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。因此,一些学者、政府机构开始从经济、社会、生态、防灾等不同角度提出韧性城市建设的理念。
1韧性城市的内涵
美国国土安全部(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。
与防灾减灾有关的韧性概念
韧性的概念基本涵盖了3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。
本文提“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。简单地称为“低风险下的弹性城市,高风险下的韧性城市”。
韧性城市的内涵主要包括2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。
美国新奥尔良市被“卡特里娜飓风”破坏
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4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,例如蓄滞洪区、塌陷区等;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。
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,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,构成了城市防灾韧性能力的“骨架”。
从性能角度出发,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。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(如图中的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,可以把城市在遭遇特定灾害下的预期功能损失和系统功能恢复时间,作为评估城市防灾韧性的指标。
城市系统防灾韧性能力的量化概念图
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。这里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。
不同韧性能力城市功能恢复力曲线
典型城市在灾害中的表现及韧性能力表现形式
4提高韧性城市建设的主要举措
联合国国际减灾署在2013年3月提出,各城市必须在制定低碳可持续发展路线的同时,采取措施提高其韧性应对灾害的能力。根据对城市在灾害前缺乏韧性的原因分析,借鉴国外发达国家建设韧性城市的理念,在城镇化进程的新常态下,为了提高城市抵御自然灾害和突发事件的能力,提出韧性城市建设的主要举措。
(1)减轻城市灾害源的危险性。为了改变城市灾害的外部环境,需要在城市总体规划的前期,对城市潜在发生的灾害源进行一次全面的风险评估,从而确定影响城市的主要灾害源是什么、影响的程度如何、城市在潜在灾害源下的高风险区处于什么地方,从而采取一系列措施。
(2)降低城市灾害易损性。一般来说,一个布局合理、灾害设防程度高、基础设施健全的地区,其灾害易损性较低。降低城市灾害易损性的对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,如加强城市新建工程的设防、对城市老旧街区的防灾改造等;非工程性的措施,如城市灾害预警系统的建立、社会防灾思想的宣传等。
(3)提高城市对灾害发生时的自适应性。一个城市如果空间布局合理、次生灾害源管控良好,灾后发生次生灾害的可能性将降低,灾后功能将在初期即可迅速得到恢复。此外,城市如果具有高效的灾害应急预案,灾前储备有可调用的应急救灾物资,有冗余的供水供电设施,有随时可以启用的应急避难场所,都将在灾后初期大大提高系统的功能恢复程度。
(4)提高城市灾后的可恢复能力。灾害发生后城市是否有能力迅速恢复正常,是衡量城市韧性能力的一个重要标准。城市可恢复能力的建设,首先应是城市各类应急设施的建设,如应急保障设施和应急服务设施的规划建设;其次是社会软恢复能力的建设,如灾后政府救助、社会捐赠、司法救助等;最后还有经济、生态环境的恢复能力等。
5新常态下韧性城市建设对规划师的要求和挑战
作为规划师,应以改善人居环境为核心,以提高城市韧性为目标,在城市规划的全过程贯彻韧性城市建设的理念。
(1)充分认识城市灾害风险评估的重要性。规划师充分认识和确切了解城市所面临的灾害综合风险,是科学合理地制定城市综合防灾规划的前提与基础。
(2)强化城市安全线的划定。当前我国城乡规划中规定了红、绿、蓝、紫、黑、橙和黄7种控制线。其中城市橙线作为一种空间管制手段,是保障重大危险设施与周边建筑的安全间距,实现重大危险设施周边用地安全规划的重要手段,是城市的安全线。
(3)韧性社区的规划。社区防灾是城市灾害防治的基础性环节。韧性社区是一种自上而下的防灾社区,其注重防灾的主动性,强调在没有外部支援的情况下,通过强化自身系统的防灾能力,达到促进应急救灾活动、提高灾后恢复能力的目的。
(4)大数据的应用。规划师应充分利用大数据技术辅助进行城市防灾规划的编制,通过对城市灾害源、承灾体相关信息的采集,利用GIS等平台的强大数据集成、仿真、分析、处理、评估功能,制订科学合理、有针对性、操作性强的防灾减灾规划和防灾减灾辅助决策系统。
详情请关注《上海城市规划》2016年第1期《韧性理论视角下的城市安全减灾》,作者:郭小东、苏经宇、王志涛,北京工业大学建筑与城市规划学院。