文/ 陳湘生 崔宏志 蘇棟 包小華

城市是人類文明發(fā)展的結(jié)晶。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程加速，人口逐步向城市集聚，城市規(guī)模越來越大。中國(guó)的城市規(guī)模劃分是以城區(qū)常住人口為統(tǒng)計(jì)口徑，將城市劃分為五類七檔，分別為：小城市（Ⅱ型小城市、Ⅰ型小城市）、中等城市、大城市（Ⅱ型大城市、Ⅰ型大城市）、特大城市和超大城市。截至2019 年初，我國(guó)的超大城市有北京、上海、廣州、深圳、重慶、成都、武漢；特大城市有天津、南京、鄭州、杭州、沈陽等。

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市逐漸向城市群或者都市圈的模式演化。城市群是若干城市在一定空間范圍內(nèi)的資源要素協(xié)同流動(dòng)與優(yōu)化配置的集合體系。我國(guó)著名城市規(guī)劃與城市群研究專家姚士謀在1998 年提出：城市群是指在特定區(qū)域內(nèi)具有相當(dāng)數(shù)量的不同性質(zhì)、類型和等級(jí)規(guī)模的城市，依托一定的自然環(huán)境條件，以一個(gè)或者兩個(gè)超大城市作為地區(qū)經(jīng)濟(jì)的核心，借助于現(xiàn)代化的交通工具和綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的通達(dá)性及發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生與發(fā)展著城市個(gè)體之間的內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)成的一個(gè)相對(duì)完整的城市集合體。

城市群具有經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)占優(yōu)勢(shì)，基礎(chǔ)設(shè)施回報(bào)率高，有利于土地高效集約利用，資源、能源利用率高等特點(diǎn)。我國(guó)目前有5個(gè)超大城市群，即沿著海岸線的：京津冀城市群（以首都北京為核心，包含14 個(gè)城市）、長(zhǎng)三角城市群（以上海、南京和杭州為中心，包含26 個(gè)城市）、粵港澳大灣區(qū)城市群（包含香港、澳門2個(gè)特別行政區(qū)和廣州、深圳等9 個(gè)城市），長(zhǎng)江沿線的長(zhǎng)江中游城市群（以武漢、長(zhǎng)沙、南昌為中心，包含31 個(gè)城市），以及西部的成渝城市群（以成都、重慶為中心，包含15 個(gè)城市）。可見，我國(guó)五大城市群具有沿海、沿江分布特點(diǎn)。五大城市群2018 年的基本情況如表1 所示。

超大城市（群）面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究表明，超大城市群的顯著特征是高密度性、網(wǎng)絡(luò)性、樞紐性和共生性。高密度性是指單位面積聚集了眾多人口且擁有優(yōu)質(zhì)的人力資本和物質(zhì)資本，從而具有較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出；網(wǎng)絡(luò)性是依托綜合交通、通信等基礎(chǔ)設(shè)施，加上文化、傳統(tǒng)等非物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，將功能節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)間人流、物流、資金流和信息流相互聯(lián)系起來；樞紐性是指參與和影響地域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、政治等各種活動(dòng)的重要力量，承擔(dān)著國(guó)家或區(qū)域內(nèi)外聯(lián)系的重要功能，具有較強(qiáng)的吸引力、輻射力和開放能力；共生性是指城市間空間結(jié)構(gòu)、功能分工、產(chǎn)業(yè)協(xié)作、環(huán)境保護(hù)、公共服務(wù)、政府管理等一系列相互影響關(guān)系。確保這種高密度性、網(wǎng)絡(luò)性、樞紐性和共生性的安全可靠性，事關(guān)超大城市群所有居民和財(cái)產(chǎn)的安危。根據(jù)國(guó)內(nèi)外城市群的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)超大城市群安全可靠影響最大的風(fēng)險(xiǎn)主要是地震、臺(tái)風(fēng)和突發(fā)事件。

表1 2018年5個(gè)主要城市群基本情況

地震

地震具有很強(qiáng)的不確定性，不同地域?qū)τ诘卣鹩绊懙某惺芰Σ煌５卣鸢l(fā)生在經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，其對(duì)經(jīng)濟(jì)和人員傷亡造成的影響就越大。我國(guó)的京津冀城市群、長(zhǎng)三角城市群以及粵港澳大灣區(qū)城市群都是每年GDP 十多萬億元人民幣的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如果發(fā)生地震，其對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響將異常顯著。

