茍愛萍，呂慧如，王旭陽，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所［1］。近年來，氣候極端變化正在成為全球性的問題，在過去一個世紀(jì)以來，以溫暖化為特征的全球氣候變化已是公認(rèn)的事實，是人類可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。氣候變化通過對水文循環(huán)和自然生態(tài)系統(tǒng)的直接影響，以及對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。對環(huán)境造成破壞，對居民出行造成極大不便，嚴(yán)重時可發(fā)生城市人口傷亡，產(chǎn)生經(jīng)濟損失［5］，導(dǎo)致城市更加脆弱?！丁笆奈濉鄙鷳B(tài)保護監(jiān)測規(guī)劃》提出要重視運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策建議。城市是一個不斷變化的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)遇到長期的高壓力的沖擊時，城市及有可能崩潰停滯［6］。韌性的概念最早運用于工程領(lǐng)域，來表示系統(tǒng)在受到外界壓力后恢復(fù)到原來狀態(tài)的能力［7］，后來生態(tài)領(lǐng)域也借用此概念［8］，來描述主體在擾動消失后，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)韌性和社會韌性發(fā)展，21 世紀(jì)初學(xué)者們將其運用在自然災(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)韌性和社會韌性。工程雨洪韌性是防洪工程等物理性的結(jié)構(gòu)對雨洪的抵抗性［12］，生態(tài)雨洪韌性是生態(tài)系統(tǒng)對雨洪的適應(yīng)與調(diào)節(jié)，社會韌性主要指社會政策及公共方面的對雨洪的反映力。Bertilsson 等考慮了3個主要的驅(qū)動因素來評價雨洪韌性，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)對防洪彈性進行建模和空間化，對雨洪韌性進行評價［13］。Schelfaut等提出機構(gòu)間相互作用、洪水風(fēng)險的聯(lián)系和洪水建模工具3 個層面，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］。國內(nèi)學(xué)者也對雨洪韌性的理論進行了解釋與分析，并且構(gòu)建了雨洪韌性評價方法。許濤等以中國超過200 個城市為研究對象，利用相關(guān)性分析得出，內(nèi)澇的彈性強弱分布呈現(xiàn)空間集群狀態(tài)，長三角地區(qū)城市內(nèi)澇彈性較強［15］。通過分析雨洪韌性在城市設(shè)計的微觀、中觀、宏觀3個尺度上的作用，并且以案例介紹了空間布局、場地設(shè)計中韌性理念的運用［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，對于此類情況，許多學(xué)者對管網(wǎng)難以獲取的地區(qū)雨洪過程，采取多種辦法進行模擬。楊東等將管網(wǎng)的排水能力等效下滲考慮，對陜西省西咸新區(qū)內(nèi)澇積水過程進行計算機模擬，并且對雨水井等效排水法（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 種等效排水法進行模擬［17］。杜佳鍇等對廣州市城鎮(zhèn)化較高的獵德涌流域的城市雨洪進行模擬比較，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)者針對無管網(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，通過對城市雨洪淹沒區(qū)進行模擬分析，評價城市雨洪韌性，并依據(jù)不同的韌性程度，對城市應(yīng)對水安全規(guī)劃設(shè)計提出策略，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)，通過提出針對性的生態(tài)策略，使城市通過自身系統(tǒng)的調(diào)蓄能力，提升城市對雨洪的抵御、吸收和再利用，對雨洪進行彈性適應(yīng)，從而減小城市內(nèi)澇對城市造成的破壞。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

