环洞庭湖区中小城镇韧性评价体系建立及实证研究

汤 慧，彭林海

(1.湖南城市学院建筑与城市规划学院，湖南 益阳 413000；2.数字化城乡空间规划关键技术湖南省重点实验室，湖南 益阳 413000；3.湖南省城乡生态规划与修复工程技术研究中心，湖南 益阳 413000)

近年来，世界各地地震、洪涝、台风、森林火灾等自然灾害频发以及疾病传播、生态破坏、交通拥堵、周期性经济危机、全球变暖等新型城市灾害出现，使得城市发展和人民生活受到众多因素的冲击，人类的生存受到了严峻的挑战.城市空间和人口分布的密集化、城市社会组织和矛盾的复合化以及经济结构的多元化，都使得城市所面临的不确定性和未知风险空前复杂，潜在影响和可能的灾难性后果愈发显著[1].而我国大多数地区又正处于快速城镇化阶段，城市功能不断聚集，其内在结构的复杂性也在不断增长，各区域城市发展不均衡，绝大多数地区的中小城镇现阶段并没有形成完善的城市结构体系来应对不断复杂的灾害的冲击.为了使城市在面临各种扰动和冲击时具有一定的抵御能力和适应能力，同时又能迅速从中学习、恢复并找到进一步发展的契机，韧性城市(Resilience city)这一概念被提出，成为近年来城市规划和相关领域的研究热点.

2019年，我国自然灾害以洪涝、台风、干旱、地震、地质灾害为主，森林草原火灾和风雹、低温冷冻、雪灾等灾害也有不同程度发生.全年各种自然灾害共造成1.3亿人次受灾，直接经济损失3 270.9亿元[2].2020年春节期间，新冠肺炎疫情对国家经济造成了巨大损失，城市系统遭受到不同程度的破坏，人们的生活也受到巨大影响.世界卫生组织WHO将其列为国际突发公共卫生事件，新冠肺炎疫情冲击着世界各地的每一个城市，为了使城市有效抵御自然灾害危机和新型城市危机，韧性城市建设迫在眉睫.

2005年韧性城市联盟针对城市抵御灾害的能力提出了韧性城市一词.2010年3月首届防灾减灾市长峰会上，联合国减灾战略署发起“让城市更具韧性”运动，并确定了“让城市更具韧性十大指标体系”.2015年以来，我国先后启动了30个国家级海绵城市试点、28个气候适应型城市试点建设，四川德阳、浙江义乌、浙江海盐、湖北黄石等城市也入选“全球100个韧性城市”项目.2017年国家地震局提出《国家地震科技创新计划》的四大计划中，“韧性城乡”计划也是其中之一，这是我国从国家层面提出的第一个韧性城市建设计划.

1 韧性城市概念及研究进展

1.1 韧性城市概念

韧性(resilience)一词来源于拉丁语“Resilio”，本意为“回复到原始状态”[1].自19世纪以来，关于韧性的概念经历了三个阶段，分别为工程韧性(一个系统具备恢复至平衡或者稳定的能力)、生态韧性(一个系统受到冲击不仅能恢复原始状态，还能形成新的平衡状态)和演进韧性(系统不仅追求平衡状态，并且是一种不断地适应、学习和创新的动态系统属性).将上述“韧性”的能力应用到城市规划中去，是广大城市规划与设计学者的目标.

韧性城市是指当灾害来临时，通过城市完善整体格局和持续的功能运行，可适应和化解这种灾害，基本维持相似的功能结构、系统，并能迅速实现灾后恢复.韧性城市既表现为隐性城市问题的自我调整和优化能力，也表现为对突发自然灾害的抵御和自我修复水平.因而韧性城市也将灾害视为提升自身系统韧性的机遇，而非单纯的防御.[3]

1.2 国外研究进展

国外针对有关韧性城市的研究开展较早，并且理论研究及实践案例也较丰富.2001年，纽约市提出“规划纽约2030(Plan NYC 2030)”计划，是纽约市迈向可持续化未来城市的战略核心.2013年，美国纽约市长发布《一个更强大、更具韧性的纽约》政府报告，旨在通过提高城市基础设施水平和建筑韧性来使城市在面对灾害时更具韧性.2015年，伦敦市提出《伦敦规划》，其中具体的六个规划发展愿景，均与韧性城市理念相吻合.2016年，ISO/TC 268在联合国减灾署的支持下，启动ISO 37 123韧性城市指标的研制工作.2019年12月ISO/DIS 37 123发布，其中明确提出了“韧性城市”的定义，即“面对冲击和压力，能够做好准备、恢复和适应的城市”，并确定了“韧性城市”的特征.美国学者杰克·埃亨[4]讨论了韧性理论在城市环境中的应用，并提出了一套建立城市韧性能力的策略；戴维·戈德沙尔克[5]以美国为例从自然灾害和恐怖袭击的角度，提出了一个综合的城市减灾策略,旨在创建韧性城市来抵御这两类威胁.

