一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法与流程

本发明涉及雨水工程规划技术领域，尤其涉及一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法。

背景技术：

目前，国内外对于低冲击开发的控制目标有不同的规定，主要包含对年径流总量、降雨总量和综合径流系数的控制等。关于雨水低影响开发规划方法，中国专利文201510563320.2公开了雨水低影响开发的规划方法和装置，其主要是通过对规划区加入雨水设置以改变地块的年雨水径流系数和规划区内的径流峰值以实现雨水低影响开发规划，其过程繁琐且花费大量的成本和人力物力，并且没有对规划区进行任何的区块布设规划和风险评估。

而缺乏对规划区进行区块布设规划和风险评估等措施，即规划过程没有或较少参考研究区用地性质、水文条件、开发强度规范、下垫面条件和内涝空间风险等相关指标，从而缺乏对低影响开发雨水设施布设优先级的描述，在实施过程中极易造成“城市群规划、群布设”的盲目建设问题，导致效率低下或资源浪费。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中没有依据城市实际的地域水文条件、下垫面性质、可利用空间、开发强度规范和内涝空间风险等指标来布设低影响开发雨水设施的规划问题，改善在实施过程中极易造成“城市群规划、群布设”的盲目建设问题，为城市范围内的LID实施提供有效的布设指导。

一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法，包括如下步骤：

S1：快速评估规划区的内涝风险；

S2：根据规划区的地域水文特征、下垫面性质、可利用空间、城市规划方案、开发强度规范和内涝风险确定规划区的优先级效用函数方程，确定规划区的低冲击开发布设优先级，进而对低冲击布设的适宜性进行排序和评判；

S3：根据所述低影响开发优先等级将规划区分为若干单元区块，将规划区径流系数控制的总目标分派至各所述单元区块，直至各单元区块加权核算确定的总径流系数满足规划区径流系数控制的总目标；

S4：绘制规划区径流系数控制空间布局图，为低冲击开发规划提供决策支持。

优选的，步骤S1中包括：

S11、采用栅格水文建模法，通过地理信息系统操作平台，采用栅格结构和矢量化数据，对数字高程模型进行规划区的地表流向分析和流域识别；

S12、在地理信息系统中采用简化的方法模拟规划区的水文特征，从而对规划区的内涝致灾因子进行危险性分析；

S13、采用初级地理信息系统或电子地图数据对规划区的主要承载体进行脆弱性等级分析；

S14、结合所述危险性分析和所述脆弱性等级分析双重指标，进行空间暴露分析，计算规划区的内涝风险等级图，识别规划区内涝灾害严重、易发的地区，完成快速评估规划区的内涝风险。

优选的，步骤S4中，还包括依据不同所述低冲击开发的功能性和控制指标，完成对规划区具体实施措施的规划和设定。

优选的，所述水文特征包括径流通路、城市低洼易涝点中的一项或两项；所述电子地图数据包括用地类型、用地等级和用地空间分布中的一项或多项；所述承载体包括居民区、公共建筑、工业区、交通设施和商业区中的一项或多项。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于内涝风险指标分析的规划方案旨在提高城市低冲击布设规划的科学性和有效性，以低冲击开发控制总目标为依据，综合多重影响属性，完成对低影响开发布设优先度的评价，达到突出重点、因地制宜的原则，使得城市规划更合理，从而节约了市政的投资。

附图说明

图1为本发明第二实施例一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法的流程图。

图2为本发明第二实施例规划区致灾因子危险性和承载体脆弱性的输入数据及评估结果图。

图3为本发明第二实施例规划区中计算获得的内涝风险等级和现状内涝点示意图。

图4a为本发明第二实施例在综合考量内涝风险指标、现有用地类型、可利用空间以及城市规划的基础上，依据径流控制总目标和不同规划用地的径流系数指标，在各子区块分派的低冲击建议控制值示意图。

图4b为本发明第二实施例在建议方案的基础上，在规划区的公园绿地布局规划中，针对综合公园、专类公园、社区公园等不同类型公园绿地，提出雨水花园、植被草沟、滞留塘、滞留池的建设建议示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法，包括如下步骤：

S1：快速评估规划区的内涝风险；

S2：根据规划区的地域水文特征、下垫面性质、可利用空间、城市规划方案、开发强度规范和内涝风险确定规划区的优先级效用函数方程，确定规划区的低冲击开发布设优先级，进而对低冲击布设的适宜性进行排序和评判；

S3：根据所述低影响开发优先等级将规划区分为若干单元区块，将规划区径流系数控制的总目标分派至各所述单元区块，直至各单元区块加权核算确定的总径流系数满足规划区径流系数控制的总目标；

S4：绘制规划区径流系数控制空间布局图，为低冲击开发规划提供决策支持。

优选的，步骤S1中包括：

S11、采用栅格水文建模法，通过地理信息系统操作平台，采用栅格结构和矢量化数据，对数字高程模型进行规划区的地表流向分析和流域识别；

S12、在地理信息系统中采用简化的方法模拟规划区的水文特征，从而对规划区的内涝致灾因子进行危险性分析；

S13、采用初级地理信息系统或电子地图数据对规划区的主要承载体进行脆弱性等级分析；

S14、结合所述危险性分析和所述脆弱性等级分析双重指标，进行空间暴露分析，计算规划区的内涝风险等级图，识别规划区内涝灾害严重、易发的地区，完成快速评估规划区的内涝风险。

优选的，步骤S4中，还包括依据不同所述低冲击开发的功能性和控制指标，完成对规划区具体实施措施的规划和设定。

优选的，所述水文特征包括径流通路、城市低洼易涝点中的一项或两项；所述电子地图数据包括用地类型、用地等级和用地空间分布中的一项或多项；所述承载体包括居民区、公共建筑、工业区、交通设施和商业区中的一项或多项。

