韋瑜佳

【摘 要】 本文梳理了國內(nèi)關(guān)于韌性城市的研究現(xiàn)狀;探討了如何全面提高基礎(chǔ)設(shè)施的韌性問題：韌性城市基礎(chǔ)設(shè)施分析;構(gòu)建城市韌性測度模型;基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入分配機制研究。文章通過理論分析與數(shù)理模型檢驗探討了多災(zāi)害下多基礎(chǔ)設(shè)施的韌性計算公式，并基于此研究了韌性城市建設(shè)的投入分配機制。

【關(guān)鍵詞】 城市韌性;基礎(chǔ)設(shè)施;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化模型

一、引言

“城市”是一個由多系統(tǒng)聚集的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，隨著城市化進程加快，導(dǎo)致突發(fā)事件帶來的危害成倍擴大。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2016年末，我國共有297個城市突發(fā)事件，總受災(zāi)人口6877.5萬人次，直接經(jīng)濟損失890.4億元，可見城市面臨風(fēng)險的規(guī)模和范圍隨人口增長急劇增大。如何解決城市發(fā)展的穩(wěn)定性與突發(fā)事件不可預(yù)測性之間的矛盾成為當(dāng)前城市建設(shè)過程中亟待解決的問題之一。傳統(tǒng)的城市管理體系的理論視角為“防御性”、“脆弱性”，但現(xiàn)代城市是一個由多要素高度聚集的復(fù)雜社會系統(tǒng)，面臨著越來越多的不確定性，打造安全城市時，還應(yīng)考慮城市要素的結(jié)構(gòu)特征，以實現(xiàn)城市與環(huán)境間的動態(tài)平衡。[1]韌性城市提供了一種積極，主動的理念去應(yīng)對風(fēng)險，將發(fā)展與重建放在了同等重要位置，恰好能夠彌補傳統(tǒng)視角下消極被動的缺點。韌性城市作為一種新型有效的城市治理理念，韌性城市的根本保障是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，韌性城市的建設(shè)需由大量基礎(chǔ)設(shè)施共同參與。因此要提升城市整體韌性，加強基礎(chǔ)設(shè)施韌性勢在必行，而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)就是投入的合理分配。探索新型城市理念，建設(shè)韌性城市，全面提升城市基礎(chǔ)設(shè)施安全性，大力推動城市綜合減災(zāi)和應(yīng)急管理。

二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)韌性城市的相關(guān)研究的深度與國外相比仍存在顯著差距，國內(nèi)的研究基本處于概念及綜述研究階段，部分涉及城市韌性評估，鮮少對多個主體參與的城市韌性進行研究。

首先對于韌性的概括性內(nèi)涵，周利敏通過總結(jié)不同能力間相同的本質(zhì)，強調(diào)韌性是在外界干擾后，系統(tǒng)吸收擾動，通過自學(xué)習(xí)再組織，降低風(fēng)險快速恢復(fù)正常狀態(tài)的能力。[2]后在總結(jié)韌性概念的基礎(chǔ)之上，國內(nèi)學(xué)者將韌性城市的內(nèi)涵進行深度拆分研究，將韌性分為軟性（韌性環(huán)境）和硬性（設(shè)施建設(shè)與配置）兩個層面，具體可分為環(huán)境、制度、個體、社會四個層面。[3]基礎(chǔ)設(shè)施作為城市正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，提高基礎(chǔ)設(shè)施韌性對于完成韌性城市防災(zāi)減災(zāi)的最終目標起著決定性作用。邵亦文等指出基礎(chǔ)設(shè)施韌性是其建成結(jié)構(gòu)的可靠性，同時也包含生命線工程的暢通和城市社區(qū)的應(yīng)急反應(yīng)能力。[4]

