走向韧性：城市综合防灾规划研究综述与展望

摘要

近年来，受气候变化影响，城市面临的不确定性因素不断增加，风险挑战愈加复杂。“城市韧性”概念的出现，为应对不确定性问题和理解城市复杂系统的发展演变，尤其是为城市规划领域的防灾减灾问题，提供了全新的视角。本文通过分析、总结我国城市综合防灾规划的发展历程和演变逻辑，认为城市综合防灾规划必然走向“演进韧性”；通过进一步梳理城市韧性的理论与实践，指出对城市固有的复杂性认知不足，是现阶段城市韧性研究不能很好地指导规划实践这一困境的根源。基于此，本文认为，韧性理念引导下的城市综合防灾应该引入复杂科学，用复杂网络的理论与研究方法，发掘复杂城市系统的内在关联结构及其发展演化规律，这些将成为我国城市综合防灾规划的发展方向。

在过去的半个多世纪，全球温室气体浓度的增加极大地改变了地球的气候，受全球气候变化的负面影响，极端灾害事件发生的频率显著增加，且灾害风险的动态性也不断加剧。根据“世界经济论坛”（World Economic Forum，简称“WEF”）发布的《2019 年全球风险报告》，极端天气事件、减缓和适应气候变化失败等问题，被列为影响力大且发生概率高的高危性全球风险（图 1）。

图1 2019 年全球风险布局图

目前，国际社会明显地表现出德国社会学家贝克（Beck）、英国社会学家吉登斯（Giddens）所界定的“风险社会” 的基本特征：不确定性与全局性，体现在灾害发生概率、影响范围、时间及灾种等方面难以预测，城市问题愈加复杂多样，微小的扰动极易产生级联失效而形成巨大的震荡，放大灾害带来的影响和损失。

风险社会下，传统的防灾理念已经不能满足城市应对不确定性问题的需求。“城市韧性”理念从动态和系统的角度出发，为城市防灾规划发展提供了新的思路和方向，受到国内外的重视—《联合国可持续发展目标》与《巴黎协定》《仙台减灾框架》《新城市议程》等全球协议框架相继提到了韧性目标；2020 年，在二十国集团峰会上，习总书记指出“打造包容性、可持续性、有韧性的未来”。

在新的时代背景下，构建韧性城市是应对不确定性问题的最好出路，而加强城市安全源头治理首先应科学制定规划。

城市综合防灾规划作为城乡规划的必要组成部分，引领、统筹防灾设施系统的体系构建与优化布局，对构建韧性城市和促进城市可持续发展具有重要的作用，需要将韧性思想融入综合防灾规划。

本文回溯了不同阶段综合防灾规划的特征与演进思路，总结了城市韧性在防灾减灾研究实践中的作用，并据此提出走向韧性的城市综合防灾规划的发展方向和关键问题。

01

我国城市综合防灾规划的

发展历程与逻辑演变

城市综合防灾规划的关键是其综合性。戴慎志 、张翰卿 、王江波 、陈鸿 、邹亮等认为，“综合”主要体现在“全灾种、全过程、多手段”三个方面，灾种的广泛性是规划综合性的前提。城市规划体系内的城市综合防灾规划是一项极其重要的专业规划，与其他专业规划密切相关，其编制组织、编制程序应与城市总体规划一致且同步，规划内容以工程性防灾为主，重点将各灾种的专业防灾规划内容在空间布局上进行落实。

此外，还有一类城市规划体系外的综合防灾规划，主要是由专业部门主导编制，以灾害应急管理为主，本文主要以城市规划体系内的综合防灾规划为研究对象。

1.1  我国城市综合防灾规划的发展历程

综观我国城市综合防灾规划的研究历程与规划实践，大致经历了三个发展阶段，依据发展阶段的主要特点，可分为传统型防灾规划、传统型综合防灾规划和新型综合防灾规划。

1.1.1 传统型防灾规划

我国现代城市规划工作于 20 世纪 50 年代开始，明确提出城市防灾规划是城市总体规划的组成部分，但并没有形成系统、科学的编制方法。

由于城市发展阶段和基本国情的制约，我国初期对综合灾害的认识存在局限且重视不足，这一时期，传统型防灾规划仅作为城市总体规划中的单一章节（图 2），定位于工程规划的范畴，与城市规划的空间、设施、体系等交集较少；应对灾种和防灾方法相对比较固定，以地震、水灾、战争空袭等传统灾害为主，强调单灾种的规划原则和规划策略；防灾规划子系统与城市规划各子系统之间相互独立，尚未考虑多灾种的综合、多对策与措施的应用，以及灾中应急和灾后恢复重建等综合防灾的全过程。直

