城市雨洪韌性評(píng)價(jià)及應(yīng)對(duì)策略研究
——以上海市靜安區(qū)為例

茍愛(ài)萍，呂慧如，王旭陽(yáng)，王江波

（1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418；2.上海市奉賢區(qū)機(jī)關(guān)事務(wù)管理中心，上海 201499；3.南京工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，江蘇 南京， 211816）

0 引言

城市是人和自然共生的場(chǎng)所［1］。近年來(lái)，氣候極端變化正在成為全球性的問(wèn)題，在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，以溫暖化為特征的全球氣候變化已是公認(rèn)的事實(shí)，是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。氣候變化通過(guò)對(duì)水文循環(huán)和自然生態(tài)系統(tǒng)的直接影響，以及對(duì)地形地貌的間接影響增加雨洪災(zāi)害發(fā)生的概率。溫度升高，影響水文循環(huán)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致冰川消融［2］、海平面上升、水循環(huán)加劇，使降雨量增加［3］，水文極值事件發(fā)生概率提高，打破區(qū)域水資源分布格局和區(qū)域水量［4］，城市的內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生概率上升。城市化進(jìn)程加快，數(shù)量眾多的自然植被和水域被硬質(zhì)地面替代，改變了城市下墊面，影響城市自身的調(diào)蓄系統(tǒng)，使城市積水區(qū)域增加，城市內(nèi)澇更加嚴(yán)重。對(duì)環(huán)境造成破壞，對(duì)居民出行造成極大不便，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生城市人口傷亡，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失［5］，導(dǎo)致城市更加脆弱?！丁笆奈濉鄙鷳B(tài)保護(hù)監(jiān)測(cè)規(guī)劃》提出要重視運(yùn)用基于自然的解決方案適應(yīng)氣候變化，從而提出適應(yīng)和減緩氣候變化影響的對(duì)策建議。城市是一個(gè)不斷變化的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)遇到長(zhǎng)期的高壓力的沖擊時(shí)，城市及有可能崩潰停滯［6］。韌性的概念最早運(yùn)用于工程領(lǐng)域，來(lái)表示系統(tǒng)在受到外界壓力后恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的能力［7］，后來(lái)生態(tài)領(lǐng)域也借用此概念［8］，來(lái)描述主體在擾動(dòng)消失后，可以在不同狀態(tài)下存續(xù)的能力［9］。韌性經(jīng)歷了工程韌性、生態(tài)韌性和社會(huì)韌性發(fā)展，21 世紀(jì)初學(xué)者們將其運(yùn)用在自然災(zāi)害領(lǐng)域［10］，用韌性的概念表示城市受到氣候變化的影響后，恢復(fù)到原來(lái)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定狀態(tài)的能力［8］。

已有學(xué)者用“承洪能力”來(lái)表示城市在遭受極端降水侵害后的承受能力以及復(fù)原能力［11］，是韌性理念在雨洪管理方面的創(chuàng)新應(yīng)用，近年來(lái)較多的應(yīng)用于雨洪的可持續(xù)管理方面。雨洪韌性關(guān)注于城市遭受極端降水后的承受能力以及恢復(fù)能力，承襲韌性的概念，雨洪韌性同樣包含工程韌性、生態(tài)韌性和社會(huì)韌性。工程雨洪韌性是防洪工程等物理性的結(jié)構(gòu)對(duì)雨洪的抵抗性［12］，生態(tài)雨洪韌性是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨洪的適應(yīng)與調(diào)節(jié)，社會(huì)韌性主要指社會(huì)政策及公共方面的對(duì)雨洪的反映力。Bertilsson 等考慮了3個(gè)主要的驅(qū)動(dòng)因素來(lái)評(píng)價(jià)雨洪韌性，即排水系統(tǒng)抵抗和持續(xù)提供服務(wù)的能力、城市從雨洪災(zāi)害中恢復(fù)的能力以及城市系統(tǒng)疏散洪水并恢復(fù)正常運(yùn)作的能力；并用空間化城市防洪彈性指數(shù)（SFRESI）的多標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)對(duì)防洪彈性進(jìn)行建模和空間化，對(duì)雨洪韌性進(jìn)行評(píng)價(jià)［13］。Schelfaut等提出機(jī)構(gòu)間相互作用、洪水風(fēng)險(xiǎn)的聯(lián)系和洪水建模工具3 個(gè)層面，將所有利益攸關(guān)方的參與和自下而上的參與視為雨洪韌性提升與管理的重要因素［14］。國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)雨洪韌性的理論進(jìn)行了解釋與分析，并且構(gòu)建了雨洪韌性評(píng)價(jià)方法。許濤等以中國(guó)超過(guò)200 個(gè)城市為研究對(duì)象，利用相關(guān)性分析得出，內(nèi)澇的彈性強(qiáng)弱分布呈現(xiàn)空間集群狀態(tài)，長(zhǎng)三角地區(qū)城市內(nèi)澇彈性較強(qiáng)［15］。通過(guò)分析雨洪韌性在城市設(shè)計(jì)的微觀、中觀、宏觀3個(gè)尺度上的作用，并且以案例介紹了空間布局、場(chǎng)地設(shè)計(jì)中韌性理念的運(yùn)用［16］。靜安區(qū)路網(wǎng)、管網(wǎng)非常復(fù)雜，城鎮(zhèn)化程度極高，雨水管網(wǎng)數(shù)據(jù)難以獲取，對(duì)于此類(lèi)情況，許多學(xué)者對(duì)管網(wǎng)難以獲取的地區(qū)雨洪過(guò)程，采取多種辦法進(jìn)行模擬。楊東等將管網(wǎng)的排水能力等效下滲考慮，對(duì)陜西省西咸新區(qū)內(nèi)澇積水過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，并且對(duì)雨水井等效排水法（RIA）、僅在道路上等效排水法（CIR）、在所有區(qū)域等效排水和降雨率折現(xiàn)方法4 種等效排水法進(jìn)行模擬［17］。杜佳鍇等對(duì)廣州市城鎮(zhèn)化較高的獵德涌流域的城市雨洪進(jìn)行模擬比較，模擬發(fā)現(xiàn)降雨減少法、增加下滲法以及管網(wǎng)概化法與有管網(wǎng)情況模擬的結(jié)果相關(guān)程度較高，其中增加下滲法相關(guān)性最高［18］。綜上，目前學(xué)者針對(duì)無(wú)管網(wǎng)資料地區(qū)比較多采用的方法可以概括為管網(wǎng)概化法、削減降水法以及增加下滲法。

