基于城市化因子的南京市内涝影响因素实证分析

来源:用户上传      作者: 毛磊,张慧明

　　摘要:基于城市化影响因子，以南京市的有效数据为依据，采用回归模型对城市内涝的影响因素进行实证研究。实证分析结果表明，城市人口密度、城市不透水面积及地区生产总值均是城市暴雨内涝的影响因素。最后，依据实证分析结论提出政策建议。
　　关键词：城市化；城市内涝；影响因素；南京市
　　中图分类号：F29文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）03-0136-03
　　
　　引言
　　城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象，可按照城市某个路段因强降水或连续性降水而产生内涝的程度将内涝分为不同的等级。较为严重的城市内涝破坏了建筑、厂房、交通设施、水利工程设施、电力等设施，进而中断交通、通讯；造成了水土流失加剧、环境污染、地面塌陷甚至是人员伤亡。城市暴雨内涝灾害一直是困扰世界各国城市的重要问题，每年均给不同国家或地区的财产和人民的生产及生活带来非常严重的影响，并阻碍了国民经济的持续发展。对经济和人口密集的城市，内涝带来的威胁更大，灾害造成的损失也可能更严重。
　　中国是城市内涝较为严重的国家。近年来气候异常，天气变化多端，更导致内涝灾害频发。今年，从5月中旬开始南方数省遭受强暴雨袭击。近一周时间，广州市暴雨倾城，三场暴雨接踵而至，一周降雨量高达440毫米，相当于广州年降雨量的四分之一，一举冲破广州市百年纪录，暴雨导致中心城区17处积水，很多路段交通瘫痪，企业正常生产与居民生活受到严重影响，至5月16号，强暴雨导致10省市786万人受灾。7月份长江流域进入梅雨季节，据来自国家防汛抗旱总指挥部办公室的消息，7月8日以来的强降雨造成长江沿线的湖南、湖北、江西、浙江、重庆等10省市局部地区遭受洪涝灾害，至12日累计洪涝受灾人口18 303，倒塌房屋3.9万间，直接经济损失约106亿元。因此，研究城市暴雨内涝的影响因素对于加强内涝防范，减少内涝损失具有重要的现实意义。
　　南京市地处北亚热带季风气候区，降水量较为丰沛，是中国受内涝影响较为严重的城市之一。2007年7月1日，江苏全省开始出现持续强降水过程，其中7月7日南京站日降水量达到173.4mm，江宁区东山站24小时降水量达302.2mm，接近五百年一遇，大范围、高强度的降雨，冲刷掉了南京一贯拥有的从容，南京城区共发生积水现象178处，多处市政设施遭到破坏，一些地区因地势低洼、排水不畅，造成近千户居民家中进水；2008年8月1日，受“凤凰”外围影响，南京普降暴雨，截至2日凌晨1时许，南京市浦口区、江宁区和主城区大部地区已累计降水超过100mm，部分地区雨量达到300mm，城区大面积积水，很多路段交通瘫痪，企业正常生产和居民生活受到严重影响。因此，以南京市作为研究对象具有典型意义。
　　一、文献述评
　　引发城市内涝的因素大体上可分为气象和非气象两个因素，具体包括气象、管网、城市化等因子，目前国内外对城市内涝形成机理的研究就主要集中在以下两个方面：
　　（一）侧重气象因素的分析
　　庄劲松（2006）[1]对晋江下游地区的降水情况进行了统计，结合降水情况从地势因素、潮汛因素、管网因素等方面对泉州市江南片区的内涝成因进行了分析，并提出工程性和非工程性治理措施。针对梅州城区内涝，马志雄、曹闻一（2007）[2]从降雨强度和排涝系统两个方面分析了内涝成因，并提出具体的排涝方案。陈锐、陈其名（2009） [3] 将南宁市的内涝按其成因分为两大类：一是邕江支流（内江）雨洪内涝，二是短历时暴雨造成局部内涝；通过对城区内涝成因的分析，指出南宁市在城市防洪、治涝工程中存在的问题，并提出相应的对策，减轻内涝所带来的危害。
　　（二）侧重非气象因素的分析
　　针对山西省的城市内涝问题，郭雪梅等（2008）[4]侧重于由城市化、城市规划和排水管网建设、城市内涝灾害气象服务体系等非气象因素诠释内涝灾害的形成机理，并提出城市内涝气象服务对策建议。陈能志、林阗、汪裕丰等（2008）[5]对福州市的内涝形成因素进行了研究，通过对自然因素、设施因素及城市规划因素的分析，提出了内涝治理思路以及内涝治理对策措施。黄俊材（2009）[6]对阳江市2006年“5・4”特大暴雨进行了调查，从排涝能力和内涝预警两方面进行了内涝成因分析，提出粤西沿海中小城镇应对暴雨、避免内涝的一些建议与措施。
