受气候变化和城市化进程加快的影响，极端降水事件发生频率和强度持续上升，城市内涝问题不断凸显。"逢大雨必涝，逢涝即成灾"已经成为我国大多数城市的真实写照。
2021年河南郑州"7·20特大暴雨"，造成受灾人口188.49万人，市政道路损毁2730处，直接经济损失达532亿元；2023年北京的"7·31暴雨"造成的洪灾，导致33人死亡，近129万人受灾。
排水抢险单位作为抢险救援的实施者，其空间布局的合理性直接影响了排水抢险救援的总耗时。同时，城市内涝抢险救援受到抢险人员与排水能力配置、交通路况、积水水深等多重因素影响。
目前研究基于多主体模型方法对洪涝发生机理及灾时人群疏散救援进行了较多的探索，但以抢险单位为主体的排水行为刻画及其与地理环境之间交互的现实场景下提升排水救援效率的仿真模拟研究仍较缺乏。
图1 模型框架流程
集成了研究区抢险单位、历史积水点、百年一遇降雨积水水深、交通流量、交通信号灯和路网等多尺度数据。
排水抢险主体行为受到地理环境的约束，同时地理环境受到排水抢险主体行为的影响而改变。
考虑了交通流量对排水单位抢险救援出行时间的影响，设置了早晚高峰与抢险救援单位组合情景。
排水抢险单位以交通流量为权重，交通信号灯为约束，依据Dijkstra算法确定最优抢险救援路径。
从微观角度对系统内主体行为建模，模拟主体之间及与环境交互作用过程，以评估其系统层级的涌现效应。
用于求解排水抢险单位前往积水点的最优路径，考虑交通流量和信号灯约束。
用于优化排水抢险单位空间布局，基于历史积水点空间分布的欧式距离进行聚类分析。
| 情景 | 情景内容 | 情景类型 |
|---|---|---|
| 早晚高峰 | 早高峰、晚高峰、非高峰 | 地理环境状态 |
| 抢险水平 | 100%、80%、50% | 救援主体行为能力 |
| 救援组合 | 单独救援；组合救援 | 救援主体行为方式 |
凉水河流域地处北京市中心城区南部，流域涉及石景山区、丰台区、朝阳区、大兴区与通州区，于榆林庄闸上游汇入北运河，是北京市的主要排水分洪河道。
凉水河全长58km，有9条支流汇入，流域面积630km²，降水时空分布不均匀，北多南少，主要集中在6月-9月，汛期降水量占全年降水量的80%以上，具有局地性明显、短时雨强大等特点。
研究区地形自西向东呈"逐渐降低"趋势，因流域地形低洼、河床狭窄、城市排水系统建设不完善等原因导致了凉水河流域洪涝灾害。
图2 凉水河流域概况
图3 不同情景下的模型参数检验结果
经参数检验后，模型仿真实验结果表现为低敏感性，稳定性达到了93.85%。布局优化方案前后仿真结果的稳定性分别为92.41%和95.30%。
交通信号灯参数对仿真结果稳定性影响较大。在仿真实验中，模型充分考虑了交通信号灯因素，排水抢险单位经过信号灯路口时，等待的时间长短将导致抢险救援时间波动。
图4 3种情景下的抢险单位救援效率对比结果
18.27%
优化后的平均救援效率较优化前提升了18.27%，优化前后高峰时期抢险救援效率较非高峰分别下降13.57%和7.76%。
18.24%
优化后抢险单位平均抢险救援效率较优化前提升了18.24%。专业水平与抢险救援效率呈非线性关系。
10.34%
优化后抢险单位平均抢险救援效率较优化前提升了10.34%。组合抢险救援效率与单组固定的效率比较存在不确定性。
研究提出的排水抢险单位空间布局优化方案为"全局分散，局部聚集"。优化后的排水抢险单位空间布局方案更具针对性，救援力量变化呈现"西部加强，中部减弱，东部补充"的特征。
其主要集中分布于研究区的西北地区，即大红门排水区，该区域城市内涝积水严重；同时中部救援力量逐渐向西部转移，加强了对西部内涝抢险的救援力量，且在研究区的东部新布设了排水抢险单位，弥补了之前在东部的救援力量弱的现状。
图5 排水抢险单位优化前后救援时间对比结果
优化后的救援总耗时减少15.31%，晚高峰情景救援时间减少18.23%。
优化后的救援总耗时减少16.13%，100%专业水平发挥救援时间减少18.57%。
优化后的救援总耗时减少13.75%，单组抢险救援时间减少14.17%。
采取"全局分散，局部聚集"的优化布局方案可提升排水抢险单位的抢险救援效率。优化后的抢险救援力量变化呈现"西部加强，中部减弱，东部补充"的趋势。
在优化布局方案下，抢险救援效率在早晚高峰、抢险水平和救援组合情景中分别提升了18.27%、18.24%和10.34%。优化后的抢险救援任务更合理地分配给了排水抢险单位。
该优化布局方案可有效降低了高峰时期交通流量和信号灯对抢险救援工作的影响，同时在排水抢险能力组合选择时更具优势。
因数据缺失而未考虑降雨径流的转换过程，导致对下垫面的空间异质性刻画不足。
缺少更详细的水深数据、实时交通流量变化数据、车主行为决策调研数据等，制约了精细化探究排水抢险单位在多情景下抢险救援效率的影响。
后续工作可进一步完善数据集，采用更详细的数据、结合实时交通流量、降雨、历史积水点等多维度信息，参考选址模型优化排水抢险单位空间布局。