鄭汴洛城市群防災一體化研究

谷 溢 吳欣彥

（1.鄭州大學， 河南 鄭州 450001；2.鄭州科技學院， 河南 鄭州 450064）

1 防災一體化的社會發展背景

1.1 中原經濟區核心城市形成

在新型城鎮化背景下中原經濟區建立了以鄭汴都市區為中心，洛陽為副中心的“三圈、四帶，多中心、多層次”的“中原經濟區核心區”城市功能格局，城市新區和產業集聚區建設全面推進，城鎮化快速發展，城鎮化水平顯著提高，三個城市在2020年的發展定位具體內容見下表：

表格1 2020年鄭汴洛空間發展水平

綜上所述，中原經濟區核心區城市群正處于新型城鎮化的關鍵時期，城市空間體系初步形成，城市架構漸趨完善；鄭汴洛一體化處于融合期，規模進一步擴大，城市新區面積持續擴大且功能豐富、結構復雜。

1.2 核心城市群防災問題凸顯

“鄭汴洛”城市群的城市建成區作為城市的重點區域，人口稠密、建筑密集、經濟要素高度積聚，一方面有利于經濟要素高度融合，成為經濟發展重要的帶動因素；但另一方面，受制于河南十八億畝基本農田用地紅線的土地資源制約和農業大省的產業定位，也增加了災害的疊加風險和連鎖效應。

核心區城市空間快速發展的過程中傳統的城市安全問題加劇，同時還出現了諸多如空氣污染、疾病傳播擴散、公共安全事故增多等新型城市安全問題；而且由于城市核心區高強度積聚的物質空間形態，使其受災元素相對集中，受災方式復雜多樣且易形成次生災害等。各種自然、技術的安全風險具有災害種類多、擴散性強、危害涉及面廣、社會影響大等特點。

2 現有防災規劃的局限

三個城市目前的防災工作主要集中在一些傳統領域，從專項規劃和實操技術文本編制內容以及實施效果看，受制于技術手段、防災理念、經濟發達程度等條件制約，其防災效能存在著實施深度不夠和覆蓋廣度不足的局限。實施深度不夠主要表現為對防災功能的空間載體研究布局體或過于僵硬，無法適應快速發展的城市環境建設和建筑物建成空間發展；覆蓋廣度不足主要表現為對于城市新發展建成區和核心城市間的廣大中小城鎮缺乏相應的體系化覆蓋，導致防災僅僅局限于城市核心區、成為防災孤島，彼此孤立不能成為聯動的有機體系。

3 對潛在城市災害規劃儲備空白

城市空間潛在的安全威脅主要為：1.由城市基礎設施差，而建筑密度和高度不斷增大，配套安全設施建設滯后，滿足不了日益加速的城市化的需要。2.由城市人口的急速擴增，造成城市人口過于聚集導致密度太大，疾病更易傳播；外來人口增多，人口異質性增強，從而導致各種社會沖突。3城市密度增大促使產業高度集中、交通擁擠、污物不能及時處理，造成環境嚴重污染，生態環境惡化。4.城市日趨區域化發展，而相關的協調性安全規劃缺失。

3.1 建立一體化防災的現實意義

1.應對區域城市災害

城市災害并不孤立的出現在某個單一城市，城市災害具有傳導、擴散甚至加深的傳播特性，這是因為某一區域內的大量城市個體具有相似的氣候特點、地理地貌、產業結構乃至人口構成，同時面對鄭汴洛城市群城鎮化率較低，整體影響規模較小，中心城市輻射能力較弱，城市群結構不合理、內聚力不強，產業結構不合理、緊密度較低，且城市出于快速發展時期，城市規模急速擴大的現實因素，一體化的城市防災體系將有助于從更加宏觀和整體的角度提升整個地區的防災抗災能力，對于中部其他城市的城市防災實踐也有著重要的借鑒意義。

2.提高整體抗災能力

核心城市中除鄭州市具有相對完善的城市防災應對機制外，其它城市缺乏相關的城市安全規范；從整體上往往局限于單個城市，沒有形成城市防災實踐的聯動，相關規范缺失、安全機制的不健全、對風險的評估能力的不足。提升區域性的整體城市防災能力是面對未來城市動態化、復雜化、系統化、多元化、聯系化防災問題有效應對，能夠在城市群與區域經濟的發展中解決問題，確保城市的正常發展。通過協調與聯合，可實現對于共同城市災害的聯動響應機制，打破行政邊界局限進而從根源或者更大范圍內對城市災害的致災因子以及孕災機制進行消解，這樣將會大大提升防災效能，提升區域整體抗災能力。