可見，基礎(chǔ)設(shè)施較大程度上直接反映了城市韌性，因此建設(shè)更安全更具韌性的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)成為建設(shè)韌性城市最為關(guān)注的問題。通過上述分析，城市作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，其性能大于各獨立子系統(tǒng)性能的簡單線性之和，為研究各子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系，實現(xiàn)對城市復(fù)雜系統(tǒng)韌性較準確的定量測度。但，現(xiàn)如今對災(zāi)害事件間的耦合關(guān)系的研究也主要集中在對一個突發(fā)事件或一種災(zāi)害鏈自身，鮮少考慮到其他事件與其之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并且缺乏對多事件多因素之間的連鎖反應(yīng)的研究。不考慮多事件間的鏈式反應(yīng)，僅從微觀方面進行研究，門可佩重點研究了重大地震災(zāi)害鏈的時空有序性、地震災(zāi)害鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其預(yù)測方法。[5]另外，從宏觀的角度研究適合所有的突發(fā)事件及之間的鏈式反應(yīng)，王建偉等建立四類突發(fā)事件的連鎖反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析其網(wǎng)絡(luò)拓撲特性。[6]后，學(xué)者建立更符合現(xiàn)實的超網(wǎng)絡(luò)模型研究突發(fā)事件的關(guān)聯(lián)度，但還是缺乏一定的綜合性，李鋒等通過建立環(huán)境單元、承災(zāi)載體知識元子網(wǎng)絡(luò)與突發(fā)事件知識元子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的超網(wǎng)絡(luò)，定量研究突發(fā)洪水災(zāi)害事件的關(guān)聯(lián)關(guān)系及其程度。[7]現(xiàn)有研究多為考慮多災(zāi)種多主體情況下的韌性評估，與現(xiàn)實偏差較大。因此，本文建立多災(zāi)害鏈多主體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，綜合定性與定量研究兩方面，完善城市韌性測度研究，理論聯(lián)系實際，考慮韌性城市的組成要素，從防災(zāi)減災(zāi)的源頭探索建設(shè)韌性城市的合理方式，基于一種新視角研究有限資源下提升基礎(chǔ)設(shè)施韌性的科學(xué)途徑，豐富了現(xiàn)有韌性城市建設(shè)方案，為決策者提供指導(dǎo)性意見。

三、提升基礎(chǔ)設(shè)施韌性的科學(xué)途徑

1、韌性城市基礎(chǔ)設(shè)施分析

城市基礎(chǔ)設(shè)施各主體在突發(fā)事件的應(yīng)急階段、安置階段、復(fù)興階段以及重建階段發(fā)揮著不同作用，但其目的均是使城市各子系統(tǒng)維持正常狀態(tài)。我國城市基礎(chǔ)設(shè)施廣義上分為城市技術(shù)性基礎(chǔ)設(shè)施和社會性基礎(chǔ)設(shè)施兩大類。但是突發(fā)事件一般僅對技術(shù)性基礎(chǔ)設(shè)施造成直接經(jīng)濟損失，因此本文將技術(shù)性基礎(chǔ)設(shè)施作為韌性城市基本構(gòu)成要素。根據(jù)《城市基礎(chǔ)設(shè)施工程規(guī)劃手冊》以及相關(guān)實例，[8]對技術(shù)性基礎(chǔ)設(shè)施進行細分，將其視為本文研究主體（見表1）。

2、城市韌性測度模型

突發(fā)性災(zāi)害中自然災(zāi)害更具不可預(yù)測性和突發(fā)性，近年來，隨著自然災(zāi)害的頻發(fā)，對基礎(chǔ)設(shè)施主體的要求也愈來愈高，對各主體合理的投入，更能做到有效的減災(zāi)治災(zāi)。故，本文主要建立自然災(zāi)害下的城市韌性主體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基本要素是節(jié)點與邊，本文將基礎(chǔ)設(shè)施各主體抽象為點集（V），視不同自然災(zāi)害中同時出現(xiàn)的承災(zāi)體之間存在一定的觸發(fā)關(guān)系，所有觸發(fā)關(guān)系構(gòu)成邊集（E），即突發(fā)事件A導(dǎo)致主體a，b被損壞，則在主體a，b之間建立連邊。由點集（V）、邊集（E）組成城市韌性主體網(wǎng)絡(luò)。

本文選取史培軍的總結(jié)，研究4種常見的災(zāi)害鏈中的災(zāi)害，分為：臺風(fēng)——暴雨災(zāi)害鏈、寒潮災(zāi)害鏈、干旱災(zāi)害鏈以及地震災(zāi)害鏈，將其涉及的災(zāi)害總結(jié)至下表（表2）。[9]

通過總結(jié)大量自然災(zāi)害，發(fā)現(xiàn)災(zāi)害很少對污水排放直接產(chǎn)生影響，因此構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時舍去此節(jié)點。根據(jù)相關(guān)災(zāi)害實錄，臺風(fēng)——暴雨災(zāi)害鏈往往伴隨持續(xù)性特大暴雨，同時由于臺風(fēng)中心部分氣壓低周圍風(fēng)帶風(fēng)速強，會影響輸電變電設(shè)施倒塌、水資源倒灌、雨水無法排放、對內(nèi)對外交通癱瘓以及通信設(shè)施被毀;寒潮災(zāi)害鏈通常發(fā)生在冬季，低溫會造成城市電力設(shè)施癱瘓，供暖能源緊張，還會導(dǎo)致運輸管道凍裂以及交通阻斷;干旱災(zāi)害鏈主要影響城市水資源以及城市供水系統(tǒng);地震災(zāi)害鏈摧毀基礎(chǔ)設(shè)施范圍最大，也最為嚴重，對能源系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、交通系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)都會產(chǎn)生致命影響。本文將上述4個城市基礎(chǔ)設(shè)施子網(wǎng)絡(luò)進行可視化處理，具體如下：