基于Arcgis的地塊年徑流總量控制率指標(biāo)分解研究

摘要：指出了年徑流總童控制率作為海綿城市建設(shè)的核心指標(biāo)，如何科學(xué)合理地將其分解到各個(gè)地塊，是推進(jìn)海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一?；跒I江新城現(xiàn)狀，選取有代表性的評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用Arccgis模型進(jìn)行單因子海綿城市建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)，采用層次分析法明確各因子分配權(quán)重，綜合分析得到了各地塊海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)。通過(guò)與不同用地類(lèi)型年徑流總童控制率構(gòu)建映射關(guān)系，經(jīng)反復(fù)調(diào)整得到了最終的地塊年徑流控制率指標(biāo)分解結(jié)果。該成果滿(mǎn)足規(guī)劃目標(biāo)，對(duì)指導(dǎo)濱江新城各地塊海綿城市建設(shè)具有重要的實(shí)際價(jià)值。

關(guān)鍵詞：年徑流總童控制率;ARMS模型;指標(biāo)分解;海緯城市;地塊

中圖分類(lèi)號(hào)：F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2020）04-0158-05

1 引言

自2013年習(xí)近平總書(shū)記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上提出建設(shè)海綿城市的倡導(dǎo)以來(lái)，全國(guó)各地掀起了建設(shè)海綿城市的綠色發(fā)展熱潮[1]。為促進(jìn)城市良性水文循環(huán)，切實(shí)達(dá)到“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”的海綿城市建設(shè)目標(biāo)，如何合理高效的將海綿城市建設(shè)方針落地，將建設(shè)指標(biāo)由整體分解到地塊層面，進(jìn)而指導(dǎo)城市海綿體建設(shè)，成為眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)之一[2]。

年徑流總量控制率作為海綿城市建設(shè)中最為核心的指標(biāo)，是明確地塊層面海綿設(shè)施建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)[3，4]。該指標(biāo)的確定需要同時(shí)考量城市規(guī)劃層面的要求以及地塊自然本底條件因素對(duì)其的影響。本文選取永州市濱江新城作為研究區(qū)域，通過(guò)運(yùn)用Arcgis模型綜合分析城市規(guī)劃要素與自然環(huán)境要素對(duì)地塊海綿城市建設(shè)的影響，構(gòu)建多因子綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算得到各地塊海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)，以此為指導(dǎo)成功實(shí)現(xiàn)了地塊層面的年徑流總量控制率指標(biāo)分解，為海綿城市建設(shè)提供有效的技術(shù)支撐[5～7]。

2 研究區(qū)概況

永州市濱江新城位于永州市中心城市的中部區(qū)域，是永州市“南北聯(lián)城、向東發(fā)展”戰(zhàn)略下構(gòu)建的城市發(fā)展新區(qū)。規(guī)劃建設(shè)范圍北臨冷水灘區(qū)城南大道，南接零陵區(qū)泉南高速，西至湘江，東至陽(yáng)明大道，總規(guī)劃面積32.26km²。

規(guī)劃區(qū)地處亞熱帶溫潤(rùn)地區(qū)，多年平均氣溫為17.9℃，多年平均降雨量1484.9mm，年內(nèi)降雨分布不均，夏季高溫多雨，3～8月降雨雨量占全年的68.75%。規(guī)劃區(qū)地勢(shì)整體南高北低、東高西低，現(xiàn)狀建成區(qū)范圍較小，湘江沿岸有大面積平原，東部區(qū)為連綿的山體，中間丘陵盆地相間，局部呈現(xiàn)喀斯特地貌特點(diǎn)（圖1）。

本文采用Arcgis模型軟件對(duì)濱江新城的自然空間格局和城市規(guī)劃空間進(jìn)行綜合考量，實(shí)現(xiàn)地塊層面的年徑流總量控制率指標(biāo)分解，指引進(jìn)一步的城市建設(shè)，將為全面提升濱江新城生態(tài)文明建設(shè)水平，貫徹國(guó)家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)理念，構(gòu)建濱江宜居新城提供強(qiáng)大助力。

3 研究方法

為確保地塊年徑流總量控制率分解結(jié)果的科學(xué)性與可靠性，本文在綜合考量各地塊屬性和空間要素的基礎(chǔ)上，篩選有效性指標(biāo)，采用Arcgis模型對(duì)各個(gè)有效性指標(biāo)進(jìn)行單因子分級(jí)評(píng)價(jià)，運(yùn)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)多因子綜合疊置分析得到各地塊海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)。基于規(guī)劃區(qū)整體的控制率要求，構(gòu)建各用地類(lèi)型徑流控制率區(qū)間，并與適宜性指數(shù)建立映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在地塊層面的初步分解。依據(jù)規(guī)劃區(qū)指標(biāo)的目標(biāo)值和各地塊具體情況，進(jìn)一步調(diào)整地塊指標(biāo)，使得分解結(jié)果更具落地性（圖2）。