超大城市在濱海區(qū)域比較多，和普通城市不一樣，對(duì)于超大城市來說地震災(zāi)害容易引發(fā)次生災(zāi)害。超大城市群的地震災(zāi)害有突發(fā)性、復(fù)合性、嚴(yán)重性、擴(kuò)散性、持續(xù)性等特點(diǎn)，容易造成經(jīng)濟(jì)及人員損失巨大、重災(zāi)區(qū)集中、輕災(zāi)區(qū)廣泛、生命線系統(tǒng)薄弱等后果。

臺(tái)風(fēng)

臺(tái)風(fēng)災(zāi)害具有破壞性強(qiáng)和周期性的特點(diǎn)。灣區(qū)城市群座落在沿海地區(qū)、通常經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集，遭受臺(tái)風(fēng)后的人員/經(jīng)濟(jì)損失和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的程度成正比，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)、損失越大，且災(zāi)害損失趨勢(shì)逐年加劇。以粵港澳大灣區(qū)的城市群為例，據(jù)《2018 年粵港澳大灣區(qū)氣候監(jiān)測(cè)公報(bào)》顯示，臺(tái)風(fēng)是粵港澳大灣區(qū)主要的區(qū)域性災(zāi)害之一，臺(tái)風(fēng)期間累計(jì)降水量大、降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間久、暴雨范圍廣。大灣區(qū)城市群沿海經(jīng)濟(jì)程度越高，受臺(tái)風(fēng)影響、損害程度越嚴(yán)重。

世界四大灣區(qū)包括紐約灣區(qū)、舊金山灣區(qū)、東京灣區(qū)和粵港澳大灣區(qū)。自2000-2019 年近20 年間受臺(tái)風(fēng)襲擊最多的灣區(qū)是東京灣區(qū)，在20 年間受到了57 次臺(tái)風(fēng)侵襲。受臺(tái)風(fēng)侵襲最少的是舊金山灣區(qū)和紐約灣區(qū)，也各遭受29 次侵襲。粵港澳大灣區(qū)遭受了54 次臺(tái)風(fēng)侵襲。

突發(fā)事件

除地震、臺(tái)風(fēng)災(zāi)害之外，突發(fā)事件對(duì)超大城市（群）的影響也非常大。突發(fā)事件多數(shù)情況是人為造成的，其通常為小概率事件，具有突發(fā)性、復(fù)雜性、破壞性、持續(xù)性、緊迫性等特點(diǎn)。近年來，比較典型的突發(fā)事件包括美國(guó)“9·11”恐怖襲擊、東京地鐵沙林毒氣事件、日本福島核電站泄漏事件、紐約大停電、多倫多汽車連環(huán)相撞、天津港“8·12”特別重大火災(zāi)爆炸事故、2002 年中國(guó)北京和香港發(fā)生的SARS 疫情，以及2019 年年底2020年年初從武漢開始蔓延的新冠肺炎疫情等。超大城市形成后，城市的脆弱性變得異常顯著。

建設(shè)韌性城市的提出與發(fā)展

針對(duì)超大城市（群）面臨的這些主要的風(fēng)險(xiǎn)、問題，科學(xué)家工程和技術(shù)人員一直致力于如何解決這些問題，因此韌性城市這個(gè)概念就逐步被提出，并且相應(yīng)地研究得以持續(xù)發(fā)展。

韌性城市的提出

韌性的概念最早出現(xiàn)在工程領(lǐng)域，主要指系統(tǒng)恢復(fù)原狀的能力；后來出現(xiàn)在生態(tài)領(lǐng)域，是指系統(tǒng)恢復(fù)到原始平衡狀態(tài)或形成新平衡狀態(tài)的能力；再后來演進(jìn)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)、城市發(fā)展等領(lǐng)域，是指復(fù)雜的社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)為回應(yīng)壓力和限制條件而激發(fā)的一種變化、適應(yīng)和改變的能力。

