基于模糊綜合評價法構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)：理論、實踐與展望一、引言1.1研究背景與意義1.1.1城市內(nèi)澇現(xiàn)狀及危害隨著全球氣候變化和城市化進程的加速，城市內(nèi)澇問題日益嚴重，已成為威脅城市安全和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。城市內(nèi)澇是指由于強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力，致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象。近年來，極端降雨事件頻繁發(fā)生，城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生頻率和強度呈上升趨勢，給城市帶來了巨大的損失。從國內(nèi)情況來看，許多城市都飽受內(nèi)澇之苦。2012年7月21日，北京遭遇特大暴雨，全市平均降雨量170毫米，城區(qū)平均降雨量215毫米，暴雨引發(fā)了嚴重的城市內(nèi)澇，造成79人死亡，經(jīng)濟損失高達116.4億元。這場暴雨暴露了北京排水系統(tǒng)的脆弱性，也引發(fā)了社會對城市內(nèi)澇問題的廣泛關(guān)注。2021年7月，河南遭遇極端強降雨，鄭州等城市出現(xiàn)嚴重內(nèi)澇。7月20日，鄭州1小時降雨量達到201.9毫米，超過了當?shù)爻Ｄ暌粋€月的平均降雨量。此次內(nèi)澇災(zāi)害導(dǎo)致河南全省150個縣（市、區(qū)）1478.6萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失1200.6億元。大量車輛被淹、房屋倒塌、道路損毀，城市交通陷入癱瘓，給居民的生活和生命財產(chǎn)安全帶來了巨大威脅。在國際上，城市內(nèi)澇也是一個普遍存在的問題。例如，2005年8月，美國新奧爾良市遭受颶風“卡特里娜”襲擊，城市內(nèi)澇嚴重，80%的城區(qū)被洪水淹沒，造成1800多人死亡，經(jīng)濟損失超過1000億美元。2011年泰國曼谷遭遇嚴重內(nèi)澇，持續(xù)數(shù)月的洪水導(dǎo)致曼谷周邊多個省份受災(zāi)，大量工廠停產(chǎn)，經(jīng)濟損失慘重。城市內(nèi)澇不僅會對城市基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴重破壞，還會對居民生活和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生負面影響。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，內(nèi)澇會導(dǎo)致道路積水、橋梁受損、排水管網(wǎng)堵塞等問題，影響城市交通和正常運行。積水還會對地下管道、電力設(shè)施、通信線路等造成損壞，增加城市運營成本和安全隱患。對居民生活而言，城市內(nèi)澇嚴重影響居民的出行安全和生活質(zhì)量。積水深度過大時，行人容易滑倒、摔傷，車輛在積水中行駛也容易熄火，引發(fā)交通事故。內(nèi)澇還會導(dǎo)致居民房屋進水，家具、電器等物品受損，影響居民的正常生活。長時間的積水還可能滋生蚊蟲，傳播疾病，威脅居民的身體健康。從經(jīng)濟發(fā)展角度看，城市內(nèi)澇會造成巨大的經(jīng)濟損失。企業(yè)因內(nèi)澇停產(chǎn)停業(yè)，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷、訂單延誤，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。商業(yè)活動也會因內(nèi)澇受到阻礙，商場、店鋪等無法正常營業(yè)，銷售額大幅下降。城市內(nèi)澇還會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響，淹沒農(nóng)田，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。此外，政府在應(yīng)對城市內(nèi)澇災(zāi)害時，需要投入大量資金進行搶險救災(zāi)、恢復(fù)重建等工作，這也會給財政帶來沉重負擔。1.1.2模糊綜合評價法應(yīng)用價值城市內(nèi)澇風險評估是城市防災(zāi)減災(zāi)的重要基礎(chǔ)，準確評估城市內(nèi)澇風險，對于制定科學合理的防治措施、保障城市安全具有重要意義。然而，城市內(nèi)澇風險受到多種因素的影響，這些因素之間相互關(guān)聯(lián)、相互作用，具有很強的復(fù)雜性和不確定性，傳統(tǒng)的評估方法難以全面、準確地評估城市內(nèi)澇風險。模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，它能夠?qū)⒍ㄐ院投恳蛩叵嘟Y(jié)合，通過模糊變換對多因素進行綜合評價，從而得出更加客觀、準確的評價結(jié)果。在城市內(nèi)澇風險評估中，模糊綜合評價法具有以下優(yōu)勢：處理模糊性和不確定性：城市內(nèi)澇風險評估中的許多因素，如降雨強度、排水系統(tǒng)能力、地形地貌等，都具有一定的模糊性和不確定性。模糊綜合評價法能夠通過模糊數(shù)學的方法，將這些模糊信息進行量化處理，從而更準確地描述內(nèi)澇風險的程度。綜合考慮多因素影響：城市內(nèi)澇風險受到多種因素的共同影響，模糊綜合評價法可以綜合考慮這些因素，通過建立評價指標體系和模糊關(guān)系矩陣，對各因素的影響進行綜合分析，得出全面的評估結(jié)果。靈活性和適應(yīng)性強：模糊綜合評價法可以根據(jù)不同的評估需求和實際情況，靈活選擇評價指標和權(quán)重確定方法，具有較強的適應(yīng)性和可操作性。它可以適用于不同規(guī)模、不同地形、不同氣候條件的城市內(nèi)澇風險評估。模糊綜合評價法在城市內(nèi)澇風險評估中的應(yīng)用，對于城市規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。通過準確評估城市內(nèi)澇風險，城市規(guī)劃者可以在城市建設(shè)和發(fā)展過程中，合理布局城市功能區(qū)，避免在高風險區(qū)域建設(shè)重要設(shè)施，減少內(nèi)澇災(zāi)害可能帶來的損失。在防災(zāi)減災(zāi)方面，評估結(jié)果可以為制定科學合理的內(nèi)澇防治措施提供依據(jù)，如加強排水系統(tǒng)建設(shè)、優(yōu)化城市綠地布局、制定應(yīng)急預(yù)案等，從而提高城市應(yīng)對內(nèi)澇災(zāi)害的能力，保障城市居民的生命財產(chǎn)安全和城市的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀城市內(nèi)澇風險評估一直是國內(nèi)外研究的熱點問題，眾多學者從不同角度、運用多種方法開展了大量研究工作。在評估方法上，常見的有分布函數(shù)法、模糊綜合評判法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。其中，模糊綜合評價法憑借其能夠有效處理多因素、模糊性和不確定性問題的優(yōu)勢，在城市內(nèi)澇風險評估領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。國外在城市內(nèi)澇風險評估及模糊綜合評價法應(yīng)用方面開展研究較早。20世紀70年代，隨著系統(tǒng)工程理論的發(fā)展，模糊數(shù)學開始被引入到風險評估領(lǐng)域。一些學者嘗試運用模糊綜合評價法對自然災(zāi)害風險進行評估，為城市內(nèi)澇風險評估提供了理論基礎(chǔ)和方法借鑒。例如，在歐洲一些國家，研究人員將模糊綜合評價法與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)相結(jié)合，對城市內(nèi)澇風險進行空間分析和評估。通過構(gòu)建包含地形、排水系統(tǒng)、土地利用等多因素的評估指標體系，利用模糊關(guān)系矩陣和權(quán)重分配，實現(xiàn)了對城市不同區(qū)域內(nèi)澇風險的量化評估，并將評估結(jié)果直觀地展示在地圖上，為城市規(guī)劃和防洪減災(zāi)決策提供了可視化依據(jù)。在亞洲，日本由于其特殊的地理環(huán)境和氣候條件，城市內(nèi)澇問題較為突出，對城市內(nèi)澇風險評估的研究也較為深入。日本學者在模糊綜合評價法的應(yīng)用中，注重對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和整理，通過長期的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，建立了較為完善的內(nèi)澇風險評估指標體系。他們還將模糊綜合評價法與數(shù)值模擬模型相結(jié)合，對不同降雨情景下的城市內(nèi)澇風險進行動態(tài)評估，提高了評估結(jié)果的準確性和可靠性。國內(nèi)對于城市內(nèi)澇風險評估的研究起步相對較晚，但近年來隨著城市內(nèi)澇問題的日益嚴重，相關(guān)研究取得了快速發(fā)展。早期的研究主要集中在對城市內(nèi)澇成因、影響因素的分析上，隨著研究的深入，各種評估方法逐漸被應(yīng)用到城市內(nèi)澇風險評估中。模糊綜合評價法在國內(nèi)城市內(nèi)澇風險評估中的應(yīng)用也越來越廣泛。例如，有學者以某一具體城市為研究對象，運用層次分析法（AHP）確定各評估指標的權(quán)重，結(jié)合模糊綜合評價法對城市內(nèi)澇風險進行評估。通過對該城市的地形地貌、排水管網(wǎng)、降雨特征等因素的分析，構(gòu)建了包含多個一級指標和二級指標的評估指標體系，利用模糊變換原理計算出不同區(qū)域的內(nèi)澇風險等級。研究結(jié)果表明，模糊綜合評價法能夠較好地綜合考慮各因素的影響，評估結(jié)果與實際情況相符，為該城市的內(nèi)澇防治提供了科學依據(jù)。在研究內(nèi)容方面，國內(nèi)外學者不僅關(guān)注城市內(nèi)澇風險的評估方法和模型構(gòu)建，還注重對評估指標體系的完善。氣候條件、地形條件、土壤條件、城市化水平、排水系統(tǒng)以及洪水預(yù)警和應(yīng)急措施等都被納入到評估指標體系中。隨著城市化進程的加速和氣候變化的影響，一些新的因素也逐漸被考慮進來，如城市熱島效應(yīng)、雨島效應(yīng)等對降雨的影響，以及城市綠地、水體等生態(tài)要素對城市內(nèi)澇的調(diào)節(jié)作用。盡管模糊綜合評價法在城市內(nèi)澇風險評估中取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。一方面，評估指標體系的構(gòu)建還不夠完善，不同地區(qū)的城市具有不同的地理環(huán)境、氣候條件和城市發(fā)展特點，現(xiàn)有的評估指標體系可能無法全面、準確地反映這些差異。另一方面，權(quán)重確定方法存在主觀性，無論是層次分析法等主觀賦權(quán)法，還是熵權(quán)法等客觀賦權(quán)法，都存在一定的局限性，權(quán)重的確定可能會受到專家經(jīng)驗、數(shù)據(jù)質(zhì)量等因素的影響，從而影響評估結(jié)果的準確性。