安全韌性城市特征分析及對雄安新區安全發展的啟示*

黃 弘，李瑞奇，范維澄，閃淳昌

(1.清華大學 工程物理系，北京 100084；2.清華大學 公共安全研究院，北京 100084；3.中華人民共和國應急管理部，北京 100013)

0 引言

2017年4月1日，中共中央、國務院決定設立河北雄安新區，旨在用最先進的理念和國際一流的水準打造探索人類發展的未來之城，是千年大計、國家大事。安全發展是城市現代文明的重要標志，城市安全是城市功能運轉的基礎保障，雄安新區面臨著新的安全發展形勢，在“規劃—建設—運行”全過程中堅持安全韌性的頂層設計理念符合國際先進發展趨勢。

安全韌性是當前公共安全科學的前沿理念，在實踐中也被不斷推廣。安全韌性城市涵蓋科技、管理、文化各領域，覆蓋事前、事中、事后應急管理全流程，強調城市對公共安全事件的抵御、吸收、適應、恢復、學習的能力，被認為是城市安全發展的新范式。目前學界對于安全韌性城市的內涵尚未形成統一的認識，理論和應用研究還較為欠缺。

本文對韌性概念進行解析，并在城市安全領域對其進行應用和拓展，深入闡釋安全韌性城市的內涵，基于公共安全科學基本理論構建城市安全韌性模型，分析安全韌性城市應具備的特征，以期為安全韌性城市研究提供理論框架；并結合國內外安全韌性城市實踐經驗與雄安新區的實際情況及功能定位，探討安全韌性城市構建對于雄安新區安全發展的啟示，以期實現基礎理論與前沿實踐的融合。

1 韌性概念解析

在傳統的城市減災理念中，人們試圖提高城市系統應對突發事件的穩定性，追求一種“安全防御”的狀態[1]。然而，這樣的設計并不能真正地做到萬無一失，一旦災害的強度超過閾值，便可能引起防災措施的失效，甚至產生連鎖效應，造成嚴重的后果。2005年8月，卡特里娜颶風襲擊了美國東南部，造成了空前的損失，新奧爾良市防洪堤壩被沖毀，城市大面積淹沒在洪水中，居民被迫大規模疏散，由此導致的社會結構的破壞嚴重影響了城市復建[2]。近些年來，人們更加關注城市在突發事件應對方面所體現出來的內在屬性，韌性這一概念得到了越來越多的關注。

韌性(resilience)這個單詞的詞源是拉丁語詞匯“resilio”，原意是“回彈至初始狀態”，后來法語和英語先后引入了這個詞匯[3]。最初，韌性是物理學和機械學領域的概念，用來指物體或材料在外力作用下發生形變后恢復的能力(一般譯為“彈性”)。1973年，加拿大學者Holling[4]在生態學范疇中引入了韌性的概念，用以描述生態系統復原穩態的能力。此后，在工程學領域和社會學領域的研究中，韌性的概念被不斷推廣，在網絡結構分析[5]、社會組織分析[6]、疾病應對分析[7]等諸多領域得到了應用。

隨著韌性概念應用范圍的推廣和人們對系統認識角度的變化，韌性概念的內涵也在應用中得到了發展。目前，在工程學領域，對韌性認識的主要觀點有工程韌性、生態韌性、演進韌性3種[3]，每次概念的修正都體現了人們對韌性這一概念的新的思索。

工程韌性是3種觀點中最早被提出的，其與傳統的物理學、機械學上的概念更加相似，因此被稱作是工程韌性。工程韌性指的是系統在受到干擾的影響后恢復至平衡狀態或穩定狀態的能力[4]。1996年，Holling[8]對韌性的定義提出了改動，認為韌性更應該強調系統在結構改變之前能吸收多大量級的干擾，并且強調了系統多穩態的存在，由于這種韌性描述源于生態學領域的研究，因此被稱作是生態韌性。隨著對系統認識的進一步加深，Walker和Holling[9]等提出了適應性循環理論，進而產生了演進韌性的概念，在這種理論下，系統不存在穩定狀態，韌性強調系統在不斷變化的環境下適應、轉換的能力。