　　纵观相关文献，尚存以下缺陷：（1）从研究方法来看，文献多侧重于定性分析城市内涝的成因，缺乏对内涝影响因素的实证研究；（2）从研究角度来看，文献多是从气象学角度研究城市内涝问题，缺少跨学科的研究尝试，例如从经济社会学角度研究城市内涝的成因；（3）从研究内容来看，文献侧重于分析降水强度、排水系统、城市规划等因素，缺乏人口密度、产业结构等城市化视角的分析。因此，本文试图弥补以上三点缺憾，试图由城市人口密度、城市不透水面积、地区生产总值等城市化因子，对影响城市暴雨内涝的因素展开分析。
　　二、理论分析及研究假设
　　进一步界定相关概念，一是城市化。城市化是指人口向城市地区集中，致使城市区域不断扩张的过程[7]。城市化的发展直接改变了下垫面，城市的生产活动和特殊地面结构共同作用于大气，使大气边界层的特性发生变化，从而影响城市地区的降水、气温、辐射等，形成不同于城郊农村的气候情况[8]；二是城市内涝强度。城市内涝强度指城市内涝成灾的风险程度。依据以上分析及文献述评，提出研究假设：
　　1.城市人口密度
　　首先，城市人口的增长会增强城市的热岛效应，建筑物引起的机械湍流、各种热源引起的热湍流以及城市上空形成的凝结核可以影响当地的云量和降雨量；其次，城市人口增加导致用水量加大，人们为缓解供水不足的矛盾而超采地下水，造成了市区地面严重沉降。地表沉降给排水、地下管道、海河泄洪等城市基础设施造成危害，进而内涝成灾风险加大。
　　假设H1：城市人口密度越大，城市内涝强度越高。
　　2.城市不透水面积
　　随着市区的扩张，房屋建筑更加密集，混凝土铺盖的不透水面积不断增加，一方面致使地表的持水、滞水及渗透能力减弱；另一方面导致众多天然河网遭到破坏，河塘数量锐减。暴雨来临时产生汇流时间缩短，地表及河道径流量增大、降水不能及时排走，内涝灾害加剧。
　　假设H2：城市不透水面积越大，城市内涝强度越高。
　　3.地区生产总值
　　一般来说，随着经济的发展，以传统农业为主体的国民经济结构逐渐向工业化和服务性行业为主体的方向转化，城市中非农业人口的增加引起了城市产业结构和人口职业构成的变化。这些变化一方面增强了城市的热岛效应，工业和居民供热将大量水汽和热量带入到大气中，影响了降雨强度；另一方面导致了城市财富总积累的增加，遭受内涝灾害的直接和间接经济损失随之增大。
　　假设H3：地区生产总值越高，城市内涝强度越高。
　　三、研究设计与数据采集
　　1.模型的建立
　　本文采用对数线性回归模型[9]：
　　Lny=β0+βiLnxi+ε，（i=1，2，…，n）
　　其中，β0，βi是未知参数，xi是一般变量，其值是可以精确测量或被控制的，y是可观测其值的随机变量，ε是不可观测的随机误差。
　　2.数据的处理

　　我们选取了1989―2008年20组数据进行分析，数据源于《南京市统计年鉴》。设y为内涝强度，以月降水量为依据进行内涝强度的拟定。设y′=，y″=，其中A，B，……，L为1―12月份的降水量，若A，B，……，L≥100mm，则a，b，…，l=1；若A，B，……，L<100mm，则a，b，…，l=0。再将序列y′通过两次移动平均，消除时间序列的随机性和周期性，得到y，即拟定的内涝强度。又设x1――城市人口密度，x2――城市不透水面积，x3――地区生产总值。取对数后的数据分别记为Y，X1，X2，X3，数据略。
　　四、实证检验与讨论
　　利用SPSS18.0软件对Y，X1，X2，X3进行处理，采用全回归法得到回归方程为：
　　Y=6.141-1.034 X1+0.029 X2+0.109 X3，
　　采用F检验法来检验模型的整体拟合效果，方差分析表（如表1所示）。
　　表1 方差分析表
　　从表中可以看出，F检验的显著性概率为0.000，小于设定的显著性水平0.05，模型整体显著。另外，调整后的R方为0.988，说明模型的解释力非常高。但X1前的系数为负值，与假设不符，说明模型存在多重共线性的可能。
　　通过相关系数矩阵来分析观测解释变量间的多重共线性（如表2所示）。
　　表2解释变量间相关系数表
　　从上页表2可知，各解释变量间的相关系数均大于0.9，接近于1，说明所有解释变量之间的多重共线性均是相当严重的，给模型的线性回归估计带来不良影响。运用OLS估计得出的结论不能对现实情况进行准确刻画，为了提高回归方程预测的科学性，本文改用岭回归法[10]对共线性数据进行分析，回归结果（见表3）。
　　表3 城市内涝影响因素的岭回归结果
　　通过观察岭迹图（图略）可以看到，当K≥0.05后，三条岭迹曲线均趋于稳定，即K≥0.05时，岭回归系数比较稳定，因此本文取K=0.05时的岭回归估计结果来建立回归方程：
　　Y=0.3164X1+0.2897X2+0.3771X3
　　回归方程的R2等于0.971，表明模型拟合优度理想。
