高密度沿海地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與適應(yīng)性規(guī)劃策略*
——以深圳灣地區(qū)為例

陳碧琳 孫一民 李穎龍

0 引 言

沿海城市是人口密集、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)豐富的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，氣候變化增加了海平面上升、風(fēng)暴降雨增強(qiáng)及土地沉降等不確定因素[1]，日益加劇的洪澇風(fēng)險(xiǎn)給沿海城市帶來極大威脅。沿海城市的洪澇類型分為風(fēng)暴潮或地震導(dǎo)致的海岸洪水、超過河道荷載的河流洪水及極端暴雨引發(fā)的城市積澇[2]。其中，風(fēng)暴潮洪水涉及潮位、風(fēng)場和土地覆蓋糙率等多致災(zāi)因子[3]。綜合考慮多個(gè)致災(zāi)要素，進(jìn)行沿海地區(qū)城市空間的洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，有助于識(shí)別城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)的范圍與強(qiáng)度，為決策者提供更精準(zhǔn)的空間信息反饋，對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、提升城市空間應(yīng)對(duì)風(fēng)暴潮洪澇災(zāi)害的韌性水平和適應(yīng)能力具有積極的理論和現(xiàn)實(shí)作用。

現(xiàn)有的洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究漸成體系，多數(shù)研究以人口和經(jīng)濟(jì)[4]衡量單一致災(zāi)因子或承災(zāi)體的洪澇風(fēng)險(xiǎn)。目前尚缺乏沿海高密度城市空間的實(shí)證探索，鮮有量化城市空間物理要素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。由于洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理與城市空間理論聯(lián)系不足，缺少洪澇災(zāi)害實(shí)證研究的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)支撐，難以采取相應(yīng)規(guī)劃干預(yù)手段提升城市空間的洪澇適應(yīng)能力。因此，本文試圖構(gòu)建基于城市韌性與洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理的理論聯(lián)系與評(píng)估框架，展開深圳灣地區(qū)實(shí)證研究；選取1713號(hào)臺(tái)風(fēng)“天鴿”疊加天文大潮和24 h極端暴雨的復(fù)合情景，評(píng)價(jià)該地區(qū)城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和適應(yīng)能力；識(shí)別洪澇風(fēng)險(xiǎn)特征，挖掘降低風(fēng)險(xiǎn)與提升適應(yīng)能力的機(jī)會(huì)窗口，進(jìn)而提出增強(qiáng)高密度沿海城市洪澇韌性的規(guī)劃設(shè)計(jì)策略。

1 文獻(xiàn)回顧

韌性理論將城市理解為復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，通過風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和提供適應(yīng)性解決方案改進(jìn)傳統(tǒng)洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理模式，提升城市的適應(yīng)能力?；陧g性理論，具有高洪澇韌性的城市受極端洪澇事件影響較小，能及時(shí)有效地抵御、吸收和適應(yīng)洪澇災(zāi)害的沖擊，保護(hù)和恢復(fù)其基本結(jié)構(gòu)和功能[2]。傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理方法著重抵御已知威脅；韌性風(fēng)險(xiǎn)管理則通過預(yù)測來適應(yīng)潛在威脅，接受風(fēng)險(xiǎn)帶來的不確定性和系統(tǒng)失效[5]。

基于城市韌性的洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理采取“危險(xiǎn)性—暴露度—脆弱性”（hazard-exposure-vulnerability，簡稱H—E—V）分析框架[6]。危險(xiǎn)性指災(zāi)害對(duì)人類、財(cái)產(chǎn)或環(huán)境造成的損害；暴露度指處在風(fēng)險(xiǎn)中的元素，包括道路、土地利用、建筑物等城市空間物質(zhì)要素及社會(huì)-經(jīng)濟(jì)要素；脆弱性指不同災(zāi)害主體在給定災(zāi)害強(qiáng)度下所顯示出的特征和后果。風(fēng)險(xiǎn)（R，即risk）是危險(xiǎn)性（H，即hazard）、暴露度（E，即exposure）和脆弱性（V，即vulnerability）的函數(shù)（式1），此函數(shù)得到發(fā)展并被引入適應(yīng)能力（AC，即adaptive capacity）協(xié)同城市韌性與風(fēng)險(xiǎn)管理[8]（式2）。

