寒地中微觀城市形態與城市韌性的關聯性研究*

李家茜 孫洪濤 張巧昀 文姝

0 引言

在全球氣候變化和城市快速擴張的共同作用下，極端災害等事件頻繁發生。尤其寒地城市冬季寒冷漫長，面臨更加獨特多元的災害問題。為降低災害風險，韌性城市成為近年來城市規劃和設計領域的研究熱點。目前關于韌性城市的研究涵蓋社會經濟、環境和制度等多個方面，取得了豐碩的研究成果。而本質上城市是空間系統，韌性概念必須通過具象的空間規劃才能有效指導城市建設。城市設計的中微觀尺度是人們日常活動的重要空間尺度，可基于環境背景實現精細化分析。因此，以中微觀城市形態為核心的韌性城市研究對于有針對性的降低寒地災害風險具有重要作用。

1 韌性概念

韌性一詞最早源于物理學領域，描述材料在外力作用形變下反彈恢復至原狀態的能力，即“工程韌性”。20世紀70年代，生態學家克勞福德·斯坦利·霍林將韌性引入生態學領域并提出“生態韌性”概念，認為生態系統是具有多重穩定狀態的動態系統。隨后，社會學、經濟學領域的學者介入并提出“演進韌性”的概念，強調韌性系統的2個新興屬性：適應能力與轉型能力。20世紀90年代，韌性正式進入城市規劃領域，諸多學者開始關注城市應對災害風險與氣候變化的韌性。近年來，韌性概念開始應用于城市形態要素的具體設計中。

隨著韌性從普通術語發展為復雜概念，韌性城市的定義變得寬泛模糊，使其在融入城市設計領域時易出現曲解內涵、片面使用等問題。因此，若以更科學的方式使用韌性，必須明確評估城市韌性基本問題。此外，城市韌性實踐面臨特定韌性與一般韌性的選擇，分別為突發性特定威脅和長期不確定干擾，如何使兩者兼顧成為研究重點。

2 關聯框架

在Web of Science網站中檢索關鍵詞“resilience”“urban form”，通過篩選語言、期刊與學科類別，選取190篇與主題密切相關的文獻，通過分析相關文獻得出寒地中微觀城市形態與城市韌性的關聯框架，包括靜態關聯與動態關聯2個部分。

2.1 靜態關聯

1）寒地災害源 應優先考慮寒地城市發生頻率高、存續時間長的災害，包括水環境、風環境與光熱環境3個方面：①水環境，降水的高度集中與地表覆蓋材料的高硬化率導致雨水無法及時排出，寒地城市因此易受內澇侵害；②風環境，冬季冷風凸顯，且供暖燃煤加劇了霧霾現象，致使室外能見度降低，進而威脅城市交通安全與居民健康；③光熱環境，近年來夏季出現極端高溫現象，而冬季熱環境的改善易對夏季熱環境產生負面影響，因此需對寒地城市光熱環境的影響因素進行分季節的綜合分析。

2）韌性特征 韌性特征與城市設計概念具有相似性，因此可作為城市應對不確定風險干擾與城市規劃設計之間的橋梁。韌性特征的分類方式隨著基本假設與研究目的變化而改變，韌性特征一般包括多樣性、模塊化、冗余性及連通性[2]。其中多樣性是韌性系統的核心屬性，通過產生冗余使城市系統在面對變化時保持穩定；模塊化倡導城市系統由更小、更明確的單元組成，其中單一模塊應具備自主管控能力，各模塊間應具有一定整合度；冗余性強調系統替代資源或路徑帶來的緩沖能力；連通性用于描述物質、信息等要素在模塊內和模塊間流動的難易程度。

3）城市形態 基于城市形態學視角，穆拉托里學派強調從部分到整體的層次結構，城市形態要素可根據從單個建筑到地塊、街區、社區、城市的規模層次進行分類，即分為宏觀、中觀和微觀尺度三大類。從演進韌性視角出發，城市形態要素可分為生態、空間、功能、感知4個維度。將文獻中所有與韌性關聯的中微觀城市形態指標梳理為生態、功能、空間3個維度。該種分類方式可清晰地展示不同內容維度和多層次空間尺度下的詳細指標，有助于韌性城市實踐的分類指導。

2.2 動態關聯

演進韌性將城市理解為復雜適應系統，強調城市形態在面對干擾時改變、適應和轉型的能力，需規劃設計師將不斷調整的城市形態作為其發展軌跡不確定性的來源，在舊形態中識別風險并轉化為發展機會。因此，分析城市形態韌性在時間尺度與空間尺度上的動態關聯對于科學認知城市形態韌性的演進規律至關重要。

