沈哲沖 SHEN Zhe-chong

（北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部，北京 100124）

0 引言

我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，加之全球氣候變化多端，導(dǎo)致氣候?yàn)?zāi)害日益嚴(yán)重。近年來(lái)，暴雨洪水頻發(fā)、城市內(nèi)澇嚴(yán)重，洪水災(zāi)害作為我國(guó)主要災(zāi)害之一，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人們的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。大城市熱島效應(yīng)嚴(yán)重，中心城區(qū)極易成為強(qiáng)暴雨天氣的降水中心，“城市看?！爆F(xiàn)象頻頻發(fā)生，對(duì)于城市中心區(qū)的洪水治理行動(dòng)迫在眉睫[1]。例如，2021 年7 月，發(fā)生在河南眾多城市的特大暴雨，其中鄭州、洛陽(yáng)、新鄉(xiāng)等地都受到重創(chuàng)，鄭州處于降雨量最大的中心地帶，受災(zāi)情況十分嚴(yán)重。在這場(chǎng)洪澇災(zāi)害中受災(zāi)農(nóng)作物面積達(dá)44209.7 公頃，直接損失達(dá)655 億元，轉(zhuǎn)移避險(xiǎn)人數(shù)39 萬(wàn)余，致使56 人遇難，5 人失聯(lián)。

韌性（resilience）最早由拉丁語(yǔ)“resilio”發(fā)源而來(lái)，是“恢復(fù)到原始狀態(tài)”的意思[2]。韌性理論與城市規(guī)劃、災(zāi)害管理等學(xué)科的結(jié)合，促使城市安全防災(zāi)減災(zāi)的研究得到發(fā)展，從而誕生了城市韌性這一概念。城市韌性是指城市為了保證居民，尤其是窮人和弱勢(shì)群體的生活和工作不管受到什么樣的慢性壓力和急性沖擊都能夠在城市中得以生存和繁榮，強(qiáng)調(diào)城市應(yīng)對(duì)外部擾動(dòng)的適應(yīng)學(xué)習(xí)能力，旨在提高城市自身的“恢復(fù)能力”和“承受災(zāi)害能力”[3]。

街區(qū)（英語(yǔ)對(duì)應(yīng)詞：city block、urban block 或block）是一座城市的重要組成部分，是與人們生活、工作聯(lián)系密切的較小區(qū)域。街區(qū)是四周都由街道圍合而成的最小區(qū)域，其內(nèi)部包含道路、建筑物、綠地等基本設(shè)施。近年來(lái)城市化發(fā)展迅速，人們將更多目光集中在城市中心區(qū)和大型公共服務(wù)設(shè)施的建設(shè)上，而忽視增強(qiáng)城市街區(qū)、提高街區(qū)韌性的重要作用[4]。國(guó)家印發(fā)的《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》，其中強(qiáng)調(diào)原則上不再建設(shè)封閉小區(qū)，鼓勵(lì)街區(qū)制新型住宅的建設(shè)，從而解決交通布局等問(wèn)題，更體現(xiàn)了土地節(jié)約利用[5]。

研究城市街區(qū)韌性的重要性不言而喻。但目前，關(guān)于街區(qū)韌性的研究缺少地塊層面、空間層面等較為整體性的評(píng)估，缺少洪水災(zāi)害影響下的街區(qū)韌性測(cè)度框架與指標(biāo)，因此，本文針對(duì)洪水災(zāi)害構(gòu)建街區(qū)空間韌性指標(biāo)，以供后期研究使用。

1 相關(guān)概念

1.1 洪水與洪水災(zāi)害

洪水是自然界存在的一種正?，F(xiàn)象，當(dāng)江、河、湖、海中容納的水體總量急速增加，不斷上漲的水位遠(yuǎn)超正常水位時(shí)就產(chǎn)生了洪水。并不是所有的洪水都稱為災(zāi)害，只有當(dāng)它波及到人類生活區(qū)域，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅、對(duì)社會(huì)環(huán)境帶來(lái)破壞時(shí)，才稱其為洪水災(zāi)害。洪水災(zāi)害本質(zhì)上是自然界的洪水與人類社會(huì)共同作用的產(chǎn)物，也就是說(shuō)無(wú)論程度多高的洪水發(fā)生在荒無(wú)人煙之地時(shí)，沒(méi)有對(duì)人類社會(huì)造成危害，就不是洪水災(zāi)害；反之，程度非常輕微的洪水對(duì)人類生活環(huán)境帶來(lái)?yè)p失，就稱其為洪水災(zāi)害[6]。

