安全韧性城市构建的若干问题探讨

黄 弘，李瑞奇，于富才，季学伟，周 睿

(1.清华大学 工程物理系，北京 100084；2.清华大学 公共安全研究院，北京 100084；3.北京市安全生产科学技术研究院，北京 101100)

随着我国城市化进程明显加快，城市运行系统日益复杂，安全风险不断增加，类似汶川地震、天津港“8·12”特大爆炸、北京“7·21”特大暴雨、深圳“12·20”渣土受纳场滑坡、2019新型冠状病毒肺炎等突发事件的发生，给我国城市造成巨大破坏和经济损失。城市安全已成为公共安全保障的重要领域，城市韧性亟需提升。与传统的安全防御理念相比，安全韧性城市能更好地适应不断变化的环境，应对不确定性风险，实现安全、可持续发展。因此，探索安全韧性城市构建方法，研究城市安全韧性的科学技术和管理问题，对于公共安全保障的国家重大需求、推进我国城市安全发展具有重要意义。

1 国内外研究现状

韧性(resilience)是国际组织和发达国家在安全领域广泛使用的概念，2015年联合国第三届世界减灾大会将“韧性”作为重要主题，2016年联合国第三次住房和城市可持续发展大会将“包容、安全、韧性、可持续”列入城市发展核心目标，2019年第六届全球减灾平台大会将“韧性红利”作为大会主题，国际标准化组织(international organization for standardization，ISO)于2015年将TC292技术委员会的名称由“安全技术委员会”拓展为“安全与韧性技术委员会”，纽约[1]、东京[2]、伦敦[3]、芝加哥[4]、新加坡[5]等城市也提出构建“韧性城市”。

随着城市科学与安全科学的发展，安全韧性概念的内涵也不断发展，经历了工程韧性、生态韧性、演进韧性等发展阶段[6]，不同研究者也从不同的角度对安全韧性进行了阐释[7-16]，联合国国际减灾战略(united nations international strategy for disaster reduction，UNISDR)[17]将安全韧性城市定义为具有吸收未来的对其社会、经济、技术系统和基础设施的冲击和压力，仍能维持基本的相同的功能、结构、系统和身份的城市。

国际上对于安全韧性城市的研究多集中在城市安全韧性系统建模与城市安全韧性综合评价等方面。在城市安全韧性系统建模方面，对系统安全韧性的表征主要建立在安全韧性曲线的概念框架[18]上，通过系统功能水平随时间的变化情况对系统安全韧性进行定义，系统的建模与分析主要基于统计分析[19]、GIS数据[20]、情景构建[21]等方法和技术手段，通过历史灾情数据、社会运行数据、基础设施网络拓扑结构、结构力学方法等对系统进行模型构建与模拟分析。在城市安全韧性综合评价方面，常运用指标体系方法对城市开展安全韧性测评，如联合国减灾战略(UNISDR)[22]提出的“城市灾害韧性打分卡”(disaster resilience scorecard for cities)指标体系，从风险监测、组织管理、基础设施状况、应急能力、生态环境、灾后重建等角度出发，提出了85条城市韧性的评价标准，为评价城市韧性水平提供打分依据并在全球推广；洛克菲勒基金会(rockefeller foundation, RF)[23]依据7项韧性原则，从健康与幸福、经济与社会、基础设施与环境、组织和政策等维度出发构建“城市韧性指数”(city resilience index)指标体系，并在“全球100韧性城市”项目中应用。

我国已开始高度关注安全韧性城市研究，并取得了一定的成果积累。如范维澄[24]提出了健全公共安全体系必须重视增强安全韧性，并实施增强从个人到国家诸多层面安全韧性的“强韧工程”；仇保兴[24]提出了基于复杂适应系统理论的安全韧性城市设计原则与目标；郭小冬等[26]分析了安全韧性城市的内涵及城市在灾害过程中的韧性表现形式；瞿国方等[27]开展了中国城市韧性评估实证研究；黄弘等[28-29]提出了城市安全韧性三角形表征模型与城市安全韧性定量分析框架，并基于韧性曲线框架开展了城市安全韧性建模与仿真分析。但整体研究进展还处于探索上升期，研究工作有待系统性提升，需要建立符合我国城市经济社会发展特点的成果体系。因此，亟待系统性地开展安全韧性城市构建技术研究，增强基础研究成果向优势技术转化能力，形成完备的安全韧性城市构建体系，助力我国城市安全发展。笔者对安全韧性城市构建的总体思路、研究的若干基础科学与技术问题进行探讨，以期为我国安全韧性城市构建、研究与示范等提供参考。