韌性城市的提出基于韌性的概念，韌性城市指一個(gè)城市擁有足以容納、維持現(xiàn)今及未來社會(huì)（社會(huì)韌性）、經(jīng)濟(jì)（經(jīng)濟(jì)韌性）、環(huán)境（生態(tài)韌性）以及政府管理（組織韌性）發(fā)展所帶來的壓力的能力。

要建設(shè)韌性城市，首先基礎(chǔ)設(shè)施要有韌性防災(zāi)能力，能夠?qū)?zāi)害進(jìn)行快速反應(yīng)并且快速恢復(fù)；其次，對(duì)既有基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化和智慧運(yùn)維是實(shí)現(xiàn)韌性的先決條件，因此韌性基礎(chǔ)設(shè)施還要具備智慧運(yùn)維的能力。在韌性基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步建立韌性能源網(wǎng)絡(luò)、水務(wù)系統(tǒng)、交通網(wǎng)絡(luò)和建筑群落，最終實(shí)現(xiàn)社會(huì)穩(wěn)定、政府管理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和公共安全全面提升。圖1 為韌性城市內(nèi)涵、組成及目標(biāo)。

圖1 韌性城市內(nèi)涵、組成及目標(biāo)

韌性城市的發(fā)展

韌性城市的概念提出之后，隨著社會(huì)不斷向城市群發(fā)展，就有了韌性城市群的概念。在韌性城市群中，每個(gè)城市都有自己的能源、交通網(wǎng)絡(luò)以及建筑群落、通信網(wǎng)絡(luò)和水資源管理，它們既是彼此獨(dú)立同時(shí)又在一個(gè)系統(tǒng)中，增加系統(tǒng)冗余度，可以有效提升城市的韌性。

韌性城市（群）的優(yōu)勢(shì)包括：在能源方面，城市群可以采用燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能、水力發(fā)電等多種方式的組合發(fā)電方式；在交通網(wǎng)絡(luò)方面，城市群多樣化的公共交通選擇可最大程度提高運(yùn)力；在建筑群落方面，可利用自動(dòng)化管理系統(tǒng)控制供暖、制冷、照明以及應(yīng)急響應(yīng)；在水資源管理方面，可利用地下廢水管理系統(tǒng)網(wǎng)覆蓋所有基礎(chǔ)設(shè)施，并創(chuàng)建緩沖區(qū)，增強(qiáng)防洪能力。

安全韌性城市作為國(guó)際上解決城市安全問題的先進(jìn)理念，在我國(guó)也得到逐步推廣和應(yīng)用。2017 年《北京城市總體規(guī)劃（2016 年—2035年）》提出“加強(qiáng)城市防災(zāi)減災(zāi)能力，提高城市韌性”的明確要求；2018年1 月，《上海城市總體規(guī)劃》也明確提出“增加城市應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力和韌性”；2018 年11 月，中國(guó)災(zāi)害防御協(xié)會(huì)城鄉(xiāng)韌性與防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)委員會(huì)成立，同步推出《韌性城鄉(xiāng)科學(xué)計(jì)劃北京宣言（草案）》；2019年11 月，北京市地震局出臺(tái)《北京市地震安全韌性城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則》《北京市建筑工程地震安全韌性設(shè)計(jì)規(guī)范》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

北京的韌性城市規(guī)劃主要是加強(qiáng)城市防災(zāi)減災(zāi)能力，提高城市韌性。在《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035 年) 》中，首先把京津冀城市群進(jìn)行了定位，并對(duì)整個(gè)區(qū)域都進(jìn)行了規(guī)劃：西北部主要是生態(tài)區(qū)域，南部主要是功能區(qū)域，中部主要是濱海區(qū)域等。此外還重視生態(tài)方面的管控，增強(qiáng)城市對(duì)于氣候變化的適應(yīng)力，以及提高水安全的保障能力，提高了城市韌性。

