抗震韧性城市的规划与建设策略

李利 邹亮 罗兴华

引言

我国地处环太平洋火山地震带和地中海—喜马拉雅地震带之间，地震灾害具有强度大、震源浅、分布广和灾害重的特点。截至2020)，我国城镇化率已达到63.9%，58%的国土面积、50%以上的城市、70%的百万以上人口大中城市都位于7度或7度以上的地震高烈度区。随着城市快速发展，人口大量集中,经济活动不断集聚，在遭遇超设防标准地震时，城市往往表现出极大的脆弱性，比如“1976)河北唐山地震”和“2008)汶川地震”等特大地震实际烈度均超过原有设防烈度，对城市均造成严重破坏，因此如何应对地震的不确定风险是城市可持续发展面临的一个重要挑战。

近)来，韧性城市理念在我国城市规划建设中逐渐被引入，如北京、上海等城市在最新的城市总体规划中明确提出建设韧性城市。韧性城市总体上应该具备三个方面的能力：一是具备减轻灾害或突发事件影响的能力；二是城市基本功能保持运转的适应能力；三是从灾害或突发事件中高效恢复的能力。韧性城市概念的提出为应对城市危机和不确定风险提供了新的思路和方向。

城市抗震韧性的理论机制

从抗震设计理论的发展和演化过程来看，工程结构的抗震设计是基于性态的设计，其思路是根据工程结构的用途、重要性及设防水准制定性能目标进行抗震设计，使结构在未来可能发生的地震中具有预期的性态和安全度，从而将地震灾害损失控制在预期范围内；但传统的工程结构抗震设计并不关注震后结构的修复和功能的恢复。与基于性态的工程抗震设计思想不同，城市抗震的韧性设计思想需要在满足性态设计要求的同时，考虑到震后工程结构的修复及整个城市系统功能的恢复，不仅考虑地震时工程结构的性态，更需要考虑城市系统在震后的恢复效率。

城市抗震韧性（Earthquake Resilience）是指城市在遭受地震干扰时可有效抵御、吸收和适应灾害影响，并恢复原有功能的能力。建设抗震韧性城市的目标是使城市在罕遇地震时也不会瞬时陷入混乱或受到永久性的损害。通过建立城市系统功能与恢复效率之间的联系来衡量其韧性。系统功能是城市建筑物或基础设施等系统运行满足其预期功能程度的度量，恢复效率包括恢复时间和经济成本两项指标。城市系统的抗震韧性与其在前期的不同准备条件有密切关系，如城市建筑和基础设施系统在规划选址、建设时采用的抗震设计标准和建成后的维护情况等。图1和表1表达了城市系统分别在不同准备条件下的韧性能力。通常，城市规划越科学合理，城市中建筑物和基础设施的建造质量越高，应急准备越充分，城市的抗干扰能力越强，被干扰后恢复速度越快，在新的稳定状态下被利用的可能性越大并且恢复使用功能的造价也越低，城市的抗震韧性就越高；反之，其抗震韧性就越低。

图1 韧性能力示意

表1 建筑和基础设施系统在不同准备条件下的韧性对比

城市抗震韧性规划建设策略

（一）总体思路

韧性理念并非单纯追求工程设防标准的提高，而是强调在有限的资源条件下兼顾可靠性与经济性，是城市可持续发展的重要理念之一。因此，相较于以往“工程为先”的防灾减灾理念，韧性城市的建设理念从基于传统工程思维的防御策略转向动态风险管理的适应性对策构建；由单一设防标准的选取转向适应多水准灾害情景的构建；从单一的工程技术标准或经验测算转向城市的安全风险综合评估、预测与管控。因此，抗震韧性城市建设的思路应由针对工程抗震、救灾等节点的应对转向适用于灾害全过程的系统应对，各个环节相互呼应，并形成动态反馈的闭环体系，实现城市应对灾害策略的动态调整，推动城市抗震防灾能力的动态提升（图2）。抗震韧性城市的建设应以风险和韧性评估为基础，制定城市抗震韧性建设目标，通过空间优化、工程建设、韧性管理和社会营造等手段实现建设目标，并通过构建动态反馈体系促进城市安全韧性水平不断提升。

图2 抗震韧性城市建设总体思路

（二）风险与韧性评估

风险源于城市外部冲击的多样性和其内部自身的脆弱性。正确认识城市所面临的风险水平和城市承灾体在遭受灾害冲击时的应对能力有利于制定科学的风险管理对策，因此风险和韧性评估是韧性城市建设的基础。

就地震灾害来说，首先应根据城市所处的孕灾环境和城市发展特点，判别城市可能面临的灾害危险性，并基于灾害危险性设定多水准灾害情景，评估城市各系统的功能状态。例如海口市境内历史上曾于1605)发生琼山大地震，震中烈度达到10度；而根据现行的《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），海口地震动峰值加速度为0.20g～0.30g即8度，工程抗震设防烈度也以此为依据。参考历史地震情况，该地区在制订抗震韧性规划时，除考虑设防地震情景下的灾害风险，还应考虑超设防情景下的灾害风险。

