城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力：一個基于韌性理論的分析框架

■黃永 佘廉

2022 年4 月26 日，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)委員會第十一次會議上指出：“基礎(chǔ)設(shè)施是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐，要統(tǒng)籌發(fā)展和安全，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施布局、結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)展模式，構(gòu)建現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系”。會議強調(diào)要加強水利設(shè)施、內(nèi)河航道、油氣管網(wǎng)、分布式智能電網(wǎng)、城市綜合交通網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)型基礎(chǔ)設(shè)施，強化面向防洪排澇、污水治理等城市公共安全需求的防災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和公共衛(wèi)生應(yīng)急基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，“加強國家安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快提升應(yīng)對極端情況的能力”[1]。這為當前和今后我國傳統(tǒng)和新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了根本指導(dǎo)，同時也間接反映出我國基礎(chǔ)設(shè)施存在較大的改善空間，離“統(tǒng)籌發(fā)展和安全”還有一定的差距。在各類基礎(chǔ)設(shè)施中，有一類最為關(guān)鍵，它們通常都是維持城市正常運轉(zhuǎn)和公眾日常生活必不可少的系統(tǒng)工程，事關(guān)“城市生命”，因此被形象地稱為城市生命線系統(tǒng)。按照其承擔的主要功能，可劃分為：公路、鐵路、航道等交通運輸系統(tǒng)；廣播設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和郵政線路及設(shè)施等傳播和通信系統(tǒng)；電力、煤氣、天然氣、供熱設(shè)施等動力能源系統(tǒng)；生活用水的供應(yīng)、污水處理、雨水排放、洪水管理等給排水系統(tǒng)；還包括生活供應(yīng)系統(tǒng)和災(zāi)害、醫(yī)療等應(yīng)急保障系統(tǒng)。這些設(shè)施均與城市生產(chǎn)生活密切相關(guān)，是城市居民日常生活、生產(chǎn)過程中的基本要素和重要安全保障，具有龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在城市功能體系中十分重要。然而，由于中國僅用幾十年時間走完了西方幾百年的城市化歷程，在快速發(fā)展中也存在各類安全隱患，城市生命線系統(tǒng)問題尤其顯著，統(tǒng)籌其發(fā)展和安全迫在眉睫。

一、問題的提出

隨著城市規(guī)模的逐步擴大，城市承載和流通的資源量也越來越多，巨大需求促進了城市生命線系統(tǒng)的快速發(fā)展，與此同時，逐步完善的立體交通網(wǎng)絡(luò)等城市生命線系統(tǒng)也加速了城市面積擴張和人口積聚。大中城市尤其是“北上廣深”等超大、特大城市日益成為復(fù)雜巨系統(tǒng)，帶來的是對城市生命線系統(tǒng)的深度依賴，使得城市生命線系統(tǒng)的安全不僅關(guān)系到系統(tǒng)本身的穩(wěn)定運營，更直接影響城市系統(tǒng)的公共安全。并且，由于水、電等資源和設(shè)施對于城市防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的重要作用，使得城市生命線系統(tǒng)亦關(guān)系到整個城市的應(yīng)急能力。例如，在河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害中，地下排水管網(wǎng)爆裂、電力中斷和通信癱瘓等使城市救災(zāi)工作陷入極大困境，城市生命線系統(tǒng)面對自然災(zāi)害或其他突發(fā)事件沖擊時存在較大的脆弱性并由此影響其在城市突發(fā)事件應(yīng)對中的應(yīng)急能力[2]。因此，提高城市生命線系統(tǒng)的應(yīng)急能力對于整個城市有效預(yù)防和抵御自然災(zāi)害、事故災(zāi)難等各類突發(fā)事件具有積極作用，能夠更好地維護社會、經(jīng)濟的安全和穩(wěn)定。