1.2 洪水災(zāi)害系統(tǒng)的形成機(jī)制

洪水災(zāi)害的形成必須具備3 個(gè)基本條件：①致災(zāi)因子：促使洪水發(fā)生的因素。②孕災(zāi)環(huán)境：為洪水形成提供環(huán)境。③承災(zāi)體：會(huì)致使人類生命財(cái)產(chǎn)安全受損的區(qū)域或物質(zhì)[7]。洪水災(zāi)害是由致災(zāi)因子在一定的孕災(zāi)環(huán)境下，作用于承災(zāi)體形成的，是三者綜合作用的產(chǎn)物。洪水災(zāi)害的危害包括人員傷亡、農(nóng)作物受災(zāi)狀況、工廠企業(yè)的直接間接損失、建筑破壞度和城市基礎(chǔ)設(shè)施的損害等等。洪水災(zāi)害形成時(shí)，致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體之間的作用機(jī)理如圖1 所示。

圖1 洪水災(zāi)害系統(tǒng)的形成機(jī)制（作者自繪）

2 洪水災(zāi)害韌性研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害的城市韌性實(shí)踐計(jì)劃

國(guó)外在制定和實(shí)施韌性城市計(jì)劃上走在前沿，表1 描述了一些國(guó)外的實(shí)施韌性計(jì)劃代表城市的詳細(xì)舉措，這些城市韌性實(shí)踐計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象中包括洪水，例如，在芝加哥的韌性城市開(kāi)展計(jì)劃中有專門針對(duì)洪水災(zāi)害增加城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施投資，降低洪澇危險(xiǎn)性，建立更可持續(xù)的社區(qū)，在英國(guó)倫敦的韌性計(jì)劃中有專門針對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)制定了增加公園和綠化面積的計(jì)劃。

表1 國(guó)外城市韌性實(shí)施計(jì)劃[8]

2.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害的城市韌性實(shí)施計(jì)劃

我國(guó)韌性城市的開(kāi)展日漸增多，而最開(kāi)始的三座代表城市為成都、黃石和德陽(yáng)市。其中黃石市和德陽(yáng)市的規(guī)劃建設(shè)中重點(diǎn)治理的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)包括洪水災(zāi)害。表2 詳細(xì)列舉了國(guó)內(nèi)4 座韌性城市的實(shí)踐計(jì)劃。

表2 國(guó)內(nèi)城市韌性實(shí)施計(jì)劃[9]

3 洪水影響下街區(qū)韌性評(píng)估框架構(gòu)建

3.1 洪水情景下街區(qū)韌性維度模型構(gòu)建

①本體健壯性維度：健壯性又稱魯棒性，健壯性原是指軟件對(duì)于規(guī)范要求以外的輸入情況的處理能力。這里的本體健壯性指街區(qū)自身要素面對(duì)洪水來(lái)臨時(shí)的應(yīng)對(duì)與恢復(fù)能力。②空間維度：空間維度是指在街區(qū)空間層面提出的針對(duì)洪水災(zāi)害的對(duì)策，其貫穿洪水發(fā)生時(shí)和發(fā)生后的全過(guò)程。③時(shí)間維度：街區(qū)韌性設(shè)計(jì)的時(shí)間維度和空間維度同等重要，注重韌性理念下時(shí)間與空間的相互統(tǒng)籌，時(shí)刻遵循“空間換時(shí)間，設(shè)施換生命”的原則[10]。④功能滿足維度：指在發(fā)生洪水后，街區(qū)功能性質(zhì)是否能快速恢復(fù)使用，發(fā)揮自身功能性的能力[11]。

3.2 街區(qū)空間韌性系統(tǒng)指標(biāo)描述

3.2.1 本體健壯性維度指標(biāo)

①地塊高程。城市在地勢(shì)方面的選址是自身防洪澇的重要環(huán)節(jié)，街區(qū)中高程較高區(qū)域有較強(qiáng)的防洪能力，反之，街區(qū)低洼處易發(fā)生洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

②建筑（平均年代、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)）。街區(qū)建筑的平均年代、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等性能在一定程度上反應(yīng)了街區(qū)本體對(duì)洪水災(zāi)害的抵抗能力，良好的建筑性能可以降低經(jīng)濟(jì)損失，保護(hù)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

③建筑立面開(kāi)洞率。本文的建筑立面開(kāi)洞率指建筑首層的開(kāi)洞率，在急速洪水來(lái)臨時(shí)，建筑立面開(kāi)洞率會(huì)起到一定的分流作用，降低洪水的徑流速度，但過(guò)高的開(kāi)洞率會(huì)增加對(duì)居民生命財(cái)產(chǎn)的威脅。

3.2.2 時(shí)空維度指標(biāo)

因時(shí)間與空間具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，二者無(wú)法明確區(qū)分開(kāi)來(lái)，故將時(shí)間維度與空間維度聯(lián)合考慮，統(tǒng)一歸為時(shí)空維度指標(biāo)。

①容積率。容積率表征地塊土地利用的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，在街區(qū)尺度下為街區(qū)總建筑面積與街區(qū)總面積的比值。該指標(biāo)反應(yīng)街區(qū)建筑的密集成度，較高容積率會(huì)讓街區(qū)處于洪澇高風(fēng)險(xiǎn)。

