韌性城市理念下的鄭州城市建設(shè)問題與策略研究

董 帥

(河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院,河南 鄭州 450042)

0 引言

2021年3月,“十四五”規(guī)劃中明確提出適應(yīng)都市發(fā)展的新理念新形勢(shì),積極進(jìn)行都市現(xiàn)代化試驗(yàn)示范,力爭(zhēng)構(gòu)建成城市宜居、創(chuàng)新、智能、環(huán)保、人文、韌性的都市[1]。這是在全國(guó)范圍第一次明確提出“韌性城市”的理念。自此,“韌性城市”的概念,逐漸走入大眾視野。這也就意味著“韌性城市”的構(gòu)建將和“智慧城市”和“宜居城市”“海綿城市”一樣,將成為中國(guó)今后城市規(guī)劃建設(shè)工作中的一項(xiàng)重要發(fā)展方向。市政基礎(chǔ)設(shè)施是為城市居民提供的日常生活服務(wù)設(shè)施,為社會(huì)生產(chǎn)供應(yīng)物質(zhì)工程基礎(chǔ)設(shè)施,這是一項(xiàng)城市生命線工程,保證著城市這一復(fù)雜生命體能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn),因此探索在韌性城市化理念下的城市交通建設(shè)問題及對(duì)策研究,對(duì)于維護(hù)城市交通安全至關(guān)重要。

2021年7月,河南省各地相繼發(fā)生了罕見的特大暴雨天氣,并造成了巨大的洪澇災(zāi)害,尤其是7月20日,河南鄭州市發(fā)生了重大災(zāi)害。此輪自然災(zāi)害,已導(dǎo)致全河南共1 478.6萬人直接受災(zāi),失蹤或死亡數(shù)百人,其中鄭州市占全國(guó)份額的95.5%,造成國(guó)家直接損失1 200.6多億元,這其中鄭州市409多億元,占全省份額的34.1%[2]。如果突然出現(xiàn)了重大災(zāi)情,人們一方面要積極抗災(zāi)救災(zāi),另一方面更應(yīng)該積極反思,防災(zāi)減災(zāi),增強(qiáng)城市行洪韌性管理能力。

鄭州市在2022年《政府工作報(bào)告》中指出:“加快韌性城市建設(shè),持續(xù)提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的基層基礎(chǔ)和現(xiàn)代化水平,讓我們的人民更幸福、城市更宜居!”這更加明確了韌性城市建設(shè)的必要性。

1 韌性城市的基本概念及作用機(jī)制

韌性原是一個(gè)物理化學(xué)概念,表示了物質(zhì)在塑性變形和斷裂運(yùn)動(dòng)過程中,接受能量的能力。后來人們將它用于解釋自然界中許多事物發(fā)生突然變化的現(xiàn)象以及對(duì)其發(fā)展起重要作用的原因等問題。1973年,生態(tài)家克勞福特斯坦利霍林把這種研究帶到了生態(tài)領(lǐng)域中,將其總結(jié)為“生態(tài)被擾亂之后再次恢復(fù)到平衡之中的力量”[3-5]。

韌性城市理論是將韌性理論引入到城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域后拓展而來的。隨韌性理論發(fā)展給城市管理和規(guī)劃帶來了新思維,也就越來越被人們看作一種可以促進(jìn)城市規(guī)劃健康有序運(yùn)行的有效方法。而現(xiàn)代城市,作為一座與高速對(duì)外開放的“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)”多基本要素密切聯(lián)系的整體綜合體系,其健康運(yùn)行深受自然環(huán)境和人力造成的眾多各種因素的負(fù)面影響,城市遭遇的自然災(zāi)害和經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)日漸展現(xiàn)出明顯重復(fù)的特點(diǎn),從此“韌性城市”的理念便應(yīng)運(yùn)而生[6-8]。韌性城市不同階段表現(xiàn)特征如圖1所示。