實(shí)現(xiàn)超大韌性城市（群）的技術(shù)路徑

基礎(chǔ)設(shè)施面臨的風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策分析

對(duì)于不同災(zāi)害，增強(qiáng)韌性有不同的措施。對(duì)地震來說，發(fā)展地震預(yù)警系統(tǒng)、提高建筑結(jié)構(gòu)韌性均能增強(qiáng)韌性。雖然地震難以預(yù)測(cè)，但地震發(fā)生以后，縮短響應(yīng)時(shí)間對(duì)減少人員傷亡有巨大的幫助；另外，在建筑構(gòu)造方面，增強(qiáng)減震和隔震的技術(shù)，將韌性材料用在結(jié)構(gòu)上也可以提高建筑抗震韌性，保障人員財(cái)產(chǎn)安全。

對(duì)于臺(tái)風(fēng)來說，根據(jù)美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，主要應(yīng)對(duì)措施是在臺(tái)風(fēng)過境前加強(qiáng)宣傳，加強(qiáng)溝通，讓人們進(jìn)行躲災(zāi)；臺(tái)風(fēng)過境后對(duì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估，然后出具后續(xù)改善方案。

對(duì)于地下空間的災(zāi)害，可以建立地下施工安全管理體系、制定科學(xué)合理安全控制標(biāo)準(zhǔn)、采用信息化施工及動(dòng)態(tài)控制、智能識(shí)別技術(shù)辨別人為災(zāi)害等防護(hù)策略。

對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害，可以采取建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、完善城市地質(zhì)環(huán)境管理體系、一體化建設(shè)海綿城市群、建立環(huán)境友好型社會(huì)、學(xué)習(xí)先進(jìn)治理經(jīng)驗(yàn)等防護(hù)策略。

對(duì)于化工園區(qū)災(zāi)害，可以采納國(guó)外化工園區(qū)先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，如完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管體系、科學(xué)合理地規(guī)劃選址、嚴(yán)格安全過程管理以及公開透明的信息披露等管理措施。

對(duì)于極強(qiáng)傳染性病毒等突發(fā)事件，建立高效快速的反饋和決策機(jī)制、公開透明的信息快速披露機(jī)制、從城市群動(dòng)員到全民動(dòng)員機(jī)制、各種亟需資源調(diào)配和快速配置網(wǎng)絡(luò)、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指南等集成的科學(xué)高效管理體系。

全面實(shí)現(xiàn)上述措施，必須建立全域智能感知、基于大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)與智能管理體系。

實(shí)現(xiàn)超大韌性城市（群）的技術(shù)路徑

建設(shè)超大韌性城市的技術(shù)路徑主要是從基礎(chǔ)設(shè)施新材料、新結(jié)構(gòu)、新體系著手，它的具體要求是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施智能化、耦聯(lián)化、社會(huì)化。智能化是指災(zāi)害中新基礎(chǔ)設(shè)施智能反饋與快速恢復(fù)的能力；耦聯(lián)化是指各種災(zāi)害作用下多種新基礎(chǔ)設(shè)施的耦聯(lián)機(jī)制；社會(huì)化是指各種人類活動(dòng)對(duì)新基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)的影響程度。目前，在智能化的發(fā)展中，可以利用現(xiàn)在的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及5G 技術(shù)、AI 技術(shù)等進(jìn)行快速反饋。

2018 年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺X七虎院士提出，提高城市韌性最有效的技術(shù)途徑是向地下發(fā)展。這是由于地震時(shí)雖然地面建筑晃動(dòng)嚴(yán)重，但地質(zhì)體整體運(yùn)動(dòng)中，地下的基礎(chǔ)設(shè)施并沒有顯著被破壞。如果把生命線工程放在地下，比如變電站、通訊、電力、供水的管線放到地下管廊里，建設(shè)地下軌道交通系統(tǒng)，平時(shí)可以減緩地面的負(fù)荷，有災(zāi)難發(fā)生的時(shí)候還可以作為避難場(chǎng)所。如地下水庫可以減少地面上水庫對(duì)城市面積的占用，發(fā)生災(zāi)害后，地下水庫可以保證淡水資源。我國(guó)北京、上海、成都、深圳和雄安新區(qū)等城市在其最新版的城市規(guī)劃方案中都強(qiáng)調(diào)了促進(jìn)地下空間資源綜合開發(fā)利用，提高城市韌性。

分層規(guī)劃與開發(fā)是城市地下空間發(fā)展的原則和趨勢(shì)之一。圖2 為城市地下空間的分層開發(fā)示意圖。將軌道交通設(shè)施、城市生命線工程和避難場(chǎng)所放置在地下可以有效提高超大城市的韌性。

