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摘 要:伴随中国城镇化进程加快,人 口“高集中”及土地 资源“高消耗”进一 步加重极端天气给城市带来的负面影响, 其中暴雨导致的城市内涝成为困扰城市的灾害之一 。城市内 涝的不确定性致使城市传统的物理防护难以为继 , 亟需提高 城市承洪韧性来降低其负效应 。因此,文章以暴雨型城市内涝 为例 ,构建城市空间格局要素与城市承洪韧性之间的理论联 系 ,并指出人防能力作为该理论框架的核心环节连接城市空 间格局演变与城市承洪韧性的提高。
关键词:韧性城市,城市内涝,城市空间格局,物防能力,人防能力
一、引言
暴雨作为城市频发自然灾害之一 ,极易导致洪涝灾害,并 引发水土流失、堤防溃决、城市内涝等次生灾害 。 中国正处在 快速城镇化阶段,人口密度大、分布集中,建设项目多且地方 政府在政绩工程引导下过分追求建设速度而忽略建设质量, 使中国城市在遭受暴雨袭击时极易引发城市内涝 。近十年来, 城市内涝灾害情况在我国持续发酵,截至到 2022 年 7 月,全国 487 条河流发生超警戒以上的洪水,13 条河流发生了有实测记 录以来的最大洪水 。究其原因,除暴雨天灾外,人祸—— 排水 管道建设标准不达标,常年失修等成为主要原因 。然而,对于 建成市,排水管道更换工程费时、费力,并影响居民正常生活, 因此,亟需一种低影响、高效率措施解决这一城市问题。
面对这一 问题,海绵城市理念呼之欲出 。海绵城市建设本 质是通过降低雨水的产汇流,恢复城市原始的水文生态特征。 这种“ 自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵理念从技术层面 实现生态系统“ 多水高吸收、缺水高补给”。 然而,这种理念仅 关注生态系统的物质作用,忽略社区作为抗灾单元,人类作为 抗灾主体,社会、组织与制度建设对灾害的抵御作用(物防能 力),也忽视人类社区构建的城市系统的组织 、协调能力是应 对突发性自然灾害的核心环节(人防能力)。有鉴于此,城市 “ 韧性”理论被广泛接受,提高城市韧性成为城市减灾的重要 措施。
目前,城市韧性研究以概念分析为主,提高韧性的落脚点 并没有准确界定 。由于韧性具有空间性特征,且着眼中国大部 分城市,多存在韧性空间失衡问题,建成环境恶劣之处,往往 是社会经济结构薄弱之处,而对应的则是低韧性情况 。 因此, 实现城市韧性空间平衡,将是城市灾害韧性主要研究方向 。为 此,本文以城市空间结构作为城市韧性研究落脚点,通过识别 造成城市韧性空间差异因子,提出通过适应性管治措施,在改 善城市空间格局的基础上,提升城市区域承洪韧性,并最终实 现整座城市韧性的空间匹配的理论框架。
二、韧性研究现状
( 一)“韧性”理论演化最早,“韧性”应用于物理学,用来表示弹簧的特性及描述 材料的稳定性和抗外部冲击的能力 。1973 年 Holling 等将韧性 概念引入生态学及其交叉学科 ,并随着对社会—生态系统的 认知从有序、可预测到复杂、混沌、不稳定、不可预测的转变, 以混沌理论为支撑的“演进韧性”理论诞生。
“ 演进韧性”的内涵可归纳为复杂的社会—生态系统在应 对压力和外界张力时发生变化,并通过学习不断适应、转换的 能力。“演进韧性”将研究对象从“生态系统”扩展到“社会— 生 态系统”,涉及到社会、经济和生态等多方面,并把韧性看作是 一种动态变化过程, 且更强调人的作用 ,鼓励人通过自身学 习、创新去适应外界扰动,从而实现系统重组与复兴 。这一概 念强调,在面对外界扰动时,人的心理及精神上的恢复能力起 到的防御作用占有举足轻重的地位, 在某种程度上甚至超越 物理防御能力。
( 二)城市承洪韧性研究论域
当灾害作为具体扰动作用于城市系统时,城市抵抗灾害的 能力与过程为“城市灾害韧性”,面对众多灾害,暴雨及其带来 的次生灾害频繁袭击城市,受到学者的广泛关注 。暴雨通常带 来一些次生灾害,如泥石流、水土流失等,也包括城市内涝 。城 市内涝是指由于强降水或者连续性降水超过城市排水能力致 使城市内产生积水灾害的现象。
