沈哲沖 SHEN Zhe-chong

（北京工業(yè)大學城市建設(shè)學部，北京 100124）

0 引言

我國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，加之全球氣候變化多端，導致氣候災害日益嚴重。近年來，暴雨洪水頻發(fā)、城市內(nèi)澇嚴重，洪水災害作為我國主要災害之一，已經(jīng)嚴重威脅到人們的生命健康和財產(chǎn)安全。大城市熱島效應嚴重，中心城區(qū)極易成為強暴雨天氣的降水中心，“城市看?！爆F(xiàn)象頻頻發(fā)生，對于城市中心區(qū)的洪水治理行動迫在眉睫[1]。例如，2021 年7 月，發(fā)生在河南眾多城市的特大暴雨，其中鄭州、洛陽、新鄉(xiāng)等地都受到重創(chuàng)，鄭州處于降雨量最大的中心地帶，受災情況十分嚴重。在這場洪澇災害中受災農(nóng)作物面積達44209.7 公頃，直接損失達655 億元，轉(zhuǎn)移避險人數(shù)39 萬余，致使56 人遇難，5 人失聯(lián)。

韌性（resilience）最早由拉丁語“resilio”發(fā)源而來，是“恢復到原始狀態(tài)”的意思[2]。韌性理論與城市規(guī)劃、災害管理等學科的結(jié)合，促使城市安全防災減災的研究得到發(fā)展，從而誕生了城市韌性這一概念。城市韌性是指城市為了保證居民，尤其是窮人和弱勢群體的生活和工作不管受到什么樣的慢性壓力和急性沖擊都能夠在城市中得以生存和繁榮，強調(diào)城市應對外部擾動的適應學習能力，旨在提高城市自身的“恢復能力”和“承受災害能力”[3]。

街區(qū)（英語對應詞：city block、urban block 或block）是一座城市的重要組成部分，是與人們生活、工作聯(lián)系密切的較小區(qū)域。街區(qū)是四周都由街道圍合而成的最小區(qū)域，其內(nèi)部包含道路、建筑物、綠地等基本設(shè)施。近年來城市化發(fā)展迅速，人們將更多目光集中在城市中心區(qū)和大型公共服務設(shè)施的建設(shè)上，而忽視增強城市街區(qū)、提高街區(qū)韌性的重要作用[4]。國家印發(fā)的《中共中央國務院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，其中強調(diào)原則上不再建設(shè)封閉小區(qū)，鼓勵街區(qū)制新型住宅的建設(shè)，從而解決交通布局等問題，更體現(xiàn)了土地節(jié)約利用[5]。

研究城市街區(qū)韌性的重要性不言而喻。但目前，關(guān)于街區(qū)韌性的研究缺少地塊層面、空間層面等較為整體性的評估，缺少洪水災害影響下的街區(qū)韌性測度框架與指標，因此，本文針對洪水災害構(gòu)建街區(qū)空間韌性指標，以供后期研究使用。

1 相關(guān)概念

1.1 洪水與洪水災害

洪水是自然界存在的一種正?，F(xiàn)象，當江、河、湖、海中容納的水體總量急速增加，不斷上漲的水位遠超正常水位時就產(chǎn)生了洪水。并不是所有的洪水都稱為災害，只有當它波及到人類生活區(qū)域，對人類生命財產(chǎn)帶來威脅、對社會環(huán)境帶來破壞時，才稱其為洪水災害。洪水災害本質(zhì)上是自然界的洪水與人類社會共同作用的產(chǎn)物，也就是說無論程度多高的洪水發(fā)生在荒無人煙之地時，沒有對人類社會造成危害，就不是洪水災害；反之，程度非常輕微的洪水對人類生活環(huán)境帶來損失，就稱其為洪水災害[6]。