本文采用增加下滲法，通過(guò)對(duì)城市雨洪淹沒(méi)區(qū)進(jìn)行模擬分析，評(píng)價(jià)城市雨洪韌性，并依據(jù)不同的韌性程度，對(duì)城市應(yīng)對(duì)水安全規(guī)劃設(shè)計(jì)提出策略，以城市的自我調(diào)蓄能力為基礎(chǔ)，從生態(tài)雨洪韌性方面出發(fā)，通過(guò)提出針對(duì)性的生態(tài)策略，使城市通過(guò)自身系統(tǒng)的調(diào)蓄能力，提升城市對(duì)雨洪的抵御、吸收和再利用，對(duì)雨洪進(jìn)行彈性適應(yīng)，從而減小城市內(nèi)澇對(duì)城市造成的破壞。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

上海市靜安區(qū)的總面積約為36.82km2，處于上海中心城區(qū)，城市化水平高，下墊面情況復(fù)雜，橫跨蘇州河兩岸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近百年來(lái)，上海有超過(guò)300 條河流消失，減少的水域面積約10.46km2，水面率下降3.61%［19］。由于河流的水系結(jié)構(gòu)被破壞，致使河網(wǎng)對(duì)雨水的調(diào)蓄能力減弱，并且靜安區(qū)是上海的中心城區(qū)，建筑與人口都比較密集，由于是老城區(qū)，地勢(shì)坑洼處較多，且由于城市建設(shè)下墊面不透水性增加，阻礙雨水下滲，同時(shí)具有典型的熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)［20，21］。這些因素之間相互作用，導(dǎo)致靜安區(qū)的部分區(qū)域尤其是道路雨洪期間積水嚴(yán)重，影響居民生活。

本文的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來(lái)源于NASA地球科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)站（https：//nasadaacs.eos.nasa.gov），分辨率12.5m；降雨數(shù)據(jù)來(lái)源于DB31_T -1043 -2017_暴雨強(qiáng)度公式與設(shè)計(jì)雨型標(biāo)準(zhǔn)（上海市地方標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算所得；土地分類(lèi)使用數(shù)據(jù)來(lái)源于地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工 程（https：//data.casearth.cn），數(shù) 據(jù) 精 度 為2m［22］，土壤類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于地理科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)（https：//www.csdn.store），數(shù)據(jù)精度為30m；其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料主要來(lái)源于《上海市水利志》《上海市氣象志》《上海統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》以及上海市水務(wù)局、上海市氣象局官網(wǎng)。

1.2 研究方法

1.2.1 SCS模型

本文采用對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)依賴較少的SCS（Soil Conservation Service）模型，在宏觀尺度上對(duì)靜安區(qū)的雨洪淹沒(méi)情況、雨洪廊道情況、以及河流水域的安全緩沖區(qū)進(jìn)行分析。SCS 模型是1954 年美國(guó)農(nóng)業(yè)部水土保持局為了估算水土保持中徑流［23］情況，而開(kāi)發(fā)的適用小流域的水文模型［24］。隨著后來(lái)研究的深入，學(xué)者們進(jìn)行了改良，可以用來(lái)研究雨水徑流、土壤的侵蝕、研究土地利用情況等。SCS 模型將下墊面的土地利用方式、土壤類(lèi)型及濕潤(rùn)程度考慮進(jìn)來(lái)，具有操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明確的特點(diǎn)，所需數(shù)據(jù)量少的同時(shí)模擬精度較高，適合于資料缺乏的地區(qū)。本文中SCS模型以GIS 的空間處理工具為輔助，進(jìn)行空間徑流的可視化分析與拓展［25］，計(jì)算公式為：