學(xué)術(shù)界對城市生命線系統(tǒng)安全管理進行了多學(xué)科、多層次的探索，取得了較多的研究成果，但也存在一些不足。從研究維度看，主要聚焦于城市生命線系統(tǒng)自身安全，以及圍繞安全保障而展開的城市生命線系統(tǒng)的監(jiān)測、預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)等相關(guān)研究。童林旭[3]較早從防災(zāi)減災(zāi)的角度對城市生命線安全展開研究，主要是基于對日本阪神地震的總結(jié)和反思，側(cè)重經(jīng)驗借鑒。李若飛[4]從“維系和保障城市經(jīng)濟和社會功能”的角度定義和分析城市生命線系統(tǒng)，認為城市生命線系統(tǒng)隨著不同時代經(jīng)濟社會對于基礎(chǔ)設(shè)施的依賴側(cè)重點不同而具有不同的內(nèi)涵和外延，主要從災(zāi)害損失來評估城市生命線系統(tǒng)的脆弱性。王靈志等人[5]以武漢高溫天氣為例，提出了城市生命線系統(tǒng)如何提高氣候適應(yīng)性的策略。陳潭等人[6]則進一步從城市生命線系統(tǒng)的脆弱性、復(fù)雜性、公共性等社會屬性的相對關(guān)系論述，從運營人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)角度提出了城市生命線系統(tǒng)的實踐路徑，主要是從安全角度強化城市生命線系統(tǒng)的管理。付明等人[7]基于我國城市生命線工程運行監(jiān)測實踐的現(xiàn)狀，從提高工程運行安全水平的角度提出了由五個子體系構(gòu)成的監(jiān)測標準體系，服務(wù)于預(yù)警管理；陳醉等人[8]側(cè)重從城市生命線復(fù)雜風險預(yù)測預(yù)警智能化的進程中研究大數(shù)據(jù)的應(yīng)用意義及優(yōu)化對策。從研究視角看，趙景偉[9]從線性空間視角對城市生命線的開發(fā)利用進行了研究，主要是側(cè)重從地下空間開發(fā)利用來分析城市生命線，對城市地下生命線的選線、防災(zāi)和設(shè)計施工要求進行了初步闡述。李舒等人[10]則從城市公共安全的研究視角提出城市生命線系統(tǒng)應(yīng)該采用新技術(shù)加強監(jiān)測預(yù)警和精細管理。

綜上，已有文獻的研究對象主要是城市生命線系統(tǒng)自身安全，主要側(cè)重城市生命線系統(tǒng)的管理手段、管理模式、管理技術(shù)、管理標準、管理機制等方面，本質(zhì)上還是圍繞城市生命線系統(tǒng)的“發(fā)展”功能，較少關(guān)注城市生命線系統(tǒng)在城市防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體系中的關(guān)鍵作用等維度。盡管也有學(xué)者以“健康碼”為例說明了大數(shù)據(jù)在城市公共衛(wèi)生應(yīng)急管理中的工具性，以及技術(shù)嵌入對于應(yīng)急管理政策創(chuàng)新的影響，實際上從一個側(cè)面闡釋了應(yīng)急管理中的信息傳輸與使用[11]，涉及城市生命線系統(tǒng)在應(yīng)急管理中的作用，但總體上看，從城市公共安全的角度審視城市生命線系統(tǒng)的相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究維度和理論視角還存在一些不足，譬如從總體服務(wù)城市應(yīng)急管理、提升城市公共安全水平的視角來優(yōu)化生命線系統(tǒng)設(shè)施的方向視角有待拓展。

二、理論基礎(chǔ)與分析框架

著名的城市問題學(xué)者雅各布斯曾經(jīng)提出：“哪一種思維方式會有用，或者會有助于產(chǎn)生正確答案，這不取決于我們?nèi)绾慰紤]這個問題，而取決于這個問題的固有本質(zhì)?！盵12]科學(xué)認知城市生命線系統(tǒng)等城市基礎(chǔ)設(shè)施的運營和管理，需要一種與城市生命線系統(tǒng)本身屬性契合的研究框架。

（一）韌性城市：城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力研究的科學(xué)視角

城市生命線系統(tǒng)是一個復(fù)雜而有序的有機體，需要系統(tǒng)地看待其設(shè)施與城市社會的互動，尤其是其設(shè)施的物理屬性與其承擔的城市安全應(yīng)急功能之間的關(guān)系[13]。城市韌性理論以其城市公共安全和可持續(xù)發(fā)展的宏觀視野而與城市生命線系統(tǒng)問題研究具有較高的契合度，基礎(chǔ)設(shè)施韌性研究更成為城市韌性研究的熱點主題。

“韌性”概念最初由加拿大學(xué)者霍林[14]引入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，對生態(tài)系統(tǒng)研究產(chǎn)生了持續(xù)的影響。隨后，這一概念被應(yīng)用到生態(tài)學(xué)、社會學(xué)、心理學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科，并在適應(yīng)各學(xué)科的發(fā)展過程中得到不同維度的拓展。進入21 世紀后，韌性理論被廣泛運用于城市研究和實踐，Godschalk[15]較早將韌性城市的概念與城市災(zāi)害管理相結(jié)合，并對傳統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)手段與韌性城市理念下的減災(zāi)手段進行了比較。國內(nèi)外不少學(xué)者陸續(xù)從不同場景、不同維度對韌性城市展開研究，初步形成了廣泛認可的、比較完整的概念體系，比較有代表性的如：“抵御、吸收和恢復(fù)”是韌性的三個主要特征[16]，這也是韌性能力的三個核心要素。城市生命線系統(tǒng)是最重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，既是事關(guān)民生的發(fā)展工程，又是防范化解城市風險的安全工程，對城市公共安全具有關(guān)鍵性、全局性影響，而城市生命線系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)成本高，后期運營及維護成本也較高，如在前期未能合理地針對城市需求進行規(guī)劃，會導(dǎo)致一連串的資源浪費并降低運行效率，甚至形成嚴重的安全隱患。因此，從韌性城市視角開展對城市生命線應(yīng)急能力的研究具有堅實的理論依據(jù)和重要的實踐價值。

