城市系統災害恢復力研究綜述

劉 潔， 譚憲宇， 石振武

(東北林業大學土木工程學院， 哈爾濱 150040)

伴隨著全球飛速的城市化進程及人口、資源與環境矛盾的日益加深，中國作為全球范圍內遭受自然災害侵襲最為頻繁的國家，全國許多城市正逐漸成為自然災害爆發的重災區。而城市作為政治、經濟、文化活動的中心，提供了大量的就業機會，具有人口集中、建筑物密集以及各類基礎設施互聯互通等特點，這些特點在使得城市得以正常運行且更宜居的同時也增加了其在面對災害時的易損性，在各類災害下，不同城市所遭受的損失和恢復程度不盡相同。“恢復力”(resilience)概念拓展了防災減災建設和城市可持續發展的新視野。若一個城市系統具備恢復力，首先表現為對災害具有足夠的抵抗性，并且在災害過后，系統可以迅速地恢復正常水平，保持持續運轉的能力，再者在總結災害經驗的基礎上提升自身應對不可預測災害的水平。因此，思考相關問題，具有恢復力的城市應該具備哪些特征，中國應該如何建設具有恢復力的城市，對于提高中國政府的公共管理效能和城市應急能力具有很大的現實意義。

在此背景下，災害恢復力被認為是實施可持續發展的重要途徑之一，已被生態、環境災害和氣候變化等諸多領域予以共同關注和高度重視。不少發達國家和國際組織陸續推進災害恢復力的研究，將“城市恢復力”作為當今世界城市發展的主流方向。其作為一種基于生態系統理論所形成的城市安全管理理念，追求城市與外部突發災害事件之間的適應、共生為核心目標。城市恢復力強調城市安全威脅不在于風險來源、風險規模和破壞性后果，關鍵在于城市作為一個復雜的社會系統是否能夠利用和適應外部突發災害事件，并能夠通過自身的轉變實現與災害擾動的共生和動態平衡。因此，在查閱中外大量文獻的基礎上，對近幾年的研究成果進行分析歸納，從中梳理出城市恢復力的理論體系及公共管理和城市治理視角下的城市恢復力的研究發展趨勢和呈現出的新特點，并結合全球的實踐應用，探討城市恢復力理論及實踐的推廣在公共管理理念、方法和內容等方面帶來的變革，并以此為基礎發掘出中國城市恢復力建設的經驗。

1 災害恢復力概念

恢復力概念最早應用在力學范疇，意為材料在未斷裂或完全變形的情形下，由于受力發生形變而儲存勢能的能力。1973年，Holling[1]將恢復力引入生態學領域，來表示動態系統在受到干擾和變化后仍保持平衡的行為特征。在40年中，恢復力概念從力學擴展到生態學，再延伸到社會經濟及環境變化領域和災害學領域，研究領域不斷拓展。針對恢復力的研究，最初開始于工程領域，其被定義為系統對擾動的抵抗力和系統恢復平衡的速度。之后1973年，Holling將恢復力引入生態研究，將其定義為“...衡量系統的持續性及其吸收變化和干擾的能力，并且仍然保持人口或系統狀態變量之間的相同關系”。而Holling在生態恢復力的研究工作，構成了社會經濟及環境變化領域恢復力概念發展的基礎，由斯德哥爾摩復原中心提出恢復力是系統(無論是個人、森林、城市還是經濟)應對變化并繼續發展的能力，它是通過運用猶如金融危機或氣候變化等沖擊或干擾的刺激來實現自身更新和創新的能力，這種生態和社會環境系統將人類社會和生物圈視為密切相關的整體化系統，并將恢復力看作解決可持續發展的重要組成部分，因為它致力于從長遠角度內提升生態和社會環境系統的靈活性和適應能力。最終，基于上述不同領域對于恢復力的研究，Timmerman[2]首次將恢復力概念引入自然災害研究領域，將其定義為系統所能吸收災害擾動并從災害事件中恢復的能力。自此之后，恢復力的研究開始得到災害領域學者和專家的重視。Handmer等[3]創造性地將社會恢復力與災害風險管理規劃和災害適應聯系起來，把恢復力作為衡量災害系統的一個屬性引入災害學領域，創新了環境變化響應機制研究框架。從此，在災害學研究領域產生了“災害恢復力”新概念。特別是2008年，NEHRP(national earthquake hazards reduction program)戰略計劃提出“在公共安全，經濟實力和國家安全方面全面提升國家抗震恢復力”的愿景、使命和目標。當前城市恢復力領域的研究涉及社會學、災害學、心理學、地理學、人類學、公共衛生、生態、技術和通信研究等復雜多學科交叉融合，不同學科專家關注的側重點不同，其各自對城市恢復力的界定也不同，由此致使城市恢復力的研究中尚未形成統一的定義，按其研究對象的不同，城市恢復力定義如表1[4-11]所示。