　　由各回归系数可知：假设H1、H2及H3均成立，城市人口密度、不透水面积及地区生产总值都是城市暴雨内涝的影响因素，其中地区生产总值因子的影响程度相对最强，城市不透水面积因子的影响程度相对最弱。
　　五、政策建议
　　依据实证分析结果，为加强城市暴雨内涝的防范，基于城市化因素提出如下建议：（1）控制城市规模。城市不是越大越好，城市发展需要走节约资源、保护环境的集约化道路，城市功能要以人为本，创建宜居环境，城市建设要实现经济和社会的协调发展。控制城市规模可以缓解城市人口膨胀、城市用地紧张等诸多问题，进而缓解城市内涝问题。东京、伦敦、巴黎等国际大都市都曾在控制城市规模上做过努力。（2）合理城市规划。通过合理的城市规划，尤其是城市用地的规划，减少城市不透水面积，可以有效缓解城市内涝问题。我们有相当一批城市急于搞开发，在不适宜建设的地区搞建设，把建设区选在滞洪区上，填掉鱼塘、水系，大搞钢筋水泥建设。有的城市盲目扩大城市建设用地，占用河漫滩搞建设。这些都是发生洪涝灾害的隐患。（3）优化产业结构。城市经济的发展之所以会影响城市内涝，主要在于产业结构不合理。调整和优化产业结构，减少高能耗产业，促进第三产业的发展，可以有效解决高能耗产业所带来的一系列问题，进而减缓城市内涝问题。
　　
　　参考文献:
　　[1]庄劲松.泉州市江南片区内涝成因与治理措施[J].水利科技与经济，2006，(8).
　　[2]马志雄，曹文一.梅州城区内涝成因与排涝措施分析[J].人民珠江，2007，(5):77-78.
　　[3]陈锐，陈其名.南宁市城区内涝成因探讨[J].广西水利水电，2009，(6):26-29.
　　[4]郭雪梅，等.中国城市内涝灾害的影响因子及气象服务对策[J].灾害学，2008，(2):46-49.
　　[5]陈能志，林阗，汪裕丰.福州市中心城区内涝治理研究[J].China Water Resources，2008，(9):40-42.
　　[6]黄俊材.阳江市特大暴雨调查及内涝成因分析[J].广东水利水电，2009，(8):34-41.
　　[7]Lazaro T.R.，Urban hydrology[M].Ann Arbor:Ann Arbor Science Publishers，1979.
　　[8]周建康，等.城市化对南京市区域降水量变化的影响[J].长江科学院院报，2003，(4):44-46.
　　[9]祝彦成，李卫斌，李宗领.对数线性模型在经济预测中的应用[J].咸阳师范学院学报，2005，(6):8-10.
　　[10]景继，等.监测数据共线性问题的岭回归法分析[J].水电自动化与大坝监测，2007，(3):56-59.
　　
　　Empirical Analysis of Rainstorm Waterlogging Influencing Factor in Nanjing Based on Urbanized Factor
　　
　　 MAO Lei，ZHANG Hui-ming
　　（College of Economics and Management，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing，210044，China）
　　Abstract: Regression model is adopted to make the empirical analysis on urban rainstorm waterlogging’s influencing factors based on the urbanized influence factors and valid data of Nanjing.Results indicate that urban population density，urban water-proof area and total output value are the urban rainstorm waterlogging’s influencing factors.Finally，relevant policy recommendations are offered in terms of conclusions.
　　Key words : urbanization; waterlogging; influencing factor；Nanjing
　　
　　[责任编辑 陈凤雪]

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