維護城市公共安全，要著力提高城市生命線系統(tǒng)設(shè)施的韌性，城市生命線系統(tǒng)的建設(shè)、運營和管理理念更要實現(xiàn)從“災(zāi)后處理”向“災(zāi)前預(yù)備”轉(zhuǎn)變，聚焦應(yīng)急能力的構(gòu)建。實際上，國家政策層面已經(jīng)對公共基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)急能力提出了明確的要求。2023 年4 月召開的中共中央政治局會議中提出，要在超大特大城市積極穩(wěn)步推進城中村改造和“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；2023 年7 月召開的國務(wù)院常務(wù)會議則進一步審議通過了《關(guān)于積極穩(wěn)步推進超大特大城市“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，為在“北上廣深”等一線城市探索推進“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了行動指南，是“統(tǒng)籌發(fā)展和安全、推動城市高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措”[17]。然而，哪些公共基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該納入“平急兩用”，如何實現(xiàn)“平急兩用”，仍處于探索階段。城市生命線系統(tǒng)作為關(guān)鍵的公共基礎(chǔ)設(shè)施，具備“平急兩用”的天然基礎(chǔ)和必然需求。

國家提出“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)既有經(jīng)濟發(fā)展的意圖，也有公共安全的考量。首先是發(fā)展意圖，從“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施的實現(xiàn)路徑來看，主要包括兩種模式，一種是新建“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施，一種是對現(xiàn)有的城市基礎(chǔ)設(shè)施進行“平急兩用”化改造，這兩種方式都能夠有效地帶動投資，促進經(jīng)濟的發(fā)展。其次是安全考量，“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施強調(diào)“急時”狀態(tài)下的應(yīng)急功能，發(fā)揮其在自然災(zāi)害、安全生產(chǎn)事故、突發(fā)公共衛(wèi)生事件等突發(fā)事件中的避難、隔離等功能。本文認為，“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施理念是新時期對“平戰(zhàn)結(jié)合”理念的繼承和發(fā)展，韌性城市理論則為“平急兩用”公共基礎(chǔ)設(shè)施的實踐提供理論支撐。具體到城市生命線系統(tǒng)，除了維系城市居民日常的生活生產(chǎn)，它既滿足城市“平時”的“發(fā)展”需要，同時也是城市抵御災(zāi)害和應(yīng)對突發(fā)事件的能力保障，滿足城市“急時”的“安全”需求，是保障城市正常運轉(zhuǎn)和居民生命財產(chǎn)安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。一旦城市生命線系統(tǒng)遭受破壞，城市就會陷入局部甚至整體癱瘓。因此，城市生命線應(yīng)急能力的構(gòu)建至關(guān)重要。

在韌性城市理論視角下，城市生命線系統(tǒng)的應(yīng)急能力是指城市生命線系統(tǒng)應(yīng)對、吸收、適應(yīng)外部沖擊并恢復(fù)自身功能的能力，在外延上至少有兩層范圍：當城市遭受外部沖擊，處于安全威脅等突發(fā)狀態(tài)時，城市生命線系統(tǒng)能夠提供有效支撐，實現(xiàn)城市應(yīng)急管理的功能；當城市生命線系統(tǒng)的某一個或多個子系統(tǒng)遭到外部沖擊時，其他子系統(tǒng)能夠提供有效應(yīng)急響應(yīng)和救援，并盡快恢復(fù)受沖擊子系統(tǒng)功能的運行。

（二）線網(wǎng)特征與韌性需求：分析框架的提出

城市生命線系統(tǒng)在外部形態(tài)上常呈現(xiàn)“線網(wǎng)”特征，在內(nèi)在功能上是支撐城市發(fā)展與維護城市公共安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其外部形態(tài)和內(nèi)在功能共同決定了城市生命線系統(tǒng)的應(yīng)急能力要素。

線網(wǎng)是城市生命線系統(tǒng)固有的城市空間形態(tài)。從城市生命線系統(tǒng)的具體空間形式來看，它們大多是以“管、線、帶”的外在物理形式存在，在城市整體基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜系統(tǒng)中對其觀察，其物理形式可以總結(jié)或抽象為“線網(wǎng)”空間特征。首先，城市生命線系統(tǒng)如鐵路線、航線、公路線、輸變電線、供水排水管線和通信線路，它們以各種“管、線、帶”的形態(tài)出現(xiàn)，在城市基礎(chǔ)設(shè)施布局中以抽象的“線網(wǎng)”空間組成復(fù)雜的城市生命線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。其次，城市生命線系統(tǒng)的功能是傳輸城市各類物質(zhì)、能量和信息等內(nèi)容[18]，因此，不論其傳輸內(nèi)容和傳輸方式，實現(xiàn)物質(zhì)、能量和信息從起點到終點的“線”狀連續(xù)傳輸是對城市生命線系統(tǒng)的基本要求，進而實現(xiàn)對城市區(qū)域點、線、面的全覆蓋。因此，“線網(wǎng)”空間特征是城市生命線系統(tǒng)最重要的特征，有助于理解其作為應(yīng)急管理基礎(chǔ)設(shè)施在維護城市公共安全中的作用和規(guī)律。