表1 恢復力按研究對象分類定義列表Table 1 List of definitions of resilience by study object

2 災害恢復力特征要素

對中外大量文獻進行了分析、匯集和總結。其中包括對于災害恢復力的特征要素研究，將災害恢復力分解為社會、經濟、制度、基礎設施和環境系統5個特征要素，而相關專家及研究者通過對各個特征要素構建評價并予以耦合集成，以形成災害恢復力的整體性概念(表2[12-44])。

表2 災害恢復力特征構成要素及評價指標Table 2 Components and evaluation indexes of disaster resilience characteristics

3 災害恢復力測度模型

通過文獻檢索和專家訪談，目前國外專家學者對于災害恢復力的研究，并未形成統一的測度標準，但經匯集、整理，在目前已構建的災害恢復力測度模型及方法中發現，對于災害恢復力的測度及評估方法主要有3種類別：指標評價模型、記分卡打分模型和工具評價模型(表3[45-53])。

表3 災害恢復力測度及評價模型描述Table 3 Description of disaster resilience measurement and evaluation model

在這些災害恢復力測度模型的構建及研究中，從某一社區至整個國家，研究方法大多采用定性模型與國際數據庫的相關定量數據相結合的方法。其中許多工具評價模型為其他災害恢復力測度模型的研究提供大量基礎數據，如ASPIRE模型提供基于國家層析的相關恢復力量化指標的時間序列數據，Surging Seas和TNC模型關于暴露性和脆弱性等指標基于GIS的模擬數據等，這其中，幾個經典災害恢復力測度模型如下。

3.1 損失三角形測度模型(loss triangle)

Bruneau 等[54]基于NEHRP所提出恢復力的4R理論(圖1)，首次系統且完整地闡述了恢復力的四大特性(即4R特性)，具體是指魯棒性(robustness)、快速性(rapidity)、冗余性(redundancy)和智能性(resourcefulness)。魯棒性是指城市系統所具有的能夠抵御災害擾動而其結構和功能沒有遭受影響或喪失的能力；冗余性是指的城市是系統中構成元素可被替代的程度，如在城市系統中某一構成元素降低或喪失其功能的情況下，系統仍能夠滿足自身功能性要求的程度；智能性是城市系統發現并確定處理問題優先處理次序，并在城市系統某些構成元素遭受破壞后調動相關資源的能力；快速性是指通過高效措施以在既定時間內滿足處理問題優先次序并實現目標的特性。4R理論的提出為理解災害恢復力構成和劃分提供了極為重要的參考依據，也是后期各類災害恢復力測度研究的關鍵基礎模型。Pimm[55]提出工程恢復力的概念描述為系統在受到擾動后恢復至初始穩態的恢復速度和恢復時間。Gunderson[56]創建了著名的杯球模型，使得對于恢復力的描述更加直觀化；Berkes等[57]認為當系統受到擾動后，通過其抵抗災害能力和恢復到平衡狀態的速度作為衡量工程恢復力的標準。Ouyang等[58]學者建立了“三階段”恢復力評價框架，該評價模型將受災后系統機能曲線和未受災系統機能曲線同橫縱坐標軸圍成的面積的比值來表征恢復力大小。