2 安全韌性城市概念解析

隨著韌性概念的不斷推廣，韌性在安全領域也得到了越來越多的應用，系統安全是維持系統功能的重要保證，韌性理念與此高度契合，系統的安全韌性即系統為維持其功能而在安全方面具備的韌性水平。城市是經濟社會與自然環境密切耦合而形成的復雜系統，建設安全韌性城市也受到了越來越多的關注。目前，對于城市安全韌性的概念，尚無公認的標準或定義。Mileti[10]將安全韌性定義為，一個地區在無巨大外界幫助下，經歷極端自然事件而不經歷毀滅性的損失、不損害生產力和生活質量的能力。聯合國國際減災戰略署(UNISDR)[11]將安全韌性定義為暴露于災害下的系統、社區或社會為了達到并維持一個可接受的運行水平而進行抵抗或發生改變的能力。一些對于城市安全韌性的典型表述總結如表1。

從表1中可以看出，城市安全韌性的關注點也經歷了由從災害中恢復能力轉變為城市系統自身的抵抗與重組能力、再轉變為城市系統不斷適應和學習能力的過程，反映出了韌性概念由工程韌性到生態韌性再到演進韌性的變化過程，體現出城市應對不確定性的能力。

安全韌性城市是具有良好的安全韌性特性以應對公共安全事件影響的城市，通過對城市安全韌性概念演進過程的分析，可以看出，安全韌性城市的構建應貫穿“規劃—建設—運行”全過程，覆蓋預防準備、監測預警、救援處置、恢復重建全流程，并注重城市學習和適應能力的提升。

綜上所述，可將安全韌性城市的概念表述為：安全韌性城市系指城市自身能夠有效應對來自外部與內部的對其經濟社會、技術系統和基礎設施的沖擊和壓力，能在遭受重大災害后維持城市的基本功能、結構和系統，并能在災后迅速恢復、進行適應性調整、可持續發展的城市。安全韌性城市可以最大程度地減少公眾的傷亡損失，維護社會的安全穩定。

3 國內外安全韌性城市規劃建設經驗分析

近年來，安全韌性城市的建設受到了發達國家和國際組織的高度重視，發達國家不少城市或地區制定了各自的安全韌性計劃，一些國際組織也發起國際行動為安全韌性城市建設提供支持。

表1 城市安全韌性概念典型表述Table 1 Typical statements of the concept of urban safety resilience

美國紐約《一個更強大、更具韌性的紐約》[17]城市計劃是國際安全韌性城市規劃中典型代表，該規劃重點關注氣候變化帶來的風暴潮、洪災、極端高溫等災害的影響，從沿岸保護、建筑、交通、通訊等子系統進行安全韌性強化，如進行大規模的防洪改造、多樣化出行方式等；荷蘭鹿特丹的《鹿特丹氣候防護計劃》[18]強調“與水共生”，通過防洪工程建設、漂浮屋建設、水環境治理等措施提升鹿特丹對水的適應能力、消減災害風險；英國倫敦《管理風險和增強韌性》[19]規劃為應對洪水、干旱、極端天氣等風險，通過優化管理部門架構、繪制風險地圖、擴大綠化面積等方法提高城市安全韌性。此外，新加坡、芝加哥、德班、基多、開普敦等城市的安全韌性提升計劃也提供了各自的經驗。

美國洛克菲勒基金會發起的“全球100韌性城市”項目是構建安全韌性城市相關的國際行動的典型代表，該項目依據不同城市的城市功能、面臨的挑戰，從城市防災、社會發展、城市管理等不同角度為城市制定安全韌性計劃，以提升城市應對環境風險的能力，并提供資源支持，如提供風險評估技術、聘任首席韌性官等，我國湖北黃石、四川德陽、浙江海鹽、浙江義烏4座城市獲得了該項目的支持。我國政府也越來越關注安全韌性城市的建設，我國北京市、上海市的最新城市總體規劃中(《北京城市總體規劃(2016年—2035年)》、《上海市城市總體規劃(2017—2035年)》)，都提出“提高城市韌性”，內容涉及城市建設、社會發展、生態保護、資源保障等諸多方面。