到 2000 年初，我国城市规划体系中尚未出现综合防灾专项规划。

图2 传统型防灾规划的编制框架

1.1.2 传统型综合防灾规划

自 2000 年以来，随着对综合防灾规划认识的深入，尤其是 2008 年汶川地震后，以国家标准《城市综合防灾规划标准》（GB/T51327-2018）为基准模板，编制方法与美国联邦应急管理署制定的《防灾法案 2000》（Disaster Mitigation Act 2000 ）一致，包含灾害风险分析、规划目标、规划策略与措施、规划实施与监督等内容，国内开展了综合防灾规划编制的大规模实践。

通过多灾种的风险评估，将不同灾种的灾害进行风险耦合，进而制定综合目标和规划策略，初步尝试实现了多灾种的综合考虑。由于多重风险指标体系的主观性较强，加之基于历史灾情概率的多灾种叠加推演，存在较大的预测风险，均不能客观地反应灾害的风险。而通过灾害的致灾因子耦合来量化研究多灾害的致灾风险，当前的理论、技术、方法均存在不足（图 3）。

图3 城市防灾系统构成

1.1.3 新型综合防灾规划

2010 年以后，随着气候变化研究取得长足进展，我国提出要构建韧性城市，提高城市防灾能力。由于致灾因子的不确定性，在现行的城市总体规划中，国内外大城市普遍通过改善承载体的抗灾能力来降低灾害风险，从城市物质空间入手，将城市综合防灾的安全要素融入城市总体规划的各个子系统中，包括城市空间管控、土地利用、市政基础设施等，构建高韧性的城市子系统。但是对城市多系统之间依赖性耦合的作用机理并没有进行重点研究，单系统关键要素的失效对城市多系统网络产生的级联效应的影响并不清楚（图 4）。 

图4 新型综合防灾规划编制框架

1.2  我国城市综合防灾理念的逻辑演变

我国城市综合防灾规划的研究进程和特征，是与对灾害的认识和防灾理念的流变紧密结合在一起的，这是主导并指导防灾规划研究的根本逻辑。依据对灾害的不同认识及其防灾应对理念，按时间顺序总结为三个阶段，与前文综合防灾规划研究历程相对应。 

1.2.1 防抗灾害：工程性防灾理念

人类对灾害的认识最早来源于自然现象。第二次世界大战后，防灾领域普遍将灾害比作战争，作为外来因素对城市产生影响。在此理念指导下的城市防灾，主要选择以防抗为目的的工程性防灾策略，企图将各种风险拒之城外。然而，提高安全冗余度与制定预案的作用总有限度，如东日本大地震造成巨大的损失，最大问题恰恰在于灾前规划设计“没有预测到”海啸带来的破坏性以及影响范围超出了预估。此外，过度的防灾工程设施，不仅浪费资源，而且催生了易灾区新的脆弱性。

1.2.2“共存—减缓”灾害：工程性和非工程性防灾理念并重

在美国卡特里娜飓风造成巨大的灾损后，防灾领域对工程性防灾进行了全面反思。将灾害看作人类社会与生俱来的自然现象，提倡人与自然和谐相处，从源头上减少灾害的发生。“灾害是自然现象与不当的人地关系耦合作用的结果。”在此理念指导下的城市防灾，主要是以非结构性的调整为主，强调人类社会与自然灾害的和谐共处。随之提出要重视非工程性防灾措施，例如通过空间管控、空间资源调配、设施配置、防灾管理等综合措施，可以极大地降低城市灾损，这也是城市综合防灾规划提出的理论背景。

