郑汴洛城市群防灾一体化研究

谷 溢 吴欣彦

（1.郑州大学， 河南 郑州 450001；2.郑州科技学院， 河南 郑州 450064）

1 防灾一体化的社会发展背景

1.1 中原经济区核心城市形成

在新型城镇化背景下中原经济区建立了以郑汴都市区为中心，洛阳为副中心的“三圈、四带，多中心、多层次”的“中原经济区核心区”城市功能格局，城市新区和产业集聚区建设全面推进，城镇化快速发展，城镇化水平显著提高，三个城市在2020年的发展定位具体内容见下表：

表格1 2020年郑汴洛空间发展水平

综上所述，中原经济区核心区城市群正处于新型城镇化的关键时期，城市空间体系初步形成，城市架构渐趋完善；郑汴洛一体化处于融合期，规模进一步扩大，城市新区面积持续扩大且功能丰富、结构复杂。

1.2 核心城市群防灾问题凸显

“郑汴洛”城市群的城市建成区作为城市的重点区域，人口稠密、建筑密集、经济要素高度积聚，一方面有利于经济要素高度融合，成为经济发展重要的带动因素；但另一方面，受制于河南十八亿亩基本农田用地红线的土地资源制约和农业大省的产业定位，也增加了灾害的叠加风险和连锁效应。

核心区城市空间快速发展的过程中传统的城市安全问题加剧，同时还出现了诸多如空气污染、疾病传播扩散、公共安全事故增多等新型城市安全问题；而且由于城市核心区高强度积聚的物质空间形态，使其受灾元素相对集中，受灾方式复杂多样且易形成次生灾害等。各种自然、技术的安全风险具有灾害种类多、扩散性强、危害涉及面广、社会影响大等特点。

2 现有防灾规划的局限

三个城市目前的防灾工作主要集中在一些传统领域，从专项规划和实操技术文本编制内容以及实施效果看，受制于技术手段、防灾理念、经济发达程度等条件制约，其防灾效能存在着实施深度不够和覆盖广度不足的局限。实施深度不够主要表现为对防灾功能的空间载体研究布局体或过于僵硬，无法适应快速发展的城市环境建设和建筑物建成空间发展；覆盖广度不足主要表现为对于城市新发展建成区和核心城市间的广大中小城镇缺乏相应的体系化覆盖，导致防灾仅仅局限于城市核心区、成为防灾孤岛，彼此孤立不能成为联动的有机体系。

3 对潜在城市灾害规划储备空白

城市空间潜在的安全威胁主要为：1.由城市基础设施差，而建筑密度和高度不断增大，配套安全设施建设滞后，满足不了日益加速的城市化的需要。2.由城市人口的急速扩增，造成城市人口过于聚集导致密度太大，疾病更易传播；外来人口增多，人口异质性增强，从而导致各种社会冲突。3城市密度增大促使产业高度集中、交通拥挤、污物不能及时处理，造成环境严重污染，生态环境恶化。4.城市日趋区域化发展，而相关的协调性安全规划缺失。

3.1 建立一体化防灾的现实意义

1.应对区域城市灾害

城市灾害并不孤立的出现在某个单一城市，城市灾害具有传导、扩散甚至加深的传播特性，这是因为某一区域内的大量城市个体具有相似的气候特点、地理地貌、产业结构乃至人口构成，同时面对郑汴洛城市群城镇化率较低，整体影响规模较小，中心城市辐射能力较弱，城市群结构不合理、内聚力不强，产业结构不合理、紧密度较低，且城市出于快速发展时期，城市规模急速扩大的现实因素，一体化的城市防灾体系将有助于从更加宏观和整体的角度提升整个地区的防灾抗灾能力，对于中部其他城市的城市防灾实践也有着重要的借鉴意义。

2.提高整体抗灾能力

核心城市中除郑州市具有相对完善的城市防灾应对机制外，其它城市缺乏相关的城市安全规范；从整体上往往局限于单个城市，没有形成城市防灾实践的联动，相关规范缺失、安全机制的不健全、对风险的评估能力的不足。提升区域性的整体城市防灾能力是面对未来城市动态化、复杂化、系统化、多元化、联系化防灾问题有效应对，能够在城市群与区域经济的发展中解决问题，确保城市的正常发展。通过协调与联合，可实现对于共同城市灾害的联动响应机制，打破行政边界局限进而从根源或者更大范围内对城市灾害的致灾因子以及孕灾机制进行消解，这样将会大大提升防灾效能，提升区域整体抗灾能力。

