发生溢流现象的可能性较其他检查井大；而J15检查井位于上游，却同样出现了溢流现象，原因在于该雨水井的最大深度过小，仅有1.1m，导致其短时间内能容纳的水量较小；其次，该雨水检查井控制的子汇水区的下垫面条件也对溢流现象的产生影响重大，此子汇水区主要是工业用地，厂房屋顶覆盖率高，区域不透水率大，汇流时间短；在自身属性及下垫面条件的综合作用下，该检查井也发生了溢流。综上，致灾因子危险性与设计暴雨重现期密切相关，当重现期超过50a时，溢流现象出现，且节点最大溢流量、溢流总量、溢流持续时间也随重现期增大而增加，致灾因子危险性因溢流现象越发严重而显著提升。内涝灾害易损性及防灾减灾能力评价根据本文建立的小尺度城市内涝灾害风险评价指标体系（REF_Ref24216\h图STYLEREF1\s5.1），在评价区域的内涝灾害易损性及防灾减灾能力前，针对研究区域的实际情况，考虑到相关指标数据的获取难易程度，本文先就研究区域用地类型，在原先构建完成的SWMM模型的基础上，将已划分的25个子汇水区依照实际的产业分布（卫星航拍及街景实拍），进行一定程度上的“整合”，将第五排水分区分成若干个产业区域。视同一个区域属于同一产业，同一区域内，易损性和防灾减灾能力相同，即最后的风险评价结果也相同。区域产业空间分布结果如REF_Ref27965\h图STYLEREF1\s5.8，各分区对应的产业如REF_Ref27998\h表STYLEREF1\s5.5所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s18排水分区5产业分布图表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s15各区域对应产业区域序号产业1TCL华星光电有限公司G11项目东侧2欧菲光科技园及华星光电仓库3艾杰旭显示玻璃有限公司深圳分公司总部4华映显示科技5龙大高速主干道及周边绿地6中集低轨卫星物联网产业园7金融街华发融御花园通过考察研究区域的实际航拍照片以及公开的用地规划，将排水分区划分为7个产业区。由REF_Ref27965\h图STYLEREF1\s5.8和REF_Ref27998\h表STYLEREF1\s5.5知该排水分区内主要包含电子产品制造及住宅商品房两类产业，其中，位于西侧的编号为1-4的区域内主要为工业用地，电子产品制造产业分布密集，是TCL华星光电等高新技术企业在深圳分公司的所在地；中部第5区域没有产业分布，主要是南北走向的龙大高速主干道及未经开发的大片绿地；龙大高速主干道以西的区域主要为商品住宅房。内涝灾害易损性评价根据本文构建的评价指标体系，收集排水分区内易损性指标的相关资料（REF_Ref29255\h表STYLEREF1\s5.6），其中，区域人口数据收集自企业公开的员工人数统计资料、房地产商规划的户型及数量；投资额数据收集自企业公开的招商信息及建筑承包商的投标文件；道路分布数据收集自该区域公开的道路规划图。使用SMI-P方法进行量化和计算，得到各产业区的易损性指数如REF_Ref29379\h表STYLEREF1\s5.7，并以此为基础绘制排水分区的易损性分布如REF_Ref29428\h图STYLEREF1\s5.9。表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s16易损性指标相关数据资料区域序号面积（公顷）人口密度（人/公顷）单位面积投资额（万元/公顷）道路密度（米/公顷）110.683050396526.33221632418137.194111718104415.6058378853526.440010967.1510048944174.462651299699表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s17各产业区域易损性指数及等级区域序号易损性指数易损性等级10.21较不易损20.76较易损30.45中等易损40.21较不易损50.10不易损60.30较不易损70.88易损图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s19排水分区内涝灾害易损性分布图根据区域内涝灾害易损性评价结果，第5区域易损性最低，1、4、6区易损性较低，3区易损性中等，2区易损性较高，7区易损性最高。分析其原因，从评价指标体系出发，城市小尺度内涝灾害易损性与区域的人口、经济结构以及市政规划息息相关：5区（中部龙大高速主干道）既无常驻人口，也无产业分布，开发程度最低，天然不易损；1、4、6区虽有产业分布，但人口密度不高，道路密度较低，易损性也较低；3区单位面积投资额较高，但人口密度较低，易损性中等；2区人口密度较高，且位于东明大道与科裕路的交汇处，道路密度大，易损性较高，7区为住宅商品房，依照公开的建设规划，人口密度最大，单位面积不动产投资额最高，且评价体系内人口密度及单位面积投资额权重大，故易损性最高。防灾减灾能力评价收集各区域的防灾减灾能力指标相关数据（REF_Ref29797\h表STYLEREF1\s5.8），其中，管网密度情况收集自ArcGIS管网分布及相应子汇水区面积数据；根据深圳市相关绿地系统规划ADDINNE.Ref.{F556F461-AA1D-4130-8E99-8EE9255592C4}[27]，结合各区域产业类型及相关建设目标得出。指标量化计算过程与易损性评价相同，各区域防灾减灾能力指数如REF_Ref29856\h表STYLEREF1\s5.9所示。根据各个产业区的防灾减灾能力指数等级，绘制排水分区的防灾减灾能力空间分布图。

表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s18防灾减灾能力指标相关数据资料区域序号建成区绿地率（%）排水管密度（米/公顷）12578225863202846037580356405074023表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s19各产业区域防灾减灾能力指数及等级区域序号防灾减灾能力指数防灾减灾能力等级10.471中等20.535中等30.044弱40.445中等50.603较强60.379较弱70.169弱图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s110排水分区内涝防灾减灾能力分布图根据REF_Ref29856\h表STYLEREF1\s5.9及REF_Ref29934\h图STYLEREF1\s5.10的防灾减灾能力评价结果，该排水分区内第5区防灾减灾能力能力最强，但相应的防灾减灾能力却仅达到“较强”，这是因为该区域开发程度低，绿地覆盖率最高，但相应的排水管网密度较低；1、2、4区的防灾减灾能力等级为“中等”，是因为1、2区作为工业用地，建成区绿地率低（25%），但排水管密度较高，而4区绿地率较高（60%），排水管密度较低；第3、第7区防灾减灾能力为“弱”，是因为3区作为厂房，绿地率最低，仅20%，而7区排水管密度在排水分区内最低，仅23米/公顷。综上，该排水分区总体的防灾减灾能力不强，防灾减灾能力等级达到“较强”的区域占总面积的35%，达到“中等”的占43%，防灾减灾能力等级为“较弱”和“弱”的区域各占比9%和15%。研究区域各重现期内