1.2.3“共存—适应”灾害：不确定性防灾理念

随着对灾害认识的不断加深，尤其是全球气候变化带来巨大的影响，以及各国不同城市的发展阶段、发展模式、发展诉求等存在差异，城市面临灾害的不确定性增大。人类社会采取的应对措施是从缓解向适应转变，逐渐认识到城市安全防灾不仅受到灾害发生（致灾因子）的外部不确定性的影响，而且也受到城市建成环境（承载体）的系统内部不确定性的影响。因此，在一个确定的时间点上，无法明确界定研究区域未来的安全防灾问题及其发展演变规律，这是目前城市安全与防灾面临挑战的根源。

1.3  我国城市综合防灾规划的总结与反思

对致灾因子与城市建成环境承载体之间相互关系的认识，决定了城市的防灾理念，进而决定了城市防灾规划的特征和存在形式。通过对我国城市综合防灾规划既有的三阶段的分析，可以总结出其发展特征，主要包含以下三个方面的转变。

1.3.1 传统单项防灾转向新型综合防灾

规划初期，将灾害看作强加于城市的外部力量，认为通过承载体的防抗，可以“抵消”灾害带来的影响。在该认识的指导下，过分夸大人的主观能动性而忽视自然的力量，使得城市防灾规划主要采取工程性防灾措施，城市潜在的风险较高，整体投入产出效益低。随着灾害事件屡次超出防灾工程的防护能力，造成灾难性的后果，人们逐渐认识到人类行为的局限性，从而产生与灾害共存的理念，从工程型防灾转向对避灾、减灾、防灾与容灾的综合应用。

1.3.2 确定性规划转向应对不确定性

由于灾害历史数据的局限性（如灾害历史记录时间不长，用概率法趋势外推存在预测风险）、孕灾环境的持续变化（如全球气候变化趋势）、致灾因子与承载体相互影响和相互作用等（如人类活动一定程度上改变了全球气候变化的进程），确定地区未来灾害风险具有“测不准”的特征；同时，描述、表征和量化多灾种风险的理论与方法也不成熟，这些客观和主观的因素均导致综合防灾规划缺乏科学性，传统确定性的规划方法应对不确定性问题的效用不足。

1.3.3 研究致灾因子转向研究承灾体

目前，处在第三阶段即韧性理念引导下的综合防灾规划研究，已经意识到城市建成环境在多系统空间交错和功能关联上的复杂性，小灾也可能引起大灾或多种灾害后果。虽然城市的灾害风险难以预测，但是灾害对城市建成环境造成的后果是相对确定的，可以进行量化表征。因此，研究城市防灾的思路由研究致灾因子的耦合与机理，转向研究承载体；由研究多灾种灾害的耦合过程与机理，转向研究灾害产生的后果，即落脚于研究物质空间安全韧性的构建上。

02

城市韧性理论的相关研究与实践

由上文可知，传统防灾理念不能很好地应对城市面临的不确定性问题，基于此，构建韧性城市的防灾新理念应运而生，强调不确定性灾害影响下的城市功能的可恢复性。相比于传统的综合防灾减灾规划，韧性规划更加强调城市安全的系统性。

2.1  韧性概念与城市系统

2.1.1 韧性概念中的系统思维

在现代韧性理论研究中，韧性概念的发展经历了三个阶段：工程韧性、生态韧性和演进韧性。基于对系统本体的根本性认知的不同，可将韧性概念划分为两个过程：

第一过程是工程韧性与生态韧性的思想内核，即认为系统在受到扰动后，终将会回归到平衡的稳态。两者的不同点在于工程韧性强调系统有且仅有一种稳态，韧性强弱取决于系统受到扰动后从脱离稳态到恢复初始状态的速度；而生态韧性，修正了系统只有一种稳态的观点，认为生态系统可以存在多种平衡，扰动促使系统向新的平衡状态转化，可未必一定能恢复到初始状态，应强调系统生存的能力。

第二个过程是演进韧性的观点，源于适应性循环理论。它摒弃了传统系统对均衡、稳态的追求，认为系统处于不断自适应和变化的动态过程中，强调韧性是一种系统应对干扰而内生的变化、适应和改变的能力。这与第三代系统论—复杂适应系统理论的基本概念相一致，两者都强调系统内部存在自组织、自适应的“隐秩序”，系统韧性的演进路径正是基于外力、内力影响的结果。

