韧性城市｜精细化测绘助力城市内涝风险评估——以广州番禺为例

城市热岛效应致使城市内涝风险呈现上升趋势。近年来，受极端恶劣天气影响，国内“城市观海”现象时常发生，如近期由“杜苏芮”台风引发的北京、河北等地极端暴雨灾害事件，2021年河南郑州“7·20”特大暴雨事件等，严重影响了城市公共安全。

GZPI番禺分院团队利用年度土地变更调查数据和房屋测绘等高精细尺度数据，基于SCS-CN径流模型和GIS数字地形分析技术，构建番禺区不同强度降雨情境下雨洪安全格局，分析内涝淹没风险空间分布特性。同时从空间规划和土地利用的角度对洪灾损失风险进行评估，实现对高损失风险管理单元的识别，为城市内涝治理和海绵城市规划建设高质量发展提供支持。

图1  番禺区地形及排涝片分布

图片来源：自绘

番禺分院团队利用SCS-CN径流模型和GIS技术对番禺区开展城市内涝淹没风险和灾损风险评估研究工作，采用SCS-CN径流模型模拟不同暴雨重现期下的地表径流量，根据地表径流量结合GIS洪水淹没建模，获得了不同强度降雨情景下的淹没范围和淹没深度，快速构建了番禺区雨洪安全格局。

通过内涝淹没模拟平均结果来看，番禺区内涝淹没面积、淹没深度随5年一遇到100年一遇的暴雨重现期增加而逐渐增加（图2），淹没比例由2%提高到6.8%，最大淹没深度由最初的7米增加了近1米。在空间上，面对5年一遇的暴雨，呈现“河涌与城市低洼地区聚集状态”，淹没区主要为分布在番禺区南部的水域，从侧面反映番禺区的河涌、沟渠在暴雨强度较低情形下能有效起到蓄洪调节作用。随着暴雨重现期即降雨强度逐渐增加，洪水沿河道积累，流向地势较低的城市区域，淹没区域由河涌向周围城区蔓延，城市低洼地段和受人类活动影响较大的区域如施工地被淹没风险增大。

图2  不同暴雨重现期模拟的洪水淹没范围（a）和

实测暴雨模拟的洪水淹没深度（b）

图片来源：自绘

从综合风险定量指标来看，番禺区各镇街的淹没风险存在典型的空间和区域差异：石基镇、化龙镇和石楼镇的淹没风险较小，淹没区域基本为水域，对人类影响较小；而临近市桥水道-沙湾水道流域的大龙街道、市桥街道、桥南街道，及临近三枝香水道-大石水道流域的大石街道、洛浦街道，则是面临着较高的淹没风险，淹没区域大部分是与生产生活息息相关的建设用地。

图3  番禺区内涝淹没风险等级空间分布

图片来源：自绘

考虑到不同土地利用类型对降雨的消化能力也有所不同，淹没情况具有差异性。

从绝对面积来看，水域淹没面积最大；其次是交通用地和住宅用地；第三梯队为耕地和园地。而林地、草地和其他用地受灾面积较小，受暴雨影响最小。

从面积增长率来看，园地受灾面积增长最快，增加近5倍；其次是耕地和交通用地，增加3倍；而水域虽始终淹没面积最大，但淹没速率逐渐下降，淹没增长率在所有类型土地中最小，说明水域调洪抗洪能力逐渐趋于饱和，无法有效应对极端降雨情况。总体而言，随着暴雨重现期的增加，番禺区农业用地（耕地、园地）和建设用地（交通用地、住宅用地）预计将受到最严重的影响。

图4  不同暴雨重现期下的

土地利用类型淹没面积

图片来源：自绘

GZPI团队结合土地利用数据和承灾体直接经济损失率模型，成功识别了番禺区重点高损失风险控规管理单元（图5）。在100年一遇极端暴雨情景下，番禺区4个控规管理单元面临高损失风险，分别为大石东区规划管理单元、数字家庭产业园规划管理单元、钟村中区规划管理单元和沙湾镇中心区规划管理单元，18个控规管理单元存在较高损失风险。这些管理单元的经济损失主要来自建设用地，区域内被淹的土地类型大部分为道路用地和住宅用地。而处于中等损失风险与较低损失风险的区域经济损失则是主要来自耕地。

图5  100年一遇暴雨情景下

直接经济灾害损失风险空间分布

图片来源：自绘

番禺区不同重现期暴雨淹没格局结果表明，市桥水道-沙湾水道流域、三枝香水道-大石水道流域面对低强度降雨情景下能有效发挥蓄洪调节作用，但不足以应对高强度极端降雨压力。未来，应重点关注河涌与水道疏通连接建设，保证水系畅通，提高排涝泄洪能力，缓解城市内涝。

针对大石东区、数字家庭产业园等此类道路用地和住宅用地面临较高淹没风险的控规管理单元，应重点关注这些区域的排水设施分布，通过合理规划空间布局，增加如绿地、透水铺装等海绵城市设施，减少地表径流，同时完善洪水风险应急管理战略，包括制定疏散路线和救援系统。而针对洛浦街道南浦岛、大石石北工业等这类耕地具有较高淹没风险的管理单元，应加强该区域的暴雨天气监测和预报预警，减少农业生产的易发性和脆弱性，为农民提供精细化的农业损失预防指导。

基于物联网、人工智能、云计算、实景三维等技术，嵌入水文水动力学、GIS水文分析等机理模型，开展城市精细化内涝数字孪生仿真模拟系统建设，对城市内涝进行实时、动态、快速且较准确的智能预测分析，制定抢险救灾应急预案，实现城市内涝全流程精细化管理，为政府相关部门提供决策支持和调度指挥依据，助力宜居、韧性、智慧城市建设。