分析國內外安全韌性城市規劃建設經驗，可總結出如下特點：

1)重視風險態勢分析預判，提高規劃時間跨度。城市安全韌性的提升涉及成本與效益的權衡，為達到經濟合理的安全韌性水平，需進行城市風險態勢分析研判，明確城市主要風險所在，如洛克菲勒基金會“全球100韌性城市”行動對每個入選城市都要分別進行風險評估，針對性制定安全韌性計劃；同時，提高風險預判的時間跨度，才能保證相關措施的長期合理性，如紐約的城市計劃的風險評估覆蓋本世紀中葉之后，保證了計劃的科學性與長效性。

2)從大系統工程視角出發，強化城市功能保障。城市建設是一項系統性工程，城市功能的維系既依賴于經濟社會，又依賴于自然環境，不能“頭痛醫頭，腳痛醫腳”，需要從整體上把握城市發展節奏。國內外安全韌性城市提升計劃都是從“經濟社會—自然環境”大系統視角出發，內容涉及基礎設施、城市管理與資源環境的多方協調，以便整體提高城市各項功能的自適應能力。

3)注重城市內環境建設，優化系統適應能力。城市的適應能力是城市安全韌性的重要內涵，城市的環境涉及自身的內環境與面臨的外部環境，需要強化城市內環境對外部環境的適應能力。如鹿特丹城市計劃通過建設水廣場、漂浮屋提升城市應對洪澇災害的適應能力，紐約計劃亦重視渡船在風暴潮災害的作用，提升城市交通系統的適應能力。

4)建設安全韌性城市應當堅持安全發展、改革創新、依法監管、源頭防范、系統治理5項原則，重點把握好安全與發展、繼承與創新、治標與治本這3個關系，始終把人民群眾生命安全放在首位。在提高基礎設施安全配置標準的基礎上，要重點加強對城市高層建筑、大型綜合體、隧道橋梁、管線管廊、軌道交通、燃氣、電力設施及電梯、游樂設施等的檢測維護，構建系統性、現代化的城市安全保障體系，建立源頭治理、動態監控、應急處置相結合的長效機制。

4 安全韌性表征模型和安全韌性特征分析

圖1 安全韌性曲線示意Fig.1 Schematic diagram of the curve of safety resilience

安全韌性可以在不斷變化的環境中為系統提供持續性的保障，使系統功能維持正常運轉。當前，對于安全韌性的表征模型，主要依托安全韌性曲線的概念框架。安全韌性曲線如圖1所示(由文獻[20]整理)，橫軸為時間軸，縱軸代表系統功能，曲線體現出在外界沖擊下系統功能下降、恢復的過程，通過事前預防、應急處置等方法，可以改善系統功能對外界沖擊的響應情況，該曲線能夠在一定程度上反映系統的安全韌性，因此可以稱為安全韌性曲線。

從安全韌性曲線的概念出發，研究者通過不同的數學定義式，考慮系統狀態、恢復時間、成本投入等因素，構建了各種模型對系統安全韌性進行表征。如Bruneau[21]在社區應對地震災害的安全韌性研究中引入了安全韌性曲線，如圖2所示，橫軸代表時間t，縱軸代表系統功能Q(t)，通過系統功能Q(t)在時間t上積分的方式定義安全韌性R，若選取研究時間段為0—t1，t0為系統受到沖擊而遭到破壞的時間，系統的安全韌性可按照公式(1)定義，其物理意義即為圖2中陰影部分的面積占整體面積的比例。

(1)

