韧性城市的研究进展和韧性城乡建设的建议

薄景山，王玉婷，薄 涛，陈亚男

（1.中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程震动重点实验室，黑龙江哈尔滨 150080；2.防灾科技学院中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室，河北三河 065201；3.北京市地震局，北京 100080）

引言

城市是人类社会发展的产物、人类活动的重要空间和人类文明的重要载体，也是经济和社会发展的核心支柱和社会集体成就的最终体现。城市具有人口密集、经济发达以及基础设施集中的特点，城市的安全稳定、可持续发展、繁荣昌盛和美丽宜居是人类对城市建设的美好追求，从古至今，城市安全和可持续发展历来都是世界各国的城市管理者和广大市民最为关切的问题。中国古籍《吴越春秋》中曾记载到“筑城以卫君，造廓以守民”，是指我国春秋战国时期，各列国为抗御外敌入侵而普遍采用了城廓布局模式。城市自形成以来就不断受到自然灾害和人为灾难的袭扰，以及经济危机和社会稳定等问题的冲击。历史表明：城市发展史就是人类同自然灾害和人为灾难抗争的历史。在城市建设和发展波澜壮阔的历史长河中，诞生了若干保障城市安全和持续发展的理念、行动和措施，韧性城市建设的理念就是其中之一。本文总结、归纳和梳理了中外学者和有关国际组织关于韧性城市的起源、定义、内涵、评价指标和方法等方面的研究成果；评述了韧性城市研究领域的最新研究进展；提出了今后开展韧性城乡建设和研究的若干建议。

1 韧性城市的起源和发展

1973 年，加拿大生物学家HOLLING［1］对生态系统的韧性进行了总结和归纳，首次将韧性（Resilience）的概念应用到生态领域，用以描述生态系统在受到干扰后维持或恢复原有功能的能力。自此，韧性被广泛应用于其它各学科领域。韧性应用于城市形成了韧性城市的理念，其源于联合国倡导的国际减灾行动计划，是全球政治、经济、社会、防灾减灾以及城市规划发展的产物。其产生的背景主要有全球经济发展和社会变化的挑战，气候变化、地震灾害、地质灾害和生态恶化导致城市突发事件增多等因素的影响。城市发展的不确定性突出已成为世界各国普遍关注的问题，由这种不确定引发的城市问题迫切需要通过科学的城市规划和建设来规避。韧性城市理念的孕育和产生是城市在漫长的发展历史中逐步产生和形成的城市公共安全治理的重要途径和全新的理念。韧性城市的理念形成于21 世纪初期，中国韧性城市研究起步较晚，进入21世纪中国学术界才开始关注韧性和韧性城市的研究。许婵等［2］根据对国内文献的检索将中国的韧性和韧性城市研究划分为萌发阶段（2006～2012 年）、成长阶段（2013～2016 年）和繁荣阶段（2017～2019年）三个阶段。本文按照时间顺序将韧性城市的起源和发展过程列于表1。

表1 韧性城市起源和发展过程列表Table 1 Beginning and progress of resilient city

可见：韧性城市已成为城市可持续发展的创新模式之一，韧性城市的理念已被世界各国广泛接受，并被纳入城市规划、城市建设、防灾减灾和城市治理等领域。需要强调的是：美国等西方发达国家已将韧性城市研究拓展到国家层面［7－9］，提出了国家地震韧性和灾害韧性的概念，已经开始了国家韧性研究和建设工作，本文仅涉及韧性城市方面的研究工作，未涉及国家韧性研究的总结。目前，尽管国内有关城市规划、城市建设、防灾减灾、城市和建筑抗震等方面的学术会议几乎都开设有韧性城市主题，但必须承认，我国在韧性城市研究方面基本处于学习、吸收、消化和探索阶段。

2 韧性城市的定义和内涵

表3 部分外国学者对韧性城市的定义Table 3 Definitions of resilient city by some foreign scholars

“韧性城市”的概念出现后，在中外各种文献中又出现了“城市韧性”一词，从“韧性”和“城市”的修饰关系不难理解其含义，韧性城市是指达到了一定韧性标准的城市，是具备抗干扰能力的城市；城市韧性是指城市具有韧性的程度，是城市韧性的一种度量，也表示城市的一种抗干扰能力。实际上“韧性城市”和“城市韧性”有着极为密切的关系，是一个对象的不同表述方式，表达的都是城市的一种抗干扰能力。因此，本文对“韧性城市”和“城市韧性”不加以区分。