城市生命線系統(tǒng)的“線網(wǎng)”空間特征決定其安全韌性需求。城市生命線系統(tǒng)的“線網(wǎng)”結(jié)構(gòu)極大地提高了城市應(yīng)對外部沖擊和擾動時的防災(zāi)減災(zāi)和救災(zāi)能力，但另一方面，城市生命線系統(tǒng)之間的高度關(guān)聯(lián)性也強化了其自身的脆弱性，容易引起多個系統(tǒng)的災(zāi)害級連鎖反應(yīng)，即城市生命線系統(tǒng)的各子系統(tǒng)之間具有的較強關(guān)聯(lián)性使得其某一子系統(tǒng)受損的時候會連帶影響到其他子系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致其他系統(tǒng)罷工，以致出現(xiàn)“以點帶面”的輻射狀損毀[19]。例如，發(fā)生地震時，燃氣管道、供水管道、供電線路也都會遭到破壞，燃氣泄漏容易引發(fā)火災(zāi)，但是滅火所需的水源由于供水管道的損壞而得不到供應(yīng)，而供水系統(tǒng)的應(yīng)急可靠性則不僅依賴自身系統(tǒng)的恢復(fù)，也很大程度取決于電力的可靠程度[20]。這樣的災(zāi)害鏈式影響往往使得城市生命線系統(tǒng)受災(zāi)后果極有可能進一步擴大。因此，城市生命線系統(tǒng)設(shè)施的應(yīng)急能力與城市安全密切相關(guān)，可以據(jù)此衡量城市生命線系統(tǒng)在受到災(zāi)害和突發(fā)事件影響時抵抗損害的能力，進而折射出城市在發(fā)展過程中抵御內(nèi)外部因素干擾和破壞的能力[21-22]。

在韌性城市理論視角下，提高城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力要優(yōu)化行政管理體制，加強城市生命線系統(tǒng)不同管理單位和使用單位的綜合協(xié)調(diào)，避免由于“條塊分割”造成的系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的沖突和相互干擾。提高城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力要強化風險治理，在平時加強對設(shè)施布局交叉、管線老化、超負荷運行、設(shè)施各類信息登記缺失等安全隱患進行排查[23]，建立城市總體的風險地圖，有針對性地優(yōu)化城市生命線系統(tǒng)的布局，確保城市在進入應(yīng)急階段時各生命線系統(tǒng)設(shè)施處于良好狀態(tài)。提高城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力要強化應(yīng)急演練，通過情景構(gòu)建和模擬的方式檢驗城市生命線系統(tǒng)設(shè)施的可靠性，并通過演練情況總結(jié)對相關(guān)設(shè)施的韌性能力做出評估，及時發(fā)現(xiàn)不足并補齊短板?？傮w上看，城市生命線系統(tǒng)的應(yīng)急能力一方面取決于設(shè)施本身的物理屬性，另一方面則與其管理系統(tǒng)相關(guān)。

基于對城市生命線系統(tǒng)工程的線網(wǎng)特征與韌性需求分析，本文嘗試提出我國城市生命線系統(tǒng)在發(fā)揮突發(fā)事件應(yīng)對功能時關(guān)鍵取決于其線網(wǎng)抗擊力、傳輸量、傳輸率、覆蓋率和連續(xù)性這五個維度的應(yīng)急能力，針對各個維度將從基礎(chǔ)設(shè)施本身的“線網(wǎng)”物理屬性和“安全”管理功能兩個方面展開分析。

（三）城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力要素：分析框架的內(nèi)容

1.維度一：線網(wǎng)抗擊力

城市生命線的抗沖擊力維度刻畫的主要是城市生命線系統(tǒng)抵御外部沖擊和擾動的能力。從“線網(wǎng)”的物理形態(tài)看，城市生命線系統(tǒng)傳輸?shù)氖俏镔|(zhì)、能量或信息，容易因為過載而導(dǎo)致管線本體受損，或是受到外界的沖擊和擾動而直接造成設(shè)施的損毀，或是由于外界的致災(zāi)因子誘發(fā)城市生命線系統(tǒng)設(shè)施內(nèi)傳輸物質(zhì)或能量的釋放。從“安全”的城市功能看，城市生命線的強度表現(xiàn)為管理和運營者感知、理解和應(yīng)對風險的能力，包括面臨中低風險的臨危不亂和應(yīng)對中高風險的科學(xué)高效，以維持城市生命線功能的災(zāi)時連續(xù)性。