Ouyang[22]也借用了這一定義方式，并依據安全韌性曲線形狀將系統狀態劃分為災害抵御、災害傳播、評估恢復3個階段；Turnquist[23]使用這一方法衡量系統損失情況，并在此基礎上考慮投資成本和恢復成本，通過一定成本下系統損失情況的概率來表征系統安全韌性；Barker[24]考慮系統功能的瞬時變化情況，將安全韌性定義為系統功能的瞬時維持比例；Francis[25]考慮了系統功能恢復過程的差別與系統功能災后改進的可能，綜合系統初始功能、系統最低功能、系統改進功能及恢復時間因子定義安全韌性。

圖2 積分法韌性表征示意Fig.2 Schematic diagram of the integral representation method for safety resilience

但是，這種安全韌性表征方式亦有不足之處：過多強調系統功能的外在變化情況，而忽視系統內部結構對于系統功能的影響機理，從而難以從根本上指出系統安全韌性的提升方向。因此，需要構建能反映系統本質特征的安全韌性表征模型。

當前，公共安全科技界具有共識性的理論模型為范維澄等[26]提出的公共安全三角形模型，該模型以突發事件、承災載體、應急管理作為3條邊，以災害要素作為聯接3條邊的節點，揭示了公共安全科學的基礎要素。將公共安全三角形模型應用于安全韌性城市研究領域，本文提出了城市安全韌性三角形模型(如圖3)，以公共安全事件、城市承災系統、安全韌性管理作為3條邊，通過抵御、吸收、恢復、適應、學習的響應過程聯接各條邊。

圖3 城市安全韌性三角形模型Fig.3 Triangular model of safety resilient city

公共安全事件是給城市系統帶來沖擊的直接因素，具有突發性、不確定性、連鎖性、耦合性的特點，包括自然災害、事故災難、公共衛生事件、社會安全事件等各類可能在城市中發生的突發事件；城市承災系統是公共安全事件的作用載體，既包括建筑、基礎設施等城市物理實體，也包括人及由人的行為產生的經濟社會和信息社會；安全韌性管理是對由公共安全事件和城市承災系統構成的城市災害體系施加的人為干預作用，可以減弱公共安全事件對城市承災系統造成的影響，增強城市的安全韌性，涉及領導協調、資源保障、應急處置等諸多方面的內容；響應過程貫穿于城市安全韌性構建與提升的各個階段，包含抵御、吸收、恢復、適應、學習等，是安全韌性管理的關鍵環節。城市承災系統面對安全事件風險會經歷上述響應過程，安全韌性管理將優化這個過程，使得遭遇的風險最小。

從該模型出發，分析城市承災系統結構特點與安全韌性管理重點環節，安全韌性城市應具備如下特征：

1)冗余性：城市的各子系統及其耦合環節具備一定的安全裕度，在系統發生變化時能夠保持正常功能；

2)多樣性：城市的各類系統要素具有較高豐富度，以應對不同形式的突發事件干擾；

在準備工作到位的基礎上，將所有設計資料整合起來，按照業主的要求，在規劃約束下完成設計過程。設計內容包括主體結構、內部構造等，盡量在設計中融入創新思想，將傳統商場的風格進行改造，并設置植物種植區，改善商場內部的空氣質量。方案設計可同時選擇幾個團隊進行，完成后在計算機上建立模型，根據相關測試結果，選出最優方案，并針對相應的設計問題進行改進?？梢娙粝朐O計出競爭力較強的商場建筑，設計師必須具備很強的思維水平和創新能力。