在模糊綜合評價過程中，隸屬函數(shù)的確定也缺乏統(tǒng)一的標準，不同的隸屬函數(shù)可能會導(dǎo)致不同的評估結(jié)果，影響了評估方法的通用性和可比性。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在構(gòu)建一個基于模糊綜合評價法的城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)，為城市內(nèi)澇防治提供科學、準確、實用的決策支持工具，具體研究目標如下：建立科學合理的評估指標體系：綜合考慮城市內(nèi)澇形成的各種影響因素，包括氣候條件、地形地貌、排水系統(tǒng)、城市化水平等，篩選和確定具有代表性、可量化的評估指標，構(gòu)建全面、系統(tǒng)、層次分明的城市內(nèi)澇風險評估指標體系，確保能夠準確反映城市內(nèi)澇風險的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律。確定客觀準確的指標權(quán)重：針對傳統(tǒng)權(quán)重確定方法存在的主觀性問題，綜合運用多種權(quán)重確定方法，如層次分析法（AHP）、熵權(quán)法、變異系數(shù)法等，充分考慮專家經(jīng)驗和數(shù)據(jù)本身的信息，通過對比分析和組合優(yōu)化，確定各評估指標的合理權(quán)重，提高權(quán)重分配的客觀性和準確性，使評估結(jié)果更具可靠性。構(gòu)建高效實用的風險評估模型：基于模糊綜合評價法，結(jié)合確定的評估指標體系和權(quán)重，構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估模型。對模型進行優(yōu)化和驗證，確保模型能夠準確、快速地評估城市內(nèi)澇風險等級，為城市內(nèi)澇防治提供科學依據(jù)。同時，實現(xiàn)模型的可視化和可操作性，方便非專業(yè)人員使用。開發(fā)功能完善的評估系統(tǒng)：將構(gòu)建的風險評估模型與地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)管理、風險評估、結(jié)果展示、分析決策等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市內(nèi)澇風險的實時監(jiān)測、動態(tài)評估和可視化展示，為城市管理者提供直觀、便捷的決策支持平臺。應(yīng)用與驗證評估系統(tǒng)：選取典型城市或區(qū)域，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，運用開發(fā)的城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)進行實際應(yīng)用和驗證。通過與實際內(nèi)澇情況對比分析，檢驗評估系統(tǒng)的準確性和有效性，對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進，提高系統(tǒng)的實用性和可靠性，為城市內(nèi)澇防治提供切實可行的解決方案。圍繞上述研究目標，本研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：城市內(nèi)澇風險評估指標體系構(gòu)建：系統(tǒng)分析城市內(nèi)澇的形成機制和影響因素，廣泛查閱相關(guān)文獻資料，結(jié)合實地調(diào)研和專家咨詢，從氣象水文、地形地貌、下墊面特性、排水系統(tǒng)、社會經(jīng)濟等多個維度，篩選出能夠反映城市內(nèi)澇風險的關(guān)鍵指標。對指標進行分類和層次劃分，建立包含一級指標、二級指標和三級指標的多層次評估指標體系，并明確各指標的定義、計算方法和數(shù)據(jù)來源。指標權(quán)重確定方法研究：詳細介紹層次分析法（AHP）、熵權(quán)法、變異系數(shù)法等常見權(quán)重確定方法的原理和計算步驟。對比分析不同方法的優(yōu)缺點和適用范圍，根據(jù)城市內(nèi)澇風險評估的特點，選擇合適的權(quán)重確定方法或組合方法。通過專家打分、數(shù)據(jù)計算等方式，確定各評估指標的權(quán)重，并進行一致性檢驗和合理性分析，確保權(quán)重分配的科學性和可靠性。模糊綜合評價模型構(gòu)建：深入研究模糊綜合評價法的基本原理和數(shù)學模型，根據(jù)城市內(nèi)澇風險評估指標體系和權(quán)重，構(gòu)建基于模糊綜合評價法的城市內(nèi)澇風險評估模型。確定模糊關(guān)系矩陣的建立方法，通過模糊合成運算，計算城市內(nèi)澇風險的綜合評價結(jié)果。制定風險等級劃分標準，將城市內(nèi)澇風險劃分為不同等級，如低風險、較低風險、中等風險、較高風險和高風險，以便直觀地反映城市內(nèi)澇風險的程度。城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)：基于軟件工程的思想，進行城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)的總體設(shè)計，包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、功能模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等。選用合適的開發(fā)工具和技術(shù)平臺，如ArcGISEngine、.NETFramework、SQLServer等，進行系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、存儲、管理和查詢功能，風險評估模型的調(diào)用和計算功能，評估結(jié)果的可視化展示功能，以及系統(tǒng)的用戶管理和權(quán)限控制功能等，使系統(tǒng)具有良好的用戶體驗和易用性。系統(tǒng)應(yīng)用與驗證：選取典型城市或區(qū)域，收集氣象、地形、排水系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和分析，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。運用開發(fā)的城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)，對該區(qū)域的內(nèi)澇風險進行評估，得到風險評估結(jié)果和風險等級分布圖。將評估結(jié)果與實際內(nèi)澇情況進行對比分析，通過實地調(diào)查、歷史數(shù)據(jù)驗證等方式，檢驗評估系統(tǒng)的準確性和有效性。根據(jù)驗證結(jié)果，對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：指標體系創(chuàng)新：在構(gòu)建評估指標體系時，充分考慮城市內(nèi)澇形成的復(fù)雜機制和多種影響因素，不僅納入了傳統(tǒng)的氣象水文、地形地貌、排水系統(tǒng)等因素，還關(guān)注到城市化進程中出現(xiàn)的新因素，如城市熱島效應(yīng)、雨島效應(yīng)、海綿城市建設(shè)指標等，使評估指標體系更加全面、科學，更能反映城市內(nèi)澇風險的實際情況。權(quán)重確定方法創(chuàng)新：針對單一權(quán)重確定方法存在的局限性，采用主客觀相結(jié)合的方法確定指標權(quán)重。將層次分析法等主觀賦權(quán)法與熵權(quán)法等客觀賦權(quán)法相結(jié)合，充分利用專家經(jīng)驗和數(shù)據(jù)信息，通過組合優(yōu)化確定權(quán)重，減少權(quán)重確定過程中的主觀性和不確定性，提高評估結(jié)果的準確性和可靠性。評估模型與技術(shù)融合創(chuàng)新：將模糊綜合評價法與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)深度融合，利用GIS強大的空間分析和數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)對城市內(nèi)澇風險的空間化評估和可視化展示。通過將評估結(jié)果直觀地展示在地圖上，能夠清晰地呈現(xiàn)城市內(nèi)澇風險的空間分布特征，為城市管理者提供更直觀、更有效的決策支持。系統(tǒng)功能創(chuàng)新：開發(fā)的城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)除了具備傳統(tǒng)的風險評估和結(jié)果展示功能外，還增加了實時監(jiān)測、動態(tài)更新和分析決策等功能。系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取氣象、水文等數(shù)據(jù)，動態(tài)更新評估結(jié)果，為城市內(nèi)澇防治提供及時的信息支持。同時，系統(tǒng)還提供了多種分析工具和決策建議，幫助城市管理者制定科學合理的內(nèi)澇防治措施。二、模糊綜合評價法原理與方法2.1模糊數(shù)學基礎(chǔ)模糊數(shù)學誕生于1965年，美國自動控制專家扎德（L.A.Zadeh）在《模糊集合（Fuzzyset）》中引入“隸屬函數(shù)”概念，用以描述差異的中間過渡，這標志著模糊數(shù)學的誕生，為解決具有模糊性現(xiàn)象的問題提供了有效的數(shù)學工具。模糊數(shù)學的核心概念包括模糊集合、隸屬度和隸屬函數(shù)，這些概念構(gòu)成了模糊綜合評價法的理論基石。在傳統(tǒng)的經(jīng)典集合論中，集合中的元素與集合之間的關(guān)系是明確的，一個元素要么屬于某個集合，要么不屬于，這種關(guān)系可以用特征函數(shù)精確表示，其取值只有0或1。然而，在現(xiàn)實世界中，存在大量界限不清晰、概念不明確的現(xiàn)象，例如“高個子”“年輕人”“強降雨”等，這些概念無法用傳統(tǒng)集合論中的“非此即彼”來描述，模糊集合的概念應(yīng)運而生。模糊集合是指沒有明確邊界（沒有清晰外延）的集合。對于模糊集合，元素與集合之間的關(guān)系不再是絕對的“屬于”或“不屬于”，而是以某種程度隸屬于該集合，這個程度用隸屬度來表示。論域是被討論對象的全體，常用大寫字母U、V等來表示。以年齡作為論域U，“年輕人”作為一個模糊集合，對于論域U中的每一個元素u（即每一個年齡值），都有一個在區(qū)間[0,1]上的數(shù)值與之對應(yīng)，這個數(shù)值就是元素u對“年輕人”這個模糊集合的隸屬度，表示該年齡屬于“年輕人”的程度。若20歲對“年輕人”的隸屬度為0.9，意味著20歲很符合“年輕人”的概念；而40歲對“年輕人”的隸屬度可能只有0.3，說明40歲屬于“年輕人”的程度較低。隸屬函數(shù)則是用于計算隸屬度的函數(shù)，它是論域U到[0,1]閉區(qū)間上的任意映射M:U\to[0,1]，u\toM(u)，M(u)就是u對模糊集合M的隸屬度，記作M=\{(u,M(u))|u\inU\}。隸屬函數(shù)的形式多種多樣，常見的有三角形隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)、高斯隸屬函數(shù)等。在城市內(nèi)澇風險評估中，對于“強降雨”這個模糊概念，可采用梯形隸屬函數(shù)來確定不同降雨量對“強降雨”的隸屬度。