2.維度二：線網(wǎng)傳輸量

城市生命線的線網(wǎng)傳輸量維度刻畫的主要是城市生命線系統(tǒng)在每一個時間節(jié)點傳輸內(nèi)容的絕對數(shù)量。從“線網(wǎng)”的物理形態(tài)看，造成這一問題的主要原因是政府公共支出預(yù)算等管理原因或設(shè)計規(guī)格等技術(shù)原因?qū)е碌某鞘猩€系統(tǒng)管線設(shè)施過細，僅能滿足當前城市日常運營所需的容量，卻不能滿足城市應(yīng)急狀態(tài)下對于物資供應(yīng)、防洪排水、能源供給、應(yīng)急通信和醫(yī)療救助等的峰值需求。從“安全”的城市功能看，當前我國城市生命線系統(tǒng)工程大多建設(shè)于20 世紀末期，甚至部分可以追溯至中華人民共和國成立后和改革開放前，當時的公共管理對市政管線等城市生命線系統(tǒng)設(shè)施賦予的功能主要是滿足日常生產(chǎn)和生活的基本需求，較少考慮“安全”功能所需的冗余容量。

3.維度三：線網(wǎng)傳輸率

城市生命線的傳輸率維度刻畫的主要是城市生命線系統(tǒng)在單位時間內(nèi)傳輸各類物質(zhì)、能量和信息數(shù)量的相對效率，與其順暢程度有關(guān)。血栓堵塞人體血管，導(dǎo)致血液流動不暢進而危及人體健康，城市生命線系統(tǒng)在使用過程中也常發(fā)生堵塞，造成物質(zhì)、能量和信息傳輸?shù)淖铚?，進而影響城市應(yīng)急響應(yīng)與救援，危及城市公共安全。從線網(wǎng)的物理形態(tài)看，一方面可能存在設(shè)計能力低于城市發(fā)展速度，缺少對城市發(fā)展所需城市生命線系統(tǒng)承載能力的預(yù)判；另一方面，城市生命線系統(tǒng)設(shè)施在使用過程中可能發(fā)生性能劣化，造成傳輸能力的下降。從“安全”的城市功能看，主要是衡量公共服務(wù)的質(zhì)量，尤其是部門條塊分割所造成的掣肘程度。

4.維度四：線網(wǎng)覆蓋率

城市生命線的線網(wǎng)覆蓋率維度刻畫的主要是城市生命線系統(tǒng)在城市空間區(qū)域布局的覆蓋程度，一般表現(xiàn)為長度。從線網(wǎng)的物理形態(tài)看，典型表現(xiàn)為城市軌道交通、排水管線、供暖系統(tǒng)的長度伸展等未能匹配城市和經(jīng)濟社會的發(fā)展。從“安全”的城市功能看，線網(wǎng)覆蓋率實際上是城市基本公共服務(wù)供給仍未實現(xiàn)均等化的表現(xiàn)，并且在城市的不同區(qū)域，城市生命線系統(tǒng)設(shè)施的布局和效率也存在差異。

5.維度五：線網(wǎng)連續(xù)性

城市生命線的連續(xù)性維度刻畫的主要是城市生命線系統(tǒng)功能和業(yè)務(wù)是否可以不因外界的沖擊而失去連續(xù)性。從線網(wǎng)的物理形態(tài)看，正是由于城市生命線系統(tǒng)以“線”的形式存在，意味著“線”的全程連貫性是其發(fā)揮功能的前提，一旦某個點斷開，物質(zhì)、能量和信息的傳輸將中止，在應(yīng)急救援和處置過程中，將導(dǎo)致急需的應(yīng)急物資不能及時到位。從“安全”的城市功能看，現(xiàn)代城市日益成為一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，所依靠的不僅包括市政管線在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，更多的是城市功能體系的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，城市生命線系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)銜接與連貫是其“安全”功能得以發(fā)揮的重要衡量維度。

三、城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力現(xiàn)狀與優(yōu)化策略

（一）城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力現(xiàn)狀分析

在一些經(jīng)濟社會發(fā)展水平相對落后、城市功能不夠完善的城市中，生命線系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)進度和水平未能與城市的快速發(fā)展有效匹配，或?qū)嶋H建設(shè)規(guī)格質(zhì)量未達設(shè)計標準，導(dǎo)致諸如路網(wǎng)構(gòu)建不合理、分布不均勻和可達性不足的狀況，由此產(chǎn)生停水停電頻繁、交通線路堵塞甚至安全事故頻發(fā)等問題，對城市居民生活和安全保障產(chǎn)生不利影響。通過對城市生命線系統(tǒng)在發(fā)揮城市應(yīng)急管理功能過程中暴露出的各類問題進行梳理，依據(jù)城市生命線系統(tǒng)“線網(wǎng)”空間的五個維度，筆者發(fā)現(xiàn)城市生命線系統(tǒng)普遍存在抗沖擊力、冗余度、傳輸效率、覆蓋率和連續(xù)性不足等問題，這些問題不但反映出城市生命線系統(tǒng)在城市快速發(fā)展情境下的適應(yīng)性不足，更反映出災(zāi)時應(yīng)急能力不足，暴露出城市生命線系統(tǒng)的韌性不足。

