韌性理論視角下的城市安全減災*

郭小東 蘇經宇 王志濤

韌性理論視角下的城市安全減災*

郭小東 蘇經宇 王志濤

針對新常態下我國城市對防災減災的需求，在總結國外相關韌性概念的基礎上，提出建設防災韌性城市的理念，并從減輕災害影響能力、對災害適應能力、災后系統恢復能力3個方面探討了韌性城市的內涵。分析了我國城市缺乏韌性的原因，給出了評估城市防災韌性能力的定量方法?；谠摲椒?，通過案例分析了不同城市在災害過程中的韌性表現形式。最后探討了提高城市韌性能力建設的舉措，并提出了韌性城市建設對規劃師的要求與挑戰。

防災 | 減災 | 韌性城市 | 城市規劃

郭小東

北京工業大學建筑與城市規劃學院

博士，副研究員

中國城市規劃學會城市安全與防災規劃學術委員會

副秘書長

蘇經宇

北京工業大學建筑與城市規劃學院

教授，博士生導師

中國城市規劃學會城市安全與防災規劃學術委員會

主任委員

王志濤

北京工業大學建筑與城市規劃學院

博士，副教授

1 韌性的概念

韌性一詞來源于物理學，與之相關聯的是彈性。物理學中的彈性，指物體發生彈性形變后可以恢復原來狀態的一種性質。韌性，指材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。城市問題研究者把彈性一詞移植于城市規劃建設領域中，提出“彈性城市”概念，指城市能夠適應新環境，遭遇災難后快速恢復原狀，而且不危及其中長期發展。然而，城市作為一個復雜的系統，完全彈性的城市是不可實現的。2005年的卡特里娜颶風使得美國新奧爾良家園被毀、城市陷入癱瘓，政府歷經幾年才逐步從災難中走出（圖1）。

因此，一些學者、政府機構開始從經濟、社會、生態、防災等不同的角度提出韌性城市建設的理念。美國國土安全部（Department of Homeland Security, DHS）在2001年“9·11”事件以后，開始研究城市要害系統在遭受自然災害和突發事件期間以及之后的功能運轉，并對韌性城市、社區以及要害基礎設施系統進行了大量研究。表1整理了部分學者從防災減災的角度提出的韌性概念。

圖1 新奧爾良市被“卡特里娜颶風”破壞

可以看出，韌性的概念基本涵蓋了3個要素，一是具備減輕災害或突發事件影響的能力，二是對災害或突發事件的適應能力，三是從災害或突發事件中高效恢復的能力。

為此，本文提出“防災韌性城市”的理念，即城市在遭受適度水準的災害或突發事件后，能夠保持正常運行，并可完全恢復原有功能；城市在遭受超過適度水準下的災害或突發事件后，城市不應癱瘓或脆性破壞，部分設施可能受到破壞，但城市能夠承擔足夠的破壞后果，具備較強的自我恢復和修復功能。簡單地可以稱為“低風險下的彈性城市、高風險下的韌性城市”。

韌性城市具備較高的災害承載能力，其內涵主要包括兩個方面：一是城市具備較低的易損性，即災害的發生不易對城市造成破壞；二是城市具備高效的可恢復性，即災害發生后城市易恢復或修復。

2 國內城市缺乏韌性的原因

當前我國的城市化水平已經超過50％，但大部分城市面對災害時都顯得韌性不足，其原因主要有4個方面。一是人類對自然資源的過度索取，造成了許多新的災害源在城市發生，如對地下水的過度開采，造成城市出現采空區、漏斗區；對植被的破壞，造成崩塌、滑坡、泥石流等地質災害；對工業原料的過度需求，造成城市重大危化品大量集中存貯。二是過快的城鎮化進程導致諸多歷史遺留問題，如城市老城區老舊房屋密集，基礎設施老化，開敞空間缺乏；過快的城市擴張還使得城市逐步向處于災害潛在威脅的地區要地，例如城市的蓄滯洪區、塌陷區等；部分原先位于城市郊區的重大危險源也逐步成為城市的中心地帶。三是城鎮化進程一味追求經濟增長，缺少對安全減災設施的投資，在監測預警、防災減災、應急救援等方面的建設嚴重滯后。如2007年北京的“7?21”暴雨，突出顯示了城市在突發災害下的脆弱性以及城市在防災減災設施方面的缺乏。四是城市的規?；沟贸鞘袃炔繌碗s的基礎設施之間的依賴性越來越強，導致災害的發生易出現連鎖放大效應，即城市中某一子系統的破壞很容易造成其他相關系統的連鎖破壞，使得災害的損失呈現非線性遞增的趨勢。