假設(shè)將日降雨量x（單位：毫米）作為論域，當x\leq50時，隸屬度為0，表示不屬于強降雨；當50<x\leq100時，隸屬度從0線性增加到1；當100<x\leq250時，隸屬度為1，表示肯定屬于強降雨；當x>250時，隸屬度從1線性減小到0。通過這樣的隸屬函數(shù)，就能夠?qū)⒔涤炅窟@個精確的數(shù)值轉(zhuǎn)化為對“強降雨”這個模糊概念的隸屬度，從而在模糊數(shù)學的框架下進行處理和分析。確定隸屬函數(shù)的方法主要有模糊統(tǒng)計法、主觀經(jīng)驗法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。模糊統(tǒng)計法一般用于對模糊關(guān)系不明確的情況，通過對大量樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析來確定隸屬函數(shù)；主觀經(jīng)驗法是結(jié)合個人經(jīng)驗，經(jīng)過分析和推理，直接給出隸屬度，這種方法簡單易行，但主觀性較強，通常在缺乏數(shù)據(jù)或?qū)栴}有深入了解的情況下采用；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習功能，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動生成隸屬函數(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)的學習自動調(diào)整隸屬度，該方法能夠處理復(fù)雜的非線性關(guān)系，但需要大量的數(shù)據(jù)和較高的計算成本。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體問題的特點和數(shù)據(jù)情況選擇合適的方法來確定隸屬函數(shù)。模糊集合、隸屬度和隸屬函數(shù)等概念的引入，使得數(shù)學能夠處理現(xiàn)實世界中的模糊現(xiàn)象，為模糊綜合評價法等方法的應(yīng)用提供了堅實的理論基礎(chǔ)，在城市內(nèi)澇風險評估等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。2.2模糊綜合評價法步驟模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，它通過對多個因素進行綜合分析，得出一個總體的評價結(jié)果。在城市內(nèi)澇風險評估中，模糊綜合評價法能夠有效地處理多因素、模糊性和不確定性問題，為城市內(nèi)澇風險評估提供了一種科學、準確的方法。其基本步驟包括確定評價因素集、構(gòu)建權(quán)重向量、構(gòu)建評價矩陣以及評價矩陣和權(quán)重的合成。2.2.1確定評價因素集評價因素集是影響城市內(nèi)澇風險的各種因素的集合，它是進行模糊綜合評價的基礎(chǔ)。在確定評價因素集時，需要全面考慮城市內(nèi)澇形成的各種影響因素，確保因素集能夠全面、準確地反映城市內(nèi)澇風險的本質(zhì)特征。根據(jù)城市內(nèi)澇的形成機制和相關(guān)研究成果，影響城市內(nèi)澇風險的因素主要包括氣象水文因素、地形地貌因素、下墊面特性因素、排水系統(tǒng)因素以及社會經(jīng)濟因素等。氣象水文因素是引發(fā)城市內(nèi)澇的直接原因，主要包括降雨量、降雨強度、降雨歷時、前期土壤含水量、河流水位等。降雨量和降雨強度越大，降雨歷時越長，城市內(nèi)澇發(fā)生的可能性就越大。前期土壤含水量較高時，土壤的入滲能力下降，地表徑流增加，也會增加內(nèi)澇風險。河流水位上漲可能導(dǎo)致河水倒灌，加劇城市內(nèi)澇災(zāi)害。以2021年鄭州特大暴雨為例，短時間內(nèi)的強降雨，1小時降雨量達到201.9毫米，遠超城市排水系統(tǒng)的承受能力，加上前期土壤含水量飽和，大量雨水無法及時排出，從而引發(fā)了嚴重的城市內(nèi)澇。地形地貌因素對城市內(nèi)澇風險有著重要影響，主要包括地形坡度、地形起伏度、地面高程、匯水面積等。地形坡度較小的區(qū)域，水流速度較慢，容易形成積水；地形起伏度大的地區(qū)，可能會出現(xiàn)局部低洼地帶，成為積水的匯聚點。地面高程較低的區(qū)域，容易受到洪水侵襲，內(nèi)澇風險較高。匯水面積越大，在降雨時匯集的雨水量就越多，增加了內(nèi)澇的可能性。比如，一些城市的老城區(qū)，由于建設(shè)年代較早，地形相對低洼，在暴雨來臨時，常常成為內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)。下墊面特性因素改變了城市的水文循環(huán)過程，影響著雨水的下滲、蒸發(fā)和徑流，主要包括土地利用類型、植被覆蓋度、不透水面積比例等。城市中大量的建筑物、道路等不透水表面，使得雨水無法自然下滲，增加了地表徑流，從而提高了內(nèi)澇風險。植被覆蓋度較高的區(qū)域，能夠截留雨水、增加下滲，減少地表徑流，降低內(nèi)澇風險。在城市中，公園、綠地等植被覆蓋較好的區(qū)域，在暴雨時的積水情況往往比商業(yè)區(qū)、居住區(qū)等不透水面積大的區(qū)域要輕。排水系統(tǒng)因素是城市應(yīng)對內(nèi)澇的關(guān)鍵設(shè)施，其排水能力直接關(guān)系到城市內(nèi)澇風險的高低，主要包括排水管網(wǎng)密度、排水管道管徑、排水泵站排水能力、排水系統(tǒng)完好率等。排水管網(wǎng)密度低、排水管道管徑小，排水泵站排水能力不足，排水系統(tǒng)存在破損、堵塞等問題，都會導(dǎo)致城市排水不暢，增加內(nèi)澇風險。一些城市由于排水系統(tǒng)建設(shè)滯后，排水管網(wǎng)老化、管徑偏小，在暴雨時無法及時排除大量雨水，導(dǎo)致城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生。社會經(jīng)濟因素影響著城市的承災(zāi)能力和對災(zāi)害的響應(yīng)能力，主要包括人口密度、GDP、人均收入、應(yīng)急管理能力等。人口密度大的區(qū)域，一旦發(fā)生內(nèi)澇，受影響的人數(shù)較多，災(zāi)害損失也可能更大。GDP和人均收入水平較高的城市，通常有更多的資金用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和內(nèi)澇防治，其承災(zāi)能力相對較強。應(yīng)急管理能力強的城市，能夠在災(zāi)害發(fā)生時迅速響應(yīng)，采取有效的應(yīng)對措施，減少災(zāi)害損失。例如，在一些經(jīng)濟發(fā)達的城市，通過建立完善的應(yīng)急管理體系，在暴雨來臨時能夠及時啟動應(yīng)急預(yù)案，組織搶險救援，有效降低了內(nèi)澇災(zāi)害的影響。綜合以上因素，構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估的評價因素集U，U=\{U_1,U_2,U_3,U_4,U_5\}，其中U_1為氣象水文因素集，U_2為地形地貌因素集，U_3為下墊面特性因素集，U_4為排水系統(tǒng)因素集，U_5為社會經(jīng)濟因素集。每個因素集又可以進一步細分，如U_1=\{u_{11},u_{12},u_{13},u_{14},u_{15}\}，分別表示降雨量、降雨強度、降雨歷時、前期土壤含水量、河流水位等二級指標。以此類推，構(gòu)建出全面、系統(tǒng)的城市內(nèi)澇風險評估評價因素集，為后續(xù)的模糊綜合評價提供基礎(chǔ)。2.2.2構(gòu)建權(quán)重向量權(quán)重向量反映了各評價因素在評價體系中的相對重要程度，確定合理的權(quán)重向量對于提高模糊綜合評價結(jié)果的準確性至關(guān)重要。目前，確定權(quán)重的方法主要有主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法主要依靠專家的經(jīng)驗和主觀判斷來確定權(quán)重，常見的方法有專家經(jīng)驗法、層次分析法（AHP）、德爾菲法等。專家經(jīng)驗法是最簡單的主觀賦權(quán)法，它直接根據(jù)專家對各評價因素重要性的認識來確定權(quán)重。這種方法雖然簡單易行，但主觀性較強，不同專家的判斷可能存在較大差異，導(dǎo)致權(quán)重的準確性和可靠性受到影響。層次分析法（AHP）是一種將定性與定量分析相結(jié)合的多準則決策方法，它通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，將復(fù)雜問題分解為多個層次和因素，然后通過兩兩比較的方式確定各因素的相對重要性，從而計算出權(quán)重向量。以城市內(nèi)澇風險評估為例，運用AHP確定權(quán)重的步驟如下：建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型：將城市內(nèi)澇風險評估問題分為目標層、準則層和指標層。目標層為城市內(nèi)澇風險評估；準則層包括氣象水文、地形地貌、下墊面特性、排水系統(tǒng)、社會經(jīng)濟等因素；指標層則是各準則層因素下的具體評價指標，如降雨量、地形坡度、不透水面積比例等。構(gòu)造判斷矩陣：針對準則層和指標層中的每一個層次，以該層次的上一層因素為準則，對該層次的因素進行兩兩比較，判斷它們對于上一層因素的相對重要性。通常采用1-9標度法來量化這種比較，1表示兩個因素同樣重要，3表示一個因素比另一個因素稍微重要，5表示一個因素比另一個因素明顯重要，7表示一個因素比另一個因素強烈重要，9表示一個因素比另一個因素極端重要，2、4、6、8則為上述判斷的中間值。例如，在判斷氣象水文因素和地形地貌因素對于城市內(nèi)澇風險的相對重要性時，如果專家認為氣象水文因素比地形地貌因素稍微重要，那么在判斷矩陣中對應(yīng)的元素取值為3。通過這種方式，構(gòu)建出各個層次的判斷矩陣。計算權(quán)向量并做一致性檢驗：利用特征根法、和法、冪法等方法計算判斷矩陣的最大特征根和對應(yīng)的特征向量，將特征向量歸一化后得到各因素的權(quán)重向量。由于專家判斷可能存在不一致性，需要進行一致性檢驗。計算一致性指標CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}，其中\(zhòng)lambda_{max}為判斷矩陣的最大特征根，n為判斷矩陣的階數(shù)。引入平均隨機一致性指標RI，根據(jù)判斷矩陣的階數(shù)查得相應(yīng)的RI值。計算一致性比例CR=\frac{CI}{RI}，當CR\lt0.1時，認為判斷矩陣具有滿意的一致性，權(quán)重向量是合理的；否則，需要重新調(diào)整判斷矩陣，直到通過一致性檢驗?？陀^賦權(quán)法主要根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特征和信息來確定權(quán)重，常見的方法有熵權(quán)法、變異系數(shù)法、主成分分析法等。熵權(quán)法是一種基于信息熵的客觀賦權(quán)方法，它通過計算各評價指標的信息熵來衡量指標的離散程度，信息熵越小，指標的離散程度越大，提供的信息量越多，其權(quán)重也就越大。以城市內(nèi)澇風險評估中的排水管網(wǎng)密度指標為例，如果不同區(qū)域的排水管網(wǎng)密度差異較大，說明該指標在區(qū)分不同區(qū)域的內(nèi)澇風險方面具有重要作用，其信息熵較小，權(quán)重較大；反之，如果各區(qū)域的排水管網(wǎng)密度較為接近，信息熵較大，權(quán)重則較小。