2 安全韧性城市构建思路探讨

安全韧性城市可以定义为：能够有效应对来自外部与内部的对其经济社会、技术系统和基础设施的冲击和压力，能在遭受重大突发事件后维持城市的基本功能、结构和系统，并能迅速恢复、进行适应性调整、可持续发展的城市。安全韧性城市可以最大程度地减少公众的伤亡损失，维护社会的安全稳定。对于安全韧性城市的构建，笔者基于城市安全韧性三角形表征模型，以公共安全事件、城市承灾系统、安全韧性管理作为三条边来刻画安全韧性城市的思考维度。安全韧性城市构建三角形如图1所示。

图1 安全韧性城市构建三角形

(1)理解和描述公共安全事件的风险。梳理和辨识城市典型公共安全事件特征规律，描绘和分析城市公共安全事件影响城市系统功能的不确定性情景，并结合物联网、大数据、人工智能等信息技术，实现对公共安全事件的动态识别与预警。

(2)分析和评价城市承灾系统的脆弱性。通过对城市承灾系统的脆弱性分析与评价，识别和测度城市面临的风险和各种不确定性因素导致的破坏强度、影响范围和时空分布，实现突发事件的影响评估。

(3)评估与优化城市的安全韧性管理。通过对城市安全韧性管理能力的评估与优化，制定安全管理策略，实现对应急处置、应急保障、储备等安全韧性资源的高效合理配置和调度决策。重视提高社区与民众的自救互救能力，增强城市基层的韧性。

安全韧性城市面对各类突发事件，应该具备有效应对、快速恢复和适应学习的能力。应对性、恢复性、适应性是安全韧性城市应具备的核心特性。应对性体现城市对突发事件进行预防准备、监测预警并在突发事件发生后应急处置与救援的能力。恢复性体现城市维持业务连续性水平并从突发事件影响中迅速恢复的能力。适应性体现城市理解风险、从中学习并在规划建设、升级改造过程中进行准备以更好地与未来风险相适应的能力。因此，城市具备面对突发事件的应对能力、恢复能力和适应能力是城市安全韧性的重要体现。

构建安全韧性城市离不开科技、管理、文化的三足鼎立支撑[30]。为保障人、物、城市运行系统的安全，需要围绕风险评估、监测预警、救援处置、综合保障等多方面研发关键技术、装备和平台，并结合5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等现代信息技术手段，构建覆盖规划、建设、运行、持续发展全过程的安全韧性城市科技支撑体系，实现城市安全智慧化、精细化监测评估，不断提升城市系统安全基础保障能力。

为适应我国城市安全发展的总体趋势与时代要求，需要继续深化城市安全管理机制体制的系统性、整体性、协同性改革，以安全韧性理念为前导，以安全韧性管理应对风险挑战的冲击，推动城市安全管理制度的成熟、定型与完善，推进我国城市安全治理体系和治理能力现代化。如提升城市安全与应急管理跨部门领导协调能力，构建“共建、共商、共享”的城市安全多元化治理体系，提升区域应急一体化协同联动能力，完善法规政策对城市安全进行全过程保障等。

人是各类城市安全事件的应对主体，人的生命安全是城市发展的红线与底线，城市安全韧性的提升依赖于人员安全素质的提升。因此，需要推动群智化安全韧性文化发展，增强城市居民安全风险意识与突发事件应对能力，做好突发事件下的风险沟通，引导城市居民提升参与城市安全环境建设与治理的自觉性，形成全民参与的社区治理格局，提升公众的风险转移意识。

3 安全韧性城市若干基础科学问题

在安全韧性城市构建基础理论研究方面，美国国家科学基金会投入2 000万美元资助了多项安全韧性城市研究项目[31]；美国国家标准与技术研究院设立“社区韧性卓越中心”，开展安全韧性城市模拟平台NIST-CORE的研发[32]；欧盟框架计划“地平线2020”项目构建了综合性安全韧性评价框架[33]。安全韧性城市内涵丰富，基础科学问题涉及工程、管理、信息、社会、行为、经济等多学科交叉。主要包括：