目前大量基于H—E—V框架的研究結(jié)合水動(dòng)力學(xué)模型、計(jì)算機(jī)科學(xué)與地理信息系統(tǒng)，復(fù)合考慮多致災(zāi)因子情況下災(zāi)害主體的復(fù)雜性。朗高（Longo）等以水動(dòng)力數(shù)據(jù)為危險(xiǎn)性因子，以建成區(qū)路網(wǎng)分布情況為暴露度因子，以路網(wǎng)和建筑物預(yù)期損失值為脆弱性因子，評(píng)估愛倫堡河流洪水風(fēng)險(xiǎn)[9]；呂海敏（Lyu）等模擬廣州地鐵系統(tǒng)的暴雨淹沒情景，計(jì)算降雨強(qiáng)度等危險(xiǎn)性信息、地鐵線網(wǎng)密度等暴露度信息、地鐵線網(wǎng)接近度等脆弱性信息的總體內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)[7]。

路網(wǎng)拓?fù)涮匦躁P(guān)系到城市要素的流動(dòng)，土地利用類型和布局涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素的分配，兩者的空間特征和結(jié)構(gòu)分布會(huì)深刻影響洪澇風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性、暴露度、脆弱性及城市應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的適應(yīng)能力[10]?；谖ｋU(xiǎn)性、暴露度、脆弱性和適應(yīng)能力選取二級(jí)指標(biāo)，從而建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)量化體系。

洪澇危險(xiǎn)性評(píng)估常用淹沒范圍和水深來區(qū)分危險(xiǎn)性程度[11-12]。風(fēng)暴潮的淹沒范圍和深度模擬涉及多個(gè)數(shù)據(jù)集，包括水深與陸地高程、城市下墊面、臺(tái)風(fēng)、降雨與潮位變化等。

暴露度評(píng)估一般選取路網(wǎng)、建筑和地圖興趣點(diǎn)（point of interest，簡稱POI）等不同類型承災(zāi)體的空間密度為二級(jí)指標(biāo)。如高超等將受淹的各土地利用面積作為海平面上升暴露度指標(biāo)之一[13]；張新龍等以各省公路密度衡量全國未來極端高溫情景下的公路暴露度[14]；鄭穎生等將局地尺度的各類型POI密度作為高溫暴露度空間指標(biāo)[15]。

脆弱性評(píng)估則選取路網(wǎng)中介中心性及土地利用脆弱性等級(jí)作為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。艾?。ˋydin）等和顏文濤等以街道鏈路中介中心性測度路網(wǎng)脆弱性[16-17]；自然資源局發(fā)布的海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則 第1部分：風(fēng)暴潮》劃分了不同土地利用類型在風(fēng)暴潮災(zāi)害中的脆弱性等級(jí)[18]，李夢雅（Li）等在浙江省玉環(huán)縣臺(tái)風(fēng)潮水淹沒模擬中也以土地利用類型區(qū)分其脆弱性等級(jí)[19]。

適應(yīng)能力評(píng)估通常以步行可達(dá)性和應(yīng)急避難場所數(shù)目為細(xì)化指標(biāo)?？焖偈枭⒑驮O(shè)置應(yīng)急避難場所被認(rèn)為是城市應(yīng)對(duì)風(fēng)暴潮、海嘯等海洋災(zāi)害的重要措施[20]，常用步行范圍內(nèi)避難場所數(shù)量來度量風(fēng)暴潮適應(yīng)能力[19]。根據(jù)深圳市氣象災(zāi)害公眾防御指引，臺(tái)風(fēng)和暴雨期間居民應(yīng)減少室外逗留，遠(yuǎn)離大樹、廣告牌、電線桿等戶外危險(xiǎn)區(qū)域，避免進(jìn)入地鐵、車庫和地下商場等地下設(shè)施[21]，因此，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮與極端降雨等氣象災(zāi)害的應(yīng)急避難場所選取應(yīng)以大型公共場館、學(xué)校、酒店旅社等室內(nèi)場所為主。

綜上，韌性理論完善了城市洪澇災(zāi)害管理體系，通過分析風(fēng)險(xiǎn)組合，識(shí)別暴露在危險(xiǎn)中的脆弱性因子；基于合理的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，以城市路網(wǎng)和土地利用等物質(zhì)空間要素作為災(zāi)害和適應(yīng)主體，提供有針對(duì)性的適應(yīng)性解決方案，從而挖掘洪澇韌性城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法和策略。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

