韧性理论视角下的城市安全减灾

韧性理论视角下的城市安全减灾Urbansafetyanddisasterpreventionundertheperspectiveofresiliencetheory郭小东1,2苏经宇1,2王志涛1中图分类号:TU984.11+6文献标志码:AGuoXiaoDong1，2,SuJingYu1，2，WangZhiTao1(1Collegeofarchitectureandurbanplanning，BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China,2ScienceCommitteeforUrbanSafetyandDisasterPreventionPlanning,UrbanPlanningSocietyofChina,Beijing100124,China）摘要针对新常态下我国城市对防灾减灾的需求，在总结国外相关韧性概念的基础上，本文提出建设防灾韧性城市的理念，并从减轻灾害影响能力、对灾害适应能力、灾后系统恢复能力三个方面探讨了韧性城市的内涵。文章分析了我国城市缺乏韧性的原因，给出了评估城市防灾韧性能力的定量方法。基于该方法，通过案例分析了不同城市在灾害过程中的韧性表现形式。文章最后探讨了提高城市韧性能力建设的举措，并提出了韧性城市建设对规划师的需求与挑战。AbstractAccordingtothedemandofurbansafetyanddisasterreductioninourcountrytoday,thispaperreviewshazardmitigationpractice,definesaresilientcity,discussestheconnotationoftheresilientcity fromtheaspectsofdisastervulnerabilityability,disasteradaptiveability,postdisasterrecoveryability.ThenthispaperanalyzesthereasonsforthelackofresilienceinChinacities,andgives thequantitativeevaluationmethodforcityresilienceability.Basedonthismethod,thispaperanalyzestheresilienceabilitiesofdifferentcitiesthroughthedisastercases.Finally,thispaperdiscussessomemeasurestoimprovetheurbanresilienceandputsforwardthedemandsandchallengesfortheurbanplanners.关键字防灾减灾|韧性城市|城市规划Keywordsdisasterrelief|disasterprevention|resilientcity|urbanplanning作者简介郭小东北京工业大学建筑与城市规划学院博士副研究员中国城市规划学会城市安全与防灾规划学术委员会副秘书长苏经宇北京工业大学建筑与城市规划学院教授，博士生导师中国城市规划学会城市安全与防灾规划学术委员会主任委员王志涛北京工业大学建筑与城市规划学院博士副教授*国家科技支撑计划“城镇要害系统风险评估及应急空间保障、处置规划关键技术”（2015BAK14B01）项目资助1韧性的概念韧性一词来源于物理学，与之相关联的是弹性。物理学中的弹性指物体发生弹性形变后可以恢复原来状态的一种性质。韧性指材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。城市问题研究者把弹性一词移植于城市规划建设领域中，提出“弹性城市”概念，指城市能够适应新环境，遭遇灾难后快速恢复原状，而且不危及其中长期发展。然而，城市作为一个复杂的系统，完全弹性的城市是不可实现的。