(1)安全韧性城市构建原理。安全韧性城市内涵与特征、结构形式和运行规律，城市安全韧性表征模型与量化方法，灾害事故下复杂城市系统关联性分析与解耦，城市重要功能系统的灾后损失评估，城市重要功能系统的破坏恢复机理，安全韧性城市管理方法与体系等。

(2)多灾种对城市韧性影响机理与致灾模式。台风、暴雨、地震、火灾等典型灾害对城市安全韧性的影响机制，多灾种对城市不同尺度下多种承灾体的致灾模式，多灾种、次生衍生灾害事故对城市安全韧性的影响等。

(3)安全韧性城市规划原理。城市安全韧性指标体系与城市规划特征要素的关联规律，安全韧性城市空间规划方法，基于大数据的安全韧性城市规划方法等。

4 安全韧性城市若干技术问题

城市是一个复杂的巨系统，安全韧性城市构建必然涉及城市系统微观、中观和宏观等不同尺度和层级，涉及城市的“点”(即城市复杂场所，如高层及超高层建筑、大型综合体、地下空间等)、“线”(即城市基础设施，如水电气热等城市生命线系统、交通、地铁等)、“面”(即城市重点区域，如社区、校园、园区等)、“群”(即城市群等多方面的安全保障技术)。对于安全韧性城市的研究是一个相对长期的过程，参考科技部重点研发计划部署，当前主要可聚焦如下主要技术，以期以点带面，为今后体系构建奠定基础。

(1)城市安全韧性评价技术与标准。研究城市安全韧性指标体系，研究集指标体系、数据分析、模拟仿真、社会实验等方法在内的安全韧性城市评价方法，研究安全韧性城市原则要求和评价标准，提出安全韧性城市构建原则与评价的原则、思路和方法等。

(2)多灾种下城市安全韧性评估技术。针对台风、暴雨、地震、火灾等典型灾害的复杂性、连锁性、耦合性等特征，研究多灾种下城市安全韧性评估技术，建立“多灾种-多尺度-多系统”城市安全韧性影响评估系统，为城市多灾害风险管理和防灾安全规划提供决策支持。

(3)基于大数据的安全韧性城市规划技术。研究城市安全韧性和城市规划的关联规律与空间分布特征，阐明城市安全韧性与城市规划的关联关系，构建基于大数据的安全韧性城市规划指标，研究城市公共空间与公共设施韧性提升技术、空间管制与布局优化方法，建立城市安全韧性规划辅助决策平台。

(4)城市基础设施韧性增强技术。针对燃气管网、排水工程、交通网络等城市重要基础设施，研究城市燃气管网泄漏对相邻地下空间的影响监测与韧性增强技术，研究城市应对内涝冗余性规划预控技术、涵盖源头减排、排水管渠和排涝除险全过程的多元性工程防治技术和适应性应急管理技术，研究基于互联网+大数据的交通安全态势分析预测、处置恢复及韧性提升技术等。

(5)基于安全文化培育的城市人员韧性提升技术。研究城市公共安全文化传播机制，研究安全文化对城市人员韧性的影响作用，研究城市安全文化体系构建技术，提出城市安全文化建设水平评估方法，研究构建城市安全文化培育标准化体系。

(6)城市安全韧性增强综合集成技术。研究安全韧性城市评价、多灾种影响评估、安全韧性城市空间规划、基础设施韧性增强、公共安全文化培育等多系统、物理-社会多层次的城市安全韧性增强综合集成技术与方法，建立城市安全韧性多源数据融合、城市安全韧性情景推演和城市安全韧性提升优化决策方法，构建安全韧性城市评价与综合集成管理平台。

5 结论

构建安全韧性城市能够大幅度提高城市面对重大突发事件应对、恢复和适应的能力。围绕公共安全事件、城市承灾系统、安全韧性管理等关键维度，从科技、管理、文化3个方面提升城市安全韧性，集中突破其中的重要科学问题与关键技术问题，形成具有中国特色的安全韧性城市研究成果体系，对于推进我国城市安全发展，提升我国城市安全治理体系与治理能力现代化水平具有重要的现实意义。