“ 城市承洪韧性”,是当暴雨袭击城市到产生城市内涝,城 市的物质系统和人类社区共同作用抵抗灾害,并通过学习、适 应和创新恢复或者重组使得城市系统达到一个新的相对稳定 状态的能力与过程 。而这个过程可分为四阶段:吸收、排水、恢 复及灾后适应 。降水初始,自然生态系统具有吸收降雨量并保 持原有平衡状态的能力,称为吸收能力;继续降水,人工排水 系统具备在一定时间内排除道路积水而又不引发社会生态系 统自组织过程和结构发生改变的能力,称为排水能力;此时如 果仍继续降水 , 降水量超过生态系统和人工排水系统自我吸 收、排水能力,即导致城市内涝,这时城市系统恢复到正常运 营状态(新的平衡点)能力称为应对城市内涝能力;随着从降 水演化成城市内涝这一过程的推进,城市主体通过总结经验, 学习并适应这一扰动的能力为灾后学习和适应能力。
三、城市空间格局及其演变驱动力
( 一)城市空间格局内涵
城市空间格局(urban spatial pattern)是指地理要素的空间 分布与配置 。地理要素囊括地球表面自然形态要素,如地貌、 水系 、植被等自然地理要素及人类在生产活动中改造自然界 所形成的要素,如居民地、道路网、通讯设备、经济文化和行政 标志等社会经济要素 。表面看,城市空间格局为构成要素实体 的空间形态、风格、布局等,而实质却是复杂的社会生态系统 中,人类政治、经济、社会、文化及环境等互相作用的结果 。 因 此 ,城市空间格局始终受到无意识的自然要素及有意识的人 为控制的约束与引导 ,两者交替作用而促成城镇发展阶段空 间格局的演变 。随着科技进步,人类行为对城市空间格局的改
变作用(正向或负向)愈加显著 。因此,在识别空间格局构成要 素的基础上,通过找出空间格局演变的驱动力,有效利用人为 作用改善城市空间格局,成为提高城市功能切实可行的方法。 而城市功能的提高为提高城市承洪韧性提供可能 ,也为城市 承洪韧性提供研究落脚点。
( 二)城市空间格局要素及其演变驱动力分析
既有研究将构成城市空间格局的地理要素分成三类:建 设环境、社会经济和政府管制。
建设环境分为自然环境和建成环境 。其中地质、地貌、水 文、气候、土壤等要素构成自然环境;桥梁、建筑物等要素构成 建成环境 。科技水平是城市建设环境不断更新的动力,例如, 围湖造田 、填海造陆 、硬质铺装 、开凿运河改变原有地质 、地 貌、水文,在科技作用下,城市也出现密集、完善的工程性基础 设施,例如,能源系统、给排水系统、环境系统和防灾系统等。
社会经济空间格局是社会 、经济要素在空间相互作用形 成的空间位置关系,以及这种关系的空间规模和聚集程度 。城 市在历史发展、文化传统、价值观念、风俗习惯等因素作用下 形成复杂社会关系网,出现社会分化,进而形成不同的社会空 间格局 。在区域发展视角下,宏观经济发展、科学技术进步及 精神文明提升等为社会经济空间格局演变提供可能 ;在人文 素质视角下,受教育程度、素质水平、经济实力等为社会经济 空间差异内在原因 。在这双重驱动下,城市社会经济格局不断 变化,呈现出城市特有的社会经济格局。
政府管制是政府为维护和达到特定公共利益所进行的管 理和制约,包括依法制定的规章、制度、法规、原则等,是见诸 于建设环境和社会经济之上的宏观要素 ,也是建设环境及社 会经济格局演变的主要推手 。科学制定国家、城市规划、设计 法规,可以有效改善现有城市空间格局,例如,城市规划法、土 地利用法、古城保护法等,针对城市规划建设的细部做出具体 指示,可有针对性地解决现有城市建设环境、社会经济空间格 局问题。
四、空间结构改善可提升城市承洪韧性
城市承洪韧性的空间性可以解释城市空间格局为什么影 响城市承洪韧性:在相同强度降雨情况下,有些区域极易形成 内涝,有些则相对安全,这与城市建成环境密切相关;面对相 同破坏程度的城市内涝 ,有些区域恢复到正常生产生活的时 间长,有些则短,这与城市的经济社会、科技水平密切相关;以 上两方面都与政府管制密切相关。
( 一)建设环境格局与承洪韧性
城市承洪韧性的吸水能力和排水能力与建设环境格局息 息相关 。降雨初始,自然生态系统具有吸收降雨量并保持原有 平衡状态的能力,叫做城市吸水能力 。城市吸水能力与自然环 境要素,如地形、海拔、植被覆盖率、土壤组成、土壤含量等密 切相关:海拔低易形成积水造成内涝;植被覆盖率、土壤含量 高可有效防止内涝发生 。城市建成环境对城市承洪韧性也有 影响,且影响更为显著 。而这一格局要素主要影响城市系统的 排水能力 。城市系统具备在一定时间内排除道路积水而又不 引发整个社会生态系统自组织过程和结构发生改变的能力, 叫做城市系统排水能力 。建成环境,如土地利用类型、路面硬 化率、排水系统技术水平、排水系统密度、是否采用低影响开 发等因素直接影响城市排水能力 。 自然环境和建成环境要素 的空间组合使得城市某些区域易积水导致城市内涝 ,有些区 域相对安全 , 即城市承洪韧性的吸水和排水能力呈现空间特 征。
