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原文传递海绵城市背景下基于雨洪风险评估理论的城市道路改造研究

论文题名：	海绵城市背景下基于雨洪风险评估理论的城市道路改造研究
关键词：	城市道路改造;透水铺装;雨洪灾害;风险评估
摘要：	由于全球性气候变化，发生在城市区域的极端降雨事件频发，城市道路作为沟通城市人口通行和生产资料运输的重要通道，其面临的由极端降雨造成的内涝灾害风险形势更为严峻，加上近些年来我国大力推行的海绵城市建设相关政策建议，有必要对将海绵城市相关理念融入到城市道路建设实践中，以减低因降雨导致的城市道路自然灾害风险损失。　　本论文结合海绵城市建设相关背景和要求，运用情景模拟法和层次分析法，对城市道路采用透水铺装的海绵城市改造前后的雨洪灾害风险进行了风险场景构建和风险评估，并运用回归分析计算了城市道路雨洪灾害风险体系中的承灾体经济损失。具体研究内容和成果如下：　　首先，分析了城市道路雨洪灾害韧性系统的构成，分别对构成城市道路雨洪灾害系统的致灾因子、孕灾环境以及承灾体进行分析，基于分析结果定义了城市道路雨洪灾害风险，认为致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性和承灾体的暴露性共同构成了该风险系统。在初步识别了城市道路雨洪灾害风险因素后，引入历史灾情统计法、情景模拟法和层次分析法的风险评估方法，根据各方法的特点和适用范围，选用情景模拟与层次分析法相结合方法对本研究的风险对象进行评估，为下文评估城市道路雨洪灾害风险提供了方法支撑。　　然后，运用SWMM模型对城市道路雨洪灾害风险进行情景模拟。制定了SWMM情景模拟的总体框架逻辑，提出了将道路概化为明渠的模型构建方法，设计了城市道路透水铺装的海绵城市改造方案。再根据上述SWMM情景模拟，将道路积水深度、路面径流速度、管道水流速度、路面渗透性能、油耗经济损失以及机动车驾驶人时间经济损失作为构成城市道路雨洪灾害风险评估体系的风险因素指标，并采用层次分析法，构建专家打分法确定的指标判断矩阵，对上述6个风险指标进行了权重赋值。　　最后，将上述研究方法应用于徐州市三环南路K7+110～K8+330段进行城市道路雨洪灾害风险评估案例研究中，并运用回归分析法拟合了研究案例的城市道路雨洪灾害风险概率分布函数，基于该函数计算城市道路雨洪灾害风险承灾体经济损失，接着运用道路工程成本估价方法，估算出了道路改造前后的道路铺装工程成本费用。　　在对徐州市三环南路K7+110～K8+330段进行城市道路雨洪灾害风险进行评估后，结果显示：道路积水深度、路面径流速度、管道水流速度、路面渗透性能、油耗经济损失以及机动车驾驶人时间经济损失6个风险指标的峰值都出现在降雨峰值出现后的30～50分钟内，表现出了一定的迟滞现象；在道路进行改造后，上述各指标的各个时空分布值均有明显回落，对道路进行透水铺装的海绵城市改造具有有效性。对城市道路雨洪灾害风险事件的发生概率和造成损失影响最大的指标是道路积水深度指标，影响最小的指标为承灾体损失中的油耗经济损失，同时，地面渗透性能和时间经济损失对城市道路雨洪灾害风险的影响也比较大。在对道路进行透水铺装海绵城市改造后，城市道路雨洪灾害风险损失减少了163676.62元，但是对道路进行透水铺装改造需要多支付573.44万元的工程费用，因此对道路进行透水铺装的海绵城市改造虽然具有有效性，但不具有经济性。
作者：	金宁
专业：	建筑与土木工程
导师：	乔亚宁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国矿业大学(江苏)
学位年度：	2022