臺(tái)風(fēng)“天鴿”導(dǎo)致珠江口地區(qū)水位超過歷史極值，風(fēng)暴潮引起的增水幅度、潮水位及破壞強(qiáng)度遠(yuǎn)超200 a堤防防御能力[22]。相比近年來影響深圳的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“山竹”，“天鴿”雖影響時(shí)間和范圍較小，但極大風(fēng)速更大，爆發(fā)性更強(qiáng)[23]。其中心向珠江口移動(dòng)時(shí)與深圳的最近距離約82 km，登陸點(diǎn)距深圳僅90 km左右。臺(tái)風(fēng)期間重疊天文大潮，伴隨24 h 50 a連續(xù)降雨，因此本文選取此極端不利氣候條件來評(píng)估深圳灣地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 研究區(qū)域

深圳灣地區(qū)位于珠江口東岸深圳灣流域北部，陸地研究范圍南臨深圳灣，東至新洲路，西北以北環(huán)大道為界，面積約94 km2（圖1）。自1979年至今40多年間，該區(qū)域地勢低洼、人口密集，歷經(jīng)大規(guī)模填海造地和快速城市化進(jìn)程，是高密度高集群高洪澇風(fēng)險(xiǎn)的沿海城市建成區(qū)。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 study scope

2.2 數(shù)據(jù)來源

基于H—E—V框架和韌性理論，將深圳灣地區(qū)城市空間要素的洪澇風(fēng)險(xiǎn)分解為危險(xiǎn)性、暴露度、脆弱性和適應(yīng)能力4部分（表1）。各指標(biāo)信息均以1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)（World Geodetic System-1984 Coordinate System，簡稱WGS-84）為水平基準(zhǔn)，以平均海平面為高程基準(zhǔn)，采用通用橫墨卡托格網(wǎng)系統(tǒng)北半球第49投影帶（Universal Transverse Mercator Grid System—Zone 49N，簡稱UTM-49N）為投影坐標(biāo)系。

表1 深圳灣城市空間要素的洪澇風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)類型及來源Tab.1 flood risk data types and sources of urban spatial elements in Shenzhen Bay Area

3 城市空間風(fēng)暴潮洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架

3.1 構(gòu)建城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

以H—E—V框架危險(xiǎn)性、暴露度、脆弱性和韌性理論的適應(yīng)能力要素為理論框架，耦合路網(wǎng)和土地利用等城市空間物理要素，推導(dǎo)出城市空間在洪澇風(fēng)險(xiǎn)中的識(shí)別特征，進(jìn)而構(gòu)建城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表2）。

表2 城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 urban spatial flood risk assessment index system

第一，高危險(xiǎn)性片區(qū)受到潮、洪、澇的沖擊，承受高潮水位頂托與河流洪水、城區(qū)低洼處積澇、淹沒影響范圍廣的壓力。因此，城市空間洪澇危險(xiǎn)性通過城區(qū)洪澇淹沒程度呈現(xiàn)，以給定水文條件的復(fù)合情景模擬下淹沒范圍和淹沒水深值為二級(jí)指標(biāo)。

第二，高暴露度片區(qū)往往是面臨洪澇挑戰(zhàn)的具有高密度路網(wǎng)和城市功能組團(tuán)的城市建成區(qū)。因此，城市空間洪澇暴露度選取路網(wǎng)和土地利用要素的分布與聚集情況作為一級(jí)指標(biāo)。與土地利用單一功能區(qū)劃分相比，POI數(shù)據(jù)具有樣本量大，空間粒度精細(xì)等特點(diǎn)[29]，故分別以路網(wǎng)密度和工作（辦公與工業(yè)）、居住、設(shè)施（商業(yè)與公共服務(wù)）的POI密度為二級(jí)指標(biāo)。

第三，高脆弱性片區(qū)存在城市藍(lán)綠系統(tǒng)不連貫、對(duì)路網(wǎng)干道穿行依賴度高、沿海用地類型脆弱性等級(jí)高的問題。因此，城市空間洪澇脆弱性表現(xiàn)為路網(wǎng)與土地利用的空間特性，路網(wǎng)特性和土地利用類型為脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。路網(wǎng)脆弱性與拓?fù)涮匦韵嚓P(guān)，高中介中心性街道自適應(yīng)能力較低，脆弱性較高[16]；不同土地利用類型可藉由經(jīng)驗(yàn)值確定脆弱性等級(jí)，藍(lán)綠系統(tǒng)脆弱性較低，居住和設(shè)施用地脆弱性較高[19]。