3.提高防抗災資源效率

應對城市災害需要消耗大量的城市資源，這其中包括空間、時間、人力、財力、城市公共服務設施、市政基礎設施等。傳統基于單一城市的個體防災對于需要消耗大量城市資源的短時重特大城市災害、持續性低強度災害等很難做到抗災峰值能力達標或者持續性達標，這時基于區域內的一體化防災體系將會發揮整體資源調動優勢保證重點地區、重點城市、重災區的防災抗災需求。同時，在正常狀態下，由于實現了防災資源的共享，可以大大降低城市維持適當防災能力成本，這將有助于彌補傳統城市防災下探能力和覆蓋廣度不足的短板。

3.2 構建防災一體化體系框架的要點

1.整體性

一體化防災體系的整體性是區別于傳統單一城市防災體系的重要特點。打破現有城市行政區劃對防災能力的限制，從區域層面整合防災資源、統一防災機制、打通防災效能的阻斷機制是保證整體性的核心思路。城市防災的整體性主要通過軟件和硬件兩個層面達成。軟件一體化主要是對于防災機制、防災策略和防災管控層面的協調和統一，從城市管理的頂層設計保證防災減災活動在城市早期實踐活動中的步調一致，降低各自為政帶來的防災能力破碎化和孤島化。

硬件一體化需要區域內城市在后續的空間營造、基礎設施建設以及防災功能布局等層面彼此呼應，其基本思路是 1.通過各自有重點的針對性建設實現互為補充的整體防災網絡，這樣通過共享資源可以極大降低城市的日常防災儲備維護所消耗的城市資源；2.聯通彼此防災空間體系、生命線系統以及其他基礎設施，建立多節點復合化防災網絡化，當災害對網絡上的部分節點造成破壞時其他節點仍然可以保持正常并通過一體化防災網絡對受損節點進行修復。

2.彈性

本文認為彈性是保證防災一體化結構在城市一系列結構和過程變化重組之前，所能夠吸收與化解變化的能力與程度的主要特點。彈性帶給一體化防災體系的優勢體現在4個領域，分別為：1.城市新陳代謝流——用來支撐城市功能的發揮、提升人類健康及生活質量；2.社會動力——包括人文關懷程度、人力資本形成和減緩社會不公力度；3.管治網絡——涉及社會學習、社會適應以及自組織能力；4.建設環境——包括城市形態的實體模式、它們之間的空間關系和相互作用。核心區城市群必須要在滿足區域發展需求的同時減少、弱化甚至吸收城市面臨的外來壓力和沖擊，因此為了提高反應及時性、減少資源消耗，城市需要創造可持續的產品和服務供應體系；同時，城市需要適度的冗余和低效，以增加城市的彈性，關鍵基礎設施的冗余，備用系統可填補被損毀的系統，來保證城市空間的安全性。

3.動態

城市災害系統是一個影響因素眾多、規模龐大、內部結構復雜的系統，同時又是一個多輸入、多輸出、多干擾、多時變的動態系統，內部存在多重反饋結構，是一個不斷產生、發展的過程，其顯著特征是具有高度的復雜性、非線性和不可逆性，是一個具有復雜結構和行為特征的開放和耗散體系。本研究試圖通過借助動力學原理并結合彈性理論，嘗試使災害破壞由陡降向緩降轉變并維持在一定風險水平，從而保證城市空間安全的風險可控和逐步平衡，其理論原理如圖1所示：

圖表 1彈性減災的災害系統的動力學原理示意

3.3 利用參數化實現一體化防災

參數化的研究邏輯和技術方法主要可以從以下幾個方面構建一體化的城市群防災系統：

1.城市空間彈性安全相關變量的關系分析

本研究綜合考慮相關城市空間彈性安全的各個影響因素。所涉及的變量模型關系，主要由城市空間信息、城市人工與自然環境中彈性因素、災變動力模型中的安全因子、城市空間彈性安全參數、基于參數化設計的城市綜合防災減災五個基本部分組成，箭頭代表五個基本部分之間的因果影響對應關系。這對災變動力學模型的選擇、設計、BIM參數化模型搭建等都起到重要支持。

2.參數化彈性安全設計流程與關鍵技術

參數化流程主要是指對城市空間彈性安全在空間形態信息模型平臺的各種參變量信息進行控制和邏輯關系的限制，以及信息提取與模型生成。本項目的城市群空間安全體系化所包含的復雜參數和變化要求，需要通過基于BIM參數化模型建立、API應用擴展界面等技術手段予以解決。因此針對動態彈性安全的城市群一體化防災安全目標，本研究通過BIM模型搭建、控制、參數提取、聯動、編輯、外部輸入和交互使用等技術途徑就此展開研究，如圖3所示。

圖表6 BIM參數化方法在課題中的應用方法

4 總結

在現有行政區劃為第一約束的城市管理思想指導下很難提出對城市防災有突破性的解決方案，本文結合實際科研立項提出了通過技術手段建立一體化防災體系，用防災效能輻射邊界替代行政邊界；用軟、硬件一體化構建城市群防災功能一體化。這是對當前區域城市群宏觀層面防災減災體系構建、防災理念更新的一次有益嘗試。