變異系數(shù)法是根據(jù)各評價指標的變異系數(shù)來確定權(quán)重，變異系數(shù)越大，說明該指標的取值差異越大，對評價結(jié)果的影響也越大，其權(quán)重就越高。例如，在評價不同城市的內(nèi)澇風險時，降雨量的變異系數(shù)較大，說明不同城市的降雨量差異明顯，降雨量在評估內(nèi)澇風險中起到關(guān)鍵作用，應(yīng)賦予較高的權(quán)重。組合賦權(quán)法是將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法相結(jié)合，充分利用兩者的優(yōu)點，以提高權(quán)重的準確性和可靠性。常見的組合賦權(quán)方法有乘法合成法、加法合成法等。乘法合成法是將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重相乘后進行歸一化處理，得到組合權(quán)重；加法合成法則是將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重按照一定的比例相加，再進行歸一化處理。例如，在城市內(nèi)澇風險評估中，可以先運用AHP得到主觀權(quán)重，再用熵權(quán)法得到客觀權(quán)重，然后采用加法合成法，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重按照0.5:0.5的比例相加，得到各評價因素的組合權(quán)重。通過以上方法確定的權(quán)重向量，能夠更加客觀、準確地反映各評價因素在城市內(nèi)澇風險評估中的相對重要程度，為后續(xù)的模糊綜合評價提供科學依據(jù)。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的權(quán)重確定方法，或者結(jié)合多種方法進行綜合確定，以提高權(quán)重的合理性和可靠性。2.2.3構(gòu)建評價矩陣評價矩陣是模糊綜合評價法中的重要組成部分，它反映了各評價因素對不同評價等級的隸屬程度。構(gòu)建評價矩陣的關(guān)鍵在于確定隸屬函數(shù)，通過隸屬函數(shù)將各評價因素的實際值轉(zhuǎn)化為對不同評價等級的隸屬度，進而形成評價矩陣。評價等級的劃分是構(gòu)建評價矩陣的基礎(chǔ)，根據(jù)城市內(nèi)澇風險的實際情況和評估目的，通常將城市內(nèi)澇風險劃分為若干個等級，如低風險、較低風險、中等風險、較高風險和高風險。為了便于數(shù)學處理和分析，一般用數(shù)字來表示不同的評價等級，如1、2、3、4、5分別表示低風險、較低風險、中等風險、較高風險和高風險。隸屬函數(shù)的確定是構(gòu)建評價矩陣的核心環(huán)節(jié)，它是描述模糊概念的關(guān)鍵工具。在城市內(nèi)澇風險評估中，由于各評價因素的性質(zhì)和特點不同，需要根據(jù)實際情況選擇合適的隸屬函數(shù)。常見的隸屬函數(shù)有三角形隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)、高斯隸屬函數(shù)等。以降雨量為例，假設(shè)將降雨量劃分為5個評價等級，對應(yīng)的降雨量范圍分別為：低風險（x\leq50）、較低風險（50\ltx\leq100）、中等風險（100\ltx\leq200）、較高風險（200\ltx\leq300）、高風險（x\gt300）。采用梯形隸屬函數(shù)來確定降雨量對不同評價等級的隸屬度，其表達式如下：\mu_{1}(x)=\begin{cases}1,&x\leq50\\\frac{100-x}{50},&50\ltx\leq100\\0,&x\gt100\end{cases}\mu_{2}(x)=\begin{cases}0,&x\leq50\\\frac{x-50}{50},&50\ltx\leq100\\1,&100\ltx\leq150\\\frac{200-x}{50},&150\ltx\leq200\\0,&x\gt200\end{cases}\mu_{3}(x)=\begin{cases}0,&x\leq100\\\frac{x-100}{100},&100\ltx\leq200\\1,&200\ltx\leq250\\\frac{300-x}{50},&250\ltx\leq300\\0,&x\gt300\end{cases}\mu_{4}(x)=\begin{cases}0,&x\leq200\\\frac{x-200}{100},&200\ltx\leq300\\1,&x\gt300\end{cases}\mu_{5}(x)=\begin{cases}0,&x\leq300\\1,&x\gt300\end{cases}其中，\mu_{i}(x)表示降雨量x對第i個評價等級的隸屬度，i=1,2,3,4,5。通過上述隸屬函數(shù)，當降雨量為150毫米時，計算得到其對較低風險的隸屬度為1，對中等風險的隸屬度為0，對其他評價等級的隸屬度為0。對于其他評價因素，如地形坡度、排水管網(wǎng)密度等，也可以根據(jù)其特點和實際情況選擇合適的隸屬函數(shù)來確定隸屬度。例如，地形坡度可以采用三角形隸屬函數(shù)，排水管網(wǎng)密度可以采用高斯隸屬函數(shù)等。在確定了各評價因素對不同評價等級的隸屬度后，即可構(gòu)建評價矩陣R。評價矩陣R的行表示評價因素，列表示評價等級，矩陣中的元素r_{ij}表示第i個評價因素對第j個評價等級的隸屬度。假設(shè)評價因素集U=\{u_1,u_2,\cdots,u_n\}，評價等級集V=\{v_1,v_2,\cdots,v_m\}，則評價矩陣R為：R=\begin{pmatrix}r_{11}&r_{12}&\cdots&r_{1m}\\r_{21}&r_{22}&\cdots&r_{2m}\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\r_{n1}&r_{n2}&\cdots&r_{nm}\end{pmatrix}其中，0\leqr_{ij}\leq1，i=1,2,\cdots,n，j=1,2,\cdots,m。通過構(gòu)建評價矩陣，將各評價因素與評價等級之間的模糊關(guān)系進行了量化表達，為后續(xù)的模糊綜合評價提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.2.4評價矩陣和權(quán)重的合成在確定了評價因素集、權(quán)重向量和評價矩陣后，需要通過合適的合成算子對評價矩陣和權(quán)重進行合成，從而得出綜合評價結(jié)果。合成算子的選擇直接影響到綜合評價結(jié)果的準確性和可靠性，常見的合成算子有“M(\land,\lor)”（主因素決定型）、“M(\cdot,\lor)”（主因素突出型）、“M(\land,+)”（均衡平均型）、“M(\cdot,+)”（加權(quán)平均型）等?！癕(\land,\lor)”算子采用取?。╘land）和取大（\lor）運算，即先對權(quán)重向量和評價矩陣中的元素進行取小運算，再對結(jié)果進行取大運算。這種算子突出了主因素的作用，只要有一個因素的隸屬度較大，就會對綜合評價結(jié)果產(chǎn)生決定性影響。例如，在城市內(nèi)澇風險評估中，如果某一區(qū)域的降雨量對高風險等級的隸屬度很高，即使其他因素的隸屬度較低，按照“M(\land,\lor)”算子計算，該區(qū)域仍可能被評為高風險。這種算子適用于對主因素要求較高、其他因素影響相對較小的情況?！癕(\cdot,\lor)”算子先對權(quán)重向量和評價矩陣中的元素進行乘法運算，再對結(jié)果進行取大運算。它在一定程度上考慮了各因素的權(quán)重，但仍以主因素的影響為主。與“M(\land,\lor)”算子相比，“M(\cdot,\lor)”算子對其他因素的考慮相對多一些。例如，在評估某一區(qū)域的內(nèi)澇風險時，若地形坡度對較高風險等級的隸屬度較高，且該因素權(quán)重較大，同時其他因素也有一定的影響，采用“M(\cdot,\lor)”算子能更合理地反映各因素的綜合作用。“M(\land,+)”算子先對權(quán)重向量和評價矩陣中的元素進行取小運算，然后對結(jié)果進行求和運算。它兼顧了所有因素的影響，注重各因素之間的均衡作用。在城市內(nèi)澇風險評估中，當各因素對風險的影響較為均衡，沒有明顯的主因素時，使用“M(\land,+)”算子可以更全面地反映各因素的綜合影響。例如，對于一個地形、排水系統(tǒng)等各方面條件較為均衡的城市區(qū)域，采用該算子能更準確地評估三、城市內(nèi)澇風險評估指標體系構(gòu)建3.1致災(zāi)因子分析城市內(nèi)澇的形成是多種致災(zāi)因子共同作用的結(jié)果，深入分析這些致災(zāi)因子對于準確評估城市內(nèi)澇風險至關(guān)重要。致災(zāi)因子主要包括降雨特征以及其他如臺風、上游來水等因素，它們從不同方面影響著城市內(nèi)澇的發(fā)生和發(fā)展。3.1.1降雨特征降雨是引發(fā)城市內(nèi)澇的直接原因，其降雨量、降雨強度和降雨持續(xù)時間等特征對城市內(nèi)澇的形成有著關(guān)鍵影響。降雨量是衡量降雨多少的重要指標，也是城市內(nèi)澇形成的基礎(chǔ)條件。當降雨量超過城市排水系統(tǒng)的設(shè)計排水能力時，多余的雨水就會在城市地表積聚，形成內(nèi)澇。以北京“7?21”特大暴雨為例，全市平均降雨量達到170毫米，城區(qū)平均降雨量更是高達215毫米，遠超城市排水系統(tǒng)的承受能力，導(dǎo)致大量積水無法及時排出，引發(fā)了嚴重的城市內(nèi)澇災(zāi)害。大量的雨水迅速匯聚，淹沒了道路、橋梁、地下停車場等城市基礎(chǔ)設(shè)施，給城市的正常運行和居民的生活帶來了極大的影響。降雨強度是指單位時間內(nèi)的降雨量，它對城市內(nèi)澇的影響更為直接和顯著。短時間內(nèi)的強降雨會使地表徑流迅速增加，排水系統(tǒng)難以在短時間內(nèi)排除如此大量的雨水，從而容易引發(fā)內(nèi)澇。例如，2021年7月20日，鄭州1小時降雨量達到201.9毫米，這種高強度的降雨遠遠超出了城市排水系統(tǒng)的應(yīng)對能力，導(dǎo)致城市多處出現(xiàn)嚴重積水，交通癱瘓，許多車輛被淹沒，居民生命財產(chǎn)安全受到嚴重威脅。高強度降雨還會對城市排水管網(wǎng)造成沖擊，可能導(dǎo)致管網(wǎng)破裂、堵塞等問題，進一步加劇內(nèi)澇災(zāi)害的程度。降雨持續(xù)時間也是影響城市內(nèi)澇的重要因素之一。長時間的降雨會使土壤逐漸飽和，入滲能力下降，地表徑流不斷增加，同時也會使排水系統(tǒng)長時間處于高負荷運行狀態(tài)，容易出現(xiàn)排水不暢的情況。當降雨持續(xù)時間超過排水系統(tǒng)的設(shè)計排水時間時，就會增加城市內(nèi)澇發(fā)生的風險。在一些南方城市，連續(xù)多日的降雨天氣會導(dǎo)致城市內(nèi)河水位上漲，排水系統(tǒng)壓力增大，即使降雨量和降雨強度并不是特別大，也可能引發(fā)內(nèi)澇災(zāi)害。長時間的降雨還會導(dǎo)致城市基礎(chǔ)設(shè)施長時間浸泡在水中，加速設(shè)施的損壞，增加城市的修復(fù)成本。降雨量、降雨強度和降雨持續(xù)時間這三個降雨特征因素相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同作用于城市內(nèi)澇的形成過程。