第四，低適應(yīng)能力片區(qū)面臨避難場所分布不均、疏散通路可達(dá)性低、部分城市功能受損的困境。城市空間洪澇適應(yīng)能力包括風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生前的準(zhǔn)備和計(jì)劃能力、風(fēng)險(xiǎn)期間的應(yīng)急反應(yīng)能力和風(fēng)險(xiǎn)過后的恢復(fù)和轉(zhuǎn)型能力[30]，故將洪澇災(zāi)時(shí)和災(zāi)后的適應(yīng)能力作為一級(jí)指標(biāo)。道路網(wǎng)絡(luò)是重要的城市生命線系統(tǒng)，去除洪澇淹沒的受損鏈路得到支撐城市生命線的新路網(wǎng)系統(tǒng)。耦合上述路網(wǎng)1 km步行范圍局部連通性，將體育館、展覽館等室內(nèi)大型公共場館、學(xué)校、旅社等POI 密度作為洪澇災(zāi)時(shí)適應(yīng)能力二級(jí)指標(biāo)，反映洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)步行可達(dá)的室內(nèi)安全避難場所數(shù)量；災(zāi)后恢復(fù)能力以該路網(wǎng)的全局連通性和未被淹沒的工作、居住和設(shè)施POI密度作為二級(jí)指標(biāo)，觀察災(zāi)后短時(shí)間內(nèi)研究區(qū)域能否維持日常生活和恢復(fù)物質(zhì)空間流通。

3.2 制定城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施路徑

上述指標(biāo)涉及不同數(shù)據(jù)源、量綱和分析方法，因此有必要制定城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施路徑（圖2），梳理各要素層的分析過程，進(jìn)而將各項(xiàng)指標(biāo)整合到統(tǒng)一的評(píng)價(jià)框架，綜合呈現(xiàn)評(píng)估結(jié)果。

圖2 城市空間洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施路徑Fig.2 pathways of urban spatial flood risk assessment

第一，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：收集數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況補(bǔ)充缺漏信息，糾正錯(cuò)誤，去除重復(fù)數(shù)據(jù)。然后通過地理配準(zhǔn)和空間校正將數(shù)據(jù)整合至GIS平臺(tái)進(jìn)行地理信息空間化，得到下一步分析的預(yù)處理數(shù)據(jù)文件。

第二，各要素層的情景模擬和空間分析：危險(xiǎn)性評(píng)估采用情景模擬方法（圖3），基于丹麥DHI公司開發(fā)的Mike21二維水動(dòng)力模塊，建立2017年8月22日0時(shí)至23日23時(shí)深圳灣地區(qū)淹沒模擬模型。首先生成海陸研究區(qū)域的非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，定義陸地邊界和開邊界。然后分別結(jié)合上述網(wǎng)格與地形、土地覆蓋糙率和臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)生成面文件。

暴露度、脆弱性和適應(yīng)能力評(píng)估采取空間分析方法（圖4）。暴露度評(píng)估基于GIS核密度分析得到路網(wǎng)和各功能類型POI的暴露程度；脆弱性評(píng)估分別基于sDNA[31]的中介中心度和土地利用類型風(fēng)暴潮脆弱性等級(jí)展示城市空間脆弱性程度；適應(yīng)能力評(píng)估則在洪澇淹沒圖基礎(chǔ)上，斷開被淹沒鏈路，得到受損后的路網(wǎng)?；趕DNA和GIS，關(guān)聯(lián)應(yīng)急避難場所POI與路網(wǎng)1 km局部連通性，以此為要素計(jì)數(shù)次數(shù)（population）計(jì)算避難場所的核密度；通過sDNA得到路網(wǎng)全局連通性，GIS核密度分析得到未被淹沒的各功能類型POI空間分布情況，進(jìn)而分別獲取風(fēng)暴潮災(zāi)時(shí)和災(zāi)后的適應(yīng)能力情況。

圖4 空間分析所需路網(wǎng)、POI、土地利用數(shù)據(jù)集Fig.4 data sets of road network, POI and land use for spatial analysis

第三，各要素層二級(jí)指標(biāo)等級(jí)劃分：判別指標(biāo)是否屬于分類數(shù)據(jù)，分類數(shù)據(jù)按等距法分級(jí)，否則采用自然斷點(diǎn)法分級(jí)，將所有二級(jí)指標(biāo)按低、較低、較高、高的程度分為1、2、3、4級(jí)。通過等級(jí)劃分將不同量綱的指標(biāo)因子統(tǒng)一至相同的評(píng)價(jià)框架。

第四，基于GIS的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)柵格運(yùn)算：在GIS中建立研究范圍的30 m×30 m的漁網(wǎng)矢量圖，空間關(guān)聯(lián)二級(jí)指標(biāo)的等級(jí)值至漁網(wǎng)圖單元格。對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)公式（1）和（2）運(yùn)算，即基于H—E—V框架的洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（R1）及耦合適應(yīng)能力的洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（R2）。