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，近百年來，上海有超過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)來源于DB31_T -1043 -2017_暴雨強度公式與設(shè)計雨型標(biāo)準(zhǔn)（上海市地方標(biāo)準(zhǔn)）計算所得；土地分類使用數(shù)據(jù)來源于地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工 程（https：//data.casearth.cn），數(shù) 據(jù) 精 度 為2m［22］，土壤類型數(shù)據(jù)來源于地理科學(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)計資料主要來源于《上海市水利志》《上海市氣象志》《上海統(tǒng)計年鑒》《中國氣象災(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，在宏觀尺度上對靜安區(qū)的雨洪淹沒情況、雨洪廊道情況、以及河流水域的安全緩沖區(qū)進行分析。SCS 模型是1954 年美國農(nóng)業(yè)部水土保持局為了估算水土保持中徑流［23］情況，而開發(fā)的適用小流域的水文模型［24］。隨著后來研究的深入，學(xué)者們進行了改良，可以用來研究雨水徑流、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、土壤類型及濕潤程度考慮進來，具有操作簡單、結(jié)構(gòu)明確的特點，所需數(shù)據(jù)量少的同時模擬精度較高，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，進行空間徑流的可視化分析與拓展［25］，計算公式為：

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際入滲量（mm）；Q 為實際發(fā)生的地表徑流量（mm）；Ia為降水的初損量（mm）；S為流域當(dāng)時的潛在最大入滲量（mm）。

假設(shè)二：

式中：λ 是一個區(qū)域系數(shù)，取決于下墊面情況和氣候因素的影響。原模型開發(fā)部門根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況推薦使用Ia＝0.2S，由于經(jīng)驗公式中的λ 是一個變量，具有不確定性。上海地區(qū)的平均下滲量比美國的少一半，因此本研究的初損Ia應(yīng)當(dāng)根據(jù)上海地區(qū)的實際降雨下滲情況進行修正。賀寶根等以上海郊區(qū)農(nóng)田作為研究對象，利用SCS 模型進行模擬，認(rèn)為λ值取0.05 時誤差較小［26］。劉蘭嵐對上海中心城區(qū)的λ 取值進行多次試算，得出結(jié)論：AMCI時，λ ＝0.03；AMCII 時，λ ＝0.08；AMCIII 時，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要素進行測算，認(rèn)為λ 值在0.07 時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，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)差相對較小。

將λ ＝0.08 代入可得：

通過無綱量參數(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。一般來說，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程度、水文土壤組和土地利用類型三大要素。

根據(jù)文獻敘述以及研究區(qū)域的降水條件和氣候狀況，得到上海市靜安區(qū)土壤為中等濕潤程度。上海的土壤類型地表為人工土，其余以黏土類為主。根據(jù)地理科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)中國科學(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)實際情況結(jié)合土地利用類型，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，提取一級主要廊道、二級次要廊道以及極端降水時出現(xiàn)的三級毛細(xì)廊道，三大不同級別的潛在雨洪廊道，對雨洪廊道進行分析與模擬；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)，對河流水域的安全緩沖區(qū)進行分析；運用SCS 模型進行降雨徑流轉(zhuǎn)化，基于ArcGIS工具建立雨洪淹沒模型，進行雨洪淹沒區(qū)的范圍定位和積水深度確定，對現(xiàn)狀雨洪韌性進行分析。

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行劃分，通過GIS 平臺的要素折點轉(zhuǎn)點工具捕捉河流線段的終點，確定雨洪徑流戰(zhàn)略點的位置，得到雨洪廊道控制網(wǎng)絡(luò)圖。

雨洪淹沒區(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 個子匯水區(qū)，利用DB31_T-1043 -2017_暴雨強度公式與設(shè)計雨型標(biāo)準(zhǔn)（上海市地方標(biāo)準(zhǔn)），計算靜安區(qū)每小時降雨強度（表2），公式如下：

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

式中：q為設(shè)計降雨強度（L/（s·hm2））；p 為設(shè)計重現(xiàn)期（a）；t為降雨歷時（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)儲水等納入排水系統(tǒng)，將其等效于1 年一遇的徑流量，在計算3 個重現(xiàn)期徑流量后，減去1 年一遇的SCS 計算出的徑流量，通過SCS 模型計算與ArcGIS 模擬，得到5 年、20 年、100 年3 種重現(xiàn)期下的淹沒分布圖。

