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引言:“弹性城市”的概念为应对城市危机和风险提供了新的思路和方向,已经成为一个新的学术流行语。那么什么是弹性城市呢?如何衡量城市复原力?如何规划建设一个有韧性的城市?本文将逐一回答这些问题。
从生态城市、低碳城市、绿色城市、海绵城市到智慧城市,一系列城市建设新理念层出不穷。近年来,“弹性城市”受到强烈冲击。是概念炒作还是代表一种发展趋势?笔者试图追根溯源,进行系统梳理。详情听下面的细分。
1.什么是有韧性的城市?
1.1“韧性”的起源和演变
弹性这个词来自拉丁语resilio,意思是“反弹”。韧性概念最早应用的领域,至今仍有争议。有人说是物理,有人说是生态学,有人说是心理学和精神病学研究。但大多数学者认为,韧性最早是物理学家用来描述材料在外力作用下变形后的回弹性。1973年,加拿大生态学家Holling首次将韧性的概念引入生态系统研究,定义为“生态系统在受到干扰后恢复到稳定状态的能力”[2]。20世纪90年代以来,学者们对韧性的研究逐渐从生态领域扩展到社会生态系统研究。韧性的概念也经历了从工程韧性、生态韧性到演化韧性的发展演变,其外延不断扩大,内涵不断丰富,关注度不断提高。
图1韧性观点的演变和比较[3]
通过对相关文献的梳理可以看出,学者们对韧性的概念有不同的定义,侧重点不同。
表1韧性概念的解释和观点[4,5]
然而,它的核心强调系统在不改变其基本情况的情况下抵抗、吸收、适应和恢复干扰、冲击或不确定性的能力(图2)。只有在社会-经济-自然的复杂生态系统中,我们更注重危机中的学习、适应和自组织能力。
图2系统响应外部冲击的过程图[6]
1.2“弹性城市”及其特征
随着城市化进程的加快,开放复杂的巨系统面临的不确定因素和未知风险也在增加。面对各种突发的自然和人为灾害,它们往往表现出极大的脆弱性,逐渐成为制约城市生存和可持续发展的瓶颈问题。如何提高城市系统在不确定因素面前的复原力、复原力和适应性,增强城市规划的可预测性和指导性,逐渐成为国际城市规划领域的热点和焦点[7]。
“韧性”的概念为解决这一难题提供了新的研究思路和规划视角。由此,“弹性城市”应运而生,并在世界范围内掀起了新一轮弹性城市规划与实践的浪潮。2002年,环境倡议理事会在联合国可持续发展全球首脑会议上提出了“复原力”的概念。2012年,联合国减灾署启动了亚洲城市抵御气候变化网络;2013年,洛克菲洛基金会启动“全球百个有复原力城市”项目,成功入选中国黄石、德阳、海盐、义乌4个城市,与巴黎、纽约、伦敦等世界城市成为“朋友圈”;2016年,第三次联合国住房与可持续城市发展会议(人居三)将倡导将“城市生态和复原力”作为新城市议程的核心内容之一。目前,城市安全之战正如火如荼,弹性城市规划的理念和策略已广泛应用于气候变化应对和灾害风险管理领域。
通过梳理和总结相关研究和规划案例,我们可以看出,一个有韧性的城市的主要特征包括:
多样性:组件众多,功能各异,带来更多危机下的解决问题技巧,提升系统抵御多重威胁的能力[8];
冗余:功能相同的可替换元件,通过多次备份增加系统的可靠性;
稳健性:也称为稳健性,系统抵御和应对外部冲击的能力。
恢复:具有可逆性和还原性,受到冲击后仍能恢复到系统原有的结构或功能;
适应:系统根据环境的变化调整自身的形状、结构或功能,使环境适合,需要较长时间形成。
学习和翻译能力:从经验中吸取教训并转化创新的能力。
1.3弹性城市的生态起源
透过弹性城市的概念和内涵,我们可以看到生态学基本理论和思想的渗透。王如松院士指出,生态控制论的原理包括开拓适应原理、竞争共生原理、链式反馈原理、增殖与补偿合作原理、循环再生原理、多样性导向管理、功能开发原理和最小风险原理,可概括为整合、适应、循环、更新四个方面。
城市生态安全是一个城市可持续发展的支撑基础,其科学内涵如下:一是生态系统的结构、功能和过程对外界干扰的稳定性(刚性);二是栖息地破坏后恢复平衡的能力(弹性);三是生态系统与外部环境共同进化(进化)的能力;四、生态系统内部的自我调节和自我组织能力(自组织)[9],如图3所示。
图3生态安全的科学内涵
生态安全管理应从深刻理解风险的系统动力学机制入手,运用生态控制论调整系统结构和功能,诱导健康的物质代谢和信息反馈过程,建立和强化生态服务功能,最大限度地降低生态风险。这基本符合一个有韧性的城市的目标和特征。可以说,建设弹性城市是保障区域生态安全、促进城市可持续发展的重要抓手。
