安全韌性城市構(gòu)建的若干問題探討

黃 弘，李瑞奇，于富才，季學(xué)偉，周 睿

(1.清華大學(xué) 工程物理系，北京 100084；2.清華大學(xué) 公共安全研究院，北京 100084；3.北京市安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究院，北京 101100)

隨著我國城市化進程明顯加快，城市運行系統(tǒng)日益復(fù)雜，安全風(fēng)險不斷增加，類似汶川地震、天津港“8·12”特大爆炸、北京“7·21”特大暴雨、深圳“12·20”渣土受納場滑坡、2019新型冠狀病毒肺炎等突發(fā)事件的發(fā)生，給我國城市造成巨大破壞和經(jīng)濟損失。城市安全已成為公共安全保障的重要領(lǐng)域，城市韌性亟需提升。與傳統(tǒng)的安全防御理念相比，安全韌性城市能更好地適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，應(yīng)對不確定性風(fēng)險，實現(xiàn)安全、可持續(xù)發(fā)展。因此，探索安全韌性城市構(gòu)建方法，研究城市安全韌性的科學(xué)技術(shù)和管理問題，對于公共安全保障的國家重大需求、推進我國城市安全發(fā)展具有重要意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

韌性(resilience)是國際組織和發(fā)達國家在安全領(lǐng)域廣泛使用的概念，2015年聯(lián)合國第三屆世界減災(zāi)大會將“韌性”作為重要主題，2016年聯(lián)合國第三次住房和城市可持續(xù)發(fā)展大會將“包容、安全、韌性、可持續(xù)”列入城市發(fā)展核心目標，2019年第六屆全球減災(zāi)平臺大會將“韌性紅利”作為大會主題，國際標準化組織(international organization for standardization，ISO)于2015年將TC292技術(shù)委員會的名稱由“安全技術(shù)委員會”拓展為“安全與韌性技術(shù)委員會”，紐約[1]、東京[2]、倫敦[3]、芝加哥[4]、新加坡[5]等城市也提出構(gòu)建“韌性城市”。

隨著城市科學(xué)與安全科學(xué)的發(fā)展，安全韌性概念的內(nèi)涵也不斷發(fā)展，經(jīng)歷了工程韌性、生態(tài)韌性、演進韌性等發(fā)展階段[6]，不同研究者也從不同的角度對安全韌性進行了闡釋[7-16]，聯(lián)合國國際減災(zāi)戰(zhàn)略(united nations international strategy for disaster reduction，UNISDR)[17]將安全韌性城市定義為具有吸收未來的對其社會、經(jīng)濟、技術(shù)系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的沖擊和壓力，仍能維持基本的相同的功能、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和身份的城市。

國際上對于安全韌性城市的研究多集中在城市安全韌性系統(tǒng)建模與城市安全韌性綜合評價等方面。在城市安全韌性系統(tǒng)建模方面，對系統(tǒng)安全韌性的表征主要建立在安全韌性曲線的概念框架[18]上，通過系統(tǒng)功能水平隨時間的變化情況對系統(tǒng)安全韌性進行定義，系統(tǒng)的建模與分析主要基于統(tǒng)計分析[19]、GIS數(shù)據(jù)[20]、情景構(gòu)建[21]等方法和技術(shù)手段，通過歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)、社會運行數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法等對系統(tǒng)進行模型構(gòu)建與模擬分析。在城市安全韌性綜合評價方面，常運用指標體系方法對城市開展安全韌性測評，如聯(lián)合國減災(zāi)戰(zhàn)略(UNISDR)[22]提出的“城市災(zāi)害韌性打分卡”(disaster resilience scorecard for cities)指標體系，從風(fēng)險監(jiān)測、組織管理、基礎(chǔ)設(shè)施狀況、應(yīng)急能力、生態(tài)環(huán)境、災(zāi)后重建等角度出發(fā)，提出了85條城市韌性的評價標準，為評價城市韌性水平提供打分依據(jù)并在全球推廣；洛克菲勒基金會(rockefeller foundation, RF)[23]依據(jù)7項韌性原則，從健康與幸福、經(jīng)濟與社會、基礎(chǔ)設(shè)施與環(huán)境、組織和政策等維度出發(fā)構(gòu)建“城市韌性指數(shù)”(city resilience index)指標體系，并在“全球100韌性城市”項目中應(yīng)用。