圖1 4R理論測度模型Fig.1 Theoretical measurement model of 4R

而基于4R理論所構建的恢復力測度模型，將災害恢復力視為城市系統應對災害的表現成果或目標。其提出通過評估城市系統在恢復時間內的功能或表現力的損失程度以測度其災害恢復力。即在圖2中，時間點T0時發生災害事件，城市系統功能或結構受地震災害的影響，雖有所下降但并未降至零點的程度代表城市系統的魯棒性；隨著時間的推移，城市系統在時間點TR時完全恢復其功能和結構的程度代表系統的快速性。因此在災害發生時，城市系統功能降低的更小，災害發生后能夠更快速地恢復，即系統的功能總損失量更小(“損失三角形”)，則表示系統具有較高的恢復力。

圖2 “損失三角形”測度模型Fig.2 Measurement model of “loss triangle”

3.2 災害恢復力社區的互動網絡結構模型(interactive network structure for disaster-resilient community)

該模型由Norris等[59]于2008年提出，基于考慮與災害相關的降低風險措施和應對氣候變化的適應性，運用情境模擬、大規模災害風險識別與預測，以最大限度地降低災害影響，并優化災后重建工作的速度和有效性，構建具有災害恢復力的城市系統(圖3)。這其中，實施的重點在于通過加強社區減災教育、提升自救能力及技術培訓，以提高公眾對于防災救災的知識和技能。而鼓勵社會各界積極參與防災救災措施、增強社區防災意識、建立社區的信任與溝通、提升防災資源的合理配置、開發防災信息系統等措施的實施以確保城市系統能夠有效和自主地最小化災害發生后所可能造成的生命和財產損失。

圖3 災害恢復力社區的互動網絡結構測度模型Fig.3 Interactive network structure measurement model of disaster resilience community

3.3 公私部門協作以構建社區恢復力模型(model for private-public sector collaboration for building community resilience)

美國國家研究理事會的地理科學委員會基于公共衛生領域的社區聯合行動理論所提出的公私部門協作概念，實現災害應急指揮和控制結構中自上而下的決策過程(圖4)。即由社區決策者最初構建并明確各綜合應急管理部門的使命和結構，然后擴大到其他重要的社區利益相關者，并通過與社區內不同的社會階層和群體的交流溝通，以制定基于協同的目標和任務的防災應災戰略措施，使社會資源更有效地得以運用，以此促進災前的協作，災后的快速恢復社區建設。通過有效的公私部門協作，將提高社區的溝通能力和互相信任力，有效識別社區所需要的資源，增加社區的應急管理和規劃，以達到增加社區恢復力的最終目標。

圖4 公私部門協作以建設社區恢復力模型Fig.4 Public-private sector collaboration to build a model of community resilience

3.4 綜合災害恢復力模型(integrated disaster resilience model)

Djalante等[60]于2011年將減少災害風險戰略進行整合與發展，提出綜合災害恢復力概念，并將社區作為減災戰略實施的核心對象(圖5)。其確定構成綜合抗恢復力的3個重要指標：可持續發展(SD)、減災風險戰略(DRR)和社區特性。可持續發展指標提供了恢復力構建的支撐環境，以相應關鍵要素建設為代表，其主要包括政府和機構、教育、宣傳和能力建設、社會和經濟發展、建設環境(物理基礎設施)、與自然環境(生態系統)等。而減災風險戰略指標則從防災、減災、應急管理、恢復等方面為識別、評估和減災這一災害管理周期循環提供系統和全面的方法。最后，在災害作用情況下，有效的恢復力建設措施需要將社區看作變革的主體，針對減災風險的不同階段予以實施，而社區特性則決定社區指標所可能遭受的災害影響程度。Francis等[61]在前人研究的基礎上，提出恢復力評價框架應包括系統要素識別、易損性分析、恢復力目標設定、決策者認知、恢復力能力等；Turnquist等[62]學者在考慮降低防災投入的基礎上，運用最優化模型進行恢復力評價體系的構建。