1.抗沖擊力不足

輸水管線爆裂是典型的城市生命線系統(tǒng)過載而產(chǎn)生的強度問題，通常是由于供水輸水管線水壓過高造成的。一些城市的輸水管線使用年限較為久遠，材料質(zhì)量發(fā)生了劣化，在缺少維護的情況下容易爆裂，造成城市供水中斷。此外，暴風或冰雪災(zāi)害中的輸電線斷裂問題也比較常見。一方面是各種原因?qū)е碌碾娎|直接斷裂，另外一種情形是由于架空電纜的電纜塔或電線桿被風暴席卷倒塌間接引起線路扯斷。兩種情形都是因為輸電線路或其配套輔助設(shè)施的強度不足以抵御自然災(zāi)害的沖擊。許多城市電網(wǎng)設(shè)施老舊、布局雜亂，安全隱患突出，在遭遇風暴雨雪等極端自然災(zāi)害時極為脆弱，容易損毀。

此外，需要特別注意的是地震等急性沖擊或地層運動等慢性地質(zhì)災(zāi)害和壓力這些外部因素對城市生命線系統(tǒng)設(shè)施各類管線造成的撕扯、扭斷等，可能造成整個城市生命線系統(tǒng)的癱瘓，從而導(dǎo)致城市應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急救援等功能無法運轉(zhuǎn)，造成嚴重的城市危機。

2.冗余度不足

城市生命線系統(tǒng)的粗度對城市應(yīng)急能力的影響在城市供水排水系統(tǒng)表現(xiàn)較為明顯。以應(yīng)急排水問題為例，通過海綿城市、流域治理等，許多城市在雨洪內(nèi)澇管理方面取得了一定進展，但對于排水管廊的研究和建設(shè)仍亟待完善。我國城市的排水系統(tǒng)目前普遍是依賴鋪設(shè)地下管網(wǎng)的模式，排水管多為在近地表位置埋藏管徑1～3 米的主管道和0.1～1 米的支管道。此類排水管瞬時承載能力有限，在發(fā)生特大暴雨或洪水時便捉襟見肘，導(dǎo)致城市發(fā)生內(nèi)澇，對特大降水量乃至洪水等情況的應(yīng)對能力不足。一些城市的排水系統(tǒng)依然采用雨污合流的方式，但其設(shè)計排水能力往往僅考慮所在城市區(qū)域的日常生產(chǎn)生活污水的排放，一旦發(fā)生較大降雨，這些排水管線就不能滿足瞬時排洪需求，甚至造成地下污水返流至地面，造成城市環(huán)境的嚴重污染。鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害集中體現(xiàn)了城市生命線系統(tǒng)的防洪排水問題。

3.傳輸效率不足

城市生命線系統(tǒng)的傳輸效率不但與容量直接相關(guān)，也受管線傳輸順暢程度影響。供水排水等城市輸水管線、城市供暖管道長時間使用后可能由于水質(zhì)的原因而緩慢結(jié)垢或管道內(nèi)外壁被腐蝕，影響通暢程度。此外，部分橋梁經(jīng)過長時間服役后強度降低，通行橋梁的運輸工具不得不降低載重，從而降低了單位時間內(nèi)的運載和傳輸能力。部分航道由于上游水土流失或兩岸泥石流等因素造成河道淤塞，長年未得到清理疏浚，導(dǎo)致水道變淺，影響大型船舶通行和航道安全，或盡管能通行，但是需要減速慢行小心避讓可能存在的障礙物，極大影響了傳輸效率。

4.覆蓋率不足

從城市總體應(yīng)急能力的角度來看，城市生命線系統(tǒng)在城市區(qū)域的布局不完備、不均等將系統(tǒng)地降低城市韌性。污水排水管線是城市的“里子”，但是部分城市更注重面子，將排污管線出口架設(shè)到附近偏僻低洼區(qū)域或明渠河道，而未延伸至城市郊外指定排污區(qū)域或城市污水處理廠，相當于沒有將城市污水這種物質(zhì)內(nèi)容傳輸?shù)轿?，將問題從城市內(nèi)部一個區(qū)域轉(zhuǎn)移到另外一個區(qū)域，造成二次污染，未能完成城市生命線系統(tǒng)本應(yīng)完成的污水處置功能，造成環(huán)境安全和公共衛(wèi)生隱患。此外，特大城市通常在郊區(qū)建設(shè)了大量衛(wèi)星城，由于房價較低等各種因素吸引了大批年輕人入住，但是城市的軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施未能配套延伸至這些區(qū)域，從而導(dǎo)致地面公路交通過載，尤其是在早晚高峰期交通堵塞嚴重，給市民生活帶來極大不便，同時也加重了空氣污染和安全隱患。