我國已開始高度關(guān)注安全韌性城市研究，并取得了一定的成果積累。如范維澄[24]提出了健全公共安全體系必須重視增強安全韌性，并實施增強從個人到國家諸多層面安全韌性的“強韌工程”；仇保興[24]提出了基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的安全韌性城市設(shè)計原則與目標；郭小冬等[26]分析了安全韌性城市的內(nèi)涵及城市在災(zāi)害過程中的韌性表現(xiàn)形式；瞿國方等[27]開展了中國城市韌性評估實證研究；黃弘等[28-29]提出了城市安全韌性三角形表征模型與城市安全韌性定量分析框架，并基于韌性曲線框架開展了城市安全韌性建模與仿真分析。但整體研究進展還處于探索上升期，研究工作有待系統(tǒng)性提升，需要建立符合我國城市經(jīng)濟社會發(fā)展特點的成果體系。因此，亟待系統(tǒng)性地開展安全韌性城市構(gòu)建技術(shù)研究，增強基礎(chǔ)研究成果向優(yōu)勢技術(shù)轉(zhuǎn)化能力，形成完備的安全韌性城市構(gòu)建體系，助力我國城市安全發(fā)展。筆者對安全韌性城市構(gòu)建的總體思路、研究的若干基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)問題進行探討，以期為我國安全韌性城市構(gòu)建、研究與示范等提供參考。

2 安全韌性城市構(gòu)建思路探討

安全韌性城市可以定義為：能夠有效應(yīng)對來自外部與內(nèi)部的對其經(jīng)濟社會、技術(shù)系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的沖擊和壓力，能在遭受重大突發(fā)事件后維持城市的基本功能、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，并能迅速恢復(fù)、進行適應(yīng)性調(diào)整、可持續(xù)發(fā)展的城市。安全韌性城市可以最大程度地減少公眾的傷亡損失，維護社會的安全穩(wěn)定。對于安全韌性城市的構(gòu)建，筆者基于城市安全韌性三角形表征模型，以公共安全事件、城市承災(zāi)系統(tǒng)、安全韌性管理作為三條邊來刻畫安全韌性城市的思考維度。安全韌性城市構(gòu)建三角形如圖1所示。

圖1 安全韌性城市構(gòu)建三角形

(1)理解和描述公共安全事件的風(fēng)險。梳理和辨識城市典型公共安全事件特征規(guī)律，描繪和分析城市公共安全事件影響城市系統(tǒng)功能的不確定性情景，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)，實現(xiàn)對公共安全事件的動態(tài)識別與預(yù)警。

(2)分析和評價城市承災(zāi)系統(tǒng)的脆弱性。通過對城市承災(zāi)系統(tǒng)的脆弱性分析與評價，識別和測度城市面臨的風(fēng)險和各種不確定性因素導(dǎo)致的破壞強度、影響范圍和時空分布，實現(xiàn)突發(fā)事件的影響評估。

(3)評估與優(yōu)化城市的安全韌性管理。通過對城市安全韌性管理能力的評估與優(yōu)化，制定安全管理策略，實現(xiàn)對應(yīng)急處置、應(yīng)急保障、儲備等安全韌性資源的高效合理配置和調(diào)度決策。重視提高社區(qū)與民眾的自救互救能力，增強城市基層的韌性。

安全韌性城市面對各類突發(fā)事件，應(yīng)該具備有效應(yīng)對、快速恢復(fù)和適應(yīng)學(xué)習(xí)的能力。應(yīng)對性、恢復(fù)性、適應(yīng)性是安全韌性城市應(yīng)具備的核心特性。應(yīng)對性體現(xiàn)城市對突發(fā)事件進行預(yù)防準備、監(jiān)測預(yù)警并在突發(fā)事件發(fā)生后應(yīng)急處置與救援的能力?；謴?fù)性體現(xiàn)城市維持業(yè)務(wù)連續(xù)性水平并從突發(fā)事件影響中迅速恢復(fù)的能力。適應(yīng)性體現(xiàn)城市理解風(fēng)險、從中學(xué)習(xí)并在規(guī)劃建設(shè)、升級改造過程中進行準備以更好地與未來風(fēng)險相適應(yīng)的能力。因此，城市具備面對突發(fā)事件的應(yīng)對能力、恢復(fù)能力和適應(yīng)能力是城市安全韌性的重要體現(xiàn)。