2005年的卡特里娜飓风使得美国新奥尔良家园被毁、城市陷入瘫痪，政府历经几年才逐步从灾难中走出（图1）。图1新奥尔良市被“卡特里娜飓风”破坏因此，一些学者、政府机构开始从经济、社会、生态、防灾等不同的角度提出韧性城市建设的理念。美国国土安全部（DepartmentofHomelandSecurity,DHS）在2001年“9∙11”事件以后开始研究城市要害系统在遭受自然灾害和突发事件期间以及之后的功能运转，并对韧性城市、社区以及要害基础设施系统进行了大量研究。表1整理了部分学者从防灾减灾的角度提出的韧性概念。表1与防灾减灾有关的韧性概念提出者时间概念Mileti[1]1999韧性指“某个地区经受极端自然事件而不遭受毁灭性损失、破坏、生产力下降、正常生活且不需要大量地区外援助的能力”。TobinG.[2]1999韧性指“一种社会组织结构，能够尽量减少灾害的影响，同时有能力迅速恢复社会经济活力”。AdgerWN.[3]2000韧性指“社区公共基础设施抵御外部冲击的能力”PatonD,etal.[4]2001韧性指“利用物质或经济资源有效的帮助承灾体从危险中恢复原状的能力”。GodschalkDR.[5]2002韧性城市指“一个可持续的物质系统或人类社区，其具备应对极端事件的能力，包括极端压力下具备生存和功能运转的能力”。BruneauM,ChangSEetal.[6]2003韧性指“社会单元具备减轻灾害危险性，包括灾害发生的影响，并且可以采用对社会影响最小和减轻未来地震影响的恢复活动的一种能力”。U.S.DepartmentofHomelandSecurity[7]2006韧性指“一种资产、系统或网络，在发生某一特定的突发事件时，系统能够在设定的目标功能水平下，高效的减轻灾害（或突发事件）对系统损伤程度和持续时间的能力”。TierneyandBruneau[8]2007韧性指“环境突变或破坏性事件发生后系统潜在灵活的和自适应的能力”。Twigg j.[9]2007韧性指“在灾难性事件中管理、保持某些功能和结构的能力”。U.S.DepartmentofHomelandSecurityRiskSteeringCommittee[10]2008韧性指“某个系统、基础设施、政府、商业或公民对灾害发生导致显著损伤、破坏或损失而具有的抵御、吸收、恢复或适应的能力”。CutterLS,BarnesLetal.[11]2008韧性指“一个社会系统对灾害响应和恢复的能力，包括系统本身具备的吸收事件影响和应对能力”。UNISDR（联合国国际减灾署）[12].2009韧性指“暴露于危险中的系统、社区或社会，具有抵御、吸收、适应和及时高效的从危险中恢复的能力，包括保护和恢复其重要基本功能”。可以看出，韧性的概念基本涵盖了三个要素，一是具备减轻灾害或突发事件影响的能力，二是对灾害或突发事件的适应能力，三是从灾害或突发事件中高效恢复的能力。为此，本文提出“防灾韧性城市”的理念，即城市在遭受适度水准的灾害或突发事件后，能够保持正常运行，并可完全恢复原有功能；城市在遭受超过适度水准下的灾害或突发事件后，城市不应瘫痪或脆性破坏，部分设施可能受到破坏，但城市能够承担足够的破坏后果，具备较强的自我恢复和修复功能。简单的可以称为“低风险下的弹性城市、高风险下的韧性城市”。韧性的城市具备较高的灾害承载能力，其内涵主要包括两个方面，一是城市具备较低的易损性，即灾害的发生不易对城市造成破坏；二是城市具备高效的可恢复性，即灾害发生后城市易恢复或修复。2国内城市缺乏韧性的原因当前我国的城市化水平已经超过50%，但大部分城市面对灾害时都显得韧性不足，其原因主要有四个方面。一是人类对自然资源的过度索取造成了许多新的灾害源在城市发生，如对地下水的过度开采造成城市出现采空区、漏斗区；对植被的破坏造成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害；对工业原料的过度需求造成城市重大危化品大量集中存贮。