为了建设韧性城市和评估城市的韧性，有关国际组织和中外学者给出了韧性城市或城市韧性的定义，并对其内涵给出了相应解释。本文在收集阅读大量国内外相关文献的基础上，梳理和总结了有关国际组织和中外学者关于韧性城市的定义和内涵的解释，分别列于表2－表4。

表2 有关国际组织对韧性城市的定义Table 2 Definitions of resilient city by International organizations

表4 部分中国学者对韧性城市的定义Table 4 Definitions of resilient city by some Chinese scholars

从表2－表4可见：韧性城市是指城市的一种抗御干扰和干扰后的恢复原有功能并适应新条件的一种能力。在有关国际组织和中外学者对韧性城市的定义中，“抵抗、恢复、吸收、适应和提高”这几个词汇出现的频率较高。综合上述定义，本文给出韧性城市定义：韧性城市是指城市中的个人、社区、机构、企业和城市系统在受到干扰时具有抵抗和吸收干扰的能力，并能够通过自身的恢复调整适应新的状态，实现可持续发展的城市。必须指出：建设韧性城市是城市可持续发展的需要，也是城市可持续发展的保障。

3 韧性城市的主要特征

从现有的文献上看：中外学者对韧性城市的刻画和理解主要基于演进韧性的概念，他们把城市看成一个系统，借用韧性系统的概念对韧性城市的特征进行分析、描述和设想。早在韧性城市概念出现之前，WILDAVSKY［39］于1988 年就对韧性系统的特征进行了描述，其认为韧性系统应该具有六个方面的基本特征：一是动态平衡性（Homeostasis），指组成系统的各要素之间具有强有力的联系和反馈作用；二是兼容性（Compatibility），指外部扰动可以被多元的系统组成要素的选择性所削减；三是高效流动性（High flux），指通过系统内资源的及时调动和补充，填补最需要的缺口；四是扁平性（Flatness），意味着等级比较严格的系统要更具有灵活性和适应能力；五是缓冲性（Buffering），要求系统具备一定的超过自身需求的能力，具有一定的能力储备；六是冗余度（Redundancy），指系统通过一定程度的功能重叠和富余程度来适应外部的干扰和变化，以防系统全面失效。韧性城市是韧性系统理论在城市这一庞杂的社会－生态系统中的实践与应用，因此，韧性城市的特征很大程度上与韧性系统的特征基本相似。本文将中外研究者关于韧性城市的特征及要素的研究成果进行了梳理和总结，并列于表5。

表5 部分中外学者关于韧性城市特征及要素的描述Table 5 Descriptions of characteristics and elements of resilient city by some Chinese and foreign scholars

分析表5 可以看出：用来描述韧性城市特征出现频率较高的词汇依次是冗余性，鲁棒性、多样性、高效性、包容性、适应性、缓冲性、学习性、自治性、恢复力和可持续发展。综合国内外已有的研究成果，本文认为韧性城市应该至少具备四个方面的特征：一是在城市基础设施建设上应有鲁棒性、冗余性和多样性，要有足以抵抗不同强度的外界干扰和冲击能力；二是在城市管理方面要具有高效性、包容性和自治性，保证城市的个人、社区、企业、政府等主体能有效的应对干扰和冲击；三是在各种干扰发生时，城市应该具有适应性和缓冲性，能够保证城市在各种干扰和冲击作用下不致于崩溃瓦解，城市主要功能应保持正常；四是在各种干扰过后，城市应该有足够的恢复力，并通过学习和吸收教训使城市更加强大，更具有持续发展的潜力。

4 城市韧性的评价

建设韧性城市和衡量一个城市的韧性都需要构建一套评价城市韧性的指标体系，建立一套评价方法。评价韧性城市的指标既是衡量一个城市韧性的尺度，也是建设韧性城市的标准，评价方法是实现城市韧性评价的重要途径。因此，构建评价城市韧性的指标体系和评价方法是韧性城市研究的核心内容之一。