水平衡方程：

假設(shè)一：

由公式（1）、（2）可得：

式（1）—（3）中：P 為降水總量（mm）；F為降水事件中降水實(shí)際入滲量（mm）；Q 為實(shí)際發(fā)生的地表徑流量（mm）；Ia為降水的初損量（mm）；S為流域當(dāng)時(shí)的潛在最大入滲量（mm）。

假設(shè)二：

式中：λ 是一個(gè)區(qū)域系數(shù)，取決于下墊面情況和氣候因素的影響。原模型開(kāi)發(fā)部門(mén)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況推薦使用Ia＝0.2S，由于經(jīng)驗(yàn)公式中的λ 是一個(gè)變量，具有不確定性。上海地區(qū)的平均下滲量比美國(guó)的少一半，因此本研究的初損Ia應(yīng)當(dāng)根據(jù)上海地區(qū)的實(shí)際降雨下滲情況進(jìn)行修正。賀寶根等以上海郊區(qū)農(nóng)田作為研究對(duì)象，利用SCS 模型進(jìn)行模擬，認(rèn)為λ值取0.05 時(shí)誤差較小［26］。劉蘭嵐對(duì)上海中心城區(qū)的λ 取值進(jìn)行多次試算，得出結(jié)論：AMCI時(shí)，λ ＝0.03；AMCII 時(shí)，λ ＝0.08；AMCIII 時(shí)，λ ＝0.2［27］。高習(xí)偉采用2000 年上海地區(qū)的降雨資料、徑流數(shù)據(jù)以及土地利用情況等三項(xiàng)要素進(jìn)行測(cè)算，認(rèn)為λ 值在0.07 時(shí)具有較高的模擬精度［23］。由于靜安區(qū)處于上海中心城區(qū)，土壤為中等濕潤(rùn)，本文認(rèn)為Ia＝0.08S 比較合理，可以使產(chǎn)流誤差的標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較小。

將λ ＝0.08 代入可得：

通過(guò)無(wú)綱量參數(shù)CN推導(dǎo)S可得：

式中：CN 是描述降雨徑流關(guān)系的參數(shù)，其理論取值范圍在0—100 之間。一般來(lái)說(shuō)，同一降雨條件下，某流域下墊面徑流產(chǎn)生量越大，CN 值也越大。CN值的影響因素為前期土壤濕潤(rùn)程度、水文土壤組和土地利用類(lèi)型三大要素。

根據(jù)文獻(xiàn)敘述以及研究區(qū)域的降水條件和氣候狀況，得到上海市靜安區(qū)土壤為中等濕潤(rùn)程度。上海的土壤類(lèi)型地表為人工土，其余以黏土類(lèi)為主。根據(jù)地理科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所周慧珍經(jīng)數(shù)字化編輯成ARC/INFO COVERAGE 格式的數(shù)字化產(chǎn)品，得出上海靜安區(qū)以城市硬化地面和石灰性沖積土等土壤類(lèi)型構(gòu)成為主，滲透性較弱，水分可以自然下滲的地表面積有限，因此本研究區(qū)域的水文土壤組為D 組。根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合土地利用類(lèi)型，將研究區(qū)劃分為植被覆蓋區(qū)、水域、不透水面和未利用地［28］。并利用納什系數(shù)進(jìn)行率定，確定研究區(qū)的CN值（表1）。

表1 研究區(qū)的CN值Table 1 CN value of study area

1.2.1 雨洪韌性分析

首先，根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀地形特征，提取一級(jí)主要廊道、二級(jí)次要廊道以及極端降水時(shí)出現(xiàn)的三級(jí)毛細(xì)廊道，三大不同級(jí)別的潛在雨洪廊道，對(duì)雨洪廊道進(jìn)行分析與模擬；結(jié)合河流現(xiàn)狀及其他湖泊等各種水系，結(jié)合防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)河流水域的安全緩沖區(qū)進(jìn)行分析；運(yùn)用SCS 模型進(jìn)行降雨徑流轉(zhuǎn)化，基于ArcGIS工具建立雨洪淹沒(méi)模型，進(jìn)行雨洪淹沒(méi)區(qū)的范圍定位和積水深度確定，對(duì)現(xiàn)狀雨洪韌性進(jìn)行分析。

雨洪廊道的分析與模擬：以地面高程數(shù)據(jù)、填洼分析數(shù)據(jù)、流向柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將提取的雨水廊道進(jìn)行劃分，通過(guò)GIS 平臺(tái)的要素折點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)工具捕捉河流線段的終點(diǎn)，確定雨洪徑流戰(zhàn)略點(diǎn)的位置，得到雨洪廊道控制網(wǎng)絡(luò)圖。

雨洪淹沒(méi)區(qū)的范圍定位和積水深度確定：本研究將研究區(qū)域劃分為55 個(gè)子匯水區(qū)，利用DB31_T-1043 -2017_暴雨強(qiáng)度公式與設(shè)計(jì)雨型標(biāo)準(zhǔn)（上海市地方標(biāo)準(zhǔn)），計(jì)算靜安區(qū)每小時(shí)降雨強(qiáng)度（表2），公式如下：