1.3 国内研究进展

国际对韧性城市研究的关注度不断提高，我国的研究学者也在不断开展相关研究，最初以相关理论研究为主，近几年越来越多学者开始关注韧性城市评价体系、评价方法的建立以及韧性城市建设方面的研究.理论方面国内学者邵亦文等[1]，通过对韧性城市相关国际文献总结，比较了三种韧性认知角度的区别，阐述了韧性城市研究的内容框架，提出了韧性城市的特征和评价标准.郑艳[6]采用取象比类方法分析人体生命系统与城市社会—生态复合系统之间的内在联系，指出《黄帝内经》的中医思维可为我国韧性城市建设的理念与方法提供借鉴.随着韧性城市理论方面研究的不断完善，国内学者的研究方法和方向也愈加丰富，郑永强[7]以广东省为对象，通过逼近理想解排序法(TOPSIS)的评估模型，从城市抵抗力、恢复力、适应力三大属性出发，对广东省各城市在台风情境下城市韧性进行评估和排序；孙阳等[8]从社会生态系统视角采用GIS空间分析与叠加功能的方法，从生态环境、市政设施、经济和社会发展4方面对长三角区域城市韧性度进行了评估.孙鸿鹄等[9]从居民活动视角对南京市主城区城市雾霾灾害韧性进行评估分析.

1.4 研究意义

提高城市韧性首先得从城市现阶段韧性度评估开始，并以此为城市相关建设、规划和发展提供依据，根据评估结果找出当下城市发展的不足提出有针对性的建设意见.因此，构建城市韧性评价体系对城市韧性的发展尤为重要，但纵观以上研究，尽管研究基础都是基于建立评价体系后对城市韧性进行评估，但是不同评价体系研究的角度不同、区域背景不同、内容不同，目前仍难以建立一种能够科学、全面评估我国不同区域城市韧性水平的评价体系.

针对环洞庭湖区的区域生态环境，为了系统、动态以及全面评价该区域中小城镇城市韧性水平.本文基于环洞庭湖区这一特殊区域，针对该区域周边与其联系紧密的中小城镇，充分考虑当地特殊的自然气候环境以及复杂的城市系统，结合区域基本情况来建立韧性评价指标体系.通过该评价体系对环洞庭湖区中小城镇进行城市韧性评价，找出该区域中小城镇当下城市发展建设存在的问题，并提出未来城市韧性建设的对策建议.

2 研究区域界定

环洞庭湖区，位于长江中游以南，湖南省北部，以洞庭湖为核心，向东、南、西三周过渡为河湖冲积平原、环湖丘陵岗地、低山，为一碟形盆地.在行政区划上，包括岳阳、华容、湘阴、南县、安乡、汉寿、澧县、临澧、桃源9县，临湘、沅江、汨罗、津市4县级市，以及岳阳市的岳阳楼区、君山区、云溪区，长沙的望城、益阳市的资阳、赫山，常德市的武陵、鼎城7区，共计21个县市区，此外还涉及湖北省的松滋、公安、石首等县市.

为了研究方便，以湖泊水域和湿地保护区的分布为特征，将洞庭湖区域分划为核心区、边缘区和外围区三大圈层[10].本文选取核心区作为研究范围，具体包括岳阳县、华容县、湘阴县、南县、安乡县、汉寿县、沅江市、汨罗市8个县市.

3 评价方法与步骤

3.1 评价指标体系确定

结合我国已有的韧性城市建设实践经验以及参考国内外相关文献，将环洞庭湖区韧性城市评价体系分为工程韧性、经济韧性、社会韧性、环境韧性四个方面，并充分考虑环洞庭湖区中小城镇的基本情况和主要灾害相关程度确定完整的指标体系.该评估指标体系分为3级：1级指标为城市韧性；2级指标为工程韧性、环境韧性、社会韧性、经济韧性；3级指标为反应2级指标的因子，共计28项(表1).其中3级指标的选取参考了《湖南统计年鉴2018》《中国城市建设统计年鉴2017》《中国县城建设统计年鉴2017》.