在構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估指標體系時，必須充分考慮這些因素，以準確評估城市內(nèi)澇風險。通過對歷史降雨數(shù)據(jù)的分析和研究，可以建立降雨特征與城市內(nèi)澇之間的定量關(guān)系，為城市內(nèi)澇風險評估提供科學依據(jù)。利用統(tǒng)計分析方法，對不同降雨量、降雨強度和降雨持續(xù)時間條件下城市內(nèi)澇發(fā)生的頻率和嚴重程度進行分析，從而確定不同降雨特征組合對應(yīng)的內(nèi)澇風險等級。還可以通過建立數(shù)學模型，如降雨徑流模型，模擬不同降雨特征下的地表徑流過程，預(yù)測城市內(nèi)澇的發(fā)生可能性和積水范圍，為城市內(nèi)澇防治提供決策支持。3.1.2其他致災(zāi)因素除了降雨特征外，還有一些其他因素也可能引發(fā)城市內(nèi)澇，如臺風、上游來水等，這些因素在特定情況下會對城市內(nèi)澇風險產(chǎn)生重要影響。臺風是一種強大的熱帶氣旋，它在登陸時往往會帶來狂風暴雨，是引發(fā)城市內(nèi)澇的重要因素之一。臺風帶來的強降雨強度大、范圍廣，且降雨持續(xù)時間較長，容易超過城市排水系統(tǒng)的承受能力，從而引發(fā)內(nèi)澇。臺風還會帶來風暴潮，導(dǎo)致海水倒灌，進一步加劇城市內(nèi)澇災(zāi)害。2018年9月，臺風“山竹”登陸廣東，帶來了狂風暴雨，廣東多地出現(xiàn)嚴重內(nèi)澇?！吧街瘛钡膹娊涤晔沟贸鞘信潘到y(tǒng)不堪重負，大量雨水積聚在城市道路和低洼地區(qū)，許多車輛被淹，居民生活受到嚴重影響。風暴潮導(dǎo)致沿海地區(qū)海水倒灌，一些靠近海岸的城區(qū)積水深度達到數(shù)米，造成了巨大的經(jīng)濟損失。臺風的路徑和強度具有不確定性，這增加了城市內(nèi)澇風險評估和防范的難度。在評估城市內(nèi)澇風險時，需要充分考慮臺風的影響，加強對臺風路徑和強度的監(jiān)測和預(yù)測，提前做好防范措施。上游來水也是引發(fā)城市內(nèi)澇的一個重要因素，特別是對于位于河流中下游的城市。當上游地區(qū)遭遇強降雨或水庫泄洪時，大量的洪水會向下游城市匯集，如果城市的排水系統(tǒng)和防洪設(shè)施不能有效應(yīng)對，就容易引發(fā)內(nèi)澇。2020年汛期，長江流域遭遇持續(xù)強降雨，上游多個水庫水位迅速上漲，為了確保水庫安全，部分水庫進行了泄洪。下游城市如武漢、南京等，由于上游來水過大，城市內(nèi)河水位急劇上升，排水系統(tǒng)面臨巨大壓力，部分地區(qū)出現(xiàn)了內(nèi)澇災(zāi)害。大量的洪水涌入城市，淹沒了河岸周邊的道路和建筑，給城市的交通和居民生活帶來了極大的不便。為了應(yīng)對上游來水對城市內(nèi)澇的影響，需要加強流域上下游之間的信息共享和協(xié)調(diào)合作，建立有效的洪水調(diào)度和預(yù)警機制。下游城市應(yīng)根據(jù)上游來水情況，提前做好排水系統(tǒng)的調(diào)度和防洪準備，如增加排水泵站的運行功率、加固堤防等，以減少內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生。臺風、上游來水等其他致災(zāi)因素在城市內(nèi)澇的形成過程中起著重要作用。在構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估指標體系時，應(yīng)充分考慮這些因素，綜合評估城市內(nèi)澇風險，為城市內(nèi)澇防治提供全面、科學的依據(jù)。通過加強對這些致災(zāi)因素的監(jiān)測、預(yù)警和防范，可以有效降低城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生頻率和損失程度，保障城市的安全和可持續(xù)發(fā)展。三、城市內(nèi)澇風險評估指標體系構(gòu)建3.2孕災(zāi)環(huán)境分析孕災(zāi)環(huán)境是城市內(nèi)澇發(fā)生的基礎(chǔ)條件，它為內(nèi)澇的形成提供了背景和場所。孕災(zāi)環(huán)境主要包括地形地貌、土壤與植被以及城市化水平等方面，這些因素相互作用、相互影響，共同影響著城市內(nèi)澇的發(fā)生和發(fā)展。深入分析孕災(zāi)環(huán)境因素，對于準確評估城市內(nèi)澇風險具有重要意義。3.2.1地形地貌地形地貌是影響城市內(nèi)澇的重要因素之一，它通過影響雨水的流動和積聚，直接或間接地影響城市內(nèi)澇的發(fā)生。地形起伏、坡度和高程等地形因素與城市內(nèi)澇密切相關(guān)。地形起伏度反映了地形的變化程度，它對城市內(nèi)澇的影響主要體現(xiàn)在雨水的匯聚和流動方面。地形起伏較大的地區(qū)，雨水容易在低洼處匯聚，形成積水區(qū)域。在山區(qū)城市，由于地形起伏較大，山谷地帶往往成為雨水的匯聚點，一旦降雨量超過排水能力，就容易發(fā)生內(nèi)澇。地形起伏度還會影響雨水的流動速度，起伏較大的地形會使雨水流動速度加快，增加了排水系統(tǒng)的壓力。在一些丘陵地區(qū)，暴雨時雨水迅速從高處流向低處，容易導(dǎo)致下游地區(qū)積水嚴重。坡度是指地面的傾斜程度，它對城市內(nèi)澇的影響主要表現(xiàn)在地表徑流的形成和速度上。坡度較小的區(qū)域，地表徑流速度較慢，雨水容易在地表積聚，增加了內(nèi)澇的風險。城市中的平坦區(qū)域，如廣場、停車場等，在降雨時容易形成積水，因為這些區(qū)域的坡度較小，雨水難以迅速排出。而坡度較大的區(qū)域，地表徑流速度較快，能夠較快地將雨水輸送到排水系統(tǒng)中，但如果排水系統(tǒng)不完善，也可能導(dǎo)致局部區(qū)域積水。在一些老城區(qū)，由于道路坡度設(shè)計不合理，加上排水管網(wǎng)老化，暴雨時容易出現(xiàn)局部積水嚴重的情況。高程是指地面相對于海平面的高度，它與城市內(nèi)澇的關(guān)系主要體現(xiàn)在積水的深度和范圍上。高程較低的區(qū)域，容易受到洪水的侵襲，內(nèi)澇風險較高。城市中的低洼地帶，如河流沿岸、地下停車場等，在暴雨時容易積水，積水深度也相對較大。當河流水位上漲時，低洼地帶的積水可能無法及時排出，導(dǎo)致積水范圍擴大。在一些沿海城市，由于地勢較低，在臺風暴雨期間，不僅要面臨降雨形成的內(nèi)澇，還要防范海水倒灌引發(fā)的洪澇災(zāi)害，這些地區(qū)的高程因素對城市內(nèi)澇風險的影響更為顯著。地形地貌因素對城市內(nèi)澇風險的影響是復(fù)雜的，不同的地形條件會導(dǎo)致不同的內(nèi)澇風險分布。在構(gòu)建城市內(nèi)澇風險評估指標體系時，需要充分考慮地形起伏度、坡度和高程等因素，通過地形分析和數(shù)據(jù)處理，獲取準確的地形信息，為內(nèi)澇風險評估提供科學依據(jù)。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，可以對地形數(shù)據(jù)進行分析和處理，生成地形起伏度、坡度和高程等專題地圖，直觀地展示地形地貌與城市內(nèi)澇風險的關(guān)系。通過空間分析功能，還可以計算不同地形條件下的匯水面積和水流路徑，進一步評估城市內(nèi)澇風險的分布情況。3.2.2土壤與植被土壤與植被作為下墊面的重要組成部分，對城市產(chǎn)匯流過程有著顯著影響，進而影響城市內(nèi)澇風險。土壤類型、透水性以及植被覆蓋等因素在城市內(nèi)澇的形成過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。土壤類型多樣，不同類型的土壤其物理性質(zhì)和透水性存在明顯差異。砂土顆粒較大，孔隙度大，透水性強，雨水能夠較快地滲入土壤中，減少地表徑流的產(chǎn)生，從而降低城市內(nèi)澇的風險。在一些以砂土為主的地區(qū)，降雨后雨水能夠迅速下滲，地表積水較少，內(nèi)澇發(fā)生的可能性相對較小。而黏土顆粒細小，孔隙度小，透水性差，雨水難以滲入土壤，容易在地表形成徑流，增加了城市內(nèi)澇的風險。在黏土含量較高的區(qū)域，如一些城市的老城區(qū)，由于土壤透水性差，暴雨時地表徑流迅速增加，排水系統(tǒng)不堪重負，容易出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。土壤的透水性是影響城市產(chǎn)匯流的重要因素之一。透水性好的土壤能夠有效地吸納雨水，延長雨水在土壤中的停留時間，減少地表徑流的峰值和總量。通過增加土壤的透水性，可以降低城市內(nèi)澇的風險。采用透水鋪裝材料，如透水磚、透水瀝青等，能夠增加地面的透水性，使雨水能夠更好地滲入地下，補充地下水，減少地表積水。在城市建設(shè)中，推廣綠色屋頂、下沉式綠地等措施，也可以增加土壤的透水性，提高城市對雨水的調(diào)蓄能力。綠色屋頂通過植被和土壤的作用，能夠截留部分雨水，增加雨水的下滲量，減少屋面徑流；下沉式綠地則利用地勢較低的特點，收集和儲存雨水，促進雨水的下滲和凈化。植被覆蓋對城市內(nèi)澇具有重要的調(diào)節(jié)作用。植被能夠截留雨水，減少雨滴對地面的沖擊，降低地表徑流的速度和總量。植被的根系還能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的孔隙度，提高土壤的透水性。森林植被的截留作用明顯，能夠有效地減少地表徑流，降低洪水的峰值。在城市中，增加植被覆蓋面積，如建設(shè)公園、綠地、濕地等，能夠起到涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)徑流的作用，降低城市內(nèi)澇的風險。城市濕地不僅可以儲存大量的雨水，還能夠凈化水質(zhì)，為城市生態(tài)系統(tǒng)提供重要的服務(wù)功能。植被還能夠蒸騰水分，調(diào)節(jié)局部氣候，減少暴雨的發(fā)生頻率和強度，從源頭上降低城市內(nèi)澇的風險。土壤與植被因素在城市內(nèi)澇風險評估中具有重要地位。通過改善土壤透水性、增加植被覆蓋等措施，可以有效地降低城市內(nèi)澇風險。在城市規(guī)劃和建設(shè)中，應(yīng)充分考慮土壤與植被的作用，合理布局綠地、濕地等生態(tài)空間，采用透水鋪裝等技術(shù)，提高城市的雨水調(diào)蓄能力，減少城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生。3.2.3城市化水平城市化進程的加速改變了城市的下墊面條件和水文循環(huán)過程，人口密度、建筑密度、道路密度等城市化指標與城市內(nèi)澇風險密切相關(guān)。城市化水平的提高使得城市內(nèi)澇風險不斷增加，深入分析這些指標對城市內(nèi)澇的影響，對于制定有效的內(nèi)澇防治措施具有重要意義。人口密度是指單位面積內(nèi)的人口數(shù)量，它反映了城市人口的集中程度。人口密度大的區(qū)域，人類活動頻繁，對城市環(huán)境的影響也較大。在人口密集的地區(qū)，大量的建筑物、道路等不透水表面增加，導(dǎo)致雨水無法自然下滲，地表徑流迅速增加。這些區(qū)域的排水需求也相對較大，一旦排水系統(tǒng)無法滿足需求，就容易發(fā)生內(nèi)澇。城市的中心城區(qū)通常人口密度較大，在暴雨時，大量的雨水匯聚在有限的空間內(nèi)，排水系統(tǒng)面臨巨大壓力，內(nèi)澇風險較高。