近十几年来，中外学者和有关国际组织对韧性城市的评价指标开展了大量的研究工作，并基于对韧性城市的理解和展望，提出了不同的韧性城市评价指标体系。从现有的文献看：2012年，联合国减灾署（UNISDR）组织发起了“让城市更具韧性（Making Cities Resilient Campaign）”行动，在这一行动中提出的“韧性城市十大准则”是构建韧性城市评价指标体系的基础框架［11］。在这一框架下，2013年洛克菲勒基金会（Rockefeller Foundation）提出了城市韧性框架指标体系（CRI）［50］；2018年城市可持续发展技术委员会提出了《城市可持续发展韧性城市指标》（ISO37123）［51］，这是目前国际社会应用较为广泛的两个韧性城市评估指标体系。由于国情和发展阶段以及城市特点和研究的侧重点不同，近几年来，中外学者和有关国际组织提出了许多韧性城市评价的指标体系［11，15，50－65］。从目前的研究现状来看：韧性城市评价指标的研究目前还处于起步和探索阶段，中外学者和有关国际组织提出的指标体系还不够成熟，远没有形成一套国际学术界普遍接受的韧性城市评价指标体系，也极少经过实践的检验。因此，韧性城市评价指标体系还有很大的需要改进和完善的空间，尽管如此，有关韧性城市评价指标的研究成果对我国韧性城市的评价仍然具有指导意义和参考价值。总体上，目前提出的韧性城市评价指标都围绕着城市抗干扰能力的评价，主要是以城市构成的基本要素，从社会、经济、生态环境、基础设施、组织制度以及城市的特征等构建评价指标。从目前韧性城市指标体系的类型看，可大致分为两类：一类是针对可能遇到的所有干扰或冲击所构建的综合性评价指标体系；另一类是针对某一干扰或冲击所构建的专项评价指标体系。目前比较常见的韧性城市评价的指标体系都是以分层次或分级方式给出，考虑到评价指标重要程度的差别，有些评价指标体系还给出了评价指标在评价体系中的权重。

城市韧性的评价方法是指利用某一评价指标或评价指标体系，借助数学、物理或计算机等手段和方法给出城市的韧性等级，对城市韧性做出定量或定性评价的方法。目前，韧性评价的方法很多，大致可以分成两类：一类是模拟仿真的方法，该方法是把城市抗干扰能力即系统的功能表示成时间函数或随时间变化曲线，以反映系统的功能水平随时间的变化情况，进而定义系统的韧性水平和等级。通过模拟城市在扰动作用下功能随时间的变化来对城市韧性做出评价［26，61－68］，由于城市系统的复杂性，在建立城市以及子系统的功能函数时往往遇到困难，使这一方法在实际应用中受到限制；另一类是多参数综合评价法，该类方法是在复合指标体系建立的基础上，通过熵值法和层次分析法等数学方法给出城市的韧性等级，是目前城市韧性评价中应用较多的方法。

CUTTER［69］和SHARIFI［70］系统地总结了近年来国际上社区韧性的评价方法。师满江等［71］对其进行了整理。这些方法主要包括量表法或打分法、指标指数法、模型模拟法和工具（程序包）等［69－70，72－77］。

翟国方等［78］对比了除日本“PDCA Cycle”定性评价方法以外的一些量化的评价方法，并比较了不同方法的优点和不足。日本的“PDCA Cycle 模型”是一种定性的评估方法，P 是指计划，D 是指执行，C 是指检查，A是指处理，这一过程循环进行。在这一过程中主要是开展风险排查，具体的实施顺序包括设定评价领域和构建评价框架；以横轴为评价领域，纵轴为风险事态，制成脆弱性（或风险）评价表。李彤玥［79］介绍了基于复杂网络理论的韧性城市模拟方法，这一方法根据图论（Graph Theory）的方法将城市基础设施网络抽象为简化模型，定义其中的节点、边等要素并给出其韧性计算公式，通过计算机模拟给出网络韧性等级评价。

提高韧性是韧性城市建设的最终目标，韧性城市的评估是韧性城市建设的基础，韧性城市的评价方法是韧性城市研究的核心内容和关键问题。总体上看：国内外在韧性城市评价方法研究方面还处于起步阶段，目前已有的方法既不成熟并且也未经过实践的检验，尚需开展深入的研究工作。