所謂韌性城市,是指城市在抵御外來沖擊時(shí),應(yīng)該具備減輕災(zāi)害、快速恢復(fù),然后將其影響降至最低的能力。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的國(guó)家或公共經(jīng)濟(jì)危機(jī)后,我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、生存素質(zhì)和活力等指標(biāo),可以較快比較好地從谷底中復(fù)蘇,這正是韌性的體現(xiàn)。韌性城市的建設(shè)可以使城市像彈簧那樣,從容地應(yīng)對(duì)外界壓力,從而迅速地恢復(fù)。

鄭州市已成為河南唯一一個(gè)發(fā)展中的特大城市、建設(shè)中的國(guó)家中心城市,有效推動(dòng)了黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、中部區(qū)域崛起、中原更加出彩的戰(zhàn)略支點(diǎn)城市,使命光榮、責(zé)任重大、任務(wù)艱巨。近年來,由于極端天氣、自然環(huán)境災(zāi)難等突發(fā)性事件頻頻,加之新冠疫情的頻發(fā),暴露了中國(guó)城市在自身能力面前的脆弱性,推進(jìn)韌性城市建設(shè)任重道遠(yuǎn)。

2 韌性理念對(duì)鄭州傳統(tǒng)市政建設(shè)的影響

韌性思想和中國(guó)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)思想存在一定的差異,其對(duì)我國(guó)的城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)思想的沖擊明顯地表現(xiàn)在中國(guó)的規(guī)劃設(shè)計(jì)的各個(gè)層次上,而在中國(guó)基建城市規(guī)劃領(lǐng)域則主要體現(xiàn)在:中國(guó)傳統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)觀念以講求大規(guī)模效益、方便管理與維護(hù)作為主要取向,更趨于選擇集中型、大規(guī)模、穩(wěn)健性的基礎(chǔ)設(shè)施(見表1),而基礎(chǔ)設(shè)施的大型化、集中性,在便于管理的同時(shí),增加了許多潛在的問題。1975年8月,因受3號(hào)臺(tái)風(fēng)的侵襲,河南省駐馬店、南陽、平頂山和洛陽等地遭受了天下罕見的大暴雨,超強(qiáng)降水直接造成了石漫灘、板橋兩個(gè)大型水庫和兩個(gè)中小型水電站,以及64個(gè)中小型水庫的先后垮塌潰堤,將數(shù)多萬平方千米的農(nóng)田變成了一片汪洋,共有1 000余萬人受災(zāi),數(shù)百萬人被大水圍困近半個(gè)月,造成經(jīng)濟(jì)直接損失數(shù)百億元,對(duì)社會(huì)影響惡劣。

表1 傳統(tǒng)市政建設(shè)理念與韌性市政建設(shè)理念差異對(duì)比

由于現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步,城市中小規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施能力、質(zhì)量都在日益精進(jìn),但同時(shí)隨著城市建設(shè)現(xiàn)代化水平的提升,現(xiàn)代化城市遠(yuǎn)程管理服務(wù)也將變得越來越簡(jiǎn)單,而以前大型集中工程建設(shè)的優(yōu)越性也將逐步減弱,而其對(duì)整個(gè)城市建設(shè)的正常運(yùn)行影響權(quán)重過大的風(fēng)險(xiǎn)也將逐步加大,所以在新韌性城市構(gòu)建的大形勢(shì)下,城市基礎(chǔ)設(shè)施的很多設(shè)計(jì)方法都會(huì)出現(xiàn)很大的改變。在國(guó)內(nèi),曾經(jīng)有許多大中城市都明確提出了將以新的設(shè)計(jì)概念進(jìn)行“分布式”的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),如采用建立多個(gè)再生水處理過程中心用來代替原先“簡(jiǎn)單、大型”的城市污水處理廠。然而采用了分布式的城市基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)際上的成本會(huì)比以前集中式工程建設(shè)要小,與此同時(shí)擁有了巨大韌性。在接下來的研究中,我們將從給水、污水等多個(gè)角度,對(duì)韌性城市建設(shè)理念及其給以往的城市設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)方式所帶來的沖擊,進(jìn)行一次簡(jiǎn)要總結(jié)(見表2)。