人口密度大還會導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)害的損失增大，因為受影響的人數(shù)較多，財產(chǎn)損失也更為嚴重。在一些人口密集的商業(yè)區(qū)和居住區(qū)，內(nèi)澇可能導(dǎo)致商店停業(yè)、居民財產(chǎn)受損，甚至威脅到居民的生命安全。建筑密度是指建筑物的基底面積與用地面積之比，它反映了城市中建筑物的密集程度。建筑密度的增加意味著城市中不透水面積的增大，雨水的下滲量減少，地表徑流增加。大量的建筑物還會阻擋雨水的流動，使雨水更容易在局部區(qū)域積聚，增加了內(nèi)澇的風險。在一些城市的老舊小區(qū)，由于建筑密度較大，綠地和空地較少，排水系統(tǒng)又不完善，暴雨時容易出現(xiàn)積水嚴重的情況。建筑密度的增加還會影響城市的通風和散熱，加劇城市熱島效應(yīng)，進而影響城市的降雨模式，增加暴雨的發(fā)生頻率和強度，間接提高城市內(nèi)澇風險。道路密度是指單位面積內(nèi)的道路長度，它反映了城市道路的發(fā)達程度。道路作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施，其密度的增加同樣會改變城市的下墊面條件。道路通常采用硬質(zhì)鋪裝，透水性差，大量的道路使得城市的不透水面積進一步擴大，地表徑流增加。道路的布局和坡度也會影響雨水的流動方向和速度，如果道路設(shè)計不合理，可能導(dǎo)致雨水在某些路段積聚，形成內(nèi)澇點。在一些城市，由于道路坡度較小，排水設(shè)施不完善，暴雨時道路容易積水，影響交通正常運行。道路上的排水口如果被雜物堵塞，也會導(dǎo)致排水不暢，加劇內(nèi)澇災(zāi)害。城市化水平的提高帶來的人口密度、建筑密度和道路密度的增加，都在不同程度上增加了城市內(nèi)澇風險。在城市規(guī)劃和發(fā)展過程中，應(yīng)充分考慮城市化對城市內(nèi)澇的影響，合理控制人口密度和建筑密度，優(yōu)化道路布局和設(shè)計，加強排水系統(tǒng)建設(shè)，提高城市的抗?jié)衬芰?。推廣海綿城市建設(shè)理念，通過增加綠地、濕地等生態(tài)空間，提高城市的雨水調(diào)蓄能力，減少城市化對城市內(nèi)澇的不利影響。3.3承災(zāi)體分析承災(zāi)體是城市內(nèi)澇災(zāi)害的承受對象，其脆弱性和暴露程度直接影響著內(nèi)澇災(zāi)害的損失大小。承災(zāi)體主要包括城市基礎(chǔ)設(shè)施以及社會經(jīng)濟要素等方面，對這些承災(zāi)體進行深入分析，有助于準確評估城市內(nèi)澇風險，為制定有效的防災(zāi)減災(zāi)措施提供依據(jù)。3.3.1城市基礎(chǔ)設(shè)施城市基礎(chǔ)設(shè)施是城市正常運行的重要保障，在城市內(nèi)澇中，排水管網(wǎng)、泵站、橋梁、道路等基礎(chǔ)設(shè)施的脆弱性對城市內(nèi)澇的發(fā)展和影響起著關(guān)鍵作用。排水管網(wǎng)是城市排水系統(tǒng)的核心組成部分，其排水能力直接關(guān)系到城市內(nèi)澇的發(fā)生與否。排水管網(wǎng)的脆弱性主要體現(xiàn)在管網(wǎng)老化、管徑過小、排水不暢等方面。一些城市的排水管網(wǎng)建設(shè)年代較早，長期運行導(dǎo)致管網(wǎng)老化、破損，排水能力下降。隨著城市的發(fā)展，人口和建筑密度不斷增加，原有的排水管網(wǎng)管徑可能無法滿足日益增長的排水需求，導(dǎo)致排水不暢，在暴雨時容易出現(xiàn)積水現(xiàn)象。在一些老城區(qū)，由于排水管網(wǎng)老化、管徑偏小，暴雨時大量雨水無法及時排出，常常造成道路積水嚴重，影響交通正常運行。排水管網(wǎng)的布局不合理也會增加內(nèi)澇風險，如某些區(qū)域排水管網(wǎng)覆蓋率低，存在排水盲區(qū)，導(dǎo)致雨水無法有效收集和排出。泵站作為提升排水能力的關(guān)鍵設(shè)施，其運行狀況對城市內(nèi)澇防治至關(guān)重要。泵站的脆弱性主要表現(xiàn)在設(shè)備故障、排水能力不足等方面。泵站設(shè)備長期運行，可能會出現(xiàn)磨損、老化等問題，導(dǎo)致設(shè)備故障，影響排水效率。在暴雨期間，若泵站的排水能力不足，無法及時將積水排出，就會導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)害的加劇。一些泵站的設(shè)計排水能力是基于一定的降雨標準，當遇到極端降雨事件時，泵站可能無法滿足排水需求，使得積水在城市中積聚。泵站的電力供應(yīng)也至關(guān)重要，如果在暴雨期間出現(xiàn)停電等情況，泵站將無法正常運行，進一步加劇內(nèi)澇災(zāi)害。橋梁和道路是城市交通的重要組成部分，在城市內(nèi)澇中，它們也面臨著諸多風險。橋梁的脆弱性主要體現(xiàn)在洪水對橋梁基礎(chǔ)的沖刷和破壞上。當內(nèi)澇發(fā)生時，大量的洪水會對橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生沖刷作用，如果橋梁基礎(chǔ)不夠穩(wěn)固，可能會導(dǎo)致橋梁傾斜、倒塌等事故，嚴重影響交通安全。在一些河流上的橋梁，由于洪水的沖擊力較大，橋梁基礎(chǔ)容易受到破壞，如2020年汛期，部分地區(qū)的橋梁因洪水沖刷而出現(xiàn)險情，不得不進行緊急搶修。道路的脆弱性主要表現(xiàn)在積水對道路結(jié)構(gòu)的破壞以及影響交通通行方面。長時間的積水會滲入道路結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致路基軟化、路面損壞，縮短道路的使用壽命。積水還會使道路濕滑，影響車輛和行人的通行安全，容易引發(fā)交通事故。在城市內(nèi)澇中，一些地勢較低的道路常常被積水淹沒，交通被迫中斷，給居民的出行帶來極大不便。城市基礎(chǔ)設(shè)施在城市內(nèi)澇中存在著不同程度的脆弱性，這些脆弱性增加了城市內(nèi)澇災(zāi)害的風險和損失。在城市規(guī)劃和建設(shè)中，應(yīng)加強對城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護，提高其抗?jié)衬芰?，以減少城市內(nèi)澇災(zāi)害對城市正常運行的影響。通過對排水管網(wǎng)進行升級改造，擴大管徑、優(yōu)化布局，提高排水能力；加強泵站設(shè)備的維護和更新，確保其在關(guān)鍵時刻能夠正常運行；對橋梁和道路進行加固和防護，提高其抗洪水沖刷和積水浸泡的能力。還應(yīng)建立健全城市基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，保障城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行。3.3.2社會經(jīng)濟要素社會經(jīng)濟要素與城市內(nèi)澇損失密切相關(guān)，人口、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟總量等因素在城市內(nèi)澇發(fā)生時，對災(zāi)害的影響程度和損失大小起著重要作用。人口是城市的核心要素之一，人口密度和分布對城市內(nèi)澇損失有著直接影響。人口密度大的區(qū)域，如城市的中心城區(qū)、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等，在發(fā)生內(nèi)澇時，受影響的人數(shù)較多，人員疏散和救援難度也較大。這些區(qū)域的人員財產(chǎn)集中，內(nèi)澇可能導(dǎo)致居民的生命財產(chǎn)安全受到嚴重威脅，如房屋進水、電器損壞、車輛被淹等。在一些人口密集的城市區(qū)域，一旦發(fā)生內(nèi)澇，可能會造成大量人員被困，救援工作面臨巨大挑戰(zhàn)。人口分布也會影響內(nèi)澇損失，例如，在地勢低洼、排水不暢的區(qū)域居住人口較多，這些區(qū)域在暴雨時容易積水，居民更容易受到內(nèi)澇災(zāi)害的影響。在一些城市的老城區(qū)，由于地勢較低，居住人口密集，內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生時，居民的損失往往較為嚴重。產(chǎn)業(yè)是城市經(jīng)濟的重要支撐，不同產(chǎn)業(yè)對城市內(nèi)澇的敏感性和損失程度各不相同。工業(yè)企業(yè)通常擁有大量的生產(chǎn)設(shè)備和原材料，內(nèi)澇可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、原材料浸泡，造成生產(chǎn)中斷、經(jīng)濟損失巨大。一些電子企業(yè)，其生產(chǎn)設(shè)備精密，一旦被水浸泡，可能會造成設(shè)備報廢，恢復(fù)生產(chǎn)需要投入大量的資金和時間。商業(yè)企業(yè)也會受到內(nèi)澇的嚴重影響，商場、店鋪等在積水期間無法正常營業(yè)，銷售額大幅下降，庫存商品可能受損。在一些城市的商業(yè)區(qū)，內(nèi)澇發(fā)生時，商家的經(jīng)濟損失不僅包括營業(yè)損失，還包括商品損失和店鋪裝修損壞等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會受到城市內(nèi)澇的影響，城市周邊的農(nóng)田在積水后，農(nóng)作物可能被淹沒，導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收。在一些城市的郊區(qū)，由于排水系統(tǒng)不完善，暴雨時農(nóng)田容易積水，影響農(nóng)作物的生長和收成。經(jīng)濟總量反映了城市的經(jīng)濟實力和抗災(zāi)能力。經(jīng)濟總量大的城市，通常有更多的資金用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和內(nèi)澇防治，能夠在一定程度上降低內(nèi)澇災(zāi)害的損失。這些城市可以投入資金對排水系統(tǒng)進行升級改造，建設(shè)更多的泵站和調(diào)蓄設(shè)施，提高城市的排水能力和抗?jié)衬芰?。?jīng)濟總量大的城市在災(zāi)害發(fā)生后，也有更強的恢復(fù)能力，能夠迅速組織力量進行搶險救災(zāi)和恢復(fù)重建。一些經(jīng)濟發(fā)達的城市，在面對內(nèi)澇災(zāi)害時，能夠迅速調(diào)配資源，保障居民的基本生活需求，減少災(zāi)害對經(jīng)濟社會的影響。而經(jīng)濟總量較小的城市，可能由于資金有限，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和內(nèi)澇防治方面投入不足，導(dǎo)致城市內(nèi)澇風險較高，災(zāi)害發(fā)生時損失也相對較大。社會經(jīng)濟要素在城市內(nèi)澇風險評估中具有重要地位，人口密度、產(chǎn)業(yè)分布和經(jīng)濟總量等因素與內(nèi)澇損失密切相關(guān)。在城市規(guī)劃和發(fā)展過程中，應(yīng)充分考慮社會經(jīng)濟要素對城市內(nèi)澇的影響，合理布局人口和產(chǎn)業(yè)，加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高城市的經(jīng)濟實力和抗災(zāi)能力，以減少城市內(nèi)澇災(zāi)害對社會經(jīng)濟的影響。