5 关于韧性城乡建设的建议

2017年，全国地震科技创新大会确定了“透明地壳、解剖地震、韧性城乡和智慧服务”的地震科技创新计划，其中“韧性城乡”全面启动了我国城市和乡村抗震韧性研究计划，并把抗震韧性从城市延伸到乡村，开启了乡村韧性抗震的先河。韧性城乡建设的目标是通过有计划、有步骤地消减风险隐患以及增强城乡韧性，全面提升我国城乡的防震减灾能力，力争在2025年，在地震风险评估、工程韧性抗震和社会韧性支持等领域取得突破。这一计划对推动我国韧性城乡建设和学术研究具有重要意义。本文就我国韧性城乡的建设提出如下建议：

（1）制定我国韧性城乡建设10 年发展规划，开展国家层面的韧性顶层设计。这个规划的制定需要有从事这个领域工作的科学家、工程师和政府有关部门共同参与，制订出符合中国国情、目标明确、针对性强和可实现的10年发展规划。

（2）加强科研团队建设，组织研究团队跟踪国际研究前沿，借鉴韧性城市建设的国际经验。国际上韧性城市的研究和实践已有20 余年的历史，吸收国外的建设经验和理论研究成果，对我国韧性城乡建设和理论研究十分必要。

（3）立足于国情开展研究，让韧性城乡建设在中国落地生根。韧性和韧性城市研究起源于西方国家，适用于西方国家的经济、社会和环境。中国城市的社会行政管理、社会制度、社会结构、经济体系、基础设施建设和自然条件与西方国家存在差别，因此，建设中国韧性城乡必须结合中国的实际，因地制宜地开展研究和建设。

（4）从实际出发，立足于我国城乡现状开展韧性城乡研究和建设规划。“韧性城乡”科技创新研究的问题是“如何使我国的城市和乡村更有韧性”，这包括已建城市和乡村的韧性评价和拟建城市及乡村的韧性规划和设计问题。由于历史的原因，我国城乡韧性不足是普遍存在的问题，在开展韧性城乡研究和规划建设时，我们必须知道我国城乡建设的现状和存在的问题，必经清楚中国的城乡离韧性还有多远。

（5）加强基础理论研究，集中力量解决韧性城乡建设中关键科学问题。城乡抗震韧性研究是防灾减灾和土木工程领域报极具挑战的研究课题，代表着抗震领域新的研究方向。目前，我国在这一领域的研究工作与国际相比还有一定的差距，需要进一步加大对理论研究的支持力度。

（6）开展韧性城乡建设和示范研究，为韧性城乡建设提供经验。建议在我国选择若干有代表性的城市，分批开展韧性城乡建设的示范研究，为我国韧性城乡建设提供经验，也为韧性城乡建设的理论研究提供实践基地。

（7）开展城市和建设工程场地韧性研究，为韧性城乡建设提供坚实基础。城市和建筑的韧性与城市所在场地的韧性关系密切，建设韧性城市离不开场地韧性评价。目前，场地韧性的研究在国内外还是空白，建议在国家层面上支持场地韧性的研究工作。

（8）加快制定有关韧性城乡建设技术标准，为韧性城乡规划建设提供技术依据。建议在条件成熟时，有计划地编制《城市韧性规划标准》、《城市韧性评价标准》、《建筑韧性评价标准》、《城市抗震韧性评价标准》、《城市场地韧性评价标准》、《城市场地抗震韧性评价标准》、《建筑场地韧性评价标准》、《生命线工程抗震韧性评价标准》、《地下工程抗震韧性评价标准》、《乡村韧性规划标准》和《乡村抗震韧性评价标准》等国家标准，不断完善有关韧性城乡建设的技术标准体系。

6 结语

韧性城市建设和理论研究基本还处在理论研究起步阶段。目前的研究现状表明：小部分研究成果在工程实践中开展了试验或示范性的应用研究，若干理论和方法还在研究和探索，有待进一步完善，尚未形成公认的、能够应用到工程的理论和方法。然而，韧性城市新理念为破解城市可持续发展及城市防灾减灾难题提供了解决思路，是防灾减灾和土木工程领域报极具挑战的研究课题，代表着最新的研究方向。我国在世界上无与伦比的、宏大规模的工程背景以及惊人的城镇化发展速度为韧性城市研究提供了巨大的实践优势和发展机遇，同时也意味着世界范围内没有可参照的模式，没有成熟的理论和方法，面临着诸多的困难和挑战。韧性城市建设在我国方兴未艾并且任重道远，若干问题需要深入研究和探索。