城市排水系统内涝风险评估

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摘要：结合城市内涝典型案例、现场调查及内涝成因分析，以城市排水系统作为承灾体，基于AHP建立风险评估模型，科学量化内涝风险等级。

关键词：市政排水系统；内涝风险；层次分析法；指标

城市遭受洪灾往往会影响市民生产、生活质量，甚至威胁人民生命、财产安全，特别是近几年，受全球气候变暖及极端天气影响，我国不少城市频频发生暴雨积水、内涝灾害事件，并造成严重的人员伤亡和财产损失，因此城市内涝风险已成为研究热点之一。本文借助内涝灾害风险评估指标体系，运用层次分析法建立数学模型，科学量化内涝风险等级。

1城市内涝灾害成因分析

2015年8月2日~3日，据统计，咸阳市区24小时平均降雨量达31.4mm，局地超过50mm，强降雨使城市部分路段严重积水内涝，而西咸新区沣西新城海绵城市试点区却没有造成明显积水。城市内涝发生在雨季，严重影响经济社会正常运行，已成为制约城市发展的重要因素，其成因是多方面的。根据灾害系统理论：孕灾环境是指内涝灾害发生、发展与演变过程所处的空间条件；致灾因子指可能造成内涝灾害的敏感因子；承灾体指内涝灾害的承受者，包括排水系统在内的城市基础设施等；灾情是特定孕灾环境与致灾因子条件下，内涝灾害所造成的受灾情况[1-3]。

2城市内涝灾害风险评估指标

Maskrey（1989）认为自然灾害风险是危险性与易损性之代数和，即危险性+易损性。本文根据该定义进行城市排水系统内涝风险评估，并重点从致灾因子、承灾体等因素提出风险评估指标。

3风险评估方法的研究

3.1层次分析法及其基本原理。层次分析法（AnalyticHierarchyProcess），是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法，特别适用于难于完全定量分析的问题。3.2结构模型。经综合分析城市排水系统内涝形成原因，将城市排水系统内涝风险评估指标体系分为三层，如表2所示。表2城市排水系统内涝风险评估体系3.3构造判断矩阵（1）为了确保权威性和准确性，在构造判断矩阵前，采用专家分析评分形式，得到层次结构模型中的各指标重要性单排序。（2）在各个层次上对此层指标逐个进行比较，得出数值判断矩阵如下：在确定各层次、各因素之间的权重时，采用Saaty的建议引用1～6及其倒数作为标度。判断矩阵A具有基本一性，由各指标的重要性构建判断矩阵，得到结果见表3～表5。表3判断矩阵R-Z表4判断矩阵A-An表5判断矩阵B-Bn由上表得到各层的判断矩阵为：（3）计算单排序的权向量及一致性检验。a.求权向量表6判断矩阵R-Z表7判断矩阵A-An表8判断矩阵B-Bnb.一致性检验计算判断矩阵的最大值λmax将矩阵A-An的wi和（Aw）i代入（7）得：λmax=3.03（1）计算一致性指标CI（2）根据下表查出相应的平均随机一致性指标RI表9平均随机一致性指标的R.I.表（500次正反矩阵计算结果）从上表中可查出检验成对比较矩阵A一致性的标准RI=0.58ÁÁÁÂÁÃÂÁÂÂÂÃÄÅÃÃÃÁÃÂÃÃaaaaaaAaaaaÁÁÂÃÁÂÃÁÂÃÁÂÃ13611/51/413RA1/313B5131/311/61/3141/31ÁÂW0.24960.7504ÁÂÃÁÂÃÁÂW0.09470.27360.6317ÁÂÃ（3）计算一致性比例CRCR=CIRI=0.0150.58=0.0258<0.1同理可得B-Bn的各项数值：λmax=3.013，CI=0.0065CR=0.0112<0.1R-Z的各项数值：λmax=2，CI=0CR=0<0.1由上可知，A、B、R的不一致程度处于容许范围内，具有满意的一致性，可以通过一致性检验。故用其归一化特征向量为权向量。（4）计算组合权向量（见表10）3.4影响风险指标的等级划分（见表11）3.5内涝风险等级综合评价指标式中：ai-根据各等级划分所赋值（i=1，2…6）；wi-各指标对应所占权重（i=1，2…6）为便于衡量洪涝灾害风险程度，将洪涝灾害风险性划分为四个等级，分别有：高风险、中风险、低风险、极低风险，根据上式求得R查下表，即可得出对应风险等级。

4结束语

本文以城市排水系统为研究对象，在资料收集、现场调查的基础上，基于灾害风险系统理论，结合城市内涝的成因，提出了内涝风险评估指标体系，通过层次分析法建立了风险评估数学模型，为量化内涝风险提供了方法。

作者:王祚 卢璇 杨子琪 张雨馨 马保成 单位:西安科技大学