城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理關(guān)鍵問題與研究進(jìn)展

陳衛(wèi)平,康 鵬,王美娥,侯 鷹

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049

城市化是我國現(xiàn)代化建設(shè)的重大戰(zhàn)略。城市的發(fā)展極大地推動(dòng)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文明的發(fā)展,與此同時(shí),也帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題[1]。高速的城市化加劇了人與自然之間的矛盾,城市的維持一方面需要消耗大量的自然資源,另一方面向環(huán)境排放大量的廢棄物,導(dǎo)致城市和周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量退化、生態(tài)功能下降、城市居民健康風(fēng)險(xiǎn)提高等問題,影響了城市人居環(huán)境質(zhì)量的提高和可持續(xù)發(fā)展[2]。特別是在城市化和氣候變化雙重壓力所導(dǎo)致的各種風(fēng)險(xiǎn)下城市生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)管理,已成為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要問題和研究熱點(diǎn)[3]。當(dāng)前,國內(nèi)外學(xué)者在城市環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)、城市居民健康風(fēng)險(xiǎn)、城市自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等方面已開展了大量的研究。城市是一個(gè)高度異質(zhì)性的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不僅與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)密切相關(guān),也與自然因素的影響有關(guān)。如何在提升城市生態(tài)系統(tǒng)自適應(yīng)能力的基礎(chǔ)上提出科學(xué)有效的風(fēng)險(xiǎn)管理方法與調(diào)控對(duì)策,是當(dāng)前城市生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)[4]。基于此,本文提出城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理不同層次的目標(biāo),結(jié)合城市生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)(彈性恢復(fù)力、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性和異質(zhì)性)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了系統(tǒng)闡述,為快速城市化和全球氣候變化雙重驅(qū)動(dòng)力背景下的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理與調(diào)控提供幫助和指導(dǎo)。

1 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)USEPA生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架和城市生態(tài)學(xué)原理,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可以認(rèn)為是城市發(fā)展與城市建設(shè)導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境要素、生態(tài)過程、生態(tài)格局和生態(tài)服務(wù)發(fā)生的可能不利變化,以及對(duì)人居環(huán)境產(chǎn)生的可能不良影響[5]。

城市生態(tài)系統(tǒng)面臨多種脅迫,按類型分城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源主要包括以不透水地表增加為主要特征的物理脅迫和以污染物排放為特征的化學(xué)脅迫[5]。管理者可依據(jù)城市生態(tài)學(xué)原理對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)格局進(jìn)行科學(xué)配置,實(shí)現(xiàn)對(duì)城市物理脅迫最大程度的調(diào)控與管理,化學(xué)脅迫可通過相應(yīng)的環(huán)境管理與控制技術(shù)得到改善[6]。與物理和化學(xué)脅迫相比,對(duì)城市生境生存與發(fā)展不利的各種生物因素如外來物種入侵、病原菌傳播等的生物脅迫和自然風(fēng)險(xiǎn)源(地震、暴雪、冰雹、沙塵暴等),與城市自然生態(tài)環(huán)境條件的關(guān)系更為密切,具有偶然性、小概率和不可控等特點(diǎn)。

城市生態(tài)系統(tǒng)包括生物個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)以及城市整體水平等多個(gè)層次不同等級(jí)的功能實(shí)體,上述功能實(shí)體對(duì)城市化的脅迫響應(yīng)的時(shí)間和空間跨度逐漸增大。城市化過程破碎、分離、弱化了自然生境,簡(jiǎn)化、同化了物種組成,從根本上改變了自然生態(tài)系統(tǒng)的過程和功能[7]。城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的過程、功能受影響是各種生態(tài)環(huán)境問題產(chǎn)生的重要原因。因而,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究更應(yīng)從城市生態(tài)系統(tǒng)整體水平開展,既可充分體現(xiàn)城市化特征,反映城市化過程與生態(tài)過程和生態(tài)功能變化的響應(yīng)關(guān)系,也更符合城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的需求。

目前,相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)法是應(yīng)用較為廣泛的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。該方法將多重風(fēng)險(xiǎn)源、多重壓力、多種生境與綜合生態(tài)影響聯(lián)系起來,強(qiáng)調(diào)區(qū)域的空間異質(zhì)性,適用于大尺度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過建立風(fēng)險(xiǎn)源-生境-生態(tài)受體的關(guān)聯(lián)框架,按生態(tài)發(fā)生過程將評(píng)價(jià)區(qū)域劃分為多個(gè)子區(qū),量化風(fēng)險(xiǎn)源與生態(tài)終點(diǎn)之間的暴露-響應(yīng)關(guān)系[8]。構(gòu)建基于動(dòng)態(tài)性的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型,以物質(zhì)流為物質(zhì)循環(huán)量綱,將控制理論運(yùn)用到生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法中,建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能之間所受到直接和間接風(fēng)險(xiǎn)[9]。

