城市排水系统的内涝风险评估

引言

随着城市化的迅猛发展，土地利用方式的改变和不透水面积的扩大导致雨水径流量剧增，给原有排水系统带来巨大压力，城市内涝问题日益严重。近年来，全球气候变化引发极端降雨事件频次增加和强度增强，暴雨内涝灾害对城市交通、建筑、电力、通信和居民生活等带来显著影响，尤其是在排水系统老旧、地势低洼、规划不足的城区更为突出。城市排水系统原本是以多年一遇的标准设计，面对如今强度和频率明显提高的降雨条件，很多城市的排水能力已显不足。与此同时，排水系统建设中存在的规划滞后、管网不通、水系断裂、排涝通道缺失等问题，加剧了排涝压力，形成涝灾风险叠加效应。城市排水系统的内涝风险评估作为城市防涝规划的重要基础，能够通过科学的方法和模型准确识别易涝区域、预测内涝程度、评估受灾风险，从而为城市管理者提供有力的决策依据。

一、城市排水系统现状与内涝风险成因分析

当前我国城市排水系统普遍存在设计标准低、系统容量不足、空间布局不合理等问题，尤其在中小城市和老旧城区尤为突出。城市排水系统主要由雨水管网、泵站、调蓄设施、排涝河道及附属设施组成，其功能是将城市地表径流和局部积水及时排出，保障城市运行安全。然而由于城市空间结构日益复杂，城市扩张过程中许多新建区域未能与原有排水系统有效衔接，导致排水系统出现区域性短板和断点。在极端暴雨情形下，现有排水管道流量远超设计极限，尤其是暴雨峰值集中、排水受阻、地势低洼地段极易形成积水点。

二、城市内涝风险评估模型与评价方法构建

城市内涝风险评估的核心在于建立科学、合理、可操作的模型体系，能够全面反映城市各区域在不同降雨强度和重现期下的涝灾承受能力。评估模型一般由雨水模拟模块、排水系统响应模块、积涝预测模块和风险等级判别模块构成。其中，雨水模拟模块根据当地暴雨强度公式、历史气象资料及短临预报数据模拟地表径流过程；排水响应模块依据城市雨水管网布局、管径、坡度、连接关系及排水边界条件等参数构建管网水力模型；积涝预测模块则利用地形DEM 数据、建筑物分布、地表材质等信息分析低洼区域水流汇集与积水深度变化趋势。基于以上数据和模型，可进一步构建多维风险评价指标体系，包括降雨强度与持续时间、排水系统过载程度、积水深度与面积、受灾人口与资产密度等指标，通过层次分析法、模糊综合评价法或熵权法进行指标权重分配与综合计算，划分风险等级区间，形成可视化的内涝风险分布图。

三、影响城市排水系统承灾能力的关键因素识别

城市排水系统的内涝承灾能力受到多种因素共同影响，其中最关键的包括雨量强度与频率、管网系统排水能力、地形地势、下垫面特征与土地利用方式等。首先，降雨是触发内涝的直接因素，不同城市的暴雨强度公式参数差异显著，决定了地表径流形成速度与峰值流量；其次，排水管网的布设密度、管径配比、流态稳定性直接影响水体下泄效率，是内涝风险控制的基础设施保障。排水泵站作为系统核心设备，其排涝能力、启停时间和电力保障水平也是影响承灾能力的重要因素；再次，地形起伏决定了地表水的自然流向和汇集区域，城市中存在大量高填方区、沉降区、硬化地面等问题区域，均会阻碍排水系统的正常运行；另外，下垫面的不透水化导致雨水渗透能力显著下降，迅速形成大量地表径流，超出排水系统承载极限；而城市扩张带来的土地利用结构剧变也对原有排水系统提出新挑战，商业区、居民区、工业区的防涝标准差异导致系统整合难度加大。识别这些关键因素并进行分区分类管理，是提升排水系统内涝抵御能力的前提条件。

四、典型城市内涝风险评估案例与分析

为进一步验证本文提出的城市排水系统内涝风险评估模型，选取某中部省会城市主城区为研究对象，结合多年暴雨资料、实测排水系统数据与高精度DEM 地形图，开展典型降雨条件下的内涝风险分析。研究区域划分为若干网格单元，分别模拟5 年、10 年、20 年一遇暴雨情形下的积水深度与范围，结果表明，该城市在 10 年一遇降雨下已有多个路段积水深度超过 30cm ，主要集中在地势低洼、管径偏小、排水坡度不足区域。进一步通过指标体系评估发现，某些老城区因排水系统建成年代久远、接口密集、通流能力严重衰减，在暴雨持续 10小时以上情况下极易形成大范围内涝，对交通、电力及民居造成较大影响。

五、提升城市排水系统抗涝能力的建议与对策

为有效提升城市排水系统的内涝防控能力，必须从规划理念、工程建设、信息化管理与公众参与等多维度入手，构建系统化、协同化、精细化的排水治理体系。首先，从源头治理角度出发，应全面推进海绵城市理念应用，通过建设下凹式绿地、透水铺装、雨水花园、雨水调蓄池等措施提升城市雨水渗透、蓄滞与利用能力，减少进入排水系统的雨水总量。其次，应对排水系统进行系统性改造与扩容，特别是对老旧城区和地势低洼区域实施排水管网升级换代，同时配套建设应急排水泵站与智慧调蓄设施，提升极端天气应对能力。

结论

城市排水系统作为保障城市生命线工程的重要组成，其内涝风险评估是提升城市抵御极端气候能力的核心环节。本文从城市排水系统运行现状出发，系统梳理了影响其承灾能力的主要因素，构建了内涝风险评估的理论框架与技术路径，并通过典型城市案例验证了模型的适用性与科学性。研究表明，城市内涝是多因素综合作用的结果，需要在技术、管理、规划等方面形成联动机制，以实现从“灾后救助”向“灾前预警”的根本转变。未来，应进一步加强排水系统数据的动态获取能力与模型的实时分析能力，推动海绵城市理念与智慧城市技术的深度融合，实现城市排水系统抗涝能力的持续提升，为城市安全可持续发展提供有力支撑。

参考文献：

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