基于改进耦合协调模型的珠三角城市化与洪涝灾害协同演化机制研究

在全球气候变化与快速城市化双重背景下，城市洪涝灾害频发威胁可持续发展。本研究以珠三角地区(2005-2023)为案例，通过RAGA-PPM量化城市化水平，结合GIS空间多指标模型评估洪灾风险，构建改进耦合协调度(CCD)模型揭示两者动态关系。研究发现：城市化水平显著提升但洪灾风险波动上升；CCD呈现"基本协调-轻度协调-基本协调"的阶段性演变，空间上呈珠江口城市向周边递减的同心圆模式；内圈城市灾害要素多呈负向抑制，外圈则多为正向促进。研究为生态优先的城市化路径提供理论依据。

　　

随着全球气候变化加剧和城市化进程加速，城市洪涝灾害已成为威胁人类安全的"隐形杀手"。2021年郑州"7·20"特大暴雨造成398人遇难、直接经济损失1668亿元的惨痛教训，暴露出当前城市发展模式与灾害防控间的深刻矛盾。这种矛盾在珠三角地区尤为突出——作为中国最具活力的城市群，这里既是经济高质量发展的引擎，又是台风暴雨频发的重灾区。传统研究往往将城市化与洪灾割裂分析，而实际上两者如同"硬币的两面"：城市化通过经济集聚效应提升防灾能力，却又因热岛效应、不透水地面扩张加剧灾害风险；洪灾既制约城市发展，又倒逼基础设施升级。这种复杂的"相爱相杀"关系，亟需系统性解构。

华南师范大学的研究团队在《Sustainable Cities and Society》发表的研究，创新性地将物理学中的耦合理论引入城市灾害研究。他们采用改进的耦合协调度模型(CCD)，克服了传统模型忽视时间动态性、概率分布不均等缺陷，首次实现城市化与洪灾协同关系的精准量化。研究整合了遥感解译、空间统计分析等多元技术，基于珠三角9市2005-2023年的多源数据，通过RAGA-PPP(实数编码加速遗传算法-投影寻踪模型)构建包含人口、经济、土地、社会四维度的城市化评价体系，同时运用GIS空间多指标模型从致灾因子、孕灾环境、承灾体三方面评估洪灾风险。

研究结果揭示出令人警醒的时空规律：在时间维度上，城市化水平20年间增长103.35%，但洪灾风险同步攀升，耦合协调度经历"上升-波动下降"的演变轨迹，2014年达到"轻度协调"峰值后回落，暗示粗放发展模式难以为继。空间上呈现鲜明的"同心圆"结构：深圳、广州等珠江口核心城市构成"内圈"，其灾害要素多对协调度产生负向抑制；而江门、惠州等"外圈"城市则呈现正向促进作用。这种空间分异与城市发展阶段密切相关——高度建成区面临排水系统改造困境，而发展中的城市则更易实施生态减灾措施。

研究特别发现三个关键机制：一是"热岛-雨岛"连锁效应，城市建筑群吸收太阳辐射形成的热岛效应，通过增强气流传质促进降水，这与Zhu & Ooka(2025)提出的"城市冠层热力学反馈"理论相互印证；二是"土地硬化-径流放大"正反馈，不透水地面比例每增加10%，暴雨峰值流量可提升23%(Sun et al., 2025)；三是"灾害记忆-适应能力"时滞效应，城市防灾体系建设往往滞后灾害发生5-8年，这种时差构成重大风险窗口期。

该研究的创新价值在于构建了可量化的"城市-灾害"协同诊断框架。相比传统回归分析仅关注变量相关性，改进CCD模型能识别系统间的协同相位差，这对灾害预警具有突破意义。例如研究发现当城市化综合指数超过0.72时，洪灾风险会出现非线性跃升，这为制定城市发展阈值提供科学依据。在实践层面，研究建议实施"空间差异治理"：对高度建成区重点改造地下管网、建设海绵设施；对发展新区则通过生态用地管控预先规避风险。这些发现为《巴黎协定》下的气候适应型城市转型提供了中国方案。

正如作者团队指出，当前全球93%城市面临气候风险背景下，这项研究架起了城市化理论与灾害科学的桥梁。其方法论意义超越地理学科边界——改进的CCD模型可拓展应用于"城市-热浪"、"城市-传染病"等复杂系统研究。随着粤港澳大湾区建设进入新阶段，这项源于珠三角的探索，将为全球三角洲城市群的可持续发展贡献东方智慧。