如圖2 所示，可對(duì)地下空間進(jìn)行以下分層規(guī)劃與開發(fā)：

淺層：

1 層為變電站：將變電站安裝在地下，不僅可以節(jié)約地上空間，通過占地面積較小的接入點(diǎn)進(jìn)行維修，在城市遭遇地震或臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害時(shí)，還可保護(hù)變電站不受到損壞。

2 層為地下行人通道：平時(shí)，地下人行通道可以幫助行人穿梭在建筑物之間或繁忙的街道中。在城市遭受災(zāi)害時(shí)，行人也可在地下通道間進(jìn)行通勤或避難。

圖2 地下空間的分層開發(fā)示意圖

3 層為綜合管廊：城市地下管廊可節(jié)省空間，且不容易受到外部環(huán)境的影響。建立地下綜合管廊可以釋放土地，減少維護(hù)對(duì)道路交通的中斷影響。地下綜合管廊里包含供水、電力、通訊等管線。在城市遭受災(zāi)害時(shí)，地下綜合管廊內(nèi)的管線等可以受到地下空間巖層等的天然保護(hù)。

4 層為廢物處理：在住宅區(qū)，可以使用氣動(dòng)廢物輸送系統(tǒng)通過地下管道的吸力將垃圾帶到集中式垃圾箱中心。通過地下垃圾集運(yùn)，垃圾工人無需手動(dòng)收集每個(gè)街區(qū)的廢物。提升城市運(yùn)輸廢物的能力。

中層：

5 層為公路和軌道交通網(wǎng)：將公路和軌道交通網(wǎng)（尤其是穿越建成區(qū)的公路和軌道交通）建于地下，可以減少噪音和灰塵對(duì)房屋的影響，在城市遭遇災(zāi)害時(shí)，還可保證交通不受影響。

深層：

6 層為深層隧道排污系統(tǒng)：將深層隧道排污系統(tǒng)建在地下，在重力作用下運(yùn)行的隧道網(wǎng)絡(luò)可將污水和廢水及時(shí)迅速運(yùn)輸?shù)郊惺剿厥諒S。

7 層為地下巖洞：地下巖洞可用于石化產(chǎn)品的存儲(chǔ)。不僅可以節(jié)約土地，而且當(dāng)城市遭受災(zāi)害時(shí)，不會(huì)因危險(xiǎn)品泄漏而對(duì)人們?cè)斐纱蠓秶鷤Α?/p>

8 層為地下倉儲(chǔ)：地下空間具有恒溫、恒濕、密閉、絕熱等特性，是很好的儲(chǔ)存空間。利用這一特點(diǎn)，可用來建設(shè)救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫，便于災(zāi)時(shí)物資的運(yùn)輸和使用。

9 層為地下水庫：將水資源儲(chǔ)存在地下水庫中。這樣不僅可以釋放地面水庫所占的城市面積，當(dāng)城市遭受到災(zāi)害時(shí)，還可以保證居民的淡水資源不受影響。

此外，建立超大城市內(nèi)部全域感知、大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)與高效快捷的智能管理體系，以及對(duì)應(yīng)的各級(jí)政府應(yīng)急處置和指揮系統(tǒng)，是超大城市群全域安全管理的重要手段。

總結(jié)與建議

目前，韌性城市群已經(jīng)逐步上升到國(guó)家戰(zhàn)略，建設(shè)韌性超大城市勢(shì)在必行。超大城市群基礎(chǔ)設(shè)施的韌性規(guī)劃設(shè)計(jì)（包括地下空間的開發(fā)利用，特別是生命線等重要基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)向地下）是支撐超大城市群的根基。此外，打造超大城市群空、海、地全覆蓋一體化的安全智能平臺(tái)，融合多部門的數(shù)據(jù)，充分利用全域感知、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段進(jìn)行分析，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做到事前預(yù)控決策，事中精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)，事后高效救援，是建設(shè)超大韌性城市群的重要內(nèi)涵。保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、提高人民幸福獲得感是建設(shè)超大韌性城市群的重要目標(biāo)。