4 深圳灣地區(qū)風(fēng)暴潮洪澇風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1 危險(xiǎn)性分析

深圳灣地區(qū)全域洪澇淹沒影響范圍較大，約有24.6%地面淹沒水深超過0.5 m，集中在沿海岸片區(qū)，分散于城區(qū)低洼處積澇點(diǎn)。在洪澇演進(jìn)過程中（圖5），臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮洪水溢流，潮水涌入陸地。至23日6時(shí)，水深＞1 m的洪水面積達(dá)到峰值，約6.8 km2。之后伴隨長時(shí)間降雨，洪澇危險(xiǎn)性逐步由澇水主導(dǎo)。由于潮位高于雨水排?？冢?.11 m）[24]導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)的失效，城區(qū)內(nèi)形成多個(gè)0.5 ～ 1 m的積澇點(diǎn)。

持續(xù)東南向大風(fēng)使大量海水涌入珠江口，造成深圳灣內(nèi)海水堆積。風(fēng)暴增水與天文大潮水位疊加，沿岸水位增至4.8 m，超過現(xiàn)狀200 a堤圍標(biāo)準(zhǔn)。部分海灣凹岸轉(zhuǎn)折急促，海面潮差增大，形成最高9 m的高潮位點(diǎn)，大沙河河口因而出現(xiàn)河流洪水。沿海片區(qū)淹沒水深超過0.5 m，是洪水淹沒最嚴(yán)重的區(qū)域。

長時(shí)間極端暴雨給深圳灣建成區(qū)帶來內(nèi)澇挑戰(zhàn)。深圳灣地區(qū)中東部地勢平坦，地形坡降不明顯，澇水在重力作用下向低洼片區(qū)積聚；西部地形起伏較大，積澇點(diǎn)主要集中在大小南山山腳處。

結(jié)合深圳洪澇積水點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)[32]⑥，實(shí)際積澇點(diǎn)淹沒深度介于0.3 ～ 1 m，沿海岸淹沒深度為0.4 ～ 1 m，深圳赤灣站23日11時(shí)高潮位達(dá)2.55 m（超過2.50 m警戒潮位），浪高達(dá)3 ～ 4.5 m⑦。對(duì)模擬和實(shí)際的危險(xiǎn)性結(jié)果進(jìn)行擬合優(yōu)度分析，模擬淹沒深度稍高于實(shí)際積水深度，總體擬合優(yōu)度較好（自變量系數(shù)為1.783，判定系數(shù)R2為0.927 3），說明此次復(fù)合情景模擬的淹沒深度值能較為準(zhǔn)確地反映深圳灣地區(qū)洪澇危險(xiǎn)性水平。

4.2 暴露度分析

深圳灣地區(qū)作為高度建成區(qū)，其空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)生態(tài)滲透、多組團(tuán)多中心、高度集聚的分布特征。工作、居住和設(shè)施等維持日常生活的POI空間分布與路網(wǎng)系統(tǒng)具有較高的一致性（圖6）。

圖6 深圳灣地區(qū)路網(wǎng)與土地利用洪澇暴露度評(píng)估Fig.6: flood exposure assessment of road network and land use in Shenzhen Bay Area

除大小南山、港口碼頭外，路網(wǎng)暴露度水平分布較為均衡，路網(wǎng)密度一般介于7.5 ～ 11.5 km/ km2。高暴露度路網(wǎng)集中在研究區(qū)域中部，即蛇口海上世界以東至沙河西路區(qū)域，局部分散在東部，路網(wǎng)密度達(dá)到11.5 ～ 15.1 km/ km2。其中，蛇口街道、超級(jí)總部基地、車公廟等片區(qū)地勢低洼且臨近海灣，風(fēng)暴潮可能給這些區(qū)域帶來更高的市政損失和維護(hù)成本。

各功能POI的暴露度水平分布則呈現(xiàn)分散式集中的多中心特點(diǎn)，這些城市主要功能聚集在蛇口街道、后海中心區(qū)、高新園和車公廟4個(gè)地區(qū)。這些區(qū)域被城市公園綠地等生態(tài)空間分隔，內(nèi)部各功能高度混合，職住平衡水平較高，公共配套較為完善，POI密度可達(dá)38 ～ 51個(gè)/ km2。