( 二)社会经济格局与承洪韧性
应对城市内涝能力与城市社会经济格局密切相关 。面对持续暴雨,当降水量超过城市系统自我吸收、排水能力,即导 致城市内涝 ,这时城市系统恢复到正常运营状态(新的平衡 点)的能力为应对城市内涝能力 。面对突如其来的城市内涝, 城市系统应对这一灾害主要体现在: 城市尺度 ,尽快修复受 损、影响居民正常生产生活要素,如公共交通、排水管道等;个 人尺度,遇灾时自救与营救他人,有效逃生为有效地应对城市 内涝 。这些能力与城市的社会、经济因素,如城市经济水平、科 学技术水平、社会居民受教育程度、居民素质、城市融合程度 等密切相关 。从以往的经验来看,经济水平、居民素质高受灾 区往往能效地应对灾害:经济水平高,恢复到正常生产生活可 能性大、用时短;居民素质高,接受、学习应对灾害的机会多、 效果好。
(三)政策与承洪韧性
政府管制,包括政府管理、体制、建设法规等,是见诸于建 设环境与社会经济之上的空间格局演变推手 。一方面政府管 制与承洪韧性中学习适应能力相联系 。学习和适应能力为城 市内涝发生后,城市主体通过总结经验,学习并适应这一扰动 带来的变化的能力与过程,是城市韧性最关键环节,也是提升 城市韧性的突破口 。政府管制对学习和适应能力的影响体现 在三方面:准确预报灾情,提前做好防护措施;及时改进问题 区域(频繁内涝区域),防患未然;关注对居民防灾意识的培 养,自救方法普及教育,以及受灾群体心理创伤的平复 。在此 过程中,政府管制承担资金与智力支持的角色 。以往政府管制 多集中在提高灾情预报精度和改进问题区域,而灾后教育、抚 慰受灾群体心理创伤等工作多被忽略 。灾害具有不可测、不确 定等特征,因此,对居民的相关教育及对受创人群心理辅导是 提升城市承洪韧性的关键环节, 社会群体韧性提升更大程度 上决定城市灾后命运 。另一方面,政府管制也是城市建设环境 和社会经济格局演变的推手 ,科学有效的政府管制有效改进 城市现有的建设环境及社会经济格局,进而弥补其先天不足, 提升城市吸水、排水和应对城市内涝能力。
五、结论与展望
本文以暴雨袭击城市到形成城市内涝这一过程作为外界 扰动,研究城市空间格局与城市承洪韧性之间的关系 。本研究 提出以“人”的韧性提升为根本目的,利用空间格局作为实际 落脚点,推动城市空间格局有效改善,进而实现“ 物”的韧性提 升,或者弥补“物”的韧性不足,从而实现城市承洪韧性空间匹 配,整体提升城市承洪韧性。
理论上,本研究弥补了现有的较为空泛韧性学说,将其落 到实处 ,并用空间格局解释城市韧性空间特征成因及解决策 略 。与单纯将空间格局与城市承洪工作联系起来相比,韧性理 论的加入,使得整个过程除了空间上的联系,添加了时间这一 维度的联系,将一个连续的从暴雨到产生城市内涝的过程,用 韧性的四个阶段(吸收能力、排水能力、应对城市内涝能力、学 习和适应能力)加以解释、完善 。 同时,以韧性理论作为支撑, 剥离出“人”的韧性与“物”的韧性,用“人”的韧性作为桥梁,有 效地将城市空结构与城市韧性提升过程联系起来, 以政府管 制为推手,通过改善空间格局,最终实现城市韧性空间匹配。
本研究还可应用到实际工作中 。可将这一理念应用到公 共政策制定的过程:在公共政策制定中,做好城市与公民之间 的利益制衡 ,有效制定防灾减洪政策 ,改善城市居民生活质 量 。这一理念也可应用到工程规划及建设领域:在城市规划与 建设过程中将防止城市内涝作为考虑要素之一, 从根本上改 善因为建设原因导致的城市内涝频发, 改善城市居民生活质 量 。最重要的是,还可以该理念为契机,重视培养城市居民的 防灾意识,并提升其在生产生活中应对灾害的能力,不仅是智力体力方面韧性的提升,更要 关注精神方面韧性的提升,进而改善城市居民生活质量。
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