表2 上海市不同雨水重現(xiàn)期下的暴雨強(qiáng)度Table 2 Rainstorm intensity in different rainwater recurrence periods in Shanghai

式中：q為設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度（L/（s·hm2））；p 為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）；t為降雨歷時(shí)（min）。

靜安區(qū)屬于上海中心城區(qū)，中心城區(qū)目前管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇，但根據(jù)《靜安區(qū)海綿城市規(guī)劃》（2018—2035）中表述，現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)建設(shè)較早，大部分排水系統(tǒng)采用1 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，與總體規(guī)劃要求中心城區(qū)達(dá)到5 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，存在明顯差距。并且靜安區(qū)位于上海市市的盆底位置，該區(qū)域的絕大部分地面高程均低于蘇州河的正常水位（約3m），所以該區(qū)的徑流排入蘇州河較為困難［29］。本文利用增加下滲法，將管網(wǎng)及區(qū)域內(nèi)其他河網(wǎng)儲(chǔ)水等納入排水系統(tǒng)，將其等效于1 年一遇的徑流量，在計(jì)算3 個(gè)重現(xiàn)期徑流量后，減去1 年一遇的SCS 計(jì)算出的徑流量，通過(guò)SCS 模型計(jì)算與ArcGIS 模擬，得到5 年、20 年、100 年3 種重現(xiàn)期下的淹沒(méi)分布圖。

河流水域安全緩沖區(qū)分析：本文參考相關(guān)文獻(xiàn)和規(guī)范，對(duì)緩沖區(qū)范圍取6m、30m、60m 3 個(gè)數(shù)據(jù)級(jí)別，利用鄰域分析對(duì)河流水域數(shù)據(jù)進(jìn)行多環(huán)緩沖分析。并通過(guò)鑲嵌、重分類(lèi)、疊加后得到最終的河流水域安全緩沖區(qū)分析圖。

1.2.3 雨洪韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

層次分析法（AHP）是在面對(duì)復(fù)雜的決策問(wèn)題時(shí)，將問(wèn)題分解成不同的組成因素，然后按照因素間的相互隸屬和影響關(guān)系進(jìn)行分層，定性與定量結(jié)合，對(duì)難以完全定量的系統(tǒng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)［28］。模糊綜合評(píng)價(jià)（PCE）是將模糊的現(xiàn)象進(jìn)行量化，建立模糊集合進(jìn)行運(yùn)算評(píng)價(jià)。本研究通過(guò)構(gòu)建AHP -FCE綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)影響雨洪韌性的因子進(jìn)行量化，構(gòu)建指標(biāo)體系（表3），使用AHP對(duì)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定，最后采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)相關(guān)的因子進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)［28］。以雨洪韌性評(píng)價(jià)作為目標(biāo)層（R）以及5 個(gè)準(zhǔn)則層（A）、15 個(gè)指標(biāo)層（B）共同構(gòu)成3個(gè)層級(jí)的指標(biāo)體系（表3），用以評(píng)價(jià)場(chǎng)地雨洪風(fēng)險(xiǎn)程度。

表3 雨洪韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)模型Table 3 Hierarchical structure model of rain and flood toughness evaluation index system

2 結(jié)果及分析

2.1 雨洪韌性格局

上海市靜安區(qū)雨洪韌性格局包括雨洪廊道的分析與模擬、雨洪淹沒(méi)區(qū)范圍定位和積水深度確定以及河流水域的安全緩沖區(qū)分析3 個(gè)方面，構(gòu)建多層次、連續(xù)完整的網(wǎng)絡(luò)。

雨洪廊道分析與模擬。根據(jù)雨洪廊道控制網(wǎng)絡(luò)圖（圖1），通過(guò)模擬數(shù)值的調(diào)整從研究區(qū)域中提取出55 條雨洪徑流廊道，其中一級(jí)主要廊道2 條、二級(jí)次要廊道13 條、三級(jí)毛細(xì)廊道40 條（表4）。由圖1 可知，雨洪一級(jí)廊道分布在共和新路街道滬太路到老滬太路。二級(jí)廊道分布較廣，容納三級(jí)廊道的溢流，主要調(diào)節(jié)中小型雨水，北部的二級(jí)雨洪廊道分布在彭浦鎮(zhèn)北部；中部廊道分布在共和新路到大寧路，芷江西路、普善路、恒豐北路附近；南部的二級(jí)廊道經(jīng)過(guò)江寧路街道，天目西路西路街道和石門(mén)二路街道，塘沽路、天潼路附近。三級(jí)廊道分布較廣，呈樹(shù)狀徑流網(wǎng)絡(luò)，主要用來(lái)匯聚雨洪。由圖2 可知，雨洪主要戰(zhàn)略區(qū)有兩個(gè)，一個(gè)位于彭浦鎮(zhèn)北部，另一個(gè)位于彭浦鎮(zhèn)南部、大寧路街道南部以及共和新路街道的西北部；雨洪戰(zhàn)略區(qū)有7 個(gè)，靜安區(qū)南部分散有5 個(gè)次要戰(zhàn)略區(qū)，彭浦鎮(zhèn)北部有一個(gè)次要戰(zhàn)略區(qū)，大寧路街道北部分散有一個(gè)次要戰(zhàn)略區(qū)；多個(gè)雨洪控制戰(zhàn)略點(diǎn)，戰(zhàn)略點(diǎn)分布較廣，主要分布在幸福創(chuàng)智園，康寧路—場(chǎng)中路、錦江都城附近，走馬塘三泉路、大寧路、運(yùn)城路道路上，以及大寧路883 弄、共和新路1725 弄居住區(qū)公共空間和閘北公園、大寧公園綠地空間，要重點(diǎn)對(duì)戰(zhàn)略點(diǎn)所在部分加強(qiáng)雨洪管理。