4.3 脆弱性分析

深圳灣地區(qū)高脆弱性區(qū)域沿海岸線分布，體現(xiàn)為低冗余度、高穿行度的濱海城市干道和部分濱海及積澇點(diǎn)的高脆弱性等級(jí)用地（圖7）。

圖7 深圳灣地區(qū)路網(wǎng)與土地利用洪澇脆弱性評(píng)估Fig.7 flood vulnerability assessment of road network and land use in Shenzhen Bay Area

路網(wǎng)形態(tài)具有城市干道串聯(lián)多組團(tuán)街道系統(tǒng)的空間特點(diǎn)。各組團(tuán)內(nèi)路網(wǎng)中介中心度較為均勻，脆弱性較低。穿行度的壓力集中在東西向主干道上，從南到北依次為濱海大道、南海大道、白石路、深南大道。這些高穿行度的道路一旦失效，沒有足夠的替代路徑，致使區(qū)域內(nèi)東西交通聯(lián)系受阻，與之關(guān)聯(lián)的鏈路可達(dá)性也受到影響。

土地利用表現(xiàn)出生態(tài)廊道嵌入城市功能用地的布局特征。居住、商業(yè)和公用設(shè)施等高脆弱性用地約占總用地面積的36.5%，主要布局在蛇口街道、后海、月亮灣大道、白石洲和車公廟片區(qū)。研究區(qū)域內(nèi)海岸帶藍(lán)綠生態(tài)系統(tǒng)不連貫，中東部以深圳灣公園和紅樹林保護(hù)區(qū)為主，脆弱性較低；西部存在較高開發(fā)強(qiáng)度的高脆弱性用地，洪澇災(zāi)損較大。

4.4 適應(yīng)能力分析

研究區(qū)域總體路網(wǎng)適應(yīng)能力較低，受淹鏈路多為主干道，如濱海大道全段、白石路和深南大道局部，全局連通性較低；而土地利用和功能布局的適應(yīng)性良好，城市功能在淹沒模擬中并未受大幅影響，包括深圳灣公園在內(nèi)的城市生態(tài)空間起到了吸收洪、潮和調(diào)蓄雨水的作用（圖8）。

圖8 深圳灣地區(qū)洪澇適應(yīng)能力分析Fig.8 analysis of flood adaptive capacity in Shenzhen Bay Area

在風(fēng)暴潮期間考察應(yīng)急避難場所的分布密度和可達(dá)性可知：一方面，這些場所分布不均衡，在西北部和中部分布不足；另一方面，避難場所與路網(wǎng)聯(lián)系不夠緊密，相當(dāng)一部分場所并未布局在通達(dá)性較高的路徑上，因此它們的步行可達(dá)性較弱。

分析風(fēng)暴潮過后的路網(wǎng)通達(dá)性和各功能類型POI密度可見：一方面，整體路網(wǎng)全局通達(dá)性較低，不利于維持城市生命線的運(yùn)行；另一方面，蛇口海上世界、后海中心區(qū)等內(nèi)部組團(tuán)采取小街密路的空間形式，路網(wǎng)局部通達(dá)性良好。與淹沒前相比，各功能類型POI密度的降幅僅為6%左右，有利于城市活動(dòng)在短時(shí)間小范圍內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.5 洪澇風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

集成各要素指標(biāo)層可見：在深圳灣地區(qū)，危險(xiǎn)性主要沿海灣展開，分散在城區(qū)內(nèi)部地勢低洼的區(qū)域；暴露度集中在城區(qū)中部的開發(fā)強(qiáng)度較大的地塊；脆弱性突出表現(xiàn)在穿行度較高的主干道沿線；適應(yīng)能力最佳的中部區(qū)域呈現(xiàn)路網(wǎng)通達(dá)性強(qiáng)、功能復(fù)合配置的特征（圖9）。

圖9 深圳灣地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Fig.9 assessment of flood risk in Shenzhen Bay Area

深圳灣地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)散布在沿海岸線區(qū)域和低洼積澇點(diǎn)。將適應(yīng)能力納入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可發(fā)現(xiàn)適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計(jì)措施在提升城市韌性、降低洪澇風(fēng)險(xiǎn)所發(fā)揮的重要作用，如深圳灣公園等城市藍(lán)綠空間通過調(diào)蓄洪水和澇水、增加地表糙率、減少徑流，降低了沿海岸的危險(xiǎn)性和脆弱性；后海片區(qū)通過合理密化路網(wǎng)、促進(jìn)工作、居住和設(shè)施的土地利用功能混合、配置可達(dá)性良好的應(yīng)急避難場所等手段，緩解了研究區(qū)域中部及沿海灣建成區(qū)的洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