通过对上述韧性理念的梳理可以看出，韧性概念的演变经历了从单一稳态到多稳态再到动态思想，从恢复初始到寻找新态到不断适应、学习，从确定有序到复杂无序再到不确定的、混沌的发展过程，其发展脉络与城市防灾理念的逻辑演变步调基本一致（图 5）。

图5 韧性概念发展与综合防灾规划演变逻辑关系示意图

虽较“韧性”明确作为规划理念提出较晚，但其并非新生概念，由前文分析可知，传统防灾理念中已经蕴含了早期韧性思维的体现，但在新型综合防灾规划中，尚未融入演进韧性思想。相比于第一阶段的工程和生态韧性，演进韧性对系统的认识更为科学、全面，它也是对传统防灾理念的延续与发展，应成为城市研究中韧性思维的主流思想。

2.1.2 城市系统中的演进韧性

在演进韧性观点下，对系统要素的认识由适应性循环模型进一步衍生出“扰沌模型”（Panarchy），该模型认为，系统在开发（r）、保护（k）、释放（Ω）和重组（α）几个阶段中不断地适应和演进 ，且各层级子系统的循环过程相互嵌套，不同层级之间主要是通过自下而上的“反抗”(Revolt) 和自上而下的“记忆”(Remember) 进行串联。

城市多系统要素在时空上的交叉影响，存在跨尺度、多系统的耦合关联特征，符合扰沌模型的运行规律：

第一，多空间尺度相互关联（图 6）。

图6 城市系统各个层级扰沌模型示意图

例如按“社区—街区—城区”的层级传递，每一层级都可作为一个完整的子系统，整个城市系统遵循已有规律和经验（记忆）进行日常运转与防护。当局部发生超预期的偶发事件时，影响从社区开始逐级扩大到整个街区乃至城区（反抗）；为缓解风险再次发生，高层级决策者会进行学习、反思和改革（新记忆），应对方案层层传递并反馈，各层级逐渐恢复并适应新变化 。

第二，在持续扰动作用下，城市系统不断优化（图

7）。

图7 城市各个发展阶段扰沌模型示意图

不同层级代表不同阶段的城市状态，由初始到成熟逐步进阶，初级阶段是城市的基础状态，随着人文和建成环境的不断作用，人作为能动因子去认识、识别、改善（反抗），学习、累积经验并迅速应对变化和问题（记忆），增强城市联系与韧性，完善内部系统，从而螺旋上升地达到下一个城市发展阶段，其中，每一个城市阶段都包含完整的城市层级间的循环。

由此可以看出，不确定风险是城市系统发展的重要组成部分，城市系统受到突变（不确定风险）和渐变（由于人类活动对环境的干预而造成自然系统缓慢的改变）的共同作用。城市作为典型的复杂巨系统，应借助演进韧性的理念，从系统的复杂适应性视角，定义城市系统面对冲击扰动的韧性能力。

2.2  城市韧性在防灾减灾中的研究与实践

2.2.1 城市韧性的特征与组成

进入 21 世纪，韧性思想被广泛地应用到城市研究中，尤其是在城市灾害管理领域的应用不断扩大。尽管学术界已经意识到韧性在城市研究中的重要意义，但如何系统地认知城市韧性，却一直没有定论。因而，很多研究从韧性本身的含义出发探索城市的韧性，试图总结归纳出城市韧性的特征与组成。

部分学者把城市韧性总结为某种或某几种能力或过程，另有学者将其看作能力获得或成功适应的结果。因此，城市韧性的内涵，既可理解为城市在经历各种慢性压力和急性冲击下存续、适应和成长的能力集合，同时也是城市能力提高及灾害适应的过程，并可作为城市发展的目标。城市韧性包含七个主要特征，即灵活性、冗余性、鲁棒性、智谋性、反思性、包容性和综合性。

狭义上，我们通常认为，城市韧性主要是由基础设施韧性、制度韧性、经济韧性和社会韧性四个主要部分组成。从应对不确定性极端扰动的韧性理念看，上述韧性仅表述了城市各子系统的韧性能力，没有强调城市的系统性理论。