另一方面,采用社會(huì)-生態(tài)學(xué)模型評(píng)價(jià)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)能夠使評(píng)價(jià)過程與管理措施相結(jié)合,為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理提供方法模型的支撐。例如,生態(tài)系統(tǒng)脆弱性模型(SSVM)以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為評(píng)價(jià)終點(diǎn)分析不同經(jīng)濟(jì)社會(huì)管理情景下相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)變化[10];而DPSIR理論框架模型則可用于分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下生態(tài)系統(tǒng)過程狀態(tài)改變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[11]。此外,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法通過分析不同壓力源對(duì)景觀格局與過程的影響以及同一驅(qū)動(dòng)因素或壓力源下各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的響應(yīng),為其后的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐[12-13]。

綜合指數(shù)法和模型模擬法是城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要手段,其共同特點(diǎn)是包含了風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度、風(fēng)險(xiǎn)受體與評(píng)價(jià)終點(diǎn)特征等信息,能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的概率、強(qiáng)度及時(shí)空特征進(jìn)行系統(tǒng)全面的估計(jì)和預(yù)測(cè)。社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法能把握系統(tǒng)整體性及其子系統(tǒng)之間作用關(guān)系,能夠直接為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理服務(wù)。

2 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理演進(jìn)

20世紀(jì)中期美國開始把城市環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理納入到城市政府的職能范圍。 20世紀(jì)90年代以來,英國倫敦、日本東京、美國紐約等國際化大都市結(jié)合各自的情況,把生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理作為城市應(yīng)急管理的重點(diǎn)工作之一[14]。20世紀(jì)90年代末期,美國“低影響開發(fā)”(low impact development),英國“可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)”(sustainable urban drainage systems),澳大利亞“水敏感城市設(shè)計(jì)”(water sensitive urban design) 、“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”(green infrastructure)等概念相續(xù)提出,旨在管理城市洪澇災(zāi)害、水環(huán)境污染等風(fēng)險(xiǎn)[15]。

風(fēng)險(xiǎn)管理是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,綜合考慮法律、政治、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素,所采取的系列風(fēng)險(xiǎn)控制措施[16]。國外對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的研究關(guān)注生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理措施的成本及其對(duì)后續(xù)管理措施的影響, 注重多種決策方案的評(píng)估和比較權(quán)衡, 強(qiáng)調(diào)基于監(jiān)控的風(fēng)險(xiǎn)信息反饋機(jī)制以及風(fēng)險(xiǎn)各方利益者的參與和溝通,提倡綜合防范和減災(zāi)的思路[17]。目前,國際上對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理方法研究較為成熟。洪水管理機(jī)制強(qiáng)調(diào)多種手段的綜合運(yùn)用,管理過程伴隨洪水風(fēng)險(xiǎn)的整個(gè)過程[18-19]。國內(nèi)學(xué)界注重于對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究,在此基礎(chǔ)上提出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的具體管理對(duì)策。雖然國內(nèi)政府職能部門對(duì)自然災(zāi)害和外來物種入侵等方面的風(fēng)險(xiǎn)管理已較為成熟,但學(xué)界對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的研究還不夠系統(tǒng)和深入。完整的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系在國內(nèi)還很有限,已有的體系缺乏有效的信息交流、共享和反饋機(jī)制和對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理措施和成本效益的評(píng)估[20]。

3 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理特性研究

3.1 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)

缺乏明確的風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)被認(rèn)為是現(xiàn)有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的“一貫缺陷”。Suter和Cormier[21]指出決策者對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果關(guān)注較少的原因之一是研究沒有對(duì)管理目標(biāo)進(jìn)行明確闡述,即利益方和決策者不知道要“保護(hù)什么”。在USEPA生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南中“問題形成”階段一個(gè)主要的任務(wù)就是制定所有利益相關(guān)方可接受和可理解的清晰表述的目標(biāo),進(jìn)而在限定目標(biāo)和范圍內(nèi)做出風(fēng)險(xiǎn)管理決策[22]。然而,在如何制定管理目標(biāo)的細(xì)節(jié)方面指南并沒有給出明確的指導(dǎo)建議。Gregory等提出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)：一是管理的收益是否大于其投入的成本；二是適應(yīng)性管理措施是否會(huì)引起未來管理的變革[23]。