3.1 整體年徑流總量控制率指標(biāo)確定

依據(jù)住建部發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，永州市濱江新城位于徑流控制分區(qū)第Ⅲ區(qū)，年徑流總量控制范圍為75%≤α≤85%?；跒I江新城為新建城區(qū)，區(qū)域定位較高、生態(tài)本底較好，具有良好的海綿城市建設(shè)潛力，控制率目標(biāo)取78%。地塊年徑流總量控制率分解后，各地塊指標(biāo)值按面積加權(quán)后應(yīng)大于等于78%。

3.2 評(píng)價(jià)因子篩選

本文將地塊年徑流總量控制率的主要影響要素劃分為自然要素適宜性指標(biāo)和規(guī)劃要素適宜性指標(biāo)兩大類(lèi)，依據(jù)從當(dāng)?shù)孬@取的資料，自然要素適宜性指標(biāo)選用3類(lèi)，分別為：高程、坡度和濱水空間;規(guī)劃要素適宜性指標(biāo)選用四類(lèi)，分別為土地利用類(lèi)型、建筑密度、綠地率和容積率。通常情況下，規(guī)劃要素中還應(yīng)考慮海綿建設(shè)情況為新建、改建和更新等情況，但考慮到濱江新城為新城區(qū)，現(xiàn)狀建成區(qū)面積較小且主要為近期建成，差異性較小，故本文將海綿建設(shè)情況這一要素在年徑流總量控制率初步分解后的調(diào)整過(guò)程中再進(jìn)行，而不納入因子分析部分。本次采用的適宜性指標(biāo)介紹如下。

3.2.1 自然要素適宜性指標(biāo)

（1）高程：本文采用DEM柵格數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，濱江新城城區(qū)主要地勢(shì)較為平坦，城區(qū)東部片區(qū)有較多的丘陵和山地，可以認(rèn)為柵格的高程點(diǎn)越大，建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性越差。

（2）坡度：本文采用DEM柵格數(shù)據(jù)開(kāi)展地形的坡度分析，城市規(guī)劃場(chǎng)地豎向通常坡度較小，較大的坡度會(huì)增加工程量和建設(shè)的難度。

（3）濱水空間：本文以規(guī)劃河道數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)，水體作為海綿城市建設(shè)的重要調(diào)蓄要素，水體本身是行而有效的雨洪行泄通道，水體岸線(xiàn)也是重要的水生態(tài)系統(tǒng)，水體兩岸通常為海綿城市建設(shè)的良好區(qū)域，離水體的直線(xiàn)距離越近，則建設(shè)條件越好。

3.2.2 規(guī)劃要素適宜性指標(biāo)

（1）土地利用類(lèi)型：本文以控規(guī)的土地利用類(lèi)型作為研究的基礎(chǔ)，不同用地類(lèi)型對(duì)于年徑流總量控制率有著不同的要求，一般認(rèn)為公園綠地類(lèi)、公建和居住類(lèi)等用地的年徑流總量控制率較高，而物流倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)類(lèi)用地的指標(biāo)值則較低。

（2）建筑密度：指建筑物的基底面積總和與占用地面積之比，本文從控規(guī)中獲取建筑密度數(shù)據(jù)用于本次研究.建筑密度越大，則可用于建設(shè)綠色設(shè)施的面積越小，海綿城市的可建設(shè)區(qū)域范圍越小。

（3）綠地率：指地塊內(nèi)綠地面積與規(guī)劃建設(shè)用地面積之比，本文從控規(guī)中獲取綠地率數(shù)據(jù)用于本次研究。綠地率作為海綿城市建設(shè)的重要要素，是下凹式綠地、生物滯留設(shè)施等綠色設(shè)施建設(shè)的重要區(qū)域。

（4）容積率：指地塊上的總建筑面積與凈用地面積之比，本文從控規(guī)中獲取容積率數(shù)據(jù)用于本次研究。容積率越高，則說(shuō)明地塊的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度相應(yīng)越高，相應(yīng)的海綿城市建設(shè)的空間和難度會(huì)相應(yīng)提升。

3.3 單因子海綿城市建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)

依據(jù)篩選的評(píng)價(jià)性指標(biāo)因子特性，除用地類(lèi)型以外，其余評(píng)價(jià)因子均采用六分段評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展單因子評(píng)價(jià)，各因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1、2。

3.4 多因子綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用Arcgis模型對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子開(kāi)展多因子綜合評(píng)價(jià)，首先需要明確各因子指標(biāo)權(quán)重。因子權(quán)重的確定目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上依賴(lài)于專(zhuān)家學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)。層次分析法作為基于專(zhuān)家打分法為基礎(chǔ)的一種多目標(biāo)決策分析方法，通過(guò)構(gòu)建多層次評(píng)估指標(biāo)體系，分層評(píng)估，得到符合一致性檢驗(yàn)的權(quán)重分配結(jié)果，在河湖健康、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、生態(tài)敏感性方面該方法均有較多的應(yīng)用[8～10]。