表2 韌性城市理念對(duì)市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃領(lǐng)域的影響

3 鄭州市在韌性城市理念下的市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)策略

3.1 市政基礎(chǔ)設(shè)施的頂層設(shè)計(jì)

韌性城市的理念并不僅僅著眼于增強(qiáng)人類對(duì)抗單個(gè)災(zāi)害的力量,并沒有提倡人們?cè)谙嗷ジ?jìng)爭(zhēng)的社會(huì)體系里去考慮平衡和尋求均衡,而只是利用城市把人的需要和生態(tài)系統(tǒng)整體性地相關(guān)聯(lián)以達(dá)到個(gè)人社會(huì)的平衡發(fā)展,這也和中國(guó)近幾年出現(xiàn)的生態(tài)智慧的基本思想是一致的,生態(tài)智慧就是與自然和諧或均衡發(fā)展的根本思想,其基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人類與自然的和諧相處,基本核心理念正是我國(guó)傳統(tǒng)文化中所提倡的“天人合一”,其所注重的是一種社會(huì)系統(tǒng)的整合[9]。綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施融合方式梳理見表3。

表3 綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施融合方式梳理

3.2 通過情景分析優(yōu)化空間布局

3.2.1 模擬降雨情景,優(yōu)化設(shè)施布局

韌性城市規(guī)劃是一個(gè)基于情景研究的城市規(guī)劃模型,同樣應(yīng)用于《韌性城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》。通過對(duì)環(huán)境仿真模擬,極端自然災(zāi)害時(shí)的自然災(zāi)害程度以及城市基本功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),并調(diào)整建筑布置,以保證城市基本功能與應(yīng)急功能的順利運(yùn)轉(zhuǎn),從而最大程度地降低了自然災(zāi)害影響城市的直接損害。由于數(shù)學(xué)模型和GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用,情景分析在城市交通設(shè)施規(guī)劃中的運(yùn)用也日益普遍。

3.2.2 模擬災(zāi)害損失,優(yōu)化市政布局

市政基礎(chǔ)設(shè)施本身便是引發(fā)災(zāi)難的原因。一旦燃?xì)?、水、電力供?yīng)等網(wǎng)絡(luò)遭到破壞,城市交通也將遭受不同程度的損害。這樣,就能夠通過一種全新的概率分析框架,來預(yù)測(cè)自然災(zāi)害后影響水、電等主要城市交通系統(tǒng)的功能效果。同時(shí),還充分考慮到了在一致的時(shí)間范圍和空間區(qū)域內(nèi)存,在不同拓?fù)潢P(guān)系以及災(zāi)害反應(yīng)特性的物理體系間的系統(tǒng)作用,并在此基礎(chǔ)上,提供了一種基于物理體系的、覆蓋了各種主要城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的定量功能效果評(píng)價(jià)模式。通過該模型,我們能夠計(jì)算各種系統(tǒng)的抗災(zāi)性能、其系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)的不確定性,及其它們之間的時(shí)空間關(guān)聯(lián)。通過使用基于網(wǎng)絡(luò)流理論和具有不同建模特性的與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間功能依賴相關(guān)的新技術(shù),該模式發(fā)現(xiàn)和衡量了城市災(zāi)害程度的空間變異性、城市建筑環(huán)境和公共設(shè)施體系中功能的固有和脆弱性、相互依賴的公共基礎(chǔ)設(shè)施中的級(jí)聯(lián)故障,此外,還測(cè)量了環(huán)境災(zāi)害后對(duì)城市建設(shè)各種能力的影響的空間分布,為現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的韌性規(guī)劃和決策提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。