鑒于城市生態(tài)系統(tǒng)具有多風(fēng)險(xiǎn)源、多受體、動(dòng)態(tài)性和高異質(zhì)性特點(diǎn),城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)防范為主、效益最優(yōu)化的原則。相應(yīng)地,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的目標(biāo)應(yīng)綜合考慮生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體、保護(hù)實(shí)體與屬性、風(fēng)險(xiǎn)管理過程和成本,在保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)與城市人群健康的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)以最小的代價(jià)獲取最大的風(fēng)險(xiǎn)控制效益以及系統(tǒng)降低城市化生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)脅迫的目標(biāo)。由于缺乏統(tǒng)一、清晰的管理目標(biāo),限制了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究成果在城市生態(tài)管理中的應(yīng)用[24]。制定明確的管理目標(biāo)是開展風(fēng)險(xiǎn)管理的前提。依據(jù)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)特征,風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)可劃分為三個(gè)層次,即控制目標(biāo)、調(diào)控目標(biāo)和決策目標(biāo)。

為達(dá)到城市生態(tài)中多種風(fēng)險(xiǎn)源復(fù)合作用下有效降低風(fēng)險(xiǎn)的控制目標(biāo),風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)應(yīng)鎖定在實(shí)體及其屬性。一方面要關(guān)注實(shí)體(城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過程和城市人群健康)的客觀狀態(tài),另一方面更要關(guān)注實(shí)體內(nèi)在的本質(zhì)及其所提供的基本功能,以城市生態(tài)系統(tǒng)功能和城市人群健康為基本需求[25]。管理者需要在滿足和優(yōu)化控制目標(biāo)的前提下,設(shè)計(jì)多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)控制情景,對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防控成本和收益進(jìn)行界定,在次基礎(chǔ)上,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源防范所取得的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益及其人體健康效益進(jìn)行核算和貨幣化,合理設(shè)計(jì)管理調(diào)控方案,實(shí)現(xiàn)以最小的代價(jià)獲取最大的風(fēng)險(xiǎn)控制綜合效益的調(diào)控目標(biāo)[26]。就決策目標(biāo)而言,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理旨在不斷提高城市生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性,將風(fēng)險(xiǎn)管理納入城市規(guī)劃和未來發(fā)展的藍(lán)圖中,融入社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)管理中,從而引領(lǐng)未來管理的變革[27]。

3.2 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理特點(diǎn)

以人類活動(dòng)為主的城市生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管理,其風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生作用過程更為復(fù)雜,其風(fēng)險(xiǎn)管理本身既需達(dá)到傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管理的需要,也需要根據(jù)城市生態(tài)系統(tǒng)特性進(jìn)行發(fā)展。城市作為一個(gè)復(fù)雜的自適應(yīng)系統(tǒng),其自身特點(diǎn)就是自組織性,系統(tǒng)內(nèi)部相互作用可能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)外界干擾的抵抗力。城市系統(tǒng)組織與發(fā)展是一個(gè)自適應(yīng)的過程,由3個(gè)關(guān)鍵決定因素決定,即自適應(yīng),物質(zhì)流動(dòng)和異質(zhì)性[28-29]。把握好自適應(yīng)性發(fā)展和決定因素的關(guān)系,能夠引導(dǎo)城市生態(tài)系統(tǒng)往穩(wěn)定高效的方向發(fā)展。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)管理需求和生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn),城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理有以下3個(gè)特征：1)城市生態(tài)系統(tǒng)具有易損性和彈性,該特點(diǎn)要求管理者在制定管理措施時(shí)考慮自然生態(tài)系統(tǒng)及其功能的恢復(fù),提升城市整體的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力,如基于城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)過程進(jìn)行調(diào)控。2)城市生態(tài)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性,一方面基于城市景觀動(dòng)態(tài)變化,依據(jù)模型模擬設(shè)計(jì)和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控措施；另一方面從能量代謝的動(dòng)態(tài)角度將水能關(guān)系納入城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)管理中；最后從城市生態(tài)格局優(yōu)化著手,將風(fēng)險(xiǎn)防范管理納入城市規(guī)劃。3)城市生態(tài)系統(tǒng)具有高異質(zhì)性,該特點(diǎn)要求管理者針對(duì)城市某類特定生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源,制定風(fēng)險(xiǎn)地圖,進(jìn)而針對(duì)關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)提供者的空間異質(zhì)性,從服務(wù)提供與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)、關(guān)鍵服務(wù)協(xié)同與權(quán)衡等角度,形成最佳管理方案。