圖1 雨洪廊道控制網(wǎng)絡(luò)Figure 1 Rain and flood corridor control network

圖2 雨洪戰(zhàn)略區(qū)分析Figure 2 Analysis of rain and flood strategic area

表4 雨洪廊道網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建Table 4 Rainstorm corridor network construction

雨洪淹沒(méi)區(qū)的范圍定位和確定。通過(guò)GIS模擬分析，得到5 年、20 年、100 年3 個(gè)重現(xiàn)期下的淹沒(méi)分布圖（圖3—5）。路緣高度一般為0.1—0.15m，超過(guò)0.1m 對(duì)行人出行造成困難；積水深度在0.25-0.35m時(shí)汽車(chē)可能熄火，積水深度在0.45m左右時(shí)，積水達(dá)到成人膝蓋處，行人難以行走，且對(duì)兒童生命安全造成威脅。根據(jù)對(duì)居民生活的影響程度將淹沒(méi)等級(jí)分為0—0.1m、0.1—0.25m、0.25—0.45m、大于0.45m共4 個(gè)等級(jí)。積水深度大的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)高，并根據(jù)其與衛(wèi)星地圖等判斷雨洪風(fēng)險(xiǎn)集中區(qū)域。在5 年重現(xiàn)期下便出現(xiàn)淹沒(méi)斑塊的，該些區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)較大。5 年重現(xiàn)期下，積水點(diǎn)散布在彭浦鎮(zhèn)、大寧路街道、靜安寺街道、曹家渡街道。20 年重現(xiàn)期與5 年重現(xiàn)期相比，原有積水面積擴(kuò)大，深度加深。出現(xiàn)新的積水點(diǎn)，與5 年重現(xiàn)期下相比，新增了滬太支路與江場(chǎng)西路交叉口位置、嶺南小區(qū)一號(hào)樓東邊、華發(fā)華潤(rùn)靜安府南府及祥騰財(cái)富廣場(chǎng)、709媒體園區(qū)內(nèi)部、大寧八一坊內(nèi)部、石門(mén)二路輔路麗都新貴人行道、上海市第六十中學(xué)內(nèi)部。相比于20 年重現(xiàn)期，100 年重現(xiàn)期新增普善路與中興路交叉路口積水點(diǎn)、鐵路附近番瓜弄小區(qū)少量積水點(diǎn)、葉文漢校徽陳列館后大片硬質(zhì)場(chǎng)地上有少量小于10mm積水點(diǎn)、柳營(yíng)新路319 小路5 號(hào)樓8 號(hào)樓沿柳營(yíng)路有大面積但小于10mm的積水。

圖3 5 年重現(xiàn)期雨洪淹沒(méi)分析Figure 3 Analysis of rain and flood inundation in five-year return period

圖4 20 年重現(xiàn)期雨洪淹沒(méi)分析Figure 4 Analysis of rain and flood inundation in 20-year return period

圖5 100 年重現(xiàn)期雨洪淹沒(méi)分析Figure 5 Analysis of rain and flood inundation in the return period of one hundred years

綜合3 個(gè)重現(xiàn)期下淹沒(méi)分布圖可以看出，彭浦鎮(zhèn)和大寧路街道積水點(diǎn)較多且面積較大，集中于北部和西南部，居住區(qū)公共空間如平陸路99 號(hào)、原平路383 弄、大寧路883 弄等；商業(yè)公共空間如永和路118 弄、大寧國(guó)際商業(yè)廣場(chǎng)等；濱水公共空間如走馬塘、彭越浦河周邊；場(chǎng)中路、汶水路等道路；貨運(yùn)火車(chē)站廣場(chǎng)有少量積水點(diǎn)；綠地空間如大寧郁金香公園等積水情況較為嚴(yán)重。整體來(lái)說(shuō)，靜安區(qū)積水點(diǎn)散布較廣，基本集中在公共活動(dòng)空間；相比來(lái)說(shuō)，江寧路街道內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。