1.2 洪水災害系統(tǒng)的形成機制

洪水災害的形成必須具備3 個基本條件：①致災因子：促使洪水發(fā)生的因素。②孕災環(huán)境：為洪水形成提供環(huán)境。③承災體：會致使人類生命財產(chǎn)安全受損的區(qū)域或物質(zhì)[7]。洪水災害是由致災因子在一定的孕災環(huán)境下，作用于承災體形成的，是三者綜合作用的產(chǎn)物。洪水災害的危害包括人員傷亡、農(nóng)作物受災狀況、工廠企業(yè)的直接間接損失、建筑破壞度和城市基礎(chǔ)設(shè)施的損害等等。洪水災害形成時，致災因子、孕災環(huán)境和承災體之間的作用機理如圖1 所示。

圖1 洪水災害系統(tǒng)的形成機制（作者自繪）

2 洪水災害韌性研究現(xiàn)狀

2.1 國外應對洪水災害的城市韌性實踐計劃

國外在制定和實施韌性城市計劃上走在前沿，表1 描述了一些國外的實施韌性計劃代表城市的詳細舉措，這些城市韌性實踐計劃的風險對象中包括洪水，例如，在芝加哥的韌性城市開展計劃中有專門針對洪水災害增加城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施投資，降低洪澇危險性，建立更可持續(xù)的社區(qū)，在英國倫敦的韌性計劃中有專門針對洪水風險制定了增加公園和綠化面積的計劃。

表1 國外城市韌性實施計劃[8]

2.2 國內(nèi)應對洪水災害的城市韌性實施計劃

我國韌性城市的開展日漸增多，而最開始的三座代表城市為成都、黃石和德陽市。其中黃石市和德陽市的規(guī)劃建設(shè)中重點治理的災害風險包括洪水災害。表2 詳細列舉了國內(nèi)4 座韌性城市的實踐計劃。

表2 國內(nèi)城市韌性實施計劃[9]

3 洪水影響下街區(qū)韌性評估框架構(gòu)建

3.1 洪水情景下街區(qū)韌性維度模型構(gòu)建

①本體健壯性維度：健壯性又稱魯棒性，健壯性原是指軟件對于規(guī)范要求以外的輸入情況的處理能力。這里的本體健壯性指街區(qū)自身要素面對洪水來臨時的應對與恢復能力。②空間維度：空間維度是指在街區(qū)空間層面提出的針對洪水災害的對策，其貫穿洪水發(fā)生時和發(fā)生后的全過程。③時間維度：街區(qū)韌性設(shè)計的時間維度和空間維度同等重要，注重韌性理念下時間與空間的相互統(tǒng)籌，時刻遵循“空間換時間，設(shè)施換生命”的原則[10]。④功能滿足維度：指在發(fā)生洪水后，街區(qū)功能性質(zhì)是否能快速恢復使用，發(fā)揮自身功能性的能力[11]。

3.2 街區(qū)空間韌性系統(tǒng)指標描述

3.2.1 本體健壯性維度指標

①地塊高程。城市在地勢方面的選址是自身防洪澇的重要環(huán)節(jié)，街區(qū)中高程較高區(qū)域有較強的防洪能力，反之，街區(qū)低洼處易發(fā)生洪澇風險。

②建筑（平均年代、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)）。街區(qū)建筑的平均年代、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等性能在一定程度上反應了街區(qū)本體對洪水災害的抵抗能力，良好的建筑性能可以降低經(jīng)濟損失，保護居民的生命財產(chǎn)安全。

③建筑立面開洞率。本文的建筑立面開洞率指建筑首層的開洞率，在急速洪水來臨時，建筑立面開洞率會起到一定的分流作用，降低洪水的徑流速度，但過高的開洞率會增加對居民生命財產(chǎn)的威脅。

3.2.2 時空維度指標

因時間與空間具有強關(guān)聯(lián)性，二者無法明確區(qū)分開來，故將時間維度與空間維度聯(lián)合考慮，統(tǒng)一歸為時空維度指標。

①容積率。容積率表征地塊土地利用的開發(fā)強度，在街區(qū)尺度下為街區(qū)總建筑面積與街區(qū)總面積的比值。該指標反應街區(qū)建筑的密集成度，較高容積率會讓街區(qū)處于洪澇高風險。