4 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系

4.1 城市生態(tài)系統(tǒng)彈性管理

生態(tài)學(xué)彈性(恢復(fù)力)可認(rèn)為為生態(tài)系統(tǒng)在保持現(xiàn)有基本結(jié)構(gòu)和功能作用的前提下,抵抗外界干擾的能力[30],可理解為社會(huì)生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)兩者相互作用的表征。一般來說,生態(tài)系統(tǒng)依賴其結(jié)構(gòu)與功能的相互適應(yīng)性即多重穩(wěn)定性。城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,功能越穩(wěn)定,自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng),反饋機(jī)制就越完善[31]。由此看出城市生態(tài)系統(tǒng)彈性力或者適應(yīng)性管理是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的重要基礎(chǔ),管理生態(tài)系統(tǒng)彈性力是風(fēng)險(xiǎn)管理中的關(guān)鍵與核心。

4.1.1 彈性管理的理論意義

城市生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的,超過一定的界限,反饋能力將喪失,自我調(diào)節(jié)將失去作用,從而導(dǎo)致系統(tǒng)被破壞甚至崩潰。針對(duì)城市某特定彈性能力的研究，一般對(duì)其最大可能自適應(yīng)能力即承載能力進(jìn)行估算。城市生態(tài)系統(tǒng)中彈性力可分為某特定彈性力(目標(biāo)彈性力)和整體彈性力[32-33]。特定彈性力能夠明確指出某種彈性力應(yīng)對(duì)某種具體風(fēng)險(xiǎn),例如城市熱島加劇對(duì)應(yīng)人類和生態(tài)系統(tǒng)健康熱平衡的適應(yīng)力；而整體彈性力是指系統(tǒng)現(xiàn)有整體的彈性力應(yīng)對(duì)未知而不確定擾動(dòng)的表現(xiàn)。Walker和Salt指出,系統(tǒng)內(nèi)某類特定彈性力雖然重要,但城市生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體其本質(zhì)并不是孤立的,過多強(qiáng)調(diào)與優(yōu)化特定的彈性力可能會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)整體活力減弱、多樣性降低,可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體自適應(yīng)能力降低[34]。從系統(tǒng)論角度來看,城市生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜自適應(yīng)的系統(tǒng),其主要特點(diǎn)是自組織性,其適應(yīng)性管理可理解為自組織性在一定時(shí)空范圍內(nèi)的發(fā)展與變革,即從一個(gè)舊組織形態(tài)突破到一個(gè)新組織秩序的過程。因此,把握好系統(tǒng)與自適應(yīng)相關(guān)的關(guān)鍵因素,能引導(dǎo)城市生態(tài)系統(tǒng)彈性與自適應(yīng)性能力向上循環(huán)的良性發(fā)展。

4.1.2 彈性管理的實(shí)踐

城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的格局和多樣性與生態(tài)健康與人類福祉密切相關(guān),在城市生態(tài)系統(tǒng)彈性建立與發(fā)展中有著基礎(chǔ)性的作用[35]。城市綠色與藍(lán)色生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施所提供的調(diào)節(jié)服務(wù)在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)與管理中發(fā)揮著不可替代的作用,通過合理方式設(shè)計(jì)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施可顯著增加其彈性能力。例如Vogt等從場(chǎng)地自然特征,樹木本身屬性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和所需管理建立城市樹數(shù)據(jù)庫Citree,在考慮到城市異質(zhì)性的基礎(chǔ)上最大限度地發(fā)揮樹木抗風(fēng)險(xiǎn)的自適應(yīng)性能力[36]。Davies等通過量化城市森林的重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來加強(qiáng)其應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的彈性能力[37]。在應(yīng)對(duì)城市熱浪的風(fēng)險(xiǎn)中,Yu等提出了城市冷卻島和效率閾值等評(píng)價(jià)管理指標(biāo),用來管理和布局城市綠地,從而增加城市對(duì)氣候變化的抵御力[38]。Hatvani-Kovacs等建立生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、公共衛(wèi)生和社會(huì)研究相結(jié)合的框架,全方位管理城市熱應(yīng)力彈性[39]?？紤]到多種生態(tài)服務(wù)之間的相互作用關(guān)系,基于生態(tài)系統(tǒng)自適應(yīng)管理體系已成為一種潛在全方面的成本效益分析的方法,用來評(píng)估和管理各種生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施在應(yīng)對(duì)氣候有關(guān)災(zāi)害的效果[40]。2007年King County與華盛頓大學(xué)與ICLEI聯(lián)合,出版了各級(jí)政府應(yīng)對(duì)氣候變化的手冊(cè)中指出：保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和自然緩沖區(qū),綜合考慮基本生態(tài)服務(wù)之間協(xié)同與權(quán)衡,建立有彈性的生態(tài)社區(qū),以減輕洪水,風(fēng)暴潮、熱浪所帶來的風(fēng)險(xiǎn)概率和效應(yīng)[41]。因此,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理需要從特定適應(yīng)性能力轉(zhuǎn)移到多種適應(yīng)性能力協(xié)同與權(quán)衡,構(gòu)建多維度高效的彈性基礎(chǔ)設(shè)施,從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管理效益的最大化。