1.4弹性城市规划与现行规划体系的异同
弹性城市规划VS应急系统建设规划
应急体系建设方案以应急响应和应急救援为重点,展现了灾后最短时间内恢复原状的工程理念。复原力城市规划强调的不仅仅是提高系统本身的复原力,还要全面增强其适应性和创新性,从而从长远来看提高城市系统的整体复原力,体现持续进化发展的生态思想。
弹性城市规划VS综合防灾减灾规划
与综合防灾减灾规划相比,弹性城市规划的内涵更加丰富,涉及自然、经济和社会等各个领域。而且要更加注重软硬件的结合和各部门的协调,构建多层次的一体化管理平台和多方参与的社会共治模式,弥补单个系统独立运行的不足和不足。此外,防灾减灾将延伸到后端,以增强城市系统在受到冲击后的“应变能力”、“重组能力”、“学习能力”和“改造能力”。
2.弹性城市规划的国际样本
如何衡量城市复原力?如何制定富有弹性的城市规划?带着这些问题,我们来看看国外是怎么做的。
目前,国外从理论研究到具体实践积累了大量成果,弹性城市的概念开始渗透到城市规划制定和实施的各个层面,并上升到公共政策。根据对弹性城市概念解释的差异,大致可以分为两类:一类是把弹性作为解决城市问题的分析框架(表2);另一种以恢复力为城市规划的目标(表3)。
表2将“弹性”作为解决城市问题的分析框架[10]
表3将“韧性”作为城市规划的目标[10]
2.1弹性城市的研究框架
为了有效评估和科学量化城市复原力,不同的研究机构从各自的领域建立了复原力城市研究的框架体系[11-14],如洛克菲勒基金会的复原力城市研究框架、百代的复原力城市总体规划、复原力联盟的复原力城市研究主题框架、联合国大学环境与人类安全研究所的复原力城市研究框架、联合国减灾署(UNISDR)的减少灾害风险复原力城市研究框架、日本的城市系统和能源系统复原力城市框架等。
1)洛克菲勒基金会的弹性城市研究框架
美国洛克菲勒基金会提出,城市复原力是一个城市中的个人、社区和系统在各种慢性压力和急性冲击下生存、适应和成长的能力,它包括七个主要特征,即灵活性、冗余性、健壮性、独创性、反思性、包容性和全面性。为了有效评价不同城市的复原力水平,奥雅纳公司在大量研究的基础上提出了复原力城市的研究框架(图4),该框架由领导力与战略(领导力&战略)、健康与福祉(健康&福祉)、经济与社会(经济&社会)、基础设施与环境(基础设施&环境)组成,分为12个目标、52个绩效指标和156个二级指标。
图4坚韧城市的框架和指标体系
每个城市都可以根据自己的特点来确定各个指标的相对重要性及其实现方式。通过定性和定量的方法,对城市目前的绩效水平和未来的发展轨迹进行评价,进而确定相应的规划策略和行动计划,以增强城市的复原力。其中,量化评估中的指标分配由评估人员根据相关情景分析的平均水平确定(图5),而城市复原力指标的目标值在量化评估中综合考虑,根据归一化数据的平均值计算(图6)。最后将评价结果分为非常差、差、中、好、优五个等级,便于横向和纵向对比分析。
图5定性评价示意图
图6定量评价示意图
2)百代的城市复原力总体规划
2015年,地震应急倡议发布了发展中国家城市复原力总体规划。灾害风险管理总体规划的实施方法为建设具有抗灾能力的城市提供了规划框架和实施路径。具体实施过程分为组织准备、诊断分析、规划、实施监控和评价四个阶段(图7)。
组织与准备:组织利益相关者,明确职责分工。
诊断分析:对风险和漏洞进行综合评估和预测,利用树形图和网络分析确定风险的损失和影响。通过情景分析,确定影响城市复原力的主要因素或关键环节。
规划开发:制定城市发展目标和相应的规划对策,明确职责分工、时间节点和投资成本。
计划实施、监测和评价:建立有效的监测和评价机制,对计划的实施状况进行评价和反馈。
该计划强调政府、专家、媒体、民众和其他非政府利益相关者的参与,形成自上而下联动、全民参与的社会应对机制。从灾害风险数据库的建立、风险脆弱性评价、不同情景的预测分析、抗灾能力城市总体规划到灾害风险和抗灾能力评价指标体系的建立,构建了科学完整的抗灾能力评价体系。并注重多种法规的整合,提出弹性城市总体规划要与城市总体规划、土地利用规划和社会经济发展规划有效衔接,分时段、分阶段制定规划任务,确保规划的实施。
图7 DRMMP框架及流程图
图8 空风险评估特征图