1）時間尺度 適應性循環衍生出的擾沌模型是演進韌性理論的核心機制，可以闡釋復雜適應系統在時間尺度上的周期性動態運行過程，包括4個階段：r開發階段、K保存階段、Ω釋放階段與α重組階段，分別對應城市發展周期的建設、發展、衰敗和更新4個階段，其中更新階段對于韌性城市設計至關重要，主要包括2個原因：①該階段是城市系統創新和重組的階段，干預措施使城市系統的韌性達到最高水平；②城市系統經歷了韌性最大化與最小化的全過程，該階段可監測分析城市系統的韌性演變，為下個城市發展周期的城市形態管控提供參考。

2）空間尺度 運用城市形態要素的層次分類法構建嵌套的空間尺度網絡，通過擾沌模型進行分析。其中，大尺度城市系統遵循已有經驗規律的“記憶”與風險發生后學習、變革的“新記憶”進行日常運轉與防護，為小尺度規劃設計提供背景與導向；小尺度城市系統通過短期規劃干預的“反抗”驅動大尺度城市的適應性轉型。由于在不同的空間尺度上以不同的速度發生，大尺度城市系統的演進速度較為緩慢，規劃干預所需的通用性較強；小尺度城市系統演進變化較為頻繁，規劃干預可提升自下而上的能動性，在中微觀尺度發揮積極作用（見圖1）。

3）指標權衡 我國幅員遼闊，不同城市面臨的災害風險類型、背景需求及各城市的韌性基底差異極大，理想的城市形態配置也有所不同。該差異產生的沖突及其權衡既是城市形態韌性研究的難點，又是我國韌性城市建設仍局限于學術研究層面，缺乏科學合理的評價體系、方法與指標的原因之一。現存沖突主要與“密度”相關，隨著研究領域的擴大，可能出現更多沖突。故寒地韌性城市建設應根據氣候地理條件、經濟社會發展狀況、災害風險優先排序和城市韌性本底條件，全面分析潛在的權衡和協同作用，綜合考慮通用性與地方性的協調統籌，建立科學合理的評價指標體系。

3 關聯指標

3.1 生態維度

生態維度指標涉及開放空間設計等，該開放空間指城市中任何無屋頂的地面空間，其與各種災害源的韌性存在關聯，可通過覆蓋高透水材料管理雨水徑流；提高城市孔隙度，改善空氣流動以調節微氣候；為避難、疏散提供緩沖空間；提供較高的自由度以適應新需求。開放空間設計包括大小、形狀、可達性3個方面：①大小，面積較大的綠地具有良好的冷卻潛力，但易對街道連通性產生影響；②形狀，形狀簡單的綠地能起到良好的冷卻作用；③可達性，建議將開放空間置于易被發現的中心區域以提升可達性。近年來部分學者針對新冠肺炎疫情前后人們對公共綠地等開放空間的態度展開調查，結果顯示人們更愿前往規模更大、內部植被類型或活動設施更豐富、合理步行范圍內可達的綠地。

3.2 功能維度

功能維度指標涉及社區密度、街區設計等。研究表明適當的社區密度可促進主動交通，提高城市系統的整體效率。而密度過高對獲得自然采光等方面易產生不利影響，若犧牲開放空間實現高密度社區，將加劇城市熱島效應。故將社區設計為可自我維持的模塊，既能通過縮小匯水單元面積應對雨洪災害，又能通過日常“社區生活模塊”與疫時“公共健康模塊”的轉換降低居民健康風險。小尺度街區可容納多樣化活動，以較低成本適應未來變化，且具有更好的連通性與可達性。

3.3 空間維度

空間維度指標涉及街道拓撲結構及設計等。街道拓撲結構主要包括連通性和中心性：高連通性可提高公共服務設施的可達性，且可通過減少對汽車的依賴提高城市步行性；中心性可用于度量街道網絡中特定節點或鏈接的重要程度，高中心性的街道一旦發生阻塞，其他街道無法合理分配交通量，城市系統的自適應能力明顯降低。街道設計對于提高城市韌性具有重要作用，研究表明寬闊的街道具有良好的疏散能力，且易整合多種交通方式與綠色基礎設施；狹窄的街道熱輻射量低，有助于提升室外環境的熱舒適性。故街道寬度應根據街道峽谷形狀、土地利用強度、災害風險管理階段等因素綜合設計。此外，合理設計街道邊緣空間可增強其與城市界面的滲透，提升街道活力進而提升城市韌性。

4 結語

寒地韌性城市建設與中微觀城市形態要素存在重要關聯。目前僅有部分關聯指標得到關注，且仍缺乏足夠的證據表明該城市形態要素與某些特定風險的韌性呈相關性。此外，城市作為復雜適應系統應以集成方式運行，規劃設計師不應僅分析不同的城市形態元素，而應考慮其在時間尺度與空間尺度上的聯系，并對其合理配置。