河流水域安全緩沖區(qū)分析：本文參考相關(guān)文獻和規(guī)范，對緩沖區(qū)范圍取6m、30m、60m 3 個數(shù)據(jù)級別，利用鄰域分析對河流水域數(shù)據(jù)進行多環(huán)緩沖分析。并通過鑲嵌、重分類、疊加后得到最終的河流水域安全緩沖區(qū)分析圖。

1.2.3 雨洪韌性評價指標(biāo)體系構(gòu)建

層次分析法（AHP）是在面對復(fù)雜的決策問題時，將問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)系進行分層，定性與定量結(jié)合，對難以完全定量的系統(tǒng)進行分析評價［28］。模糊綜合評價（PCE）是將模糊的現(xiàn)象進行量化，建立模糊集合進行運算評價。本研究通過構(gòu)建AHP -FCE綜合評價模型，對影響雨洪韌性的因子進行量化，構(gòu)建指標(biāo)體系（表3），使用AHP對指標(biāo)的權(quán)重進行確定，最后采用模糊綜合評價方法，對相關(guān)的因子進行綜合性評價［28］。以雨洪韌性評價作為目標(biāo)層（R）以及5 個準(zhǔn)則層（A）、15 個指標(biāo)層（B）共同構(gòu)成3個層級的指標(biāo)體系（表3），用以評價場地雨洪風(fēng)險程度。

表3 雨洪韌性評價指標(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，其中一級主要廊道2 條、二級次要廊道13 條、三級毛細(xì)廊道40 條（表4）。由圖1 可知，雨洪一級廊道分布在共和新路街道滬太路到老滬太路。二級廊道分布較廣，容納三級廊道的溢流，主要調(diào)節(jié)中小型雨水，北部的二級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；南部的二級廊道經(jīng)過江寧路街道，天目西路西路街道和石門二路街道，塘沽路、天潼路附近。三級廊道分布較廣，呈樹狀徑流網(wǎng)絡(luò)，主要用來匯聚雨洪。由圖2 可知，雨洪主要戰(zhàn)略區(qū)有兩個，一個位于彭浦鎮(zhèn)北部，另一個位于彭浦鎮(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，靜安區(qū)南部分散有5 個次要戰(zhàn)略區(qū)，彭浦鎮(zhèn)北部有一個次要戰(zhàn)略區(qū)，大寧路街道北部分散有一個次要戰(zhàn)略區(qū)；多個雨洪控制戰(zhàn)略點，戰(zhàn)略點分布較廣，主要分布在幸福創(chuàng)智園，康寧路—場中路、錦江都城附近，走馬塘三泉路、大寧路、運城路道路上，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，要重點對戰(zhàn)略點所在部分加強雨洪管理。

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

雨洪淹沒區(qū)的范圍定位和確定。通過GIS模擬分析，得到5 年、20 年、100 年3 個重現(xiàn)期下的淹沒分布圖（圖3—5）。路緣高度一般為0.1—0.15m，超過0.1m 對行人出行造成困難；積水深度在0.25-0.35m時汽車可能熄火，積水深度在0.45m左右時，積水達到成人膝蓋處，行人難以行走，且對兒童生命安全造成威脅。根據(jù)對居民生活的影響程度將淹沒等級分為0—0.1m、0.1—0.25m、0.25—0.45m、大于0.45m共4 個等級。積水深度大的區(qū)域風(fēng)險高，并根據(jù)其與衛(wèi)星地圖等判斷雨洪風(fēng)險集中區(qū)域。在5 年重現(xiàn)期下便出現(xiàn)淹沒斑塊的，該些區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險較大。5 年重現(xiàn)期下，積水點散布在彭浦鎮(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，原有積水面積擴大，深度加深。出現(xiàn)新的積水點，與5 年重現(xiàn)期下相比，新增了滬太支路與江場西路交叉口位置、嶺南小區(qū)一號樓東邊、華發(fā)華潤靜安府南府及祥騰財富廣場、709媒體園區(qū)內(nèi)部、大寧八一坊內(nèi)部、石門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、鐵路附近番瓜弄小區(qū)少量積水點、葉文漢?；贞惲叙^后大片硬質(zhì)場地上有少量小于10mm積水點、柳營新路319 小路5 號樓8 號樓沿柳營路有大面積但小于10mm的積水。