城市生態(tài)系統(tǒng)彈性管理既要倚重基于生態(tài)系統(tǒng)格局過程與功的生態(tài)服務(wù),也要從社會(huì)經(jīng)濟(jì)彈性管理著手推進(jìn)。社區(qū)是城市管理的基本單元,許多研究計(jì)劃明確以彈性社區(qū)作為風(fēng)險(xiǎn)管理的基本單元。在聯(lián)合國出版的關(guān)于政府管理和災(zāi)害預(yù)防的報(bào)告中明確提出：城市規(guī)劃和地方政府在降低風(fēng)險(xiǎn)方面的最重要途徑是建立彈性社區(qū)[42]。國際地方環(huán)境倡議理事會(huì)(ICLEI)的研究計(jì)劃將“彈性社區(qū)”作為應(yīng)對(duì)城市風(fēng)險(xiǎn)彈性管理的基本單元。該計(jì)劃提出“彈性社區(qū)”管理可利用工程和管理知識(shí)、技術(shù)創(chuàng)新和社會(huì)教育識(shí)別社區(qū)現(xiàn)有的脆弱性、提升社區(qū)的抵抗能力,降低風(fēng)險(xiǎn)概率[43]。此外,Buergelt 和Paton基于社區(qū)組織形式,建立了符合風(fēng)險(xiǎn)管理的承載力模型,從而將社區(qū)彈性管理推廣到城市風(fēng)險(xiǎn)管理的層面[44]。

從國內(nèi)外城市生態(tài)系統(tǒng)彈性管理的實(shí)踐來看,如何評(píng)估某特定的生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)力,把握好某特定彈性力與系統(tǒng)整體自適應(yīng)能力的關(guān)系,并最終有效地引導(dǎo)城市系統(tǒng)自適應(yīng)能力的發(fā)展,是實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理三層次目標(biāo)的關(guān)鍵。實(shí)踐中將彈性社區(qū)作為風(fēng)險(xiǎn)管理的基本單元,將其建設(shè)規(guī)范、設(shè)計(jì)特征等納入到城市規(guī)劃建設(shè)中,能夠推動(dòng)城市風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

4.2 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理

城市生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)要求管理者開展城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)管理。針對(duì)城市景觀格局長(zhǎng)時(shí)間序列的改變,進(jìn)行基于景觀動(dòng)態(tài)模擬的時(shí)效性風(fēng)險(xiǎn)管理。最后,可基于風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)和城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),將風(fēng)險(xiǎn)管理納入到城市規(guī)劃的制定和對(duì)現(xiàn)有規(guī)劃的修正。