二是过快的城镇化进程导致诸多历史遗留问题，如城市老城区老旧房屋密集，基础设施老化，开敞空间缺乏；过快的城市扩张还使得城市逐步向处于灾害潜在威胁的地区要地，例如城市的蓄滞洪区、塌陷区等等；部分原先位于城市郊区的重大危险源也逐步成为城市的中心地带。三是城镇化进程一味追求经济增长，缺少了对安全减灾设施的投资，在监测预警、防灾减灾、应急救援等方面的建设严重滞后。如2007年北京的7.21暴雨，突出显示了城市在突发灾害下的脆弱性以及城市在防灾减灾设施方面的缺乏。四是城市的规模化效应使得城市内部复杂的基础设施之间的依赖性越来越强，导致灾害的发生易出现连锁放大效应，即城市中某一子系统的破坏很容易造成其他相关系统的连锁破坏，使得灾害的损失呈现非线性递增的趋势。3评估城市防灾韧性能力的方法城市通常由居民生活空间、众多的机构、组织、设施以及一些建筑环境组成，我们关注的重点是那些对保持灾后城市福祉必不可少的组织和设施，如供水供电设施、急救医院、消防救援组织、应急管理机构等等。这些组织和设施构成了城市防灾韧性能力的“骨架”。为此，从性能角度出发，我们把城市任一时刻的功能状态作为多维空间中的一个点，在灾害或突发性事件发生时，城市的功能状态将发生退化，这种退化有可能是持续性的（如洪水），也有可能是突发性的（如地震）。灾害发生后，为了逐步恢复城市的正常功能，需要投入一定的资源去恢复遭受灾害破坏的街区或基础设施。城市功能恢复时间的长短、恢复的效率将取决于投入资源的多少以及城市现有“骨架”组织或设施的韧性能力。如图2所示，用横坐标表示时间，纵坐标表示城市某一系统的功能，如供水能力、供电能力，也可以是多个单一系统功能的综合度量。在灾害或突发性事件发生以前，可以假定城市维持100%正常运转的功能。在t0时刻，由于城市遭受了某种灾害或突发性事件，系统功能将从100%的运转功能降低到某一程度（例如图2中的50%～100%之间）。而灾后恢复重建工作将把系统功能从一个较低的水平在一定时间内（t1-t0）恢复到系统初始状态（100%）。因此，我们可以把城市在遭遇特定灾害下的预期功能损失（如某一系统失效概率）和系统功能恢复时间作为评估城市防灾韧性的指标，用R来表示。则韧性能力损失指标R可用公式表示为：100式（1）其中Q（t）表示t时刻某系统的功能水平。图2城市系统防灾韧性能力的量化概念图显然，从公式可以看出，R可以用图2中ABC围合区域的阴影面积SABC来表示，灾害发生后预期功能损失越小、系统功能恢复的时间越短，则城市韧性损失越小，说明城市的韧性越好。需要说明的是，公式（1）中忽略了一个问题，即城市日常对防灾减灾能力建设的投入以及灾后救援期间对功能恢复的投入，如果一个城市投入巨量的资金去进行防灾设施建设，并且在遭受灾害破坏后，倾全城之力（乃至全国之力）去集中救援，这虽然能够缩短灾后功能恢复的时间，但在某种程度上并不能说明城市具备较高的韧性能力。因此考虑防灾救灾投入后，公式（1）可修正为：100→式（2）式中S（t）表示在t时刻防灾减灾活动付出的投入（如资金、人员或救援设备等），因此一个城市具有较好的防灾韧性能力可以表示为在一定的灾害风险水平下，城市遭受预期损失较小，并用较少的投入使得城市恢复到预期功能所持续的时间最短。4对城市功能恢复力曲线的分析图2中的BC段可以定义为功能恢复力曲线。不同的城市形态在应对灾害时将体现出不同的功能恢复力曲线。我们以近年国内外发生的一些典型灾害案例来说明不同城市的韧性能力差异性，如表2和图3所示。图3不同韧性能力城市功能恢复力曲线表2典型城市在灾害中的表现及韧性能力表现形式灾害事件城市名称灾害后果描述城市防灾韧性描述韧性表现形式（图3中）2005.8.29美国卡特里娜飓风新奥尔良3级飓风，平均风速280km/h。死亡657人，有230万居民受到停电的影响，部分城市90%的建筑物遭到了毁坏，出现了无政府状态的混乱局面。城市灾害设防能力较低，灾后救援能力迟缓，应急能力不足，经过数年才逐步恢复SABC1999.9.21台湾集集地震南投县震级ML7.3级。死亡2415人、受伤8722人；台