仇保兴提出，城市韧性应包括结构韧性、过程韧性、系统韧性三大类，其中，结构韧性与原有狭义的韧性概念相近，过程韧性代表城市应对风险、维持修复的能力，而系统韧性体现了城市系统在受到干扰时感知、学习、应对、积累的能力。

因此，应对不确定性风险的韧性城市理论，不仅应侧重于单个子系统，更强调城市子系统间的相互依存和相互联系，以及关键基础设施在极端灾害期间对维持城市功能的重要性。

2.2.2 城市韧性在防灾减灾中的研究

如前文分析，除了对城市韧性概念、组成进行研究以外，韧性思想也被逐渐引入城市防灾减灾研究中。麦克丹尼尔（McDaniels）和哈夫科（Havko）等提出城市韧性对提高城市抗灾能力的必要性，并从城市空间规划、高质量基础设施等方面探讨了提高城市韧性的作用。

此外，基于应对灾害背景，国外学者开展了大量关于城市韧性定量评估的研究，其中代表性的城市韧性评估框架有：灾害社区韧性指数模型（DRI）、灾害韧性地方模型（DROP）、气候灾害韧性指数（CDRI）、韧性城市评估框架（CRF）、气候变化城市韧性概念框架、城市演进韧性指数等。

上述城市韧性评估框架体系基本都涉及了经济、社会、基础设施、生态环境等几个维度，但出于对韧性理解及城市发展阶段背景不同的考虑，模型选取的具体评估指标各有差异。

近年来，国内学者也对城市韧性开展了相关研究。谢起慧、曹莉萍等对发达国家建设韧性城市的政策现状进行了分析，总结了韧性城市建设的相关经验。李彤玥、李亚等分析了国内外韧性评价体系的研究概况，结合国内城市的具体情况，构建了灾害韧性评估指标体系。此外，蔡建明、郑艳、徐振强 等学者，分别从城市韧性未来发展、行动计划、编制方法和指标体系等方面进行了一系列研究，然而，总体上城市韧性的定量研究较少。

2.2.3 城市韧性在防灾减灾中的实践

在韧性理念下，国外开展一系列应用试点和实践探索。美国多学科地震工程研究中心（MCREE）创建的战略合作网络，联合企业和政府进行技术方面的研究、开发和应用，以减轻美国地震造成的损失。

英国奥雅纳（ARUP）提出城市韧性框架（CRF），提供全面的、技术驱动的、适用全球的韧性城市解决方案。新加坡 -ETH中心围绕城市系统和关键基础设施，联合政府部门开展韧性系统研究，构建和提升城市基础设施网络的鲁棒性和安全韧性。

同时，纽约、伦敦等城市在新一轮城市规划中已实施了韧性城市构建，从长远的、全局的和变化的视野，提升城市应对气候变化灾害的适应能力，着力解决从离散到整合、从短期到长期、从响应到适用、从刚化到韧性、从静态到动态等问题。

我国目前的韧性城市实践，主要是参与国际韧性城市项目或政府部门主导推进的海绵城市、气候适应型城市的试点等。

2013 年，洛克菲勒基金会创立了“全球 100 个韧性城市” 项目，旨在支持全球城市制定韧性规划，应对各种自然灾害和社会经济挑战，浙江义乌、四川德阳、浙江海盐、湖北黄石四个城市已成功入。

 2015—2016 年，住建部先后发布 30个国家级海绵城市试点。

2016 年 2 月，国家发改委联合住建部出台了《城市适应气候变化行动方案》，并于 2017年初公布了 28 个试点城市及地区。

从目前公开的入选城市的项目报告来看，其与传统综合防灾的基础分析差别不大，提出的行动方案和指标缺乏针对性和系统性。此外，北京、上海、广州等特大城市及大城市，也开始在城市总体规划文本中融入韧性规划思想，但同样存在指标与目标映射关系不明确。

综上所述，与国外较为完整的韧性支撑系统相比，国内对城市韧性的理论研究与实践仍处于探索的初级阶段，虽然在部分研究、实践中引入了韧性概念，但本质上还停留在传统的城市防灾层面，尚未形成韧性城市构建与增强的基础理论与技术体系。