在开展城市抗震韧性评价时，应科学地确定评价的指标，建立合理的评价方法和评估模型。在单体建筑工程的抗震韧性评价方面，奥雅纳工程顾问公司（ARUP）联合有关部门在2013)共同开发了建筑抗震韧性评级框架体系（Resilience-based Earthquake Design Initiative for the Next Generation of Building），考虑地震后建筑物的修复时间、直接经济损失和人员安全性三项指标将建筑的抗震韧性划分为三个等级；国家标准《建筑抗震韧性评价标准》（GB/T 38591-2020）考虑不同地震水准下的建筑震后修复费用、修复时间和人员伤亡三项指标将建筑抗震韧性等级划分为三个级别。在建立面向城市的抗震韧性评价指标体系时，要充分考虑影响城市抗震韧性的各种因素，除了城市的规划布局、结构强度、场地条件和地震动强度等工程因素，还要考虑城市的地震预测预报和预警能力、城市地震应急能力、城市的社会经济发展水平以及公众的地震科普知识水平等非工程因素，同时还应考虑各因素之间的耦合关系。

在风险与韧性评估的基础上，城市应结合自身的发展特点确立抗震韧性建设目标以及相应的抗灾设防标准。制定目标时既要考虑安全性，又要考虑经济性，而不是一味地提高抗灾设防标准。我国北方某新区提出了“建设国际地震安全韧性城市典范”的目标，在规划中，技术团队根据场地情况、规划建筑情况等基底条件分析不同设防标准下工程抗震的成本投入与灾后恢复效率，通过经济技术比较确定了适于新区可持续发展要求的韧性建设目标和设防标准。

（三）规划与建设路径

1.空间优化

城市抗震安全空间优化包括用地安全布局、防灾分区管控与空间复合利用三方面。禁止或限制灾害较高风险区内的开发建设行为，降低城市的本底风险，是实现韧性的前提。城市用地安全布局是通过对城市用地开展抗震适宜性评估查明地震时可能出现地表破裂、砂土液化、软土震陷等不利地震影响效应的场地以及可能因地震引发滑坡、崩塌、水灾等次生灾害的场地。在此基础上，提出城市功能布局优化、调整建设强度、搬迁避让或加强工程措施等用地安全布局要求，从源头减轻城市地震灾害影响，降低脆弱性。

防灾分区管控是从城市的自然条件特点和防灾管理需求出发，通过构建具有多中心防灾救灾机能的独立空间结构单元，实现防灾资源的合理布局，便于防灾准备、应急响应与灾后恢复等工作的开展。防灾分区组团式布局可为阻隔火灾蔓延、实施疫病隔离、组织疏散救援和安全管理等防灾救灾行动创造良好的条件。防灾分区的划分主要基于致灾因素预防管控和人口、产业、经济、社会、生态环境等承灾体的安全防护以及灾后疏散救援需求，同时考虑防灾设施空间配置条件，按照分区分策的规划思路，制定各分区的防灾减灾措施和分区间的协同策略（图3）。

图3 我国某新区防灾空间结构布局图

由于部分应急服务设施如地震应急避难场所实际的使用概率较低，若单独占地建设并维护会占用大量人力物力与空间资源。因此，结合城市其他功能用地统筹建设管理可提高城市空间利用效率，同时降低运营维护成本。我国南方某沿海城市新区在规划中采取“固定+临时”方式组织避难、医疗急救、物资储配等应急服务设施，对大型体育场馆、展览馆等公共设施通过加强平灾两用快速转换设计，预留转换条件，提高城市公共设施空间通用性，可在灾时迅速转换为应急避难场所，为灾后的应急工作提供所需的空间。

2.工程抗震韧性提升

城市中的建设工程主要分为建筑工程和基础设施两大类。工程结构的倒塌、损坏和主要功能中断是造成人员伤亡、财产损失和城市功能失效的最直接原因。因此，通过对建筑物和基础设施开展抗震性能评价，找出其抗震薄弱环节，提出合理的工程应对措施，是提升城市抗震韧性的重要对策之一。城市建筑和基础设施工程量大面广，可根据结构类型、使用功能、重要性等分类施策。考虑到经济可承受性，工程设防的标准不可能无限高，因此应根据城市风险和韧性评估的情况，平衡抗灾成本投入和实现的减灾效益，适度优化应对灾害的设防标准；同时加强减隔震、柔性连接等工程措施的推广应用，提高工程结构本身的韧性；加强重要设备和能源、水源及生产生活物资来源的分散设置与备份，避免集中设置导致功能丧失和供应中断；对市政交通基础设施网络根据不同等级的灾害情景分级设防，增强网络服务可靠性，适应灾时应急保障需求。以城市市政给水系统为例，我国南方某城市新区，由于其境内曾发生高烈度地震，在进行给水系统抗震防灾规划时，针对不同地震灾害情景开展模拟（图4），评估系统的服务能力，根据城市给水系统设防目标和功能，构建不同层级的给水系统防灾骨架和管网分区服务保障策略，并针对各层次的供水保障需求，提出相关的基础设施保障要求，从而应对不同地震水准下的不确定风险影响，提升系统的灾害适应和快速恢复能力（图5）。