對(duì)人群活動(dòng)、場(chǎng)地建設(shè)情況等因素進(jìn)行衡量，并結(jié)合模擬結(jié)果，實(shí)地對(duì)具有代表性的雨洪淹沒(méi)區(qū)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)樂(lè)業(yè)公寓、蘇州河光復(fù)路—長(zhǎng)安西路區(qū)段濱水空間、天目中路—共和新路交叉口橋下道路、中鐵·中環(huán)時(shí)代廣場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查（表5）。樂(lè)業(yè)公寓存在問(wèn)題有：地面鋪裝硬質(zhì)鋪裝為主，路面存在凹凸不平現(xiàn)象；綠化種植品種較少，未能選取雨洪針對(duì)性強(qiáng)的植物進(jìn)行合理配置；無(wú)景觀水體。蘇州河光復(fù)路—長(zhǎng)安西路區(qū)段濱水空間存在問(wèn)題有：地面鋪裝以硬質(zhì)鋪裝為主，兩側(cè)空地都被機(jī)動(dòng)車(chē)占據(jù)；植物種植情況方面，植物緩沖帶寬度窄，植物配置雜亂無(wú)序，未形成良好的濱水植物景觀；活動(dòng)場(chǎng)地方面沒(méi)有與公園和蘇州河景觀形成應(yīng)對(duì)雨洪的空間布局；駁岸缺乏生態(tài)景觀效益與空間活力。天目中路—共和新路交叉口橋下道路存在問(wèn)題有：地面鋪裝以道路瀝青硬質(zhì)鋪裝為主，不透水性極強(qiáng)，易造成雨澇現(xiàn)象；植物種植方面，缺乏綠化景觀設(shè)計(jì)，場(chǎng)地給人生硬冰冷的感受；活動(dòng)場(chǎng)地方面，道路多有積水；道路空間緊鄰蘇州河駁岸，安全性有待提高。中鐵·中環(huán)時(shí)代廣場(chǎng)存在問(wèn)題有：地面鋪裝以硬質(zhì)鋪裝為主，極易蓄積雨水，造成地面濕滑；植物種植方面，廣場(chǎng)綠化布置簡(jiǎn)單，美觀性不足，植物種類(lèi)單一，不能消解攔截雨水；活動(dòng)場(chǎng)地未能提供相應(yīng)的休息服務(wù)設(shè)施；水景空間設(shè)置較多，未能發(fā)揮其景觀作用與雨洪適應(yīng)性作用。并且經(jīng)過(guò)對(duì)比驗(yàn)證靜安區(qū)降雨積水表現(xiàn)與模擬結(jié)果比較，具有比較高的相似性。

表5 典型積水點(diǎn)現(xiàn)狀分析Table 5 Analysis on the current situation of typical water accumulation points

河流水域安全緩沖區(qū)分析。靜安區(qū)共計(jì)有河道10 條、大型湖泊1 個(gè)，水域總面積約為56 萬(wàn)m2。由圖6 可知，靜安區(qū)水域的安全緩沖范圍沿河流和湖泊分布?；贕IS空間分析處理得到靜安區(qū)雨洪韌性空間格局分析圖（圖7—9）。由圖7—9 可知，靜安區(qū)區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)高，遭受雨水侵?jǐn)_的情況嚴(yán)重，其恢復(fù)到擾動(dòng)前的狀態(tài)更困難，故其雨洪韌性較低。淹沒(méi)深度較高的，對(duì)居民生活造成較大困擾，對(duì)場(chǎng)地造成較大損害，其雨洪韌性亦較低。靜安區(qū)雨洪韌性由雨洪廊道、河流水域安全緩沖區(qū)及雨洪淹沒(méi)區(qū)綜合構(gòu)成。雨洪空間風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域總體位于河流水系附近以及靜安區(qū)中北部，容易形成城市內(nèi)澇，雨洪安全性較低；中部及南部風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積較小且相對(duì)分散。

圖6 河流水域安全緩沖區(qū)分析Figure 6 Analysis of safety buffer zone in river waters

圖7 5 年重現(xiàn)期雨洪韌性格局Figure 7 Rain and flood toughness pattern in 5 -year return period

圖8 20 年重現(xiàn)期雨洪韌性格局Figure 8 Rain and flood toughness pattern in 20 -year return period

圖9 100 年重現(xiàn)期雨洪韌性格局Figure 9 Rain-flood toughness pattern in 100 -year return period

2.2 雨洪韌性評(píng)價(jià)

為了使權(quán)重系數(shù)的確定更加科學(xué)合理，邀請(qǐng)具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景的15 名高校專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)分并且全部收回，將評(píng)價(jià)因子權(quán)重導(dǎo)入YAAHP 軟件中，輸出模型準(zhǔn)則層次的判斷矩陣（表6—10）以及最終的目標(biāo)層權(quán)重計(jì)算結(jié)果（表11）。通過(guò)計(jì)算之后，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排序，得出最終結(jié)果。權(quán)重系數(shù)分別為水體設(shè)計(jì)（0.237 6）、豎向設(shè)計(jì)（0.211 4）、地面鋪裝（0.137 6）、植物種植（0.125 7）、雨洪管理設(shè)施（0.287 8）。從準(zhǔn)則層次來(lái)看，雨洪管理設(shè)施權(quán)重最高，其次為水體設(shè)計(jì)，植物種植權(quán)重則最小。從指標(biāo)層看，水體設(shè)計(jì)中水系格局和水系形態(tài)相較水體駁岸權(quán)重更高；豎向設(shè)計(jì)中，濱水豎向權(quán)重比道路豎向與廣場(chǎng)豎向高；地面鋪裝中鋪裝透水性能權(quán)重遠(yuǎn)高于鋪裝材質(zhì)選取及平整程度；植物防災(zāi)特性、植物生長(zhǎng)狀況、植物配置優(yōu)劣三者權(quán)重相差不大；雨洪管理設(shè)施中，雨洪管理設(shè)施布局權(quán)重高于雨水管理設(shè)施規(guī)模和銜接關(guān)系。