2.3  城市韧性在防灾减灾中的应用困境

通过本章节的分析可知，城市作为复杂巨系统，具有能动适应性，演进韧性应成为城市发展的主导思想。但在当前，城市韧性理论在防灾减灾领域的应用仍存在理论和方法上的困境，还不足以指导防灾规划实践。其主要问题有两个：

一是目前国内关于城市韧性的研究主要是梳理城市韧性理念、分析城市韧性特征和组成要素，对规划的指导多是宏观层面的目标导向和建议。

虽然提出了韧性理念，但是依然为传统的综合防灾研究。传统的防灾减灾研究大多数只关注某个方面或者某个过程，提高了城市中部分组分、过程的御灾能力。而城市韧性的概念既强调城市作为一个综合系统的整体性，又强调韧性所具有的过程性，这种全局、全过程的分析视角，对提升一个城市的综合防灾能力非常重要。

二是目前的韧性城市评估框架、韧性控制指标与韧性目标不对应，韧性理念落地于规划的实施路径不清。

如表 1 是《上海市城市总体规划（2017—2035 年）》中关于城市韧性的战略目标与指标，但在韧性理念指导下的目标如何通过指标控制达到韧性能力提升，这其中的对应关系和技术路线并不清楚。本质原因是忽视了城市多系统、多尺度的固有复杂性以及风险的不确定性，韧性目标与城市要素控制指标之间的映射关系不明。

表1 更可持续的韧性生态之城核心指标（上海市）

因此，发掘并认知城市系统内在 “隐秩序”的作用机理与规律，是解决城市不确定性问题的根源。新型综合防灾规划迫切地需要引入复杂科学，只有深入地探讨复杂网络的内在关联结构及其对网络整体的影响，才能深刻地理解复杂系统的各种宏观行为和表现，从而有的放矢地调整城市土地利用、设施布局和系统规划。

03

韧性城市的发展需求

由上文分析可知，城市综合防灾规划最终仍要落脚于研究物质空间安全韧性的构建。目前，城市的建成环境已经形成了复杂的网络结构，探讨城市综合防灾规划的“综合性”，需要综合考虑各系统的耦合影响，并反馈给各子系统。因此，需要借助复杂科学的理论与方法，通过建模来分析城市关键基础设施的网络拓扑结构和其运行的特征，量化关联空间和设施的级联影响及时空演变规律，而这将成为我国城市综合防灾规划的发展方向。

3.1  城市复杂网络的韧性理论与方法

当前，新一轮城市总体规划（或国土空间规划）修编过程中，各国普遍认识到城市防灾与安全的重要性，把城市安全与防灾的关键要素融入城市总体规划（或国土空间规划）编制的各个系统中，如《武汉市城市总体规划刚要（2016—2030）》《上海市城市总体规划（2017—2035）》《纽约市城市总体规划（2009—2030）》等。

然而，限于现有规范方法的单系统规划设计，以及缺少多专业系统的综合规划编制理论，现有编制的规范方案忽略了各个系统之间的联系，将城市各系统看作互无关联的系统进行分割规划或独立分析，其局限性十分明显。

由于城市空间和设施构成复杂系统的耦合关系与致灾的叠加放大效应，往往发生微小灾害造成灾难性的破坏，具体体现在：第一，城市单系统自身构成复杂的网络，且不同系统潜在的脆弱性不同；第二，多个系统相互之间的依赖性形成级联效应，会放大单一系统的脆弱性；第三，单一系统失效，极易导致网络整体的中断、瘫痪或失效。如何准确描述城市空间和设施的相互依赖性作用、精确量化城市空间和设施的系统性能，是确保城市防灾安全的关键基础。

城市空间和设施系统复杂网络的失效级联效应，是国内外研究的热点问题。精确量化随机突发事件对城市空间和设施系统的网络拓扑结构和功能的影响规律，从系统网络“鲁棒性” 的角度构建城市防灾设施布局和功能优化的方法以及扩充韧性城市理论和方法，将是我国城市综合防灾规划的重要发展趋势。