3.2.3 模擬避難情景,完善防災(zāi)設(shè)施布局

運(yùn)用了GIS方法,模擬了城市抗震避難、緊急救援等主要防災(zāi)系統(tǒng)的服務(wù)零點(diǎn)五徑,進(jìn)而優(yōu)化了消防站、避難、疏散等場(chǎng)地的系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施布置。以固定避難點(diǎn)的分布情況為例,我們可以根據(jù)災(zāi)后前10 min、前面30多分鐘和最后1 h的疏散情況的實(shí)際狀況,給出每次不同的疏散距離,并根據(jù)避難區(qū)的情況形成每次的出行范圍,每個(gè)方艙的服務(wù)規(guī)?？梢灾庇^地看到。根據(jù)避難所的人數(shù),可以通過模擬技術(shù)調(diào)整固定疏散避難所的布局,以滿足城市疏散的需要。

3.3 改善市政基礎(chǔ)設(shè)施物理韌性

隨著現(xiàn)代城市規(guī)劃建設(shè)思想的日益變革和施工方式的不斷進(jìn)步,越來越多先進(jìn)的施工方式和技術(shù)手段都將運(yùn)用到現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面,以大大地提升現(xiàn)代城市設(shè)施的物理強(qiáng)度。常見的方法與措施還有綜合管廊(如圖2所示)、彈性工程等。

3.4 智慧城市建設(shè)推動(dòng)運(yùn)維和應(yīng)急韌性

我們現(xiàn)在身處萬物互聯(lián)時(shí)代中,在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新型科學(xué)技術(shù)得到應(yīng)用的大背景下,必須要將韌性城市建設(shè)與智能城市相結(jié)合,一起來推動(dòng)城市交通的優(yōu)化提升,共同打造一個(gè)具有智能城市大腦的韌性未來城市。

智慧城市的韌性特點(diǎn)是指利用信息化技術(shù)及其配套業(yè)務(wù)增強(qiáng)了城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)吸納和適應(yīng)對(duì)外在影響的功能。而智慧城市在市政基礎(chǔ)建設(shè)運(yùn)維中,一般呈現(xiàn)出如下幾個(gè)層面的韌性特點(diǎn):1)通過運(yùn)用智能網(wǎng)絡(luò),改善了基礎(chǔ)建設(shè)的日常工作管理效率;2)運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和高智慧城市規(guī)劃平臺(tái),形成公開的、公共參與的環(huán)境;3)運(yùn)用信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析,增強(qiáng)新城市規(guī)劃應(yīng)急管理與響應(yīng)的能力[10]。高智慧的新韌性城市規(guī)劃建設(shè)應(yīng)當(dāng)推動(dòng)信息資源共享,加強(qiáng)信息互動(dòng),在信息基礎(chǔ)設(shè)施與結(jié)合基礎(chǔ)建設(shè)兩個(gè)層面,合理地超前保留了新基建的彈性空間(見表4)。

表4 “智慧城市”融合基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

4 結(jié)語

韌性城市理念內(nèi)涵豐富,對(duì)鄭州城市及未來的市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)意義重大,在有些方面甚至對(duì)鄭州以往的市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃思想可能是一個(gè)顛覆,當(dāng)然這也與鄭州市特定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的頂層設(shè)計(jì)思想邏輯密切相關(guān)。因此文章還將嘗試從多個(gè)角度研究,在現(xiàn)代韌性城市規(guī)劃理念下的鄭州市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的具體內(nèi)容,但受限于目前中國(guó)國(guó)內(nèi)關(guān)于韌性城市的理論建設(shè)實(shí)踐項(xiàng)目尚少,在很多地方也還停留于最頂層的理念建設(shè)層面上,但隨著我國(guó)官方釋放了關(guān)于建設(shè)“韌性城市”的重要信號(hào),我國(guó)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)又出臺(tái)了《河南省鄭州市等地特大暴雨洪水災(zāi)后修復(fù)再生管理工作總體規(guī)劃》,鼓勵(lì)鄭州等有條件的城市先行先試,期待這些措施和經(jīng)驗(yàn)?zāi)苷嬲匕殉鞘惺姓O(shè)施變成城市對(duì)抗各類危機(jī)與災(zāi)難的生命線。