2.2弹性城市规划实践
在全球变暖的背景下,面对气候变化的新形势和挑战,城市需要以更加有效和灵活的方式应对快速变化中的不确定性和突变。旨在提高城市复原力的适应性规划正在成为应对气候变化和灾害风险的重要措施和行动指南。邓艳(2013)总结了世界上最具代表性的六个城市的适应规划。
表4旨在提高"复原力"的适应规划[15]
1)纽约:“一个更强大、更有弹性的纽约”
2012年10月29日,纽约遭受历史罕见的飓风桑迪袭击。房子被毁,停水断电,损失惨重。这一极端天气事件直接推动了适应性规划在纽约的引入。
该计划旨在应对气候变化,提高城市抵御能力,以风险预测和脆弱性评估为核心,以大规模资本投资为保障,形成完整的适应性规划体系。报告主要分为五个部分:简介(飓风及其影响、气候变化)、城市基础设施和人居环境(海岸线保护、建设、经济恢复、社区防灾预警、环境保护和恢复)、社区重建和复原力规划、资金和实施。
其中,以洪水为重点,利用预期损失模型和成本效益分析方法,预测了2020年和2050年纽约的气候风险,识别了可能的影响范围和潜在损失,并对不同规划措施的损益进行了评估,为政府的科学决策提供了有力的技术支持。
图9纽约市百年一遇洪灾区地图
图10纽约市洪水经济损失预测
根据不同气候变化情景下海平面上升、飓风、洪水、高温热浪等灾害风险的概率,提出了相应的规划策略和257项具体措施,形成了详细全面的行动指南,具有较强的可操作性和可实施性。此外,建立长期监测和评估制度,每四年对计划执行情况进行评估和调整,确保计划顺利实施。
2)伦敦:风险管理和弹性改善
2011年,伦敦以应对气候变化和提高人民生活质量为目标,制定了适应性规划。
第一部分:规划背景,包括了解未来气候变化趋势,明确目前存在的关键问题和规划实施的责任主体。
第二部分:灾害风险分析与管理,主要针对气候变化下威胁伦敦的三大灾害(洪水、干旱、酷热),提出“愿景-政策-行动”的框架和内容,从背景分析、当前风险评估、未来情景预测、灾害风险管理等方面进行系统研究。
第三部分:跨学科问题分析,研究气候变化下各种风险对健康、环境、经济(商业和金融)和基础设施(交通、能源和固体废物)的影响。
第四部分:战略实施,制定“复原力路线图”,总结并提出关键规划措施的行动计划。
根据计划,气候变化的趋势是不可避免的,应尽快采取适应性措施,以减少灾害风险,促进城市可持续发展。相比之下,前瞻性行动计划比紧急应急反应更经济有效。然而,一些适应行动非常复杂,需要动员大量利害关系方参与和共同努力。
此外,随着气候变化的加剧,洪水、干旱、高温等极端天气和气候事件的频率和强度也会增加,因此了解城市系统对这些变化的敏感性和脆弱性尤为重要。因此,制定适应策略的关键在于脆弱性阈值的确定。在此基础上,综合考虑社会、经济和环境利益,制定灵活有效的规划方案。
图11风险管理示意图
3.思考与启示
近年来,自然灾害和人为破坏等不确定风险不断增加,对城市安全构成巨大威胁。在新的形势和挑战下,“弹性城市”的建设为应对城市危机、保障城市安全提供了新的思路和方向,并逐渐成为当前城市发展的新趋势。然而,有韧性的城市并不是坚不可摧的,也不能治愈所有的疾病。作为城市规划者,我们应该从长期、全球和不断变化的角度看待城市发展,不断提高城市应对冲击和风险的适应性和改造能力[16]。
从离散到综合:从单灾分析到多灾耦合评估,从单尺度描述性分析到多尺度机械评估,从单部门单独作战到动员全社会力量配合。
从短期到长期:从“短期止痛”到“长期止痛”,从最短时间内恢复原状的工程理念到更长时期内不断更新、共同进化的生态理念。
从响应到适应:从“赶过去”到“提前计划”,从被动应急到主动规划调控。
从刚性到柔性:从刚性抵抗到对抗到柔性消化,可以从外部冲击、风险或不确定性中受益,实现增长和创新转型。
从静态到动态:从最终蓝图静态目标规划到适应性动态柔性规划,探索应对城市发展不确定性的各种可能途径。
声明:文中所有图表均为整理或摘录自相关文献资料,版权归原作者所有。
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典型案例数据源:
1.《城市复原指数》
2.《城市复原力物质规划》
3.《太空人,更有韧性的纽约》
4.《管理风险和提高效率》
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