圖3 5 年重現(xiàn)期雨洪淹沒分析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)期雨洪淹沒分析Figure 5 Analysis of rain and flood inundation in the return period of one hundred years

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

對人群活動、場地建設(shè)情況等因素進行衡量，并結(jié)合模擬結(jié)果，實地對具有代表性的雨洪淹沒區(qū)進行調(diào)查，對樂業(yè)公寓、蘇州河光復(fù)路—長安西路區(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)時代廣場進行調(diào)查（表5）。樂業(yè)公寓存在問題有：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，未能選取雨洪針對性強的植物進行合理配置；無景觀水體。蘇州河光復(fù)路—長安西路區(qū)段濱水空間存在問題有：地面鋪裝以硬質(zhì)鋪裝為主，兩側(cè)空地都被機動車占據(jù)；植物種植情況方面，植物緩沖帶寬度窄，植物配置雜亂無序，未形成良好的濱水植物景觀；活動場地方面沒有與公園和蘇州河景觀形成應(yīng)對雨洪的空間布局；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題有：地面鋪裝以道路瀝青硬質(zhì)鋪裝為主，不透水性極強，易造成雨澇現(xiàn)象；植物種植方面，缺乏綠化景觀設(shè)計，場地給人生硬冰冷的感受；活動場地方面，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)時代廣場存在問題有：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，廣場綠化布置簡單，美觀性不足，植物種類單一，不能消解攔截雨水；活動場地未能提供相應(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)過對比驗證靜安區(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)共計有河道10 條、大型湖泊1 個，水域總面積約為56 萬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。基于GIS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)險高，遭受雨水侵?jǐn)_的情況嚴(yán)重，其恢復(fù)到擾動前的狀態(tài)更困難，故其雨洪韌性較低。淹沒深度較高的，對居民生活造成較大困擾，對場地造成較大損害，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)及雨洪淹沒區(qū)綜合構(gòu)成。雨洪空間風(fēng)險區(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)險區(qū)域面積較小且相對分散。

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 雨洪韌性評價

為了使權(quán)重系數(shù)的確定更加科學(xué)合理，邀請具有專業(yè)知識背景的15 名高校專家進行評分并且全部收回，將評價因子權(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)重計算結(jié)果（表11）。通過計算之后，對評價指標(biāo)進行排序，得出最終結(jié)果。權(quán)重系數(shù)分別為水體設(shè)計（0.237 6）、豎向設(shè)計（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)則層次來看，雨洪管理設(shè)施權(quán)重最高，其次為水體設(shè)計，植物種植權(quán)重則最小。從指標(biāo)層看，水體設(shè)計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)計中，濱水豎向權(quán)重比道路豎向與廣場豎向高；地面鋪裝中鋪裝透水性能權(quán)重遠高于鋪裝材質(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)計判斷矩陣Table 6 Water body design judgment matrix

表7 豎向設(shè)計判斷矩陣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)計評價判斷矩陣Table 11 Evaluation and judgment matrix of rain and flood toughness planning and design

對雨洪韌性空間格局圖進行分析，選取積水點應(yīng)依據(jù)人們對空間的使用情況以及該區(qū)域的內(nèi)澇風(fēng)險程度，本文從居住空間、濱水空間、道路、廣場空間各選出有代表性的具體場所，樂業(yè)公寓20 世紀(jì)末建成，建成時間較早，現(xiàn)居住人口密集，小區(qū)道路坑洼問題比較嚴(yán)重；蘇州河光復(fù)路—長安西路區(qū)段濱水空間，歷史悠久，是居民休閑的主要活動場所；天目中路與共和新路交叉口橋下空間，車行流量大，下雨積水點較多，有蚊蟲滋生現(xiàn)象；中鐵·中環(huán)時代廣場，商業(yè)繁華，廣場為不透水鋪裝，下雨時有積水問題。選取樂業(yè)公寓、蘇州河光復(fù)路—長安西路區(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)時代廣場4 個公共空間進行雨洪韌性評價。之后按照李克特量表對現(xiàn)場實際情況打分，得出雨洪韌性空間格局視角下城市公共空間規(guī)劃設(shè)計評級結(jié)果（表12）。