4 提升恢復力的有效措施

聯合國可持續發展委員會(U.N. Commission on Sustainable Development)提出減災政策和措施的執行有雙重目的，即使社會在面對自然災害時更有恢復力，同時確保社會的發展建設不會加劇面對這些災害時的易損性。通過查閱中外關于災害恢復力相關理論研究的大量文獻，匯集并總結相關研究專家及結構部門所提出的城市系統提升災害恢復力的有效措施(表4)，其為城市應急救援、災害管理及決策部門制定災害應對策略和減災防災措施、實施應急救援及組織行為，以及成功推動城市系統減災管理措施提供了技術支撐和參考依據。

表4 提升災害恢復力的有效措施Table 4 Effective measures to improve disaster resilience

根據上述對于有效措施的匯總分析可知，城市系統災害恢復力的提升，強調城市由網絡化的社會群體和生命線構成，遭受災害的威脅不在于災害風險規模和破壞性后果，關鍵在于城市作為一個復雜的社會網絡系統是否能夠利用和適應災害的不確定情景，通過災害管理、城市規劃以及社區建設等綜合減災管理策略實現自身的轉變，達到城市社會與自然系統、城市規劃與長期發展、個體與集體之間的共生和動態平衡，尋求城市生存和發展機會，并能夠承受住嚴重的打擊而不會瞬間陷入混亂或是受到永久性的傷害。這對于城市系統的建設和發展都顯得愈加重要。

5 結論

現代化城市應對災害亟需具有“恢復力”的城市系統，能夠承受并吸收災害劇烈的干擾沖擊，并在遭受破壞后迅速及時恢復系統正常運行功能，因而災害恢復力研究成為目前國際上災害研究領域的熱點問題和前沿方向。在系統闡述和分析災害恢復力研究成果及進展的基礎上，包括其概念、特征要素、測度模型及提升災害恢復力的關鍵參數等方面，結果表明，近年來專家學者們對于災害恢復力方面的研究正處于不斷發展的階段，關于災害恢復力文獻的發表量逐年升高。但綜合來說，目前對于災害恢復力研究仍處于初級階段，還有以下方面問題有待進一步深入探索。

(1)對災害恢復力的多數研究仍集中于概念層面，對城市系統和災害恢復力的邏輯層級關系、災害致損因子同恢復力構成要素間的內在關聯缺少相關研究，并且缺乏城市系統災后恢復作用機理的深入剖析和辨識，降低了恢復力理論研究的完整性及實用性。且災害恢復力的度量研究仍未取得突破性進展，現有研究大多集中于通過構建災害恢復力的評估指標體系以進行定性研究為主，導致評估模型單一以及評估因子的不規范。

(2)恢復力研究框架多數聚焦于單一災種下的特定區域進行實證分析，考量“行政性為主導”的防災減災投入對災害恢復力的影響，很少涉及城市系統自身的災害恢復力的研究。且不同城市系統、不同災害種類，一些災害恢復力表征因子，如恢復時間、恢復速度、恢復水平等難以統一界定，不利于各城市系統間災害恢復力的橫向對比，未能探索災害恢復力的影響因素之間的關聯性，也難以快速診斷出這其中影響災害恢復力的關鍵因素。

目前，中國在災害恢復力的研究方面才剛剛起步，其中一些專家學者對災害恢復力研究進展進行的綜述，包括劉婧等[69]。另一些專家學者則對某一災種作用下特定區域的恢復力進行定量分析，如顏靖[70]的農業系統經濟恢復力、陳余琴[71]的洪水災害恢復力、金書淼[72]的地震災害恢復力等。展望今后中國對于災害恢復力的研究，亟待社會管理學、經濟學、災害學等其他領域學者的關注和參與，深入挖掘災害恢復力的關鍵影響因素，為國家及地方政府風險管理和減災決策提供科學依據。