工程韧性主要表现为城市拥有较为完善的基础设施，能够有效应对洞庭湖区的一般性自然灾害，降低城市受灾损失.具体指标包括：水库数量、防洪堤长度、人均拥有道路面积、排水管道长度、人均拥有道路面积、建成区排水管道密度、建成区路网密度.

经济韧性是指城市在灾前是否有充足减灾支出，灾后城市的经济水平是否有快速恢复和重建的能力，经济能力越好抵抗和恢复能力越强.具体指标包括：一般公共预算支出、人均可支配收入、地区生产总值、恩格尔系数、人均GDP、市政公用设施建设固定资产投资.

社会韧性指当地城市社区或社会团体在面对自然灾害时是否具备一定的抵抗能力，社会资本和居民素质对韧性城市的建设也起着显著的作用.具体指标包括：总人口数、中等学校在校学生数、城市化水平、地方卫生床位数、城市公共管理与公共服务用地面积、人口密度、人均生活用水量.

环境韧性主要体现在城市的生态系统的多样性与稳定性，与洞庭湖区特殊区域环境保持协调平衡，使得城市能够有效适应地区环境变化以及自然灾害的侵扰.具体指标包括：城市建成区绿化率、城市公园绿地面积、污水处理量、生活垃圾无害化处理率、有效灌溉面积、建成区面积、绿地与广场用地、人均公园绿地面积.

表1 环洞庭湖区中小城镇韧性评估指标体系

3.2 评价模型建立

城市韧性是一个综合且相对的概念，进行城市韧性的评估涉及城市工程、经济、社会、环境四个维度，城市韧性的强弱是相对城市过去某一时段或某一特殊区域城市而言的.因此笔者采用层次分析法确定指标权重，邀请专家比较各层指标重要性，建立判断矩阵和统计计算调查问卷结果，通过定性与定量相结合的方法，确定各2级指标及3级指标的权重(表2).

为确保评估结果的准确性及客观性，笔者选取客观性较强的TOPSIS法进行分析计算并与Kullback-Leibler(KL)距离公式相结合，构建适用于环洞庭湖区中小城镇的城市韧性KL-TOPSIS综合评估计算模型，该模型计算共分六个步骤.城市韧性评估结果用贴合度表示，其取值范围为0～1.当计算结果越接近1时，则越贴近正理想点，表明韧性水平越高；当结果越接近0时，则越贴近负理想点，表明韧性水平越低.KL-TOPSIS的具体算法步骤如下：

表2 各级指标权重

①用向量规范化的方法求得规范决策矩阵，设多属性决策问题的决策矩阵A=(aij)m×n，规范化决策矩阵B=(bij)m×n，其中

(1)

②构成加权规范阵C=(cij)m×n.设由决策人给定各属性的权重向量为w=[w1,w2,…wn]T,则

cij=wj·bij,i=1,2,…m，j=1,2,…，n

(2)

j=1,2，…，n

j=1,2，…，n，

(3)

④计算各方案到正理想解和负理想解的kl距离.备选方案di到正理想解的距离为：

i=1,2,…,m

(4)

备选方案di到负理想解的距离为：

i=1,2,…,m

(5)

⑤计算各方案的排队指标值(综合评价指数)，即

(6)

(7)

4 评估结果及分析

根据上述区域分划，笔者选取了环洞庭湖区核心区的八个中小城镇，并通过构建的韧性城市评价体系模型计算得出选取的中小城镇的城市韧性评估结果，见表3.

表3 环洞庭湖区中小城镇的城市韧性评估结果

通过计算得出了八个中小城镇在韧性城市四个不同方面的得分情况以及综合得分情况.

计算结果显示，岳阳县、汉寿县、湘阴县韧性得分最高分别为0.741 7、0.687 5、0.592 3，这三个城镇在工程韧性得分都较高，但在其他三个方面的韧性水平各有所长，总体来说这些中小城镇在面对灾害和危机时城市韧性能力较强；汨罗市、华容县和沅江市其次，综合来说城市目前发展较为均衡，但分别在经济韧性、环境韧性和工程韧性方面的韧性城市建设有所欠缺.华容县和沅江市由于处于环洞庭湖区核心区较中心位置，早期生态环境破坏较严重，所以在环境和工程韧性方面建设较落后，影响了城市现阶段韧性城市评分；安乡县、南县城市韧性得分偏低，需重点关注城市韧性建设，尤其是工程韧性方面，良好的工程韧性建设意味着城市在面对灾害直接冲击时具有良好的抵抗适应能力.