5.連續(xù)性不足

應(yīng)急物流系統(tǒng)的連貫性問題在新冠疫情期間表現(xiàn)得較為明顯，關(guān)系到一座城市應(yīng)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的能力，影響救援速度甚至?xí)o社會穩(wěn)定帶來風險。應(yīng)急物資調(diào)配和運送的物流系統(tǒng)由于部分樞紐城市的隔離政策造成中斷，主要是交通樞紐無法發(fā)揮交通線的中轉(zhuǎn)節(jié)點作用，突發(fā)的疫情則可能導(dǎo)致車輛和人員被就地隔離，多種因素導(dǎo)致交通無法完全暢通，人民群眾的生活物資的調(diào)度受到一定影響，這也體現(xiàn)了城市生命線系統(tǒng)之間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性。

洪水、地震、臺風等極端自然災(zāi)害或其他巨災(zāi)情況下，由于高壓電纜、信號塔等供電及通信設(shè)施通常都暴露在露天無保護的環(huán)境下，因此地表城市供電及通信系統(tǒng)往往首先受損。災(zāi)害發(fā)生時，穩(wěn)定的通信是調(diào)動物資和緊急救援人員的有效保障，而電力供應(yīng)則是維修、救援、疏通等工作中設(shè)備機器運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。我國供電及通信線網(wǎng)在許多不發(fā)達地區(qū)或線路末端缺乏保護措施，在發(fā)生災(zāi)害時往往不能有效運轉(zhuǎn)，需要緊急維修和重建，極大影響應(yīng)急響應(yīng)和救援效率，危及人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

（二）城市生命線系統(tǒng)應(yīng)急能力優(yōu)化策略

1.緩沖耐災(zāi)：化解沖擊和擾動

城市生命線系統(tǒng)提升“線”的強度，建立具備抵御外部沖擊和擾動的耐災(zāi)緩沖能力，一方面要加強采用新材料、新工藝和新設(shè)計，提高城市生命線系統(tǒng)的工程設(shè)施本身的強度；另一方面更要著力加強城市生命線系統(tǒng)設(shè)施的防災(zāi)保護措施，阻隔、緩沖外部沖擊對城市生命線系統(tǒng)的直接沖擊力度和影響，主要策略有通過設(shè)施地下化來減少城市生命線系統(tǒng)設(shè)施在災(zāi)害中的暴露程度，從而降低其脆弱性。

城市生命線系統(tǒng)設(shè)施由于其線、網(wǎng)狀特征，單位占地面積小，但是縱橫交錯，對地面建筑布局、城市安全和市容有較大影響，天然具備地下化優(yōu)勢[24]。電纜、燃氣管道等設(shè)施地下化可以避免地面暴雨風雪或人為破壞等沖擊帶來的安全隱患。但由于地下工程的不可逆性，傳統(tǒng)的直埋方式存在地下線路出現(xiàn)老化、故障等問題后維護難度較大的弊端，而綜合管廊有利于克服這種弊端，是城市生命線系統(tǒng)適應(yīng)現(xiàn)代城市安全需要及地下集約化發(fā)展趨勢下的產(chǎn)物。在大城市新區(qū)先行試點基礎(chǔ)上，還需要結(jié)合全國各地實際，在城市建成區(qū)更大范圍推行綜合管廊建設(shè)。對于油、電、氣、水的管網(wǎng)管廊設(shè)計，需要根據(jù)當?shù)氐臍夂颉⑺?、地質(zhì)等信息有針對性和預(yù)防性地進行規(guī)劃和設(shè)計，綜合分析管網(wǎng)鋪設(shè)的安全性和災(zāi)害發(fā)生后損毀預(yù)評估，為災(zāi)害和突發(fā)事件預(yù)留彈性空間[25]。

2.適度冗余：平衡常態(tài)與應(yīng)急

城市生命線系統(tǒng)不論傳輸?shù)膬?nèi)容是物質(zhì)、能力或信息，其負荷和傳輸能力與設(shè)施本身的容量密切相關(guān)，而容量通常又由“線”的粗細直接決定，尤其是在突發(fā)事件應(yīng)對或危機處置中，峰值能力取決于“線”的粗壯程度。如排水泄洪管道的粗細直接影響單位時間內(nèi)的最大排水量；在搶險救災(zāi)中的應(yīng)急通信設(shè)施較為緊缺，在通信網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的情況下，現(xiàn)場眾多的通信設(shè)備擠占有限的帶寬資源將導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，影響影像圖片等資料的傳輸。