3)多網絡連通性：城市要素結構與功能廣泛連通，在應對安全事件時具有整體性的彈性；

4)適應性：城市承災系統要素具備根據外界環境的變化而靈活調整并適應的能力；

5)協同性：城市在調整自身時能夠整合相關資源，并顧及盡量多利益相關者的情況；

6)快速穩定性：城市在安全事件影響下能快速反應并提供良好、穩定的內環境的能力；

7)恢復力：城市承災系統在遭遇破壞后，能迅速恢復自身結構、功能的能力；

8)學習力：城市在經歷安全事件干擾后能學習相關經驗，調整自身結構與功能，以更好地應對未來安全事件的能力。

其中，冗余性、多樣性、多網絡連通性、適應性主要體現為城市承災系統的結構特點，協同性、快速穩定性、恢復力、學習力是安全韌性管理重點關注的功能特性。

5 對雄安新區安全發展的啟示

2018新年伊始，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于推進城市安全發展的意見》。2018年4月20日，中共中央、國務院批復《河北雄安新區規劃綱要》，確定了雄安新區規劃總格局與建設總基調，明確提出構建韌性雄安。

目前的安全韌性城市計劃往往是因問題而生，側重于已有城市的改造、提升，如紐約計劃是由卡特里娜颶風在美國東部沿岸造成的巨大損失而催生，鹿特丹相關經驗源于多年的抗洪過程，我國北京、上海面臨著“大城市病”的問題等。而雄安新區近乎在白紙上動工，是貫徹新城市安全發展理念的樣板工程，不同于任何目前已經存在的城市，因此必須從規劃伊始便注重安全韌性理念的融入，在“規劃—建設—運行”全過程中提升雄安新區安全韌性水平，這也是時代賦予雄安新區的歷史使命。

通過現場調研，作者發現，目前雄安新區規劃范圍內的3縣及周圍地區近些年未遭受較大突發事件，應對經驗相對不足，公共安全管理基礎設施和能力比較薄弱，未形成公共安全治理合力，亟待建立統一的公共安全管理新框架。雄安新區面臨的安全風險和挑戰主要包括：自然災害的發生頻率和之前一段時間相比，不會有太大變化，地震與洪水風險依然存在，但是新區的建立，帶來了大量人口、城市建筑和設施，導致自然災害的承災載體發生變化；建設過程中拆遷、施工的安全風險及群體性事件壓力增大；人口流動性增大帶來的社會安全與疫情管控方面的風險；城市綜合管廊運行風險加劇；地下交通、人防工程等地下空間開發工程帶來的運行、消防、安保等方面的安全風險；新能源引發的安全風險；網絡輿情態勢、虛擬社會運行帶來的智慧化、智能化新風險；防恐維穩壓力增大；外來群體與原住群體融合過程中的風險等。

結合國內外安全韌性城市規劃建設經驗，立足新區定位，依據新區現狀及未來安全風險和挑戰，為保證新區安全發展，在新區“規劃—建設—運行”全過程中建議從“公共安全事件—城市承災系統—安全韌性管理”3個維度規劃部署新區公共安全體系頂層設計，并堅持以下原則：

1)堅持高點定位，以保障人民生命財產安全為根本，以做好預防與應急準備為主線，建設安全韌性雄安；

2)堅持安全發展，從規劃階段開始做好頂層設計，早規劃早實施，將“智慧雄安強韌工程”納入新區建設同步實施，貫穿新區“規劃—建設—運行”全過程；

3)堅持底線思維，基于最壞最難的情況進行頂層設計，對新區進行系統性風險評估，編制全方位、立體化的公共安全網；

4)加強統籌協調，構建統一指揮、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的公共安全治理機制與長效模式，有效形成新區城市治理合力；

5)集成先進技術，充分運用下一代通信網絡、大數據、云計算、人工智能等先進理念和技術手段，實現智能化、精細化的城市安全管理。

整體而言，在新區“規劃—建設—運行”的全過程中，要注重新區城市功能的保障，打造具備冗余性、多樣性、多網絡連通性、適應性、協同性、快速穩定性、恢復力、學習力等特征的安全韌性城市，但在不同階段，新區所承擔的任務不同，其安全韌性特征亦具有不同的內涵，現結合新區特點與城市安全韌性三角形模型，探討雄安新區在“規劃—建設—運行”全過程中應具備的安全韌性特征，并提出相關建議。