4.2.1 基于景觀動(dòng)態(tài)模擬的時(shí)效性風(fēng)險(xiǎn)管理

城市化發(fā)展過程中最直觀表征就是城市擴(kuò)張和發(fā)展,大規(guī)模不透水地表建設(shè)影響到原本生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與過程,使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。由于城市中景觀格局變化本身就是動(dòng)態(tài)變化的過程,根據(jù)時(shí)間序列分析和未來情景設(shè)計(jì),可對(duì)城市歷史洪水管理和生態(tài)服務(wù)的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以及匹配相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管理。Pérez-Molina等建立基于城市擴(kuò)張細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型耦合相關(guān)水文過程模型,用來動(dòng)態(tài)模擬洪水和城市擴(kuò)張之間適應(yīng)性的變化,從而評(píng)估分析政策驅(qū)動(dòng)下緩解措施的效果[45]。依據(jù)地理加權(quán)的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)結(jié)合四種生態(tài)服務(wù)的評(píng)價(jià)模型,Xu等對(duì)1985—2020年太湖流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行模擬評(píng)估,對(duì)流域內(nèi)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的動(dòng)態(tài)管理進(jìn)行了一定的探討[46]。城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理需注重景觀動(dòng)態(tài)全過程管理,即從回顧性風(fēng)險(xiǎn)事件評(píng)價(jià)、現(xiàn)有狀態(tài)的評(píng)估、未來情景風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等過程,評(píng)估和模擬針對(duì)性對(duì)策和措施的效果。對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng),從風(fēng)險(xiǎn)作用的時(shí)間序列宏觀層面進(jìn)行剖析,通過城市格局優(yōu)化和城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施等彈性力的建設(shè)降低風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率和潛在后果,構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)全過程的動(dòng)態(tài)管理體系,滿足風(fēng)險(xiǎn)管理的時(shí)效性的要求[47]。

4.2.2 基于規(guī)劃目標(biāo)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理

作為動(dòng)態(tài)發(fā)展的城市生態(tài)系統(tǒng),在其發(fā)展過程中可能會(huì)遇到一系列風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)。因此,許多研究計(jì)劃指出,為了達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)管理的最終目的,應(yīng)將可適應(yīng)性風(fēng)險(xiǎn)管理納入到城市規(guī)劃發(fā)展中。亞洲城市減災(zāi)計(jì)劃(AUDMP)提倡在全球氣候變化背景下,將“城市風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防”作為發(fā)展戰(zhàn)略納入到規(guī)劃中[48]。

Dovie構(gòu)建基于風(fēng)險(xiǎn)篩選工具(CRiSTAL)和U-學(xué)習(xí)理論的交互式風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái),決策加納沿海城市氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)中,強(qiáng)調(diào)沿海地區(qū)綠色區(qū)域建設(shè)可提升預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的能力[49]。將風(fēng)險(xiǎn)管理納入城市相應(yīng)規(guī)劃發(fā)展中,首先需要將風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到風(fēng)險(xiǎn)前期預(yù)防上,這樣有助于生態(tài)系統(tǒng)安全與健康和自然資源及生命財(cái)產(chǎn)的保護(hù)。沿海氣候變化影響評(píng)估決策支持系統(tǒng)(DESYCO)的建立,通過整合氣候情境下多信息多準(zhǔn)則決策分析(MCDA)模型,采用可擴(kuò)展和可復(fù)制的框架可在一定范圍內(nèi)評(píng)估規(guī)劃與決策中生態(tài)效益[50]。但由于在短期內(nèi)無法評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)管理措施所帶來的生態(tài)保護(hù)和環(huán)境效益,需要明確規(guī)劃中實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理措施所需的時(shí)間較長(zhǎng)。最后,要對(duì)已進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)管理措施開展后評(píng)估,將規(guī)劃中出現(xiàn)的新問題和有效經(jīng)驗(yàn)納入到新的規(guī)劃計(jì)劃中[51]。將其具體規(guī)劃措施與布局納入到城市生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃中,合理規(guī)劃城市布局和功能用地,提升城市生態(tài)系統(tǒng)自適應(yīng)能力。例如基于潛在生物多樣性收益的“生態(tài)土地利用互補(bǔ)”,可以在規(guī)劃新的城市地區(qū)時(shí)采用ELC來提升生態(tài)系統(tǒng)的彈性[52];將產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓作為一種主動(dòng)的戰(zhàn)略工具,定義了空間(再)生產(chǎn),開發(fā),保護(hù)和管理過程,并通過替代土地管理模式提出了一種創(chuàng)造性城市生態(tài)系統(tǒng)彈性的方法,規(guī)避市場(chǎng)和規(guī)劃機(jī)構(gòu)對(duì)其存在和發(fā)展的影響[53]。具體而言,可結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)“彈性社區(qū)”的建立,科學(xué)控制人口經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模,降低風(fēng)險(xiǎn)源的產(chǎn)生和風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率,減小城市化對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的脅迫作用。