3.4防災(zāi)減災(zāi)能力分析3.4.1排水系統(tǒng)能力排水系統(tǒng)作為城市應(yīng)對內(nèi)澇的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其能力大小直接關(guān)系到城市內(nèi)澇風險的高低，主要體現(xiàn)在排水管網(wǎng)密度、管徑以及排水能力等關(guān)鍵指標上。排水管網(wǎng)密度是指單位面積城市土地上所擁有的排水管道長度，它反映了排水系統(tǒng)對城市區(qū)域的覆蓋程度。較高的排水管網(wǎng)密度意味著城市中更多的區(qū)域能夠被排水系統(tǒng)所覆蓋，雨水能夠更及時地被收集并輸送至排水終端，從而有效減少地表積水的可能性。在一些新建城區(qū)，規(guī)劃建設(shè)時充分考慮了排水需求，排水管網(wǎng)密度較高，能夠較好地應(yīng)對一般降雨情況，內(nèi)澇發(fā)生的概率相對較低。相反，在一些老城區(qū)，由于建設(shè)年代較早，城市擴張過程中排水管網(wǎng)未能及時跟進完善，導(dǎo)致排水管網(wǎng)密度偏低。部分區(qū)域存在排水盲區(qū)，雨水無法順利進入排水系統(tǒng)，在降雨時容易形成積水，增加了內(nèi)澇風險。研究表明，當排水管網(wǎng)密度達到一定閾值后，城市內(nèi)澇的發(fā)生頻率和積水深度會顯著降低。因此，合理提高排水管網(wǎng)密度是提升城市排水能力、降低內(nèi)澇風險的重要措施之一。排水管道管徑則決定了排水管道的輸水能力。管徑越大，在相同時間內(nèi)能夠輸送的雨水量就越多，排水效率也就越高。在城市建設(shè)和改造過程中，如果排水管道管徑設(shè)計過小，無法滿足暴雨時的排水需求，就會導(dǎo)致排水不暢，雨水在管道內(nèi)積聚，進而溢出到地面，引發(fā)內(nèi)澇。以某城市為例，在一次暴雨中，部分區(qū)域的排水管道由于管徑過小，無法及時排出大量雨水，導(dǎo)致道路積水深度達到30厘米以上，交通陷入癱瘓。隨著城市的發(fā)展和氣候變化，極端降雨事件增多，對排水管道管徑的要求也越來越高。為了提高城市的排水能力，需要根據(jù)城市的發(fā)展規(guī)劃和降雨特征，合理設(shè)計和擴大排水管道管徑，確保排水系統(tǒng)能夠應(yīng)對不同強度的降雨。排水能力是排水系統(tǒng)綜合性能的體現(xiàn)，它受到排水管網(wǎng)密度、管徑、泵站運行效率等多種因素的影響。排水能力強的系統(tǒng)能夠在短時間內(nèi)將大量雨水排出城市，有效降低內(nèi)澇風險。城市中的排水泵站通過提升水位，將低洼地區(qū)的雨水強行抽排至河道或其他排水終端，提高了城市的整體排水能力。一些城市在易澇區(qū)域設(shè)置了大型排水泵站，在暴雨期間能夠迅速啟動，加大排水力度，有效緩解了內(nèi)澇災(zāi)害。排水系統(tǒng)的排水能力還與排水系統(tǒng)的維護管理密切相關(guān)。定期對排水管網(wǎng)進行清淤、疏通，確保管道暢通；對排水泵站設(shè)備進行維護保養(yǎng)，保證其正常運行，都能夠提高排水系統(tǒng)的排水能力，增強城市應(yīng)對內(nèi)澇的能力。排水系統(tǒng)的排水管網(wǎng)密度、管徑和排水能力等指標相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同決定了城市的排水能力和內(nèi)澇防治效果。在城市規(guī)劃、建設(shè)和管理過程中，應(yīng)充分重視這些指標，通過科學規(guī)劃、合理設(shè)計、有效維護等措施，不斷提升排水系統(tǒng)能力，降低城市內(nèi)澇風險。3.4.2預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)是城市應(yīng)對內(nèi)澇災(zāi)害的重要環(huán)節(jié)，其及時性和有效性對于降低內(nèi)澇損失起著關(guān)鍵作用，主要體現(xiàn)在預(yù)警系統(tǒng)及時性、應(yīng)急預(yù)案完善性、應(yīng)急救援能力等方面。預(yù)警系統(tǒng)的及時性是指在城市內(nèi)澇發(fā)生前，能夠提前準確地向相關(guān)部門和公眾發(fā)布預(yù)警信息，為應(yīng)對內(nèi)澇災(zāi)害爭取寶貴的時間。一個高效的預(yù)警系統(tǒng)需要具備先進的監(jiān)測設(shè)備和精準的預(yù)測模型，能夠?qū)崟r監(jiān)測氣象、水文等數(shù)據(jù)，及時捕捉到可能引發(fā)內(nèi)澇的降雨、水位變化等信息，并通過多種渠道快速傳達給公眾和相關(guān)部門。利用氣象衛(wèi)星、雷達等設(shè)備實時監(jiān)測降雨云系的發(fā)展和移動，通過數(shù)值天氣預(yù)報模型預(yù)測降雨強度、范圍和時間，再結(jié)合城市排水系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)，準確判斷內(nèi)澇發(fā)生的可能性和區(qū)域。通過手機短信、廣播、電視、社交媒體等多種渠道，將預(yù)警信息及時傳遞給公眾，提醒市民做好防范措施，如避免前往低洼地帶、提前轉(zhuǎn)移財物等。及時的預(yù)警能夠使城市管理者提前啟動應(yīng)急預(yù)案，組織力量進行排水搶險，有效降低內(nèi)澇災(zāi)害的損失。應(yīng)急預(yù)案的完善性是指應(yīng)急預(yù)案涵蓋了內(nèi)澇災(zāi)害應(yīng)對的各個環(huán)節(jié)，包括預(yù)警發(fā)布、人員疏散、搶險救援、物資調(diào)配、交通管制等，具有全面性、科學性和可操作性。完善的應(yīng)急預(yù)案需要充分考慮城市的地理環(huán)境、人口分布、基礎(chǔ)設(shè)施等實際情況，針對不同程度的內(nèi)澇災(zāi)害制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。在人員疏散方面，應(yīng)急預(yù)案應(yīng)明確不同區(qū)域的疏散路線、安置地點和組織方式，確保在災(zāi)害發(fā)生時居民能夠安全、有序地撤離。在搶險救援方面，應(yīng)詳細規(guī)定搶險隊伍的組成、職責、任務(wù)和行動流程，配備必要的搶險設(shè)備和物資，如排水泵、沙袋、救生衣等。應(yīng)急預(yù)案還應(yīng)定期進行演練和修訂，根據(jù)演練和實際應(yīng)對過程中發(fā)現(xiàn)的問題，不斷完善應(yīng)急預(yù)案，提高其科學性和有效性。應(yīng)急救援能力是指在城市內(nèi)澇發(fā)生后，相關(guān)部門和救援力量能夠迅速響應(yīng)，采取有效的救援措施，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。應(yīng)急救援能力包括救援隊伍的專業(yè)素質(zhì)、救援設(shè)備的配備和調(diào)度能力等方面。專業(yè)的救援隊伍應(yīng)具備豐富的搶險救援經(jīng)驗和技能，熟悉城市排水系統(tǒng)和地形地貌，能夠在復(fù)雜的環(huán)境下迅速開展救援工作。救援設(shè)備的配備應(yīng)滿足不同內(nèi)澇場景的需求，如大功率排水泵用于排除積水，沖鋒舟、橡皮艇用于解救被困人員，照明設(shè)備用于保障夜間救援等。救援設(shè)備的調(diào)度能力也至關(guān)重要，能夠確保在災(zāi)害發(fā)生時，救援設(shè)備能夠及時、準確地調(diào)配到需要的地點。相關(guān)部門之間的協(xié)調(diào)配合也直接影響應(yīng)急救援的效果。在城市內(nèi)澇災(zāi)害應(yīng)對中，氣象、水利、交通、公安、消防、醫(yī)療等部門應(yīng)密切協(xié)作，形成合力，共同應(yīng)對災(zāi)害。氣象部門提供準確的氣象信息，水利部門負責排水系統(tǒng)的調(diào)度和水利設(shè)施的運行管理，交通部門負責交通管制和疏導(dǎo)，公安部門維護社會秩序，消防部門開展搶險救援，醫(yī)療部門提供醫(yī)療救助等。預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)的及時性、完善性和有效性是降低城市內(nèi)澇損失的關(guān)鍵。通過加強預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)、完善應(yīng)急預(yù)案、提高應(yīng)急救援能力，能夠有效提升城市應(yīng)對內(nèi)澇災(zāi)害的能力，最大限度地減少內(nèi)澇災(zāi)害對城市和居民造成的損失。四、基于模糊綜合評價法的城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)總體架構(gòu)本城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)基于模糊綜合評價法，采用分層架構(gòu)設(shè)計，各層之間相互協(xié)作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理和風險評估功能。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理與分析層、風險評估與預(yù)警層以及用戶交互層，每層承擔不同的任務(wù)，共同構(gòu)成一個完整的城市內(nèi)澇風險評估體系，確保系統(tǒng)能夠準確、及時地評估城市內(nèi)澇風險，并為用戶提供有效的決策支持。4.1.1數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)采集層是城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要任務(wù)是收集與城市內(nèi)澇相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析以及風險評估提供全面、準確的數(shù)據(jù)支持。該層利用多種先進技術(shù)，從不同數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的多樣性和完整性。在氣象水文數(shù)據(jù)采集方面，通過與氣象部門合作，接入氣象監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)，這些監(jiān)測站配備了高精度的雨量傳感器、風速傳感器、溫濕度傳感器等設(shè)備，能夠?qū)崟r監(jiān)測降雨量、降雨強度、降雨持續(xù)時間、風速、風向、氣溫、濕度等氣象要素。在城市的不同區(qū)域均勻分布著多個氣象監(jiān)測站，能夠全面覆蓋城市范圍，準確捕捉氣象變化。利用水文監(jiān)測站收集水位、流量等水文數(shù)據(jù)，水文監(jiān)測站通常設(shè)置在河流、湖泊、水庫以及城市排水管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點位置。水位傳感器采用壓力式或雷達式，能夠精確測量水位高度；流量傳感器則根據(jù)不同的測量原理，如電磁式、超聲波式等，準確獲取水流流量。這些水文數(shù)據(jù)對于了解城市水系的運行狀況、評估內(nèi)澇風險具有重要意義。