表1 與防災減災有關的韌性概念

圖2 城市系統防災韌性能力的量化概念圖

圖3 不同韌性能力城市功能恢復力曲線

3 評估城市防災韌性能力的方法

城市通常由居民生活空間、眾多的機構、組織、設施以及一些建筑環境組成，關注的重點是那些對保持災后城市福祉必不可少的組織和設施，如供水供電設施、急救醫院、消防救援組織、應急管理機構等。這些組織和設施構成了城市防災韌性能力的“骨架”。

為此，從性能角度出發，把城市任一時刻的功能狀態作為多維空間中的一個點，在災害或突發性事件發生時，城市的功能狀態將發生退化，這種退化有可能是持續性的（如洪水），也有可能是突發性的（如地震）。災害發生后，為了逐步恢復城市的正常功能，需要投入一定的資源去恢復遭受災害破壞的街區或基礎設施。城市功能恢復時間的長短、恢復的效率，將取決于投入資源的多少以及城市現有“骨架”組織或設施的韌性能力。

如圖2所示，用橫坐標表示時間，縱坐標表示城市某一系統的功能，如供水能力、供電能力，也可以是多個單一系統功能的綜合度量。在災害或突發性事件發生以前，可以假定城市維持100％正常運轉的功能。在t0時刻，由于城市遭受了某種災害或突發性事件，系統功能將從100％的運轉功能降低到某一程度（例如圖2中的50％—100％之間）。而災后恢復重建工作將把系統功能從一個較低的水平在一定時間內（t1-t0）恢復到系統初始狀態（100％）。因此，可以把城市在遭遇特定災害下的預期功能損失（如某一系統失效概率）和系統功能恢復時間作為評估城市防災韌性的指標，用R來表示。則韌性能力損失指標R可用公式表示為：

其中Q（t）表示t時刻某系統的功能水平。

顯然從公式可以看出，R可以用圖2中ABC圍合區域的陰影面積SABC來表示，災害發生后預期功能損失越小、系統功能恢復的時間越短，則城市韌性損失越小，說明城市的韌性越好。

需要說明的是，公式（1）中忽略了一個問題，即城市日常對防災減災能力建設的投入以及災后救援期間對功能恢復的投入，如果一個城市投入巨量的資金去進行防災設施建設，并且在遭受災害破壞后，傾全城之力（乃至全國之力）去集中救援，這雖然能夠縮短災后功能恢復的時間，但在某種程度上并不能說明城市具備較高的韌性能力。因此考慮防災救災投入后，公式（1）可修正為：

式中S（t）表示在t時刻防災減災活動付出的投入（如資金、人員或救援設備等），因此一個城市具有較好的防災韌性能力，可以表示為在一定的災害風險水平下，城市遭受預期損失較小，并用較少的投入使得城市恢復到預期功能所持續的時間最短。

表2 典型城市在災害中的表現及韌性能力表現形式

4 對城市功能恢復力曲線的分析

圖2中的BC段可以定義為功能恢復力曲線。不同的城市形態在應對災害時，將體現出不同的功能恢復力曲線。以近年國內外發生的一些典型災害案例，來說明不同城市的韌性能力差異性，如表2和圖3所示。