當前階段，雄安新區仍處于規劃、建設的初期，雄安新區規劃體系還在進一步編制和完善中，除市民中心、“千年秀林”等少數標志性工程的建設外，新區整體上還未開始大規模開發建設，保證原有居民生活有序進行、改善規劃建設基礎條件、適應應急管理部組建后的安全管理大部門體制是當前階段的重點任務，這一階段在新區管理方面應重點突出協同性建設，開展公共安全事件的動態評估，為此需要建設新區風險綜合評估體系、新區風險監測預警體系、新區安全管理指揮體系，打造新區智慧安全運行與應急平臺，從風險監管、物資儲備、培訓演練等方面開始規劃部署一系列貫穿新區“規劃—建設—運行”全過程的重點工程。

下一階段，起步區將先期開發，尤其將先行規劃建設起步區，起步區基礎設施建設布局將全面開展，新區城市承災系統各類要素數量將快速增加，起步區的功能定位是“重點承接北京非首都功能疏解”，在這個階段，要求打造具備冗余性、多樣性、適應性的多網絡連通的基礎設施系統，即基礎設施種類合理、技術先進、抗災冗余、耦合強韌，以便為起步區建設提供全面保障，協同性的內涵亦發生變化，要突出京津冀區域主體間的關系，協調好新入駐群體與原住群體的關系，為此需要加強工程防災減災能力建設、重視新區建設過渡階段的風險防控，推進新區智慧安全運行與應急平臺、新區“互聯網+”公共安全大數據信息平臺等建設工程。

在中期發展階段，新區5個外圍組團與若干特色小城鎮、美麗鄉村的建設將展開，雄安新區將進一步按功能定位、有序承接北京非首都功能疏解，新區特色產業進入快速發展階段，城市承災系統要素多樣性全方位增加，城市功能逐漸成型，基礎設施的冗余性、多網絡連通性、適應性需要進一步增強，并依據起步區“規劃—建設—運行”相關經驗，進一步增強新區不同區域間、新區與京津冀區域間的協同性建設，同時在城市功能、產業布局及安全管理上提高新區的快速穩定性與恢復力，以應對不斷變化的社會環境，為此需要進一步構建和優化與京津冀跨區域聯動的公共安全管理協同機制、強化新區巨災風險應對能力建設，進一步推進新區應急信息異地容災備份中心、新區安全韌性社區等建設工程。

遠期，新區建設規模成型，城市功能完備，需要在城市承災系統和安全韌性管理等各方面保證冗余性、多樣性、多網絡連通性、協同性、快速穩定性、恢復力的建設，全面提升新區應對各類突發事件的基礎能力保障，著重培養新區城市承災系統安全管理的適應性和學習力，根據自然環境、社會環境的變化不斷調整、優化自身的結構與功能，吸納先進的技術手段，保障運行安全平穩，使新區在京津冀區域乃至中國、世界的城市體系中發揮適合自身定位的安全樞紐作用，為此需要在原有基礎上，持續性推進安全文化與素質建設、強化新技術應用與科技支撐能力建設，重點加強對虛擬空間的非傳統安全防護保障能力，完善新區公共安全教育培訓演練基地建設工程等。

6 小結

本文對安全韌性概念的內涵進行了分析，依據國內外安全韌性城市規劃建設實踐情況總結經驗，分析城市安全韌性的表征方法，提出了包含公共安全事件、城市承災系統、安全韌性管理的城市安全韌性三角形模型，并通過該模型提煉出冗余性、多樣性、多網絡連通性、適應性、協同性、快速穩定性、恢復力、學習力等安全韌性城市特征，結合雄安新區的現狀與發展趨勢，分析雄安新區面臨的主要風險和挑戰，提出構建安全韌性雄安的原則，分析雄安新區在“規劃—建設—運行”全過程不同階段的安全韌性特征，并提出相關建議，為構建安全韌性雄安提供科學參考。