4.3 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)異質(zhì)性管理

城市生態(tài)系統(tǒng)具有高度的空間異質(zhì)性,內(nèi)部存在不同功能格局分異現(xiàn)象,不同單元內(nèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)差異性較大,使得風(fēng)險(xiǎn)源與保護(hù)受體間作用途徑和方式多樣,導(dǎo)致城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)更加復(fù)雜。首先,針對(duì)城市特定生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源,制定風(fēng)險(xiǎn)地圖,確定城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布差異規(guī)律和大小,可以為城市規(guī)劃和管理提供重要支撐。其次,針對(duì)關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)提供者的空間異質(zhì)性,從服務(wù)提供與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)、關(guān)鍵服務(wù)協(xié)同與權(quán)衡等角度,形成最佳管理方案,可解決現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)管理過程中風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)與風(fēng)險(xiǎn)收益不匹配的問題。

4.3.1 風(fēng)險(xiǎn)地圖管理

近年來,風(fēng)險(xiǎn)地圖已成為風(fēng)險(xiǎn)管理中迅速發(fā)展的新領(lǐng)域[54]。風(fēng)險(xiǎn)地圖不但可以探討風(fēng)險(xiǎn)源的空間特征,而且可作為風(fēng)險(xiǎn)可視化的重要工具。由于風(fēng)險(xiǎn)地圖具有可視化、直觀性等特點(diǎn),被越來越多應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)的安全管理以及應(yīng)急決策中。Jacquin等提出一套基于城市復(fù)雜對(duì)象的特征分類方法,用來繪制城市擴(kuò)張中洪水災(zāi)害評(píng)估圖,可為城市水利和規(guī)劃部門制定土地利用規(guī)劃和城鎮(zhèn)化均衡發(fā)展提供相應(yīng)的建議[55]。目前,歐洲許多國家在洪水管理中普遍采用專家打分定性方法,通過影響矩陣打分計(jì)算出潛在的損傷程度圖,從而繪制出洪水風(fēng)險(xiǎn)圖,給各利益相關(guān)方提供最直接的風(fēng)險(xiǎn)管理信息[56]。在綜合環(huán)境要素質(zhì)量、土地利用特征和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能后,應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)地圖方法為區(qū)域土地利用制定合理的發(fā)展策略和方式,以期最大限度地減少風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉?zāi)害的可能性[57]。總體上,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)地圖繪制可確定城市中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、風(fēng)險(xiǎn)敏感區(qū)域及環(huán)境質(zhì)量惡化區(qū)域,為城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理及預(yù)警提供技術(shù)支撐。

4.3.2 基于生態(tài)服務(wù)供需關(guān)系的風(fēng)險(xiǎn)管理

城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施作為城市生態(tài)服務(wù)的主要載體,其格局分布及其與周邊作用關(guān)系,很大程度上決定城市生態(tài)系統(tǒng)彈性力表現(xiàn),是城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。Pulighe等在綜述城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究中,明確指出整合了多學(xué)科,先進(jìn)理論和方法的繪圖模型,不但可以得到提供服務(wù)的大小與流向,也可幫助城市管理者和規(guī)劃從業(yè)者更有效地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理[58]。在選取與抗洪能力的相關(guān)彈性指標(biāo)基礎(chǔ)上,繪制城市景觀中抗洪能力水平的空間分布,建立適用于城市區(qū)域的空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái),跟蹤和評(píng)價(jià)其在洪水中表現(xiàn)[59]。綠色基礎(chǔ)設(shè)施空間規(guī)劃模型用來評(píng)估綠色基礎(chǔ)設(shè)施的六項(xiàng)主要生態(tài)服務(wù)屬性,提供綜合各利益相關(guān)者的驅(qū)動(dòng)方法來最大限度地提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),推動(dòng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施在風(fēng)險(xiǎn)管理中協(xié)同作用[60]。城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)匹配失衡是城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理面臨的另一個(gè)重要挑戰(zhàn)。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)易發(fā)的地方與關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)供給的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行規(guī)模、強(qiáng)度匹配分析,有助于現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)管理過程中風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)與風(fēng)險(xiǎn)收益不匹配的問題,形成最佳管理方案,從而更好地利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),實(shí)現(xiàn)彈性和可持續(xù)性風(fēng)險(xiǎn)管理[61]。McPhearson針對(duì)城市化驅(qū)動(dòng)下紐約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升及其與風(fēng)險(xiǎn)管理空間上的不匹配問題開展了研究,在空間尺度上,從生態(tài)系統(tǒng)多樣性、生態(tài)服務(wù)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的角度提出了改善管理的方案和措施,提升了風(fēng)險(xiǎn)管理效益的建議[62]。