城市生命線系統(tǒng)設(shè)施除了要滿足日常城市運營所需的物質(zhì)、能量和信息的傳輸，還要適度預(yù)留城市生命線系統(tǒng)負荷能力的冗余度，充分考慮所在城市的各類極端自然災(zāi)害和突發(fā)事件中的應(yīng)急管理需要，合理設(shè)置城市生命線系統(tǒng)工程的規(guī)格。容量冗余既可以通過增加單線的規(guī)格實現(xiàn)，也可以針對特定關(guān)鍵設(shè)施設(shè)置復(fù)線。

3.順暢高效：提升傳輸效率

城市生命線系統(tǒng)提升應(yīng)急能力需要梳理和維護其傳輸物質(zhì)、能量和信息時的順暢程度，常用的措施有：基礎(chǔ)環(huán)境穩(wěn)定、材料更新、內(nèi)部疏浚、裁彎取直。

對于城市軌道交通而言，鋼軌的平順程度對于列車運行速度、穩(wěn)定性和安全性有關(guān)鍵性影響，因此需要致力于提升城市軌道交通的基礎(chǔ)穩(wěn)定性、軌面平滑性和材料結(jié)構(gòu)性，嚴格控制“投影變形”；對于輸變電線路等，需要更新現(xiàn)有老舊設(shè)施，采用更加高效的新型輸變電材料和技術(shù)；對于公路橋梁航道，需要清理道路內(nèi)各種堵塞物，對于暖氣管道、供水排水管道要及時清理水垢等日積月累可能形成的堵塞物，提高既有設(shè)施的內(nèi)在通行量；對于有些可以更改布局的城市生命線系統(tǒng)設(shè)施，如交通流量較大的城市主干道、泄洪排澇的干渠，要適當裁彎取直，盡量把曲線變成直線，提高既有線路的點到點的通行速度，降低傳輸時間，提升傳輸效率。

4.有效連接：覆蓋城市全域

由于當代城市圈狀輻射式和地上地下立體式的多形態(tài)發(fā)展，城市生命線系統(tǒng)需要同步更新和擴展，并要求各類城市生命線系統(tǒng)設(shè)施在城市各個區(qū)域都全面覆蓋，形成合理布局。具體而言，城市生命線系統(tǒng)的建設(shè)、完善和更新需要與城市發(fā)展階段、規(guī)模和現(xiàn)代化程度相匹配，當城市工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易等各類經(jīng)濟社會活動擴展了城市邊界時，城市公路或軌道交通、通信、垃圾清運和水電暖氣等基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)提前布局，同步發(fā)揮城市功能。從實踐層面看，主要需要強化道路網(wǎng)絡(luò)、電力傳輸線路、供水管網(wǎng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施等相關(guān)城市生命線系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、投資和建設(shè)相關(guān)單位之間的良好協(xié)作，確保城市生命線系統(tǒng)的合理布局和分布。而對于城市老城區(qū)，城市生命線系統(tǒng)應(yīng)該成為城市更新工程體系中的重中之重。

5.多路并聯(lián)：契合城市網(wǎng)絡(luò)

借鑒物理學(xué)里電路串聯(lián)和并聯(lián)的特征和不同作用，在城市生命線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局方面，在投資預(yù)算和技術(shù)可行的情況下要合理采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，以防城市生命線系統(tǒng)某個節(jié)點發(fā)生斷點情況時，備用路徑能保障物質(zhì)、能量和信息傳輸?shù)倪B續(xù)性。

首先，合理設(shè)置單一系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，針對不同功能的城市生命線系統(tǒng)設(shè)施，適應(yīng)其功能特點、防災(zāi)脆弱性和救災(zāi)關(guān)鍵性等的程度而采用串聯(lián)或并聯(lián)布置，增強城市生命線系統(tǒng)應(yīng)對災(zāi)害、事故等突發(fā)事件的防災(zāi)韌性，在傳輸能力不足時優(yōu)先保障重點用戶的資源，確保在災(zāi)害發(fā)生時能夠維持城市最低限度的基礎(chǔ)功能運行。如區(qū)分關(guān)鍵基礎(chǔ)生產(chǎn)區(qū)和商業(yè)辦公區(qū)用水用電需求、區(qū)分消防用水管線和居民用水管線的布置。其次，要彌補單一系統(tǒng)不足，綜合考慮各類基礎(chǔ)設(shè)施之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化能力，以便在城市生命線系統(tǒng)某些子系統(tǒng)遭受到破壞的時候，能夠?qū)崿F(xiàn)不同系統(tǒng)功能的快速轉(zhuǎn)換，增強城市生命線系統(tǒng)整體穩(wěn)定性、安全性尤其是業(yè)務(wù)連續(xù)性，從城市總體安全層面不斷強化城市生命線系統(tǒng)韌性。