基于遥感与 GIS 的拉各斯特大城市土地利用动态与城市洪水风险建模，以用于未来防洪

为何被淹的城市关系到每个人

在世界各大城市，曾经能缓缓渗入土壤的大雨如今在混凝土上迅速流走，淹没住宅、道路和商铺。本研究聚焦尼日利亚的拉各斯——非洲增长最快的特大城市之一——展示了对湿地、森林和水道无节制的建设如何推动当下更危险的洪涝，并可能使未来风暴造成更严重的后果。研究者利用卫星影像、计算机模型和数十年的数据，追踪城市如何转型，以及这对处于危险中的居民意味着什么。

四十年来城市的变化

作者首先绘制了 1984 年至 2023 年拉各斯的土地利用与覆盖图。他们将景观分为六类：建设用地（建筑与道路）、森林、轻度植被如草地、裸地、湿地与开放水体。卫星影像显示了显著的改造：建设用地增加超过三倍，从约 15% 上升到超过一半，而森林和水体则大幅减少。森林覆盖下降约三分之一，水面也在缩减，这意味着城市失去了曾经缓慢并蓄水的巨大自然“海绵”。与此同时，轻度植被主要以次生生长或散落在愈发城市化格局中的零星绿地形式扩展，能提供的缓解非常有限。

测量水往何处去

接着，研究团队问：当发生强降雨时，水究竟流向何处？为回答这一问题，他们将降雨记录、河流流量数据和精细高程图与一种称为 HEC-HMS 的标准洪水模型结合。研究把拉各斯划分为几个排水子流域，并模拟通常最潮湿的六月与九月的风暴如何转化为径流、河道流量与洪水深度。由于拉各斯的大面积地区已被混凝土和沥青覆盖，土地吸水甚少。在许多子流域中，超过 85% 的地表表现为“不可渗透”，因此降雨迅速转化为快速流动的径流。模型性能通过与实测河流数据比对得到验证，显示出良好的一致性，这增强了模拟洪水格局的可靠性。

从短暂水洼到持续数月的洪水

研究者使用模型绘制了三种洪水等级：低、中、高。在低位情况下，短时洪水可影响数万公顷，但通常在半天内退去，更像是扰民事件。中等洪水持续可达 24 小时，覆盖更大区域，开始扰乱交通、服务和日常生活。最令人担忧的是高位情景，水位可滞留长达 30 天并淹没超过 20 万公顷。在这种情况下，拉各斯多数低洼沿海和泻湖沿岸社区会长时间被淹，足以损坏住宅、道路和基础设施。这些模式与应急机构关于哪些建筑和道路反复受到洪水侵袭的报告相吻合，尤其是在高密度居住区如拉各斯岛、Eti-Osa 和 Ajeromi/Ifelodun 等地。

窥见拉各斯被淹的未来

为了预测未来，研究采用了马尔可夫链模型——一种在当前趋势延续时预测土地格局如何演化的工具。基于 1984 年、2002 年和 2023 年间观测到的变化，该模型预测了 2050 年的土地利用，并将其输入洪水模拟。结果令人警醒：到本世纪中叶，建设用地预计将占据约三分之二的土地，而森林、湿地和开放水体将进一步缩减。在 2050 年的极端洪水情景中，大约四分之三的拉各斯土地可能受到影响，建设区将承受主要打击。曾经吸收并减缓水流的天然缓冲带——红树林、湿地和林地——已被削弱，无法保护不断扩张的城市。居住在最低、最便宜土地上的贫困居民，尤其是非正规住区居民，面临更大的暴露风险。

这对更安全城市的启示

对非专业读者而言，结论很明确：城市的增长方式可以招来洪水，也可以阻止洪水。在拉各斯，数十年的快速且失控的扩张已将森林、湿地和水道转变为排水而非蓄水的硬化地面。研究表明，将卫星监测、计算模型和未来情景结合，可为规划者提供有力的预警系统——准确定位洪水风险上升的区域及其原因。作者认为，拉各斯及类似的沿海特大城市必须紧急保护剩余的自然缓冲区、修复退化湿地、严格执行更聪明的分区管理，并投资排水与绿色基础设施。若不采取这些措施，随着气候变化使暴雨更为强烈，强降雨将越来越多地演变为持续、城市范围的灾害，而非可控的风暴。

引用: Aniramu, O., Iyanda, O. & Orimoogunje, O. Remote sensing and GIS-based modelling of land use dynamics and urban flood risk in Lagos megacity for future flood mitigation. Sci Rep 16, 8125 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38544-1

关键词: 城市洪涝, 拉各斯特大城市, 土地利用变化, 遥感, 洪水缓解