表6 水體設(shè)計(jì)判斷矩陣Table 6 Water body design judgment matrix

表7 豎向設(shè)計(jì)判斷矩陣Table 7 Vertical design judgment matrix

表8 植物種植判斷矩陣Table 8 Plant planting judgment matrix

表9 地面鋪裝判斷矩陣Table 9 Ground pavement judgment matrix

表10 雨洪管理設(shè)施判斷矩陣Table 10 Judgement matrix of rain and flood management facilities

表11 雨洪韌性規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)判斷矩陣Table 11 Evaluation and judgment matrix of rain and flood toughness planning and design

對(duì)雨洪韌性空間格局圖進(jìn)行分析，選取積水點(diǎn)應(yīng)依據(jù)人們對(duì)空間的使用情況以及該區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)程度，本文從居住空間、濱水空間、道路、廣場(chǎng)空間各選出有代表性的具體場(chǎng)所，樂(lè)業(yè)公寓20 世紀(jì)末建成，建成時(shí)間較早，現(xiàn)居住人口密集，小區(qū)道路坑洼問(wèn)題比較嚴(yán)重；蘇州河光復(fù)路—長(zhǎng)安西路區(qū)段濱水空間，歷史悠久，是居民休閑的主要活動(dòng)場(chǎng)所；天目中路與共和新路交叉口橋下空間，車(chē)行流量大，下雨積水點(diǎn)較多，有蚊蟲(chóng)滋生現(xiàn)象；中鐵·中環(huán)時(shí)代廣場(chǎng)，商業(yè)繁華，廣場(chǎng)為不透水鋪裝，下雨時(shí)有積水問(wèn)題。選取樂(lè)業(yè)公寓、蘇州河光復(fù)路—長(zhǎng)安西路區(qū)段濱水空間、天目中路與共和新路交叉口橋下空間以及中鐵·中環(huán)時(shí)代廣場(chǎng)4 個(gè)公共空間進(jìn)行雨洪韌性評(píng)價(jià)。之后按照李克特量表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況打分，得出雨洪韌性空間格局視角下城市公共空間規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)級(jí)結(jié)果（表12）。

表12 雨洪韌性評(píng)價(jià)等級(jí)表Table 12 Rain and flood toughness evaluation grade table

通過(guò)對(duì)4 個(gè)公共空間的雨洪韌性評(píng)價(jià)得到最終分?jǐn)?shù)：樂(lè)業(yè)公寓整體上雨洪安全性較差（0.387 4）、光復(fù)西路—長(zhǎng)安西路濱水空間為中等級(jí)（0.419 4）、天目中路—共和新路橋下道路空間為中等級(jí)（0.436 7）、中鐵·中環(huán)時(shí)代廣場(chǎng)為中等級(jí)（0.475 7）。該評(píng)價(jià)結(jié)果印證了SCS 模型模擬的雨洪韌性格局所得到的結(jié)果是基本準(zhǔn)確的，屬于韌性程度較低的場(chǎng)所，需要對(duì)該公共空間構(gòu)建進(jìn)行更新改造設(shè)計(jì)，從而增強(qiáng)對(duì)極端降水的應(yīng)對(duì)能力。

3 雨洪韌性提升策略

3.1 源頭削減措施

靜安區(qū)目前海綿城市建設(shè)集中在道路改造，靜安區(qū)海綿城市建設(shè)主要對(duì)城市道路進(jìn)行了海綿化改造，道路包括：汾西路、聞喜路（陽(yáng)曲—平順）、高平路（永和—晉城）、襄陽(yáng)北路（長(zhǎng)樂(lè)—巨鹿）、銅仁路（南京—北京）、共和新路和平順路［30］。根據(jù)雨洪韌性格局，構(gòu)建利用“滲、滯、蓄”設(shè)施減少地表徑流量，根據(jù)《上海市海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為100 年，根據(jù)100 年重現(xiàn)期雨洪韌性布局圖，建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施（圖10）。

圖10 綠色基礎(chǔ)設(shè)施布置結(jié)構(gòu)Figure 10 Layout structure of green infrastructure