工程韧性方面，计算结果显示岳阳县工程韧性得分最高，为0.82；汨罗、汉寿其次，在0.7左右；湘阴县、华容县居于中等水平；石首市、沅江市、南县、安乡得分较低.城市在面对洪涝灾害冲击时，市政防洪排水设施需要承受一定的压力，面对干旱灾害时又需要城市拥有一定的日常蓄水能力以满足居民生活和农田灌溉需求，因此提升城市蓄水和排洪能力来增强工程韧性系统的冗余度和灵活性是沅江市、南县以及安乡县当下韧性城市建设需要关注的方面.但同时城市的基础设施都有一定的使用寿命和有效使用的需求，尤其是环洞庭湖区这种灾害较频繁、复杂的地区，城市应该及时关注基础设施的老化、抗灾防线和建筑物是否被破坏、存在的漏洞等情况，及时对城市的基础设施进行更新、维护.

环境韧性结果显示，安乡县环境韧性得分高于其他城市，因为安乡县在公园绿地面积、绿化覆盖率等指标数据上处于领先地位.足够的公园绿地面积能帮助城市拥有良好的蓄水能力，并且能够有效提高城市气候质量，可实现雨水资源的循环利用，提高城市对雨洪灾害的适应能力；湘阴县在八个县市中环境韧性水平处于中等；岳阳县在该方面得分较低.城市在环境韧性方面需加强对生态系统保护和修复工程的关注度，积极构建生态多样性保护网络，积极对被破坏的环境进行补偿、修补工作.

从社会韧性得分情况来看，汉寿县得分最高，安乡县、湘阴县、汨罗市处于中等水平，其余县市则得分较低.反映了在社会发展水平和居民素质较一般的地区，人们对灾害的认识、预防意识较低，灾害后的重建能力也相对较弱，可通过促进多元参与、联合防控来增强社会抗击灾难和自救互助的能力.同时在发生危机和灾害时，城市的医疗机构和公共服务部门需要有足够的应对和容纳能力，城市社会系统才具有韧性和恢复能力.

经济韧性方面，选取的城市中多数得分结果良好，但汨罗市在该方面得分水平较低.强大而稳定的经济是一个城市发展的动力，经济韧性得分较高的城市，说明该地区注重经济的发展和城市公共服务设施、基础设施的投入，因此城市完善的服务设施和基础设施以及强大的经济水平，不仅让城市能够很好应对自然灾害和城市危机冲击，也有利于城市追求长期繁荣稳定的局面.加强经济韧性指标建设是汨罗市需要注重的方面.

5 结论

5.1 灾前识别，临灾预警，灾后恢复，统筹兼顾提升城市韧性

社会、城市和自然之间的风险矛盾交织并存，不同的城市存在不同的韧性短板，同一个城市的不同地区又存在不同的灾害漏洞.环洞庭湖区存在风险源多、危害性大、生态破坏严重以及新城市建设带来的一系列安全隐患，需统筹兼顾围绕灾前识别、临灾预警、灾后恢复打造一体化综合抗灾减灾体系，利用现代化技术以及大数据等新型技术，针对不同情况、不同地区以及不同灾害类型提供抗灾减灾服务系统.

5.2 城镇联合，区域合作，构建洞庭湖区韧性城市网

生态环境不是私人物品，保护生态不是一个城市的任务，韧性城市也不是一个城市的目标.同处于环洞庭湖区，共同享用同一块土地资源，面对同样的灾害冲击，环洞庭湖区的中小城镇应联合起来，不管是边缘区还是核心区都应该加强相互之间的区域合作、信息共享，构建韧性城市建设体系，走区域协同、综合防灾的道路.

5.3 多管齐下，刚柔并济，全面提升城市韧性能力

在国家层面，由于在韧性城市和城市防灾等方面的法规政策制定方面存在一定不足，在很大程度上使韧性城市建设目标难以实现，我们应继续加强韧性城市理论研究，推进相关法规政策实施，推进韧性城市建设.在城市规划设计方面，要积极吸取他国城市建设经验，建设有中国特色的符合我国基本国情的韧性城市，将韧性城市理念有机地融入城市规划建设中，在环洞庭湖这一区域，为提升城市韧性能力，该区域要加强建立信息化、全方位、多部门、多区域联合的应对机制，多管齐下，刚柔并济.