5 提高韌性城市建設的主要舉措

聯合國國際減災署在2013年3月提出，各城市必須在制定低碳可持續發展路線的同時，采取措施提高其韌性應對災害的能力[13]。日本為了應對大規模災害，在2012年提出了《國土強韌化基本法》[14]和《國土強韌化規劃》，重點包括緊急工程的建設和老化基礎設施的更新改造。美國在國家防災減災戰略發展的后期，也提出了應對災害危機的4R體系，即災害減除（Relief）、災害準備（Ready）、災害響應（Response）、災害恢復（Recovery）。因此，根據對城市在災害前缺乏韌性的原因分析，借鑒國外發達國家建設韌性城市的理念，在城鎮化進程的新常態下，為了提高城市抵御自然災害和突發事件的能力，提出韌性城市建設的主要舉措如下。

（1）減輕城市災害源的危險性

對應于圖3中，即減少t0時刻出現災害或突發性事件的概率。

為了改變城市災害的外部環境，需要在城市總體規劃的前期，對城市潛在發生的災害源進行一次全面的風險評估，從而確定影響城市的主要災害源是什么、影響的程度如何、城市在潛在災害源下的高風險區處于什么地方，從而我們可以采取一系列措施去減輕災害源的影響。例如，對城市漏斗區應停止開采地下水，將城市重大火災和爆炸危險源遷往安全的地帶，停止荒山毀林以減輕地質災害的發生可能性，加強對城市地下輸油管線、氣管線的監測等。

（2）降低城市災害易損性

對應于圖3中，即減少AB段的長度，也就是發生災害時，盡可能減小災害對城市承載體的影響和破壞。

所謂城市災害易損性，指城市在遭受災害時容易受到損傷的程度。同樣大小的災害，在不同的國家、不同的城市甚至城市內不同的街區造成的損失都不盡相同，其主要原因就在于承災體的易損性不一樣。韌性城市建設要多修煉內功。一般說來，一個布局合理、災害設防程度高、基礎設施健全的地區，其災害易損性較低。降低城市災害易損性的對策主要包括工程性的措施和非工程性的措施。工程性的措施，例如加強城市新建工程的設防、對城市老舊街區的防災改造、對老化地下管網的更新、對城市重大危險源防護工程的建設等；非工程性的措施，包括城市災害預警系統的建立、社會防災思想的宣傳、個人防災意識的提高等。

（3）提高城市對災害發生時的自適應性

對應于圖3中，體現的是BC段曲線的形式。一個城市如果空間布局合理、次生災害源管控良好，災后發生次生災害的可能性將降低，災后功能將在初期即可迅速得到恢復。此外，城市如果具有高效的災害應急預案，災前儲備有可調用的應急救災物資，有冗余的供水供電設施，有隨時可以啟用的應急避難場所，這些都將在災后初期大大提高系統的功能恢復程度，呈現出如圖2中曲線BD'C的形式。

（4）提高城市災后的可恢復能力

對應于圖3中，即縮短AC段的時間，也就是使得城市災后恢復到原有功能的時間盡可能短。

災害發生后城市是否有能力迅速恢復正常，是衡量城市韌性能力的一個重要標準。城市可恢復能力的建設，首先應是城市各類應急設施的建設，包括應急保障設施（如城市應急水源、應急供電設施、應急交通設施等）和應急服務設施（如急救醫院、應急消防、應急物資體系、應急避難場所等）的規劃建設。我國目前正在大力推進的海綿城市建設，正是體現城市在應對洪澇災害時提高可恢復能力的一個重要舉措。其次衡量城市可恢復能力還包括社會軟恢復能力的建設，包括災后政府救助、社會捐贈、司法救助、心理援助、保險理賠等。最后城市可恢復能力的建設還包括經濟的恢復能力（例如產業的多元化、模塊化和復合性將更有助于災后經濟的恢復）、生態環境的恢復能力等。

6 新常態下韌性城市建設對規劃師的要求和挑戰

我國城市發展正處于城鎮化加速發展的中后階段，城市的發展方式將從數量增長為主轉向質量提升和結構優化為主，城市的信息化水平、多元化程度、人文魅力、生態環境以及應對災害下的韌性能力將成為新時期城市的核心競爭力。作為規劃師，應該傳承規劃之“道”，變革規劃之“術”，以改善人居環境為核心，以提高城市韌性為目標，在城市規劃的全過程貫徹韌性城市建設的理念，具體來講包括4個方面：