图4 某城市给水管网在不同地震水准下的节点连通可靠性分析

图5 某城市给水系统防灾规划

3.韧性管理与社会营造

灾害的不确定性决定了我们不能完全依靠工程措施去解决灾害应对的问题，而必须有完善的管理体系和充分的社会参与机制与工程体系相结合形成完善的防灾减灾体系。城市灾害问题的特征决定了城市防灾管理的框架模式：致灾要素的多样性决定了管理主体涉及众多政府职能部门，且需要在它们之间建立有效的联动机制；灾害发生的不确定性决定了管理工作应作为一种日常工作，而且管理工作的内容不应局限于灾害发生之后的应对，还应包括风险监测、应对准备等全过程各环节。

在我国，防灾减灾工作大多由政府主导，作为行政管控手段，以自上而下的单向传导方式为主。政府作为防灾减灾规划制订和公共服务的提供者，相对集权便于决策；然而，这也导致公众参与不足，主观能动性较低，风险意识薄弱，在发生灾害性事件冲击时遭受本可避免的损失。日本结合城市更新建立灾时多元主体参与体制，并通过签订联合协议将制度落实。日本对规划中确定的安全设施设定管理协议制度，并且该制度具有继承性，即所有权人变更后仍有法律效力。例如，避难路线协议制度中明确责任人和责任区域、避难路线、避难路线中的设计要求等，便于避难路线的建设与管理。

信息平台是韧性城市管理的技术依托。城市应构建精细化的管理平台，将防灾资源和应急需求数据整合进管理系统中，实现动态的灾害监测预警、救灾调度和应急规划，根据灾情的进展实施智能管理与决策。数据是智能管理的基础，城市应逐步建立并完善信息数据库，基于高效的数据分析和传输能力，让信息技术在应急管理体系中发挥平台作用，提高应急管理的效率。

建设韧性城市的目的是为了人，实现城市韧性目标的关键在于人。发展韧性文化，培育公众韧性素养，营造韧性的社会氛围，也是韧性城市建设的重要工作。日本是地震严重的国家之一，但由于平时的宣传教育到位，人们知道应对灾害的一些基本常识，因此当地震发生时，大多可以抱以平静的心态，较少出现慌乱的情绪，这利于维护灾后较为稳定的社会秩序；而我国在这方面的工作还有待加强，以笔者在国内多个城市开展防灾规划调研的情况来看，公众对日常活动范围周边的应急避难场所认知度并不高，防灾避险技能的教育培训与演练也较为欠缺。整个社会韧性素养的培育应在城市中逐步形成人人主动提升个体韧性、自觉践行韧性理念、积极参与韧性城市建设的良好氛围，具体的手段包括以公众喜闻乐见的方式和载体开展韧性宣传教育和应急基础素养培训；把韧性城市理念、应急常识和能力教育纳入学校课程体系；采取鼓励社会投资、政府购买服务等方式加强服务韧性城市建设的社会组织培育和宣教场所建设等。

图6 北京南中轴地区韧性社区建设示意

社区是城市运转的基本单元，社区韧性提升是整个城市韧性提升的基础。北京南中轴大红门地区结合城市更新和完整居住社区建设推进韧性社区建设，依托社区公共空间优化，完善社区应急避难、医疗、消防等应急服务功能；依托社区商业开发完善应急物资保障方案；针对不同灾害情景制订全过程系统完整的社区防灾工作组织方案，涵盖日常管理、应急响应预案和灾后恢复各阶段；依托社区活动开展防灾宣传教育，提升居民危机意识和应急能力。

结语

城市内人员和社会财富高度密集，基础设施错综复杂，城市地震安全问题严重威胁着我国“新型城镇化”战略的实施，城市承灾体的灾害脆弱性已经成为城镇化进程中制约城市可持续发展的核心问题。韧性的概念为我们理解城市在灾害和突发事件中的反应提供了一种新的视角，而城市韧性体系的构建则是提高城市治理水平、满足城市集聚发展需要和实现全体城市居民在新时代日益增长的美好生活愿望的有力保障。本文在分析“韧性”概念内涵的基础上，探讨了城市抗震韧性提升的策略，以风险和韧性评估为基础，风险的控制与减轻为目标，从城市用地的空间优化、工程抗震韧性提升、韧性管理与社会营造等方面探讨了如何将韧性理念贯穿于城市规划建设与治理的全过程。在城市从量的扩张转向质的提升的过程中，城市韧性作为提升城市居民安全感的新兴理念，必将发挥越来越重要的作用。