一 引言

近年来，广州市暴雨内涝灾害频繁发生，比较典型的事件是2010年5月，广州市在一个月内连续出现5次强降雨过程，导致市区大面积内涝。5月7日，广州各区普降大雨，城市交通随即陷入瘫痪，市中心几十处地域发生严重内涝，200多辆公交车抛锚，白云机场135个航班延误，35个小区地下停车场遭遇“灭顶之灾”，被泡车辆高达1.8万辆；5月14日的暴雨又致使全市99处区域发生严重内涝，50多条道路出现水浸或积水较深现象，21条主干道瘫痪。不只是广州市，国内许多大中城市也面临同样严重的城市暴雨内涝灾害，如2012年7月21日，北京连降特大暴雨，城市出现严重内涝，造成77人死亡，160多万人受灾，经济损失惨重；2007年7月17日，重庆市遭遇暴雨，城市暴雨内涝等灾害造成516.79万人受灾和多人死亡；1998年7月21日，武汉市持续降特大暴雨，城市暴雨内涝等灾害造成三镇1183户企业停产，累计直接损失517亿元以上。据统计，在2009年8月，我国29个城市不同程度发生洪涝灾害，数百人死亡和失踪，直接经济损失711亿元。城市暴雨内涝已经成为广州市乃至全国大中城市面临的严重城市灾害类型之一。

广州市地势较低、降水强度大、降水频率高、城市排水系统落后等与广州市城市暴雨内涝灾害的产生有着直接关系。究其原因，近年来城市化进程加快造成的城市不透水地表（即城市路间硬质化）面积显著增加及空间结构的不合理是造成城市暴雨内涝灾害的根本原因之一。不透水地表是指天然或人造的难以被水穿透的地表，主要由人造地物构成，如屋顶、停车场、广场、水泥及沥青路面等，通常用不透水地表百分比ISP（Impervious Surface Percentage，即区域或单位面积内不透水地表所占的比例）来度量。不透水地表是由原透水的植被和土壤变为不透水的人工建筑物，填占城市河、湖等水体所致，造成洼地严重，行洪河道变窄，城市水系调蓄能力下降，也使大部分降雨无法进入地面垫层以下，从而形成地面径流，使得暴雨洪水的流量增大，产生城市暴雨内涝灾害。城市化进程是人类社会文明程度不断提高的重要标志之一，在我国现阶段是不可逆转的社会发展趋势，所以，城市不透水地表的面积未来必将持续增加。另外，全球变暖、热带洋面温度上升、气压下降，增加了产生台风的机会，沿海台风风暴潮灾害将会更加严重，如果不进行有效的防治和调控，城市的未来将面临着更加严重的暴雨内涝灾害风险。研究、认识城市暴雨内涝灾害与城市不透水地表的空间关系，从城市不透水面空间格局优化的角度出发，再配合城市排水系统的升级和改造，是解决城市暴雨内涝灾害问题的长远与根本措施。

针对广州市暴雨内涝灾害实际情况，课题组通过调研收集整理广州主城区（老八区）的暴雨内涝历史事件时空信息、广州城市化过程土地利用变化信息，建立了相应的数据库，同时结合GIS空间分析技术，探索了城市暴雨内涝灾害格局与不透水地表空间格局之间的关系，通过理论分析，提出未来广州城市暴雨内涝灾害防治调控措施。

二 数据和方法

（一）数据收集及建库

课题组收集了广州市自20世纪80年代以来的城市暴雨内涝事件信息，该信息来源主要为广州市水务局统计资料以及《广州日报》等历史资料，主要包括城市暴雨内涝事件的发生时间、地点，课题组利用ArcGIS软件平台，将内涝事件信息进行矢量化，形成内涝点时空数据。同时，利用USGS开放的Landsat卫星遥感影像数据，主要为1990年、1999年、2010年三个时期内质量较好的影像数据（30米空间分辨率），进行广州市区的土地利用及不透水面空间格局动态分析，加上行政区、高程、坡度等基础地理信息数据，形成一套广州市城市暴雨内涝与城市不透水面密度时空数据集。

（二）分析方法

（1）核密度估计：核密度估计是利用一个移动的窗口对点或者线的密度进行估计，相比于普通的密度值，核密度值考虑了窗口中点的空间位置。在核密度估计中，带宽是一个重要的参数，搜索范围（窗口）是在输出栅格以带宽为半径的圆形区域，通过核密度函数计算出窗口内的栅格的核密度函数值，最终每个栅格的核密度值为以该栅格为中心的窗口内的所有核密度值之和。考虑到暴雨内涝灾害区域一般都较大，所以本研究以1公里为研究单元，应用ArcGIS软件进行核密度估计，使用adaptive的默认带宽，根据城市暴雨内涝灾害的影响范