3.2  城市复杂网络的建模与仿真

城市系统在空间和功能上的相互依赖性，可能造成风险或故障在不同系统间的连锁传导，是城市复杂系统产生耦合作用的本质原因。空间上的依赖性是由于系统地理位置邻近而产生的共因故障；功能上的依赖性是由于系统运行信息的相互依赖或输入输出的物理性的相互依赖而产生的连锁故障或升级故障。

如何准确描述城市空间和设施的相互依赖作用、精确量化城市空间和设施的系统性能，是确保城市防灾安全的关键基础。

为了定量精确地描述这两类相互依赖系统的级联失效特征，国内外学者通常采取建模与仿真的研究方法，探究突发事件在系统间传递并对不同系统造成的后果，一般使用系统动力学模型（System Dynamics Model，简称“SDM”）、代理模型（Agent Model， 简称“AM”）、 无效果输入输出模型（Inoperability Input-output Model， 简称“IIM”）和复杂网络模型（Complex Network Model，简称“CNM”）四种方法。

其中，SDM 方法能很好地反映系统设施之间的相互影响、联系和动力学行为特征，但不能反映设施系统微观拓扑结构的关联影响；AM 方法通过构建系统要素相互关联的关系，可以仿真模拟复杂系统在外界压力作用下的系统反应，但对复杂网络的分析能力有限且运算时间冗长；IIM 方法不适应于物理联系和经济联系不紧密的城市设施系统，且该方法对设施系统的微观拓扑结构的分析也相对较弱；CNM 方法作为一种有效的、分析复杂系统的抽象研究手段，能够兼顾宏观网络拓扑结构和微观设施功能状态，适合从城市整体层面开展基于物理过程联系的耦合行为研究。因此，CNM 方法比较契合城市层面研究对象的特点。

3.3  城市复杂网络的脆弱性时空演变规律

目前，应用复杂网络理论和建模方法分析城市市政基础设施、交通系统的网络依赖性的研究刚刚起步，其普遍侧重于对预先设定灾害作用的复杂网络脆弱性的静态评估，未考虑故障风险对时间的依赖性。

不同时段，城市复杂网络的运行状态差别较大，因而受灾的影响程度有别，导致网络设施的状态变化较大；同时，由于部分系统冗余设施等防灾减灾措施的使用，导致系统风险状态随着冗余设施规模的不同而具有不同的时间变化特征。

因此，为了精确量化突发事件下复杂网络的脆弱性随时间变化的空间演进过程，需要考虑随机突发事件下城市复杂网络脆弱性的时变概率的演化规律。

综上所述，围绕城市综合防灾规划，亟须从“物理环境—设施网络拓扑结构—设施功能”三者的物理关系出发，围绕城市空间和设施系统网络拓扑结构和功能的耦合作用动态演化机理，提出随机突发事件下的城市空间和设施系统脆弱性概率演化模型，为城市综合防灾规划编制提供科学依据。

04

小结

本文系统地回顾了我国城市综合防灾规划的发展历程与逻辑演变，总结出三个方面的演变特征：从传统单项防灾转向新型综合防灾，从确定性规划转向应对不确定性，从研究致灾因子转向研究灾害承载体，发现城市综合防灾应该走向韧性，而演进韧性应成为城市韧性的发展主流。

然而，目前我国对城市韧性的理论研究与应用探索尚不成熟，存在理论和方法方面的研究困境，不足以指导规划实践，究其主要原因，是对城市复杂系统内在“隐秩序”的作用机理与规律认识不清，以及韧性目标与城市要素控制指标之间的映射关系不明。

因此，由韧性理念引导的城市综合防灾规划需要引入复杂科学，用复杂网络的理论与研究方法发掘城市复杂系统内在的关联结构及其对网络的影响，才能使城市综合防灾规划更具有可实施性和针对性，将韧性理念嵌入城市系统的各个组成部分，路径清晰、措施明确地构建安全韧性城市。

作者

赫磊  同济大学建筑与城市规划学院，高密度人居环境与节能教育部重点实验室副教授，同济大学建筑与城市规划学院科研管理部主任

解子昂  同济大学建筑与城市规划学院博士研究生（通讯作者）

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