5 城市空間適應(yīng)性規(guī)劃策略

通過梳理臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮與極端暴雨對(duì)深圳灣地區(qū)造成的洪澇風(fēng)險(xiǎn)沖擊，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，分別通過降低危險(xiǎn)性、降低暴露度、降低脆弱性和提高適應(yīng)能力，對(duì)這些片區(qū)提出城市空間適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對(duì)策略（圖10）。

圖10 應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮與極端降雨的城市空間適應(yīng)性策略Fig.10 urban spatial solutions adaptive to flood storm surge and extreme rainfall

第一，高危險(xiǎn)性片區(qū)的適應(yīng)性規(guī)劃策略。針對(duì)潮水和洪水問題，建立外海、內(nèi)灣、河口處硬性（海堤、防波堤、隔板）與軟性（紅樹林、濕地、灘涂、沙灘、珊瑚礁）混合式基礎(chǔ)防御設(shè)施的風(fēng)暴潮屏障[33]；針對(duì)城區(qū)暴雨積澇問題，構(gòu)建分散式立體化的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，如下凹式綠地、雨水廣場、透水鋪裝和屋頂花園等，在高密度建成區(qū)有效控制雨水徑流和解決用地短缺問題[34]；針對(duì)洪澇影響范圍廣的問題，采取基于自然的解決方案，多領(lǐng)域多尺度綜合應(yīng)對(duì)災(zāi)害挑戰(zhàn)，提供社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益[35]。

第二，高暴露度片區(qū)的適應(yīng)性規(guī)劃策略。多尺度空間規(guī)劃干預(yù)手段覆蓋城市、片區(qū)、街區(qū)、建筑及場地，采取適宜的技術(shù)手段在不同空間尺度管理洪澇風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)從粗放到精細(xì)化的設(shè)計(jì)范式適應(yīng)性轉(zhuǎn)型[36]。對(duì)低洼的道路系統(tǒng)，將其地面標(biāo)高抬升至洪澇水位以上或通過三維豎向設(shè)計(jì)建設(shè)立體步行網(wǎng)絡(luò)；對(duì)高暴露度的城市功能組團(tuán)，運(yùn)用備用和模塊化設(shè)計(jì)優(yōu)化功能布局，將受洪澇沖擊的功能模塊設(shè)置為靈活的多用場所[37]。

第三，高脆弱性片區(qū)適應(yīng)性規(guī)劃策略。針對(duì)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施中斷問題，恢復(fù)藍(lán)綠空間防災(zāi)韌性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[38]，將紅樹林保護(hù)區(qū)、深圳灣公園等碧道建設(shè)逐步拓展到西海岸；針對(duì)高中介中心性干道問題，遵循緊湊高效的精明營建理念[39]，合理加密城市路網(wǎng)以增加冗余度；針對(duì)沿海高脆弱性用地問題，采取用地預(yù)留、土地收購和生態(tài)修復(fù)等土地利用管控方法，在持續(xù)存量更新進(jìn)程中控制高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的無序開發(fā)，降低沿海空間脆弱性[40]。

第四，低適應(yīng)能力片區(qū)適應(yīng)性規(guī)劃策略。在高密度城市環(huán)境中完善防災(zāi)規(guī)劃，增加步行可達(dá)的避難場所數(shù)量，形成合理的避難空間布局和可達(dá)可識(shí)別的應(yīng)急疏散路徑；此外，需強(qiáng)化土地利用功能復(fù)合，確保市民在洪澇災(zāi)害期間維持工作和生活。

6 結(jié)論

沿海城市洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子日益復(fù)雜，需要深入研究風(fēng)險(xiǎn)管理及相應(yīng)的規(guī)劃干預(yù)措施。本文綜合運(yùn)用洪澇情景模擬的水動(dòng)力學(xué)模型、城市空間形態(tài)計(jì)量方法、GIS數(shù)據(jù)集成和可視化技術(shù)，對(duì)深圳灣地區(qū)在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和極端降雨情況下的洪澇風(fēng)險(xiǎn)和適應(yīng)能力進(jìn)行量化評(píng)價(jià)?；诔鞘许g性理論，以城市空間作為災(zāi)害適應(yīng)主體，將洪澇風(fēng)險(xiǎn)解構(gòu)為危險(xiǎn)性、暴露度、脆弱性和適應(yīng)能力，通過分析得到如下結(jié)論：