表12 雨洪韌性評價等級表Table 12 Rain and flood toughness evaluation grade table

通過對4 個公共空間的雨洪韌性評價得到最終分?jǐn)?shù)：樂業(yè)公寓整體上雨洪安全性較差（0.387 4）、光復(fù)西路—長安西路濱水空間為中等級（0.419 4）、天目中路—共和新路橋下道路空間為中等級（0.436 7）、中鐵·中環(huán)時代廣場為中等級（0.475 7）。該評價結(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所，需要對該公共空間構(gòu)建進行更新改造設(shè)計，從而增強對極端降水的應(yīng)對能力。

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)主要對城市道路進行了海綿化改造，道路包括：汾西路、聞喜路（陽曲—平順）、高平路（永和—晉城）、襄陽北路（長樂—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)《上海市海綿城市專項規(guī)劃》，內(nèi)澇防治設(shè)計重現(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，通過低影響的方式提升城市應(yīng)對雨洪的能力，重點對城市積水點進行雨洪韌性優(yōu)化，使城市系統(tǒng)對徑流的吸收、再利用過程接近擾動前的原始狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)自身的應(yīng)對能力，減少外排，將雨洪生態(tài)保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)雨洪淹沒區(qū)各自不同的淹沒特點，將積水點分為道路、廣場、公共空間、停車場，針對不同積水點空間的使用需求，進行下墊面改造、植物種植、空間重構(gòu)等低沖擊、低成本、可造作性強的長效措施（表13），通過生物滯留措施、透水鋪裝等源頭削減措施對地表徑流進行削減，實現(xiàn)雨洪韌性的提升與環(huán)境品質(zhì)的改善。

表13 積水點提升策略Tab 13 Lifting strategy of stagnant water point

3.2 過程傳輸措施

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，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，通過豎向設(shè)計，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，對靜安區(qū)內(nèi)水流不暢的河網(wǎng)進行清淤，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。通過構(gòu)建人工雨水基礎(chǔ)設(shè)施形成雨水處理序列，增強其雨水處理能力。

3.3 末端治理措施

建立河流水域安全緩沖區(qū)，對靜安區(qū)的水域體系進行規(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。在進行城市更新改造的過程中，對河道兩岸的景觀設(shè)計應(yīng)留有植被緩沖帶，以便發(fā)揮其對徑流的減緩作用；塑造復(fù)式駁岸，能同時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，加強對河道水量和水質(zhì)的監(jiān)測，保障河流的蓄水功能，同時完善雨水管網(wǎng)等的管理，使灰綠設(shè)施協(xié)同發(fā)揮作用。

4 結(jié)語

本文以上海市靜安區(qū)為例，從宏觀分析與微觀防控兩個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 個方面進行雨洪韌性的構(gòu)建，并結(jié)合實地調(diào)查與分析，對具有代表性的雨洪積水點進行調(diào)研，對積水位置進行實地驗證并進行現(xiàn)狀分析；針對靜安區(qū)當(dāng)前的雨洪韌性格局，進行雨洪彈性公共空間規(guī)劃專項設(shè)計研究。微觀層面，對4 個典型積水點場所進行雨洪韌性評價，并根據(jù)評價結(jié)果提出相應(yīng)的低影響公共空間生態(tài)設(shè)計建議。

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，進行生態(tài)韌性建設(shè)，提高城市應(yīng)對內(nèi)澇的彈性。由于城市建成區(qū)的空間已經(jīng)確定，對城市系統(tǒng)雨洪空間格局韌性進行重構(gòu)的難度較大，所以本文著重于對積水點進行雨洪韌性設(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。