本发明技术方案和原理包含两个主体模块：规划区内涝风险快速评估模块和低冲击开发布设优先级评估模块。内涝风险模块主要依据规划区域数字高程模型和用地信息，基于地理信息系统的空间水文分析和脆弱性分析法，快速评估在极端暴雨天气条件下大尺度空间的内涝风险；低冲击开发布设优先级评估模块基于内涝风险模块得出的内涝风险空间表征，综合考虑城市实际的地域水文条件、下垫面性质、可利用空间和城市规划方案等多重布设条件，结合上述影响因素的重要性和权重分析，建立基于多重影响属性的优先级效用函数方程，确定规划区子区块的优先度空间描述，用于对低冲击布设的适宜性进行评判和排序。依据低开发控制目标和不同措施的控制指标描述，对研究区的总控制目标进行区块分解，最终完成对区域布设优先级以及目标子区块控制量的细分。

实施例一

一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法，包括如下步骤：

S1：快速评估规划区的内涝风险。具体为：采用GIS的栅格水文建模法快速评估规划区的内涝风险。

其具体步骤为：

①借助GIS操作平台，采用栅格结构和矢量化数据，对数字高程模型进行规划区地表流向分析和流域识别。

②在GIS中采用简化的方法近似模拟规划区流域的水文特征，例如：径流通路、城市低洼易涝点等，从而获得对内涝致灾因子危险性的大致描述。

③规划区承载体的脆弱性评估主要依据初级GIS或电子地图数据，例如：用地类型和等级、空间分布等，对主要承载体，例如：居民区、公共建筑、工业区、交通设施、商业区等进行脆弱性等级描述。

最终结合规划区危险性和脆弱性双重指标，进行空间暴露分析，计算规划区的内涝风险等级图，识别研究区内涝灾害严重、易发的地区。

S2：根据规划区的地域水文特征、下垫面性质、可利用空间、城市规划方案、开发强度规范和内涝风险确定规划区的优先级效用函数方程，确定规划区的低冲击开发布设优先级，进而对低冲击布设的适宜性进行排序和评判。

S3：根据所述低影响开发优先等级将规划区分为若干单元区块，将规划区径流系数控制的总目标分派至各所述单元区块，直至各单元区块加权核算确定的总径流系数满足规划区径流系数控制的总目标；即:在LID优先等级空间描述的基础上，依据规划区的用地性质和开发强度规范，将研究区径流系数控制的总目标分派至构成规划区的各单元区块，直至各区块加权核算确定的总径流系数满足规定的要求。具体包括如下步骤：(1)根据规划区用地项目性质、开发强度等指标，估算开发前、后各子区块相对应的径流系数及其径流量差值。其中用地项目性质、开发强度作为决策变量参数。(2)获取规划区的年径流系数及规划区径流系数控制的总目标，规划区所需消减的总控制量即作为多目标遗传算法的目标函数。(3)多目标优化方法约束条件为LID布设后该区的流量综合径流系数目标小于或等于预设值。(4)通过多目标优化方法即可获得一个相对优化的结果。

S4：绘制规划区径流系数控制空间布局图，为低冲击开发规划提供决策支持。同时，可依据不同低冲击开发措施的功能性和控制指标，完成对规划区具体实施措施的规划和设定。

实施例二

一种基于内涝风险评估的雨水低影响开发规划方法，采用GIS的栅格水文建模法快速评估H规划区的内涝风险。该规划区致灾因子危险性和承载体脆弱性的输入数据及评估结果见图2，评估结果是通过对致灾因子的危险性和承载体脆弱性的实际数值进行数据标准化或归一化处理，从而获得五个标准化等级的划分。

1、计算获得的内涝风险等级见图3a，用于展示该区内涝高、中、低风险区的空间分布情况。内涝风险等级高的区域代表其受到内涝灾害的可能性较高，且一旦受灾，造成损失也较大。由风险图可知，研究区在山体和水系区域的内涝风险最低，风险主要集中在地势较平坦、建筑较密集的区域(见图中的内圈标记)。

2、将H规划区的综合径流系数目标分解至各子区块；规划区共划分为24个子区块，从低冲击开发雨水综合利用的角度，将子区块的用地类型划分为九小类，每一类的综合径流系数相同。雨水径流的控制目标将依据规划所需消减的总控制量，根据H规划区用地项目性质、开发强度等指标，估算开发前、后各子区块相对应的径流系数(具体见下表1)及其径流量差值。H规划区开发建设阶段的综合径流系数为0.7，LID的应用是针对此开发阶段提出的，要求LID布设后该区的流量综合径流系数目标小于或等于0.55。

表1：规划区不同用地类型对应的雨水径流系数

4、低冲击布设需要依据风险等级设定低影响开发雨水设施布设的优先级。图4a展示了在综合考量内涝风险指标、现有用地类型、可利用空间以及城市规划的基础上，依据径流控制总目标和不同规划用地的径流系数指标，在各子区块分派的低冲击建议控制值。

5、经统计计算，规划化低冲击开发布设后，其综合径流系数达到0.55的目标值，满足该区低冲击开发要求。且可以看到LID的布设基本符合内涝风险等级的空间布局，对径流管理的针对性强、效率高。图4b显示了在建议方案的基础上，在研究区的公园绿地布局规划中，针对综合公园、专类公园、社区公园等不同类型公园绿地，提出雨水花园、植被草沟、滞留塘、滞留池的建设建议。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。