②綠地率。綠地率是指街區(qū)用地范圍內(nèi)各類綠地的總和與街區(qū)用地的比率，主要包括公共綠地、宅旁綠地、配套公建所屬綠地和道路綠地等[12]。該指標主要反應街區(qū)的滲水能力。

③建筑密度。建筑密度表征街區(qū)內(nèi)建筑基底面積與街區(qū)總面積的占比狀況。該指標反應街區(qū)建筑的開發(fā)程度，建筑密度過高的街區(qū)洪澇風險高。

④道路網(wǎng)密度。道路網(wǎng)密度是街區(qū)范圍內(nèi)由不同功能、等級、區(qū)位的道路，以一定的密度和適當?shù)男问浇M成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。道路網(wǎng)密度反應街區(qū)的容水能力。

3.2.3 功能滿足維度指標

①水體占比。水體占比表征街區(qū)內(nèi)水體面積與街區(qū)總面積的占比狀況，它主要反應街區(qū)的滯、蓄水能力。

②不透水面占比。不透水面占比表征街區(qū)內(nèi)不透水面面積與街區(qū)總面積的占比狀況，它主要反應街區(qū)整體下墊面的滲水能力。

③下滲率。下滲率指降雨或灌溉水進入非飽和土壤的垂直入滲的速度。以單位時間通過單位面積的水量表示,即mm/min 或mm/h。影響下滲率的因素包括綠地的植被類型、植物密度、土壤性質(zhì)、地面坡度和下墊面的材質(zhì)等。

3.3 街區(qū)空間韌性系統(tǒng)指標體系

根據(jù)城市街區(qū)空間韌性的三個維度，即本體健壯性維度、時空維度和功能滿足維度，現(xiàn)構(gòu)建指標體系如表3。

表3 街區(qū)空間韌性指標體系

3.4 指標可視化案例展示

選取天津主城區(qū)范圍內(nèi)的37 個街區(qū)進行時空維度下的街區(qū)空間韌性指標可視化展示，根據(jù)時空維度的指標公式，在Arcgis 軟件中進行計算，導出時空維度下的各項指標可視化圖片（圖2）。

圖2 時空維度下天津街區(qū)空間韌性指標可視化分布圖（作者自繪）

在Arcgis 中用自然斷點法將各項指標數(shù)值從I 級到IV 級分為4 類，各項指標數(shù)值依次降低，各類街區(qū)的色塊顏色也依次減弱。從可視化圖形中可清晰明了地看出各街區(qū)空間韌性指標的分布情況，從而直觀地分析比較出街區(qū)的洪澇韌性能力，例如根據(jù)建筑密度、容積率指標可看出街區(qū)內(nèi)建筑開發(fā)強度和土地利用強度，處于I 級的街區(qū)內(nèi)部建筑物和土地利用等方面負荷嚴重，街區(qū)韌性相對較低；根據(jù)綠地率可比較各街區(qū)的生態(tài)韌性，顏色較深街區(qū)有較高應對洪水災害的空間韌性能力；路網(wǎng)密度是反應地上容水能力和地下排水能力的指標，較高的路網(wǎng)密度，反應街區(qū)的空間韌性能力較高。因此，將街區(qū)空間韌性指標進行可視化處理，可為城市街區(qū)空間韌性評估結(jié)果后的規(guī)劃策略提出，提供更多的現(xiàn)實依據(jù)和參考。

4 結(jié)論

本文從城市街區(qū)空間韌性的三個維度，即本體健壯性維度、時空維度和功能滿足維度的角度出發(fā)，結(jié)合城市街區(qū)特點，較為全面科學的建立了城市街區(qū)空間韌性指標體系，但也存在一些不足，比如有些指標的數(shù)據(jù)獲取可能較困難，還有些指標需要找尋方法進行定量的描述?？傮w來說，這套指標體系仍有利于進行洪水災害下城市街區(qū)的空間韌性評估，再結(jié)合街區(qū)韌性指標可視化方法的案例展示，旨在為今后城市洪水災害韌性評估的策略改進提供理論基礎(chǔ)和參考借鑒。