地形地貌數(shù)據(jù)的采集主要依賴于地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)。通過衛(wèi)星遙感影像，獲取高分辨率的地形數(shù)據(jù)，利用數(shù)字高程模型（DEM）生成地形起伏度、坡度、高程等信息。利用航空攝影測量技術(shù)，獲取更詳細的地形地貌信息，為地形分析提供更準確的數(shù)據(jù)。對于城市內(nèi)澇風險評估而言，準確的地形地貌數(shù)據(jù)能夠幫助分析雨水的流動路徑和匯聚區(qū)域，從而確定易澇點和風險區(qū)域。排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集通過與城市排水管理部門合作，獲取排水管網(wǎng)的布局、管徑、排水能力等信息。利用管道檢測機器人、聲吶探測儀等設(shè)備，對排水管網(wǎng)進行檢測，獲取管道的運行狀況，包括是否存在堵塞、破損等問題。通過這些數(shù)據(jù)的采集和分析，可以評估排水系統(tǒng)的運行效率和應(yīng)對內(nèi)澇的能力。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)的采集則通過與統(tǒng)計部門、城市規(guī)劃部門等合作，獲取人口密度、GDP、人均收入等數(shù)據(jù)。通過問卷調(diào)查、實地走訪等方式，收集居民對城市內(nèi)澇的認知和應(yīng)對能力等信息。這些社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)對于評估城市內(nèi)澇對社會經(jīng)濟的影響、制定合理的防災(zāi)減災(zāi)措施具有重要參考價值。數(shù)據(jù)采集層利用多種技術(shù)手段，從多個數(shù)據(jù)源采集城市內(nèi)澇相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和風險評估提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)采集過程中，注重數(shù)據(jù)的準確性、完整性和實時性，確保采集到的數(shù)據(jù)能夠真實反映城市內(nèi)澇的實際情況。4.1.2數(shù)據(jù)處理與分析層數(shù)據(jù)處理與分析層是城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一，其主要作用是對數(shù)據(jù)采集層獲取的原始數(shù)據(jù)進行清洗、預(yù)處理，以及運用模糊綜合評價模型進行計算分析，為風險評估與預(yù)警層提供可靠的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)清洗是數(shù)據(jù)處理的首要步驟，旨在去除原始數(shù)據(jù)中的噪聲、重復(fù)數(shù)據(jù)和錯誤數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。通過設(shè)定合理的數(shù)據(jù)閾值和規(guī)則，對氣象水文數(shù)據(jù)中的異常值進行識別和修正。若某一氣象監(jiān)測站上報的降雨量數(shù)據(jù)明顯超出歷史同期最大值且與周邊監(jiān)測站數(shù)據(jù)差異巨大，可通過與其他監(jiān)測站數(shù)據(jù)對比、檢查設(shè)備運行狀態(tài)等方式，判斷該數(shù)據(jù)是否為異常值，若是則進行修正或剔除。對于排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)中存在的重復(fù)記錄或錯誤的管徑、排水能力等信息，也需進行清理和糾正。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)標準化、歸一化和缺失值處理等操作。數(shù)據(jù)標準化是將不同量綱的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一量綱的數(shù)據(jù)，便于后續(xù)分析。將降雨量、水位等不同單位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的數(shù)值范圍。歸一化則是將數(shù)據(jù)映射到[0,1]區(qū)間，消除數(shù)據(jù)間的數(shù)量級差異。對于地形坡度、人口密度等數(shù)據(jù)進行歸一化處理，使其在同一尺度下進行比較。針對數(shù)據(jù)中的缺失值，可采用均值填充、中位數(shù)填充、回歸預(yù)測等方法進行處理。若某一區(qū)域的排水管網(wǎng)管徑數(shù)據(jù)缺失，可根據(jù)周邊區(qū)域的管徑數(shù)據(jù)以及相關(guān)的地理信息，利用回歸模型預(yù)測缺失值。模糊綜合評價模型計算是數(shù)據(jù)處理與分析層的關(guān)鍵任務(wù)。首先，根據(jù)城市內(nèi)澇風險評估指標體系，確定各評價因素的權(quán)重。運用層次分析法（AHP）和熵權(quán)法相結(jié)合的方式確定權(quán)重。通過AHP方法，邀請專家對各評價因素的相對重要性進行判斷，構(gòu)建判斷矩陣，計算出主觀權(quán)重。利用熵權(quán)法，根據(jù)數(shù)據(jù)本身的信息熵，計算出客觀權(quán)重。將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進行組合，得到各評價因素的最終權(quán)重。根據(jù)確定的權(quán)重和各評價因素的實際數(shù)據(jù)，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。對于降雨量、地形坡度等評價因素，通過設(shè)定合適的隸屬函數(shù)，將其實際值轉(zhuǎn)化為對不同風險等級的隸屬度。以降雨量為例，采用梯形隸屬函數(shù)，將降雨量劃分為不同的區(qū)間，每個區(qū)間對應(yīng)不同的風險等級，計算出降雨量對各風險等級的隸屬度。通過模糊合成運算，將權(quán)重向量和模糊關(guān)系矩陣進行合成，得到城市內(nèi)澇風險的綜合評價結(jié)果。采用加權(quán)平均型合成算子“M(\cdot,+)”，兼顧各評價因素的影響，計算出每個區(qū)域的內(nèi)澇風險等級。數(shù)據(jù)處理與分析層通過對原始數(shù)據(jù)的清洗、預(yù)處理和模糊綜合評價模型計算，為城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)提供了準確、可靠的數(shù)據(jù)支持，為后續(xù)的風險評估與預(yù)警奠定了堅實的基礎(chǔ)。4.1.3風險評估與預(yù)警層風險評估與預(yù)警層是城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要負責依據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析層的結(jié)果進行風險等級劃分、評估結(jié)果展示以及預(yù)警信息發(fā)布，以便相關(guān)部門和公眾及時了解城市內(nèi)澇風險狀況，采取有效的應(yīng)對措施。風險等級劃分是根據(jù)模糊綜合評價模型計算得出的綜合評價結(jié)果，將城市內(nèi)澇風險劃分為不同等級，如低風險、較低風險、中等風險、較高風險和高風險。為每個風險等級設(shè)定明確的閾值范圍，當綜合評價結(jié)果落在相應(yīng)范圍內(nèi)時，即可確定該區(qū)域的內(nèi)澇風險等級。低風險等級的綜合評價結(jié)果可能在0-0.2之間，較低風險等級在0.2-0.4之間，中等風險等級在0.4-0.6之間，較高風險等級在0.6-0.8之間，高風險等級在0.8-1之間。這樣的劃分方式能夠直觀地反映城市內(nèi)澇風險的程度，便于決策者和公眾理解。評估結(jié)果展示采用多樣化的方式，以滿足不同用戶的需求。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將風險評估結(jié)果以地圖的形式展示出來，通過不同的顏色或符號表示不同的風險等級。在地圖上，高風險區(qū)域用紅色標注，較低風險區(qū)域用藍色標注，中等風險區(qū)域用黃色標注等，使城市內(nèi)澇風險的空間分布一目了然。用戶可以通過縮放、平移地圖等操作，查看不同區(qū)域的風險情況。還提供風險評估報告，詳細闡述各區(qū)域的風險評估指標數(shù)據(jù)、權(quán)重、評價過程以及風險等級等信息，為專業(yè)人員提供深入分析的依據(jù)。預(yù)警信息發(fā)布是風險評估與預(yù)警層的重要功能，旨在及時向相關(guān)部門和公眾傳達城市內(nèi)澇風險信息，以便采取有效的防范措施。預(yù)警信息發(fā)布遵循及時性、準確性和全面性的原則。當風險評估結(jié)果達到預(yù)警閾值時，系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警機制，通過多種渠道發(fā)布預(yù)警信息。利用短信平臺向政府相關(guān)部門工作人員、社區(qū)負責人以及易澇區(qū)域居民發(fā)送預(yù)警短信，提醒他們做好防范準備。通過廣播、電視等媒體發(fā)布預(yù)警信息，擴大信息傳播范圍。在城市的公共場所，如地鐵站、公交車站、商場等，通過電子顯示屏展示預(yù)警信息。還可以利用社交媒體平臺，如微信公眾號、微博等，發(fā)布預(yù)警信息，方便公眾獲取。預(yù)警信息內(nèi)容包括風險等級、可能發(fā)生內(nèi)澇的區(qū)域、預(yù)計發(fā)生時間、應(yīng)對措施等。告知公眾避免前往低洼地帶、地下停車場等易澇區(qū)域，提前做好財產(chǎn)轉(zhuǎn)移和防范準備。對于政府相關(guān)部門，預(yù)警信息為其提供決策依據(jù)，使其能夠及時啟動應(yīng)急預(yù)案，組織搶險救援力量，調(diào)配搶險物資，保障城市的安全運行。風險評估與預(yù)警層通過科學合理的風險等級劃分、直觀多樣的評估結(jié)果展示以及及時準確的預(yù)警信息發(fā)布，為城市內(nèi)澇防治提供了有力的支持，有助于降低城市內(nèi)澇災(zāi)害的損失。4.1.4用戶交互層用戶交互層是城市內(nèi)澇風險評估系統(tǒng)與用戶之間的橋梁，其設(shè)計旨在滿足不同用戶（政府部門、居民等）對風險評估結(jié)果的查詢與應(yīng)用需求，提供便捷、友好的操作界面，使用戶能夠輕松獲取所需信息并進行相關(guān)操作。對于政府部門用戶，系統(tǒng)提供全面、專業(yè)的功能。政府部門可以通過用戶交互層實時查詢城市內(nèi)澇風險評估結(jié)果，包括不同區(qū)域的風險等級、風險因素分析等詳細信息。利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能，對歷史評估數(shù)據(jù)進行對比分析，了解城市內(nèi)澇風險的變化趨勢，為制定長期的城市規(guī)劃和內(nèi)澇防治策略提供數(shù)據(jù)支持。在暴雨等極端天氣事件發(fā)生時，政府部門能夠通過系統(tǒng)及時獲取實時的風險預(yù)警信息，根據(jù)預(yù)警等級迅速啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，調(diào)配資源進行搶險救災(zāi)。系統(tǒng)還支持政府