4.4 風(fēng)險(xiǎn)管理后續(xù)——保障實(shí)施機(jī)制

城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理是相互關(guān)聯(lián)的、結(jié)構(gòu)化、程序化的系統(tǒng)化工作,包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的決策、制定風(fēng)險(xiǎn)管理措施、管理決策的執(zhí)行、以及監(jiān)控和不斷改進(jìn)等主要步驟。

彈性管理方面,需要構(gòu)建并完善包括政府監(jiān)管、金融手段等方面的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)施保障體系。政府監(jiān)管包括制定與風(fēng)險(xiǎn)管理政策相關(guān)的法律法規(guī)、空間規(guī)劃和自然環(huán)境保護(hù)方案、技術(shù)導(dǎo)則等。金融手段包括激勵(lì)管理風(fēng)險(xiǎn)的各種工程措施建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)等方面?；诓煌Ｕ鲜侄蔚膬?yōu)化組合,做到人力、物力、財(cái)力及其他相關(guān)資源的合理配置,以最小的投入,獲得最大的效益。

在動(dòng)態(tài)管理方面,暢通的信息共享機(jī)制尤為重要。管理實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)以全面風(fēng)險(xiǎn)管理為基礎(chǔ), 將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)信息化, 利用WebGIS、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)理論和方法以及多智能主體決策技術(shù),實(shí)現(xiàn)“多主體、全過程、交互式” 的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)信息共享機(jī)制。此外,信息共享機(jī)制需要整合管理和決策信息,保障信息流通, 從而為相關(guān)主體提供足夠高質(zhì)量的信息服務(wù), 以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)定目標(biāo)的控制, 有效開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理工作。

5 結(jié)論與展望

圖1 城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系示意圖Fig.1 The framework for urban ecological risk management

構(gòu)建完善的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系是應(yīng)對(duì)快速城市化和全球氣候變化脅迫的重要途徑。總體上,城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有易損性和彈性,動(dòng)態(tài)性和高度異質(zhì)性等特點(diǎn),需要基于這些特點(diǎn)建立針對(duì)性的管理體系如生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施彈性管理、生態(tài)系統(tǒng)自適應(yīng)管理等,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三層次的風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)(圖1)。目前針對(duì)城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的研究還不夠系統(tǒng)和深入。在管理實(shí)踐中,缺乏將管理目標(biāo)同城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生過程進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)的手段,管理特點(diǎn)還不明確,難以滿足城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)全過程動(dòng)態(tài)管理的需求。本文依據(jù)對(duì)已有研究的系統(tǒng)分析,提出以下幾點(diǎn)展望：

1)明確城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)。缺乏清晰的管理目標(biāo),限制了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理成果在城市生態(tài)管理中的應(yīng)用。制定所有利益相關(guān)方可接受和可理解的形式清晰的管理目標(biāo),進(jìn)而在限定目標(biāo)和范圍內(nèi)做出風(fēng)險(xiǎn)管理決策,是城市生態(tài)管理成功的前提。

2)探索建立符合城市生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理體系。在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理和自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理方面國內(nèi)外已積累了成熟的經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)可以進(jìn)一步推廣到城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中。管理實(shí)踐中需要加強(qiáng)城市生態(tài)系統(tǒng)整體彈性能力的建設(shè),探索建立成熟的彈性社區(qū)的范式；加強(qiáng)城市生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理,將彈性社區(qū)建設(shè)納入到城市規(guī)劃中,引領(lǐng)城市規(guī)劃管理的變革；注重城市風(fēng)險(xiǎn)異質(zhì)性管理,尋求關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)的供需平衡；綜合以上因素建立全方位-全過程的城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

3)創(chuàng)新城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的體制與機(jī)制。城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),需要從體制機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新,建立信息共享機(jī)制、決策機(jī)制、公眾參與機(jī)制、實(shí)施保障機(jī)制,與各種調(diào)控措施和手段協(xié)同作用,充分調(diào)動(dòng)利益相關(guān)方的積極性,實(shí)現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理與區(qū)域的經(jīng)濟(jì)效益有機(jī)結(jié)合。

總之,城市作為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理需在較大尺度和較高層次上進(jìn)行分析和統(tǒng)領(lǐng)。從城市生態(tài)系統(tǒng)層次開展城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理方法研究,明確城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的對(duì)象、范圍以及技術(shù)方法,構(gòu)建符合城市生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理體系,指導(dǎo)城市生態(tài)管理,對(duì)提高我國城市生態(tài)管理水平具有重要意義。