本文采用層次分析法，將評(píng)價(jià)因子構(gòu)建三層評(píng)估指標(biāo)體系，采用專(zhuān)家打分的方式構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算得到各因子權(quán)重分配系數(shù)，運(yùn)用ARCGIS疊置分析模塊將不同因子分值進(jìn)行加權(quán)平均，得到海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)（表3）。

3.5 地塊年徑流總量控制率分解

依據(jù)規(guī)劃區(qū)整體年徑流總量控制率目標(biāo)值，確定各地塊指標(biāo)分布區(qū)間，并將其與求得的海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)構(gòu)建映射關(guān)系，即可得到不同地塊年徑流總量控制率初步分解結(jié)果?？紤]到海綿城市對(duì)不同用地類(lèi)型建設(shè)要求的不同，本文對(duì)不同用地類(lèi)型的年徑流總量控制率采用分類(lèi)映射的方式，確保初步分解結(jié)果滿(mǎn)足實(shí)際要求。

得到初步分解結(jié)果后，對(duì)具有特殊要求的建設(shè)地塊分解結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，例如本文中前期因多數(shù)地塊尚未開(kāi)發(fā)沒(méi)有將海綿建設(shè)和改造情況納入因子評(píng)估，此時(shí)就需要適當(dāng)降低已建地塊的指標(biāo)分解成果。通過(guò)對(duì)分解后的控制率指標(biāo)與目標(biāo)值做比較，進(jìn)行反復(fù)調(diào)整后得到最終成果。

4 研究結(jié)果

4.1 海綿城市建設(shè)適宜性單因子評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)第三節(jié)確定的各指標(biāo)因子進(jìn)行分級(jí)評(píng)估，評(píng)估結(jié)果如圖3所示。

4.2 因子權(quán)重分析結(jié)果

依據(jù)上文構(gòu)建的三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)造判斷矩陣，專(zhuān)家打分后的結(jié)果見(jiàn)表4～6，該結(jié)果符合一致性檢驗(yàn)，說(shuō)明指標(biāo)權(quán)重分配結(jié)果有效，最終計(jì)算得到的各因子權(quán)重見(jiàn)圖4。

運(yùn)用Arcgis模型的疊置分析模塊，對(duì)單因子評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)估，得到基于柵格的海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)分布圖，進(jìn)一步對(duì)柵格進(jìn)行處理，計(jì)算得到各地塊平均海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)分布見(jiàn)圖5。

由圖5可知：經(jīng)過(guò)多因子綜合評(píng)價(jià)，海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)分布在[3.24，9.99]之間，查詢(xún)地塊屬性后可知經(jīng)過(guò)柵格處理后，各地塊指數(shù)分布區(qū)間為[4.19，9.99]。對(duì)比濱江新城土地利用規(guī)劃圖可知：海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)高值主要集中于非建設(shè)用地，其次是公建和居住用地，符合實(shí)際情況，可以認(rèn)為本文得到的結(jié)果基本可靠。

4.3 不同用地類(lèi)型分類(lèi)映射分析結(jié)果

綜合濱江新城規(guī)劃區(qū)年徑流總量控制率78%的目標(biāo)，以及國(guó)內(nèi)海綿城市建設(shè)對(duì)不同地塊年徑流總量分布的要求，本文將占地面積較大的用地類(lèi)型A、B、R、G1和G2以及控制率宜取低值的用地類(lèi)型W、H4（當(dāng)?shù)責(zé)o工業(yè)用地，否則也應(yīng)選取進(jìn)去）單獨(dú)設(shè)置映射區(qū)間如表7。

將各用地類(lèi)型的映射區(qū)間與對(duì)應(yīng)的海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)區(qū)間構(gòu)建映射關(guān)系，即可得到地塊年徑流總量控制率的初步分解結(jié)果。適當(dāng)降低已建成地塊的分解結(jié)果，并對(duì)總體年徑流控制率進(jìn)行計(jì)算校核，校核結(jié)果為78.3%，滿(mǎn)足78%的控制要求，說(shuō)明最終分解的地塊年徑流控制率成果可以用于指導(dǎo)實(shí)際建設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

以Arcgis模型軟件為基礎(chǔ)，綜合評(píng)估了濱江新城各特征因子的海綿城市建設(shè)適宜性，以層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重分析，并進(jìn)一步計(jì)算得到了各地塊海綿城市建設(shè)適宜性指數(shù)，通過(guò)構(gòu)建合理的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了地塊年徑流總量控制率的有效分解。結(jié)果表明：指標(biāo)分解方法具有明確的理論和物理基礎(chǔ)，降低了指標(biāo)分解的主觀性，提升了科學(xué)性，是一種可靠的指標(biāo)分解方法，可以用于指導(dǎo)海綿城市建設(shè)。

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收稿日期：2020-01-03

作者簡(jiǎn)介：王建金（1992-），男，碩士，主要從事市政工程規(guī)劃及防洪排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。