構(gòu)建安全韌性城市離不開科技、管理、文化的三足鼎立支撐[30]。為保障人、物、城市運行系統(tǒng)的安全，需要圍繞風(fēng)險評估、監(jiān)測預(yù)警、救援處置、綜合保障等多方面研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)、裝備和平臺，并結(jié)合5G、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，構(gòu)建覆蓋規(guī)劃、建設(shè)、運行、持續(xù)發(fā)展全過程的安全韌性城市科技支撐體系，實現(xiàn)城市安全智慧化、精細化監(jiān)測評估，不斷提升城市系統(tǒng)安全基礎(chǔ)保障能力。

為適應(yīng)我國城市安全發(fā)展的總體趨勢與時代要求，需要繼續(xù)深化城市安全管理機制體制的系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性改革，以安全韌性理念為前導(dǎo)，以安全韌性管理應(yīng)對風(fēng)險挑戰(zhàn)的沖擊，推動城市安全管理制度的成熟、定型與完善，推進我國城市安全治理體系和治理能力現(xiàn)代化。如提升城市安全與應(yīng)急管理跨部門領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)能力，構(gòu)建“共建、共商、共享”的城市安全多元化治理體系，提升區(qū)域應(yīng)急一體化協(xié)同聯(lián)動能力，完善法規(guī)政策對城市安全進行全過程保障等。

人是各類城市安全事件的應(yīng)對主體，人的生命安全是城市發(fā)展的紅線與底線，城市安全韌性的提升依賴于人員安全素質(zhì)的提升。因此，需要推動群智化安全韌性文化發(fā)展，增強城市居民安全風(fēng)險意識與突發(fā)事件應(yīng)對能力，做好突發(fā)事件下的風(fēng)險溝通，引導(dǎo)城市居民提升參與城市安全環(huán)境建設(shè)與治理的自覺性，形成全民參與的社區(qū)治理格局，提升公眾的風(fēng)險轉(zhuǎn)移意識。

3 安全韌性城市若干基礎(chǔ)科學(xué)問題

在安全韌性城市構(gòu)建基礎(chǔ)理論研究方面，美國國家科學(xué)基金會投入2 000萬美元資助了多項安全韌性城市研究項目[31]；美國國家標準與技術(shù)研究院設(shè)立“社區(qū)韌性卓越中心”，開展安全韌性城市模擬平臺NIST-CORE的研發(fā)[32]；歐盟框架計劃“地平線2020”項目構(gòu)建了綜合性安全韌性評價框架[33]。安全韌性城市內(nèi)涵豐富，基礎(chǔ)科學(xué)問題涉及工程、管理、信息、社會、行為、經(jīng)濟等多學(xué)科交叉。主要包括：

(1)安全韌性城市構(gòu)建原理。安全韌性城市內(nèi)涵與特征、結(jié)構(gòu)形式和運行規(guī)律，城市安全韌性表征模型與量化方法，災(zāi)害事故下復(fù)雜城市系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性分析與解耦，城市重要功能系統(tǒng)的災(zāi)后損失評估，城市重要功能系統(tǒng)的破壞恢復(fù)機理，安全韌性城市管理方法與體系等。

(2)多災(zāi)種對城市韌性影響機理與致災(zāi)模式。臺風(fēng)、暴雨、地震、火災(zāi)等典型災(zāi)害對城市安全韌性的影響機制，多災(zāi)種對城市不同尺度下多種承災(zāi)體的致災(zāi)模式，多災(zāi)種、次生衍生災(zāi)害事故對城市安全韌性的影響等。

(3)安全韌性城市規(guī)劃原理。城市安全韌性指標體系與城市規(guī)劃特征要素的關(guān)聯(lián)規(guī)律，安全韌性城市空間規(guī)劃方法，基于大數(shù)據(jù)的安全韌性城市規(guī)劃方法等。