提升積水點(diǎn)雨洪韌性。城市建成區(qū)雨洪空間格局已經(jīng)確定，站在雨洪韌性的視角下，通過(guò)低影響的方式提升城市應(yīng)對(duì)雨洪的能力，重點(diǎn)對(duì)城市積水點(diǎn)進(jìn)行雨洪韌性優(yōu)化，使城市系統(tǒng)對(duì)徑流的吸收、再利用過(guò)程接近擾動(dòng)前的原始狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自身的應(yīng)對(duì)能力，減少外排，將雨洪生態(tài)保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)雨洪淹沒(méi)區(qū)各自不同的淹沒(méi)特點(diǎn)，將積水點(diǎn)分為道路、廣場(chǎng)、公共空間、停車(chē)場(chǎng)，針對(duì)不同積水點(diǎn)空間的使用需求，進(jìn)行下墊面改造、植物種植、空間重構(gòu)等低沖擊、低成本、可造作性強(qiáng)的長(zhǎng)效措施（表13），通過(guò)生物滯留措施、透水鋪裝等源頭削減措施對(duì)地表徑流進(jìn)行削減，實(shí)現(xiàn)雨洪韌性的提升與環(huán)境品質(zhì)的改善。

表13 積水點(diǎn)提升策略Tab 13 Lifting strategy of stagnant water point

3.2 過(guò)程傳輸措施

構(gòu)建雨洪廊道網(wǎng)絡(luò)體系，構(gòu)建生態(tài)綠色雨水廊道將各空間單元連接起來(lái)，引導(dǎo)雨水流入雨洪調(diào)蓄功能區(qū)處理，城市建成區(qū)適宜在場(chǎng)地中布置小規(guī)模分散式的雨洪管理設(shè)施，增加雨洪毛細(xì)廊道，通過(guò)豎向設(shè)計(jì)，構(gòu)建完善的具有高度自適應(yīng)能力、自我調(diào)節(jié)能力的韌性廊道［28］。加強(qiáng)各廊道之間的自然生態(tài)溝通聯(lián)系，建立和不斷完善該廊道區(qū)域的雨洪系統(tǒng)，將零碎的雨洪設(shè)施和口袋綠地，河流湖泊和污水處理設(shè)施、給排水設(shè)施等人工設(shè)施體系與雨洪廊道整合相連，對(duì)靜安區(qū)內(nèi)水流不暢的河網(wǎng)進(jìn)行清淤，種植功能性植物，凈化水質(zhì)，使其充分發(fā)揮傳導(dǎo)徑流的作用。通過(guò)構(gòu)建人工雨水基礎(chǔ)設(shè)施形成雨水處理序列，增強(qiáng)其雨水處理能力。

3.3 末端治理措施

建立河流水域安全緩沖區(qū)，對(duì)靜安區(qū)的水域體系進(jìn)行規(guī)劃合理利用規(guī)劃，城市建設(shè)嚴(yán)格遵守河流水域的緩沖區(qū)要求，保證濱水空間的防災(zāi)功能。在進(jìn)行城市更新改造的過(guò)程中，對(duì)河道兩岸的景觀設(shè)計(jì)應(yīng)留有植被緩沖帶，以便發(fā)揮其對(duì)徑流的減緩作用；塑造復(fù)式駁岸，能同時(shí)提高排澇能力和增加綠廊空間，濱水空間的設(shè)置應(yīng)當(dāng)增加透水鋪裝、植草溝等生態(tài)調(diào)蓄設(shè)施。做好灰綠設(shè)施銜接，加強(qiáng)對(duì)河道水量和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，保障河流的蓄水功能，同時(shí)完善雨水管網(wǎng)等的管理，使灰綠設(shè)施協(xié)同發(fā)揮作用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以上海市靜安區(qū)為例，從宏觀分析與微觀防控兩個(gè)方面研究城市建成區(qū)的雨洪韌性。宏觀層面，從雨洪廊道的分析與模擬、雨洪淹沒(méi)區(qū)的范圍定位和積水深度確定以及河流水域的安全緩沖區(qū)分析3 個(gè)方面進(jìn)行雨洪韌性的構(gòu)建，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查與分析，對(duì)具有代表性的雨洪積水點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研，對(duì)積水位置進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證并進(jìn)行現(xiàn)狀分析；針對(duì)靜安區(qū)當(dāng)前的雨洪韌性格局，進(jìn)行雨洪彈性公共空間規(guī)劃專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)研究。微觀層面，對(duì)4 個(gè)典型積水點(diǎn)場(chǎng)所進(jìn)行雨洪韌性評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)的低影響公共空間生態(tài)設(shè)計(jì)建議。

本文利用SCS模型和ArcGIS 空間分析與水文分析工具交叉結(jié)合進(jìn)行模擬，可視化方法使結(jié)果更加清晰直觀，可以更加準(zhǔn)確了解城市積水情況，進(jìn)行生態(tài)韌性建設(shè)，提高城市應(yīng)對(duì)內(nèi)澇的彈性。由于城市建成區(qū)的空間已經(jīng)確定，對(duì)城市系統(tǒng)雨洪空間格局韌性進(jìn)行重構(gòu)的難度較大，所以本文著重于對(duì)積水點(diǎn)進(jìn)行雨洪韌性設(shè)施的考慮，更好地管理雨洪易發(fā)生地，制定更適宜的雨洪韌性措施。