（1）充分認識城市災害風險評估的重要性

規劃師充分認識和確切了解城市所面臨的災害綜合風險，是科學合理的制定城市綜合防災規劃的前提與基礎。通過災害風險評估掌握城市不同區域所面臨的災害風險程度，摸清楚城市在安全方面存在的問題及其對城市發展的影響，合理確定城市在規模擴大、空間拓展、結構調整方面所面臨的城市安全門檻，進而可以有針對性地避開城市不利于發展的地段，為優化城市的發展規模、用地布局方案提供技術支撐，對各類防災基礎設施進行合理的布局和配置，集中力量防備那些風險高的區域，降低城市災害風險，從而更有效地提高城市的韌性能力。目前，我國已在深圳等城市開展總體規劃編制時，預先進行了城市災害風險和韌性能力的評估，并作為城市總體規劃以及相關政策制定的依據[15]。

（2）強化城市安全線的劃定

當前我國城鄉規劃中規定了紅、綠、藍、紫、黑、橙和黃7種控制線。其中城市橙線作為一種空間管制手段，是保障重大危險設施與周邊建筑的安全間距，實現重大危險設施周邊用地安全規劃的重要手段，是城市的安全線。2015年8月12日的天津港大爆炸事故再次表明，在城市總體規劃階段，務必明確城市安全線的范圍，合理設置好橙線的限制建設區、安全保護區和協調管控區。

（3）韌性社區的規劃

社區作為城市空間和社會組織的基本單元，社區防災是城市災害防治的基礎性環節。韌性社區是一種自上而下的防災社區，其注重防災的主動性，強調在沒有外部支援的情況下，通過強化自身系統的防災能力，達到促進應急救災活動、提高災后恢復能力的目的。事實證明，社區韌性能力的高低是社區應對各類風險的關鍵因素。一個良好韌性的社區，包括社區物質空間環境具有較高的抗災可靠性、高效的社區組織、完善的應急響應機制等[16]。

（4）大數據的應用

當前我國已處于“互聯網+”的時代，大數據的多源、量大、實時性等特征能幫助政府部門預測災害的發生發展，決定救災的輕重緩急。規劃師應該充分利用大數據技術輔助進行城市防災規劃的編制，通過對城市災害源、承災體相關信息的采集，利用GIS等平臺的強大數據集成、

仿真、分析、處理、評估功能，制訂科學、合理、有針對性、操作性強的防災減災規劃和防災減災輔助決策系統。

7 結語

城市的發展建設與城市對各種災難災害的抵御始終相伴，城市公共安全是國家安全和社會穩定的基石，是經濟和社會發展的重要條件。實踐證明，持續的低碳城市并不能滿足未來的發展需求，城市必須在制訂低碳可持續發展路線的同時，采取措施提高其韌性應對的能力。而城市規劃者在我國城市建設處于新常態的背景下建設韌性城市，還有很長的路需要探索，任重而道遠。

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Urban Safety and Disaster Prevention under The Perspective of Resilience Theory

According to the demand of urban safety and disaster reduction in our country today, this paper reviews hazard mitigation practice, defines a resilient city, and discusses the connotation of the resilient city from the aspects of disaster vulnerability ability, disaster adaptive ability, and post disaster recovery ability. Then this paper analyzes the reasons for the lack of resilience in China cities, and gives the quantitative evaluation method for city resilience ability. Based on this method, the paper analyzes the resilience abilities of different cities through the disaster cases. Finally, the paper discusses some measures to improve the urban resilience and puts forward the demands and challenges for the urban planners.

Disaster relief | Disaster prevention | Resilient city | Urban planning

1673-8985（2016）01-0041-04

TU981

A

國家科技支撐計劃“城鎮要害系統風險評估及應急空間保障、處置規劃關鍵技術”（2015BAK14B01）項目資助。