4 安全韌性城市若干技術(shù)問題

城市是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，安全韌性城市構(gòu)建必然涉及城市系統(tǒng)微觀、中觀和宏觀等不同尺度和層級，涉及城市的“點”(即城市復(fù)雜場所，如高層及超高層建筑、大型綜合體、地下空間等)、“線”(即城市基礎(chǔ)設(shè)施，如水電氣熱等城市生命線系統(tǒng)、交通、地鐵等)、“面”(即城市重點區(qū)域，如社區(qū)、校園、園區(qū)等)、“群”(即城市群等多方面的安全保障技術(shù))。對于安全韌性城市的研究是一個相對長期的過程，參考科技部重點研發(fā)計劃部署，當前主要可聚焦如下主要技術(shù)，以期以點帶面，為今后體系構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

(1)城市安全韌性評價技術(shù)與標準。研究城市安全韌性指標體系，研究集指標體系、數(shù)據(jù)分析、模擬仿真、社會實驗等方法在內(nèi)的安全韌性城市評價方法，研究安全韌性城市原則要求和評價標準，提出安全韌性城市構(gòu)建原則與評價的原則、思路和方法等。

(2)多災(zāi)種下城市安全韌性評估技術(shù)。針對臺風(fēng)、暴雨、地震、火災(zāi)等典型災(zāi)害的復(fù)雜性、連鎖性、耦合性等特征，研究多災(zāi)種下城市安全韌性評估技術(shù)，建立“多災(zāi)種-多尺度-多系統(tǒng)”城市安全韌性影響評估系統(tǒng)，為城市多災(zāi)害風(fēng)險管理和防災(zāi)安全規(guī)劃提供決策支持。

(3)基于大數(shù)據(jù)的安全韌性城市規(guī)劃技術(shù)。研究城市安全韌性和城市規(guī)劃的關(guān)聯(lián)規(guī)律與空間分布特征，闡明城市安全韌性與城市規(guī)劃的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的安全韌性城市規(guī)劃指標，研究城市公共空間與公共設(shè)施韌性提升技術(shù)、空間管制與布局優(yōu)化方法，建立城市安全韌性規(guī)劃輔助決策平臺。

(4)城市基礎(chǔ)設(shè)施韌性增強技術(shù)。針對燃氣管網(wǎng)、排水工程、交通網(wǎng)絡(luò)等城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，研究城市燃氣管網(wǎng)泄漏對相鄰地下空間的影響監(jiān)測與韌性增強技術(shù)，研究城市應(yīng)對內(nèi)澇冗余性規(guī)劃預(yù)控技術(shù)、涵蓋源頭減排、排水管渠和排澇除險全過程的多元性工程防治技術(shù)和適應(yīng)性應(yīng)急管理技術(shù)，研究基于互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)的交通安全態(tài)勢分析預(yù)測、處置恢復(fù)及韌性提升技術(shù)等。

(5)基于安全文化培育的城市人員韌性提升技術(shù)。研究城市公共安全文化傳播機制，研究安全文化對城市人員韌性的影響作用，研究城市安全文化體系構(gòu)建技術(shù)，提出城市安全文化建設(shè)水平評估方法，研究構(gòu)建城市安全文化培育標準化體系。

(6)城市安全韌性增強綜合集成技術(shù)。研究安全韌性城市評價、多災(zāi)種影響評估、安全韌性城市空間規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施韌性增強、公共安全文化培育等多系統(tǒng)、物理-社會多層次的城市安全韌性增強綜合集成技術(shù)與方法，建立城市安全韌性多源數(shù)據(jù)融合、城市安全韌性情景推演和城市安全韌性提升優(yōu)化決策方法，構(gòu)建安全韌性城市評價與綜合集成管理平臺。

5 結(jié)論

構(gòu)建安全韌性城市能夠大幅度提高城市面對重大突發(fā)事件應(yīng)對、恢復(fù)和適應(yīng)的能力。圍繞公共安全事件、城市承災(zāi)系統(tǒng)、安全韌性管理等關(guān)鍵維度，從科技、管理、文化3個方面提升城市安全韌性，集中突破其中的重要科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)問題，形成具有中國特色的安全韌性城市研究成果體系，對于推進我國城市安全發(fā)展，提升我國城市安全治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平具有重要的現(xiàn)實意義。