3.提高防抗灾资源效率

应对城市灾害需要消耗大量的城市资源，这其中包括空间、时间、人力、财力、城市公共服务设施、市政基础设施等。传统基于单一城市的个体防灾对于需要消耗大量城市资源的短时重特大城市灾害、持续性低强度灾害等很难做到抗灾峰值能力达标或者持续性达标，这时基于区域内的一体化防灾体系将会发挥整体资源调动优势保证重点地区、重点城市、重灾区的防灾抗灾需求。同时，在正常状态下，由于实现了防灾资源的共享，可以大大降低城市维持适当防灾能力成本，这将有助于弥补传统城市防灾下探能力和覆盖广度不足的短板。

3.2 构建防灾一体化体系框架的要点

1.整体性

一体化防灾体系的整体性是区别于传统单一城市防灾体系的重要特点。打破现有城市行政区划对防灾能力的限制，从区域层面整合防灾资源、统一防灾机制、打通防灾效能的阻断机制是保证整体性的核心思路。城市防灾的整体性主要通过软件和硬件两个层面达成。软件一体化主要是对于防灾机制、防灾策略和防灾管控层面的协调和统一，从城市管理的顶层设计保证防灾减灾活动在城市早期实践活动中的步调一致，降低各自为政带来的防灾能力破碎化和孤岛化。

硬件一体化需要区域内城市在后续的空间营造、基础设施建设以及防灾功能布局等层面彼此呼应，其基本思路是 1.通过各自有重点的针对性建设实现互为补充的整体防灾网络，这样通过共享资源可以极大降低城市的日常防灾储备维护所消耗的城市资源；2.联通彼此防灾空间体系、生命线系统以及其他基础设施，建立多节点复合化防灾网络化，当灾害对网络上的部分节点造成破坏时其他节点仍然可以保持正常并通过一体化防灾网络对受损节点进行修复。

2.弹性

本文认为弹性是保证防灾一体化结构在城市一系列结构和过程变化重组之前，所能够吸收与化解变化的能力与程度的主要特点。弹性带给一体化防灾体系的优势体现在4个领域，分别为：1.城市新陈代谢流——用来支撑城市功能的发挥、提升人类健康及生活质量；2.社会动力——包括人文关怀程度、人力资本形成和减缓社会不公力度；3.管治网络——涉及社会学习、社会适应以及自组织能力；4.建设环境——包括城市形态的实体模式、它们之间的空间关系和相互作用。核心区城市群必须要在满足区域发展需求的同时减少、弱化甚至吸收城市面临的外来压力和冲击，因此为了提高反应及时性、减少资源消耗，城市需要创造可持续的产品和服务供应体系；同时，城市需要适度的冗余和低效，以增加城市的弹性，关键基础设施的冗余，备用系统可填补被损毁的系统，来保证城市空间的安全性。

3.动态

城市灾害系统是一个影响因素众多、规模庞大、内部结构复杂的系统，同时又是一个多输入、多输出、多干扰、多时变的动态系统，内部存在多重反馈结构，是一个不断产生、发展的过程，其显著特征是具有高度的复杂性、非线性和不可逆性，是一个具有复杂结构和行为特征的开放和耗散体系。本研究试图通过借助动力学原理并结合弹性理论，尝试使灾害破坏由陡降向缓降转变并维持在一定风险水平，从而保证城市空间安全的风险可控和逐步平衡，其理论原理如图1所示：

图表 1弹性减灾的灾害系统的动力学原理示意

3.3 利用参数化实现一体化防灾

参数化的研究逻辑和技术方法主要可以从以下几个方面构建一体化的城市群防灾系统：

1.城市空间弹性安全相关变量的关系分析

本研究综合考虑相关城市空间弹性安全的各个影响因素。所涉及的变量模型关系，主要由城市空间信息、城市人工与自然环境中弹性因素、灾变动力模型中的安全因子、城市空间弹性安全参数、基于参数化设计的城市综合防灾减灾五个基本部分组成，箭头代表五个基本部分之间的因果影响对应关系。这对灾变动力学模型的选择、设计、BIM参数化模型搭建等都起到重要支持。

2.参数化弹性安全设计流程与关键技术

参数化流程主要是指对城市空间弹性安全在空间形态信息模型平台的各种参变量信息进行控制和逻辑关系的限制，以及信息提取与模型生成。本项目的城市群空间安全体系化所包含的复杂参数和变化要求，需要通过基于BIM参数化模型建立、API应用扩展界面等技术手段予以解决。因此针对动态弹性安全的城市群一体化防灾安全目标，本研究通过BIM模型搭建、控制、参数提取、联动、编辑、外部输入和交互使用等技术途径就此展开研究，如图3所示。

图表6 BIM参数化方法在课题中的应用方法

4 总结

在现有行政区划为第一约束的城市管理思想指导下很难提出对城市防灾有突破性的解决方案，本文结合实际科研立项提出了通过技术手段建立一体化防灾体系，用防灾效能辐射边界替代行政边界；用软、硬件一体化构建城市群防灾功能一体化。这是对当前区域城市群宏观层面防灾减灾体系构建、防灾理念更新的一次有益尝试。