②綠地率。綠地率是指街區(qū)用地范圍內(nèi)各類綠地的總和與街區(qū)用地的比率，主要包括公共綠地、宅旁綠地、配套公建所屬綠地和道路綠地等[12]。該指標(biāo)主要反應(yīng)街區(qū)的滲水能力。

③建筑密度。建筑密度表征街區(qū)內(nèi)建筑基底面積與街區(qū)總面積的占比狀況。該指標(biāo)反應(yīng)街區(qū)建筑的開(kāi)發(fā)程度，建筑密度過(guò)高的街區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)高。

④道路網(wǎng)密度。道路網(wǎng)密度是街區(qū)范圍內(nèi)由不同功能、等級(jí)、區(qū)位的道路，以一定的密度和適當(dāng)?shù)男问浇M成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。道路網(wǎng)密度反應(yīng)街區(qū)的容水能力。

3.2.3 功能滿足維度指標(biāo)

①水體占比。水體占比表征街區(qū)內(nèi)水體面積與街區(qū)總面積的占比狀況，它主要反應(yīng)街區(qū)的滯、蓄水能力。

②不透水面占比。不透水面占比表征街區(qū)內(nèi)不透水面面積與街區(qū)總面積的占比狀況，它主要反應(yīng)街區(qū)整體下墊面的滲水能力。

③下滲率。下滲率指降雨或灌溉水進(jìn)入非飽和土壤的垂直入滲的速度。以單位時(shí)間通過(guò)單位面積的水量表示,即mm/min 或mm/h。影響下滲率的因素包括綠地的植被類型、植物密度、土壤性質(zhì)、地面坡度和下墊面的材質(zhì)等。

3.3 街區(qū)空間韌性系統(tǒng)指標(biāo)體系

根據(jù)城市街區(qū)空間韌性的三個(gè)維度，即本體健壯性維度、時(shí)空維度和功能滿足維度，現(xiàn)構(gòu)建指標(biāo)體系如表3。

表3 街區(qū)空間韌性指標(biāo)體系

3.4 指標(biāo)可視化案例展示

選取天津主城區(qū)范圍內(nèi)的37 個(gè)街區(qū)進(jìn)行時(shí)空維度下的街區(qū)空間韌性指標(biāo)可視化展示，根據(jù)時(shí)空維度的指標(biāo)公式，在Arcgis 軟件中進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)出時(shí)空維度下的各項(xiàng)指標(biāo)可視化圖片（圖2）。

圖2 時(shí)空維度下天津街區(qū)空間韌性指標(biāo)可視化分布圖（作者自繪）

在Arcgis 中用自然斷點(diǎn)法將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值從I 級(jí)到IV 級(jí)分為4 類，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值依次降低，各類街區(qū)的色塊顏色也依次減弱。從可視化圖形中可清晰明了地看出各街區(qū)空間韌性指標(biāo)的分布情況，從而直觀地分析比較出街區(qū)的洪澇韌性能力，例如根據(jù)建筑密度、容積率指標(biāo)可看出街區(qū)內(nèi)建筑開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和土地利用強(qiáng)度，處于I 級(jí)的街區(qū)內(nèi)部建筑物和土地利用等方面負(fù)荷嚴(yán)重，街區(qū)韌性相對(duì)較低；根據(jù)綠地率可比較各街區(qū)的生態(tài)韌性，顏色較深街區(qū)有較高應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害的空間韌性能力；路網(wǎng)密度是反應(yīng)地上容水能力和地下排水能力的指標(biāo)，較高的路網(wǎng)密度，反應(yīng)街區(qū)的空間韌性能力較高。因此，將街區(qū)空間韌性指標(biāo)進(jìn)行可視化處理，可為城市街區(qū)空間韌性評(píng)估結(jié)果后的規(guī)劃策略提出，提供更多的現(xiàn)實(shí)依據(jù)和參考。

4 結(jié)論

本文從城市街區(qū)空間韌性的三個(gè)維度，即本體健壯性維度、時(shí)空維度和功能滿足維度的角度出發(fā)，結(jié)合城市街區(qū)特點(diǎn)，較為全面科學(xué)的建立了城市街區(qū)空間韌性指標(biāo)體系，但也存在一些不足，比如有些指標(biāo)的數(shù)據(jù)獲取可能較困難，還有些指標(biāo)需要找尋方法進(jìn)行定量的描述?？傮w來(lái)說(shuō)，這套指標(biāo)體系仍有利于進(jìn)行洪水災(zāi)害下城市街區(qū)的空間韌性評(píng)估，再結(jié)合街區(qū)韌性指標(biāo)可視化方法的案例展示，旨在為今后城市洪水災(zāi)害韌性評(píng)估的策略改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)和參考借鑒。