第一，“危險(xiǎn)性—暴露度—脆弱性—適應(yīng)能力”的評(píng)價(jià)框架及多源指標(biāo)數(shù)據(jù)的介入分析，有助于理解高密度沿海城市地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性。該框架突破過去洪澇淹沒危險(xiǎn)性制圖的單一研究方法，結(jié)合城市形態(tài)要素的空間分布和特性，多維度、多層面動(dòng)態(tài)地解構(gòu)洪澇風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜成因，從而有針對(duì)性地對(duì)不同要素層提出城市空間適應(yīng)性策略。

第二，危險(xiǎn)性分析展現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮期間城市沿海地區(qū)受到潮、洪高水位的巨大威脅，驗(yàn)證了僅依賴高標(biāo)準(zhǔn)剛性工程手段難以應(yīng)對(duì)洪水不確定因素；長時(shí)間極端暴雨持續(xù)影響了廣大低洼的建成區(qū)，排水管網(wǎng)的失效啟示了應(yīng)以更具彈性的雨水調(diào)蓄手段應(yīng)對(duì)內(nèi)澇問題。

第三，暴露度分析呈現(xiàn)了深圳灣地區(qū)路網(wǎng)與城市功能的空間分異，體現(xiàn)了分散式集中的特點(diǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注高密度高集群片區(qū)的危險(xiǎn)性程度，采取多尺度空間韌性規(guī)劃降低其暴露度。

第四，脆弱性分析暴露了深圳灣地區(qū)在路網(wǎng)配置和土地利用布局方面洪澇韌性考慮不足，即城市藍(lán)綠生態(tài)系統(tǒng)不連續(xù)、東西向城市干道依賴度高、高危險(xiǎn)區(qū)域用地脆弱性等級(jí)較高。

第五，適應(yīng)能力分析從災(zāi)害期間和之后2個(gè)階段凸顯了完善應(yīng)急疏散和避難場所規(guī)劃、建立高效緊湊的街道網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)復(fù)合土地利用等韌性規(guī)劃設(shè)計(jì)方法對(duì)降低沿海城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的可行性。

綜上，本文試圖構(gòu)建城市空間評(píng)價(jià)框架識(shí)別當(dāng)前存在的洪澇風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)，通過情景模擬和空間分析識(shí)別洪澇災(zāi)害的成因、演進(jìn)和影響，從而有針對(duì)性地提出城市空間規(guī)劃措施，尋求高密度沿海城市應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的適應(yīng)性轉(zhuǎn)型機(jī)遇，使洪澇韌性城市空間形態(tài)的研究走向更可操作落實(shí)的層面。

注釋：

① 深圳灣地區(qū)陸地DEM選取日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu) （JAXA）發(fā)布的30 m分辨率的全球數(shù)字表面模型開放數(shù)據(jù)集：ALOS World 3D -30 m DEM（2006—2011），其獲取路徑為：https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/aw3d30/.

② 由國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://mds.nmdis.org.cn/）獲取15分辨率的GEBCO數(shù)據(jù)（2020），基于GIS通過克里金插值法加密得到30 m分辨率的深圳灣海深值。

③ 由全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)（https://www.webmap.cn/main.do?method=index）獲取30 m分辨率的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)（2010） 。

④ 深圳臺(tái)風(fēng)網(wǎng)：http://tf.121.com.cn/index.html.

⑤ 高德開放平臺(tái)：https://lbs.amap.com/.

⑥ 根據(jù)深圳市水務(wù)局《深圳市深圳河灣流域綜合治理方案》、深圳市政府?dāng)?shù)據(jù)開放平臺(tái)（https://opendata.sz.gov.cn/data/dataSet/toDataDetails/29200_01403147#）及深圳市氣候中心《2017年8月深圳市氣候影響評(píng)價(jià)》獲取洪潮點(diǎn)、積澇點(diǎn)的水位數(shù)據(jù)，部分缺失數(shù)據(jù)基于GIS通過克里金插值法進(jìn)行估值補(bǔ)充。

⑦ 由國家海洋預(yù)報(bào)臺(tái)官方微博發(fā)布的頭條文章《強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“天鴿”即將登陸珠江口到陽江一帶 沿海浪大潮高要注意！》（https://card.weibo.com/article/m/show/id/2309404143826875862569）獲取浪高數(shù)據(jù)。

圖表來源：

圖1：作者基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS(2019)4342號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖和深圳市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為粵S(2018)02-68號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖繪制

圖2-10：作者繪制

表1-2：作者繪制