天津市历史文化街区“脆弱性-韧性”评价指标体系构建

卢 锐，史 津，兰 旭

（1.天津城建大学，天津 300384；2.天津市环境保护局，天津 300191）

1 背 景

天津市历史文化底蕴深厚，历史文化街区沿海河而兴，记录了天津历史的演变.天津市历史文化街区（以下简称街区）建筑风格各异，艺术价值极高.如今，尽管街区珍贵的文化遗产数量众多，但这些遗产却时常被人为灾害或自然灾害破坏[1]，例如戈登堂在唐山地震中被摧毁，DD 饭店、佛照楼旅馆毁于地铁施工.传统公共安全规划思维抵御新兴城市灾害风险能力弱，技术手段、防御对象和灾害适应难以满足历史文化遗产保护新需求，使得街区的灾害脆弱性特征明显，韧性现状水平较低，亟需进行优化提升.

近年来，国外相关组织和国家已在安全范畴普遍应用韧性概念.韧性的词源分析来自拉丁语“弹性”，翻译为“回到初始状态”.Holling 最早在系统生态学中使用韧性概念，用以表示生态系统的稳定性[2].21 世纪之初，城市规划领域开始实践韧性理论，并将其广泛应用于自然灾害防治、城市防灾体系、环境适应性等方面的研究.Jha，Miner，Godschalk，Campanella 等学者充实了“韧性”的概念，把“韧性”定义为整个群体、组织或系统在重大形变后回复到起始状态的能力，同时包括系统在遭受突发性灾害时的承压力[3]，包括四个部分：基础设施韧性、制度韧性、经济韧性和社会韧性[4].这意味着灾难发生后，即使缺少外部援助，内部系统处于孤立环境下，少部分设施遭到破坏，但基本维持功能是正常的，即便受到损坏也不会遭受毁灭性的损失，这就保护了街区内的历史价值和各生命线系统，同时为系统恢复提供了条件[5].

联合国减灾机构（UNISD R）提出，城市减灾最终要达到的目标是韧性，它代表着系统能够在灾害中承受、恢复、吸收或响应的能力，而脆弱性分析、评估和防灾是促进最终韧性的目标得以实现的方式.P．Timmerman，Cutter 等学者研究得出脆弱性可以概括为系统被损害的程度或状态，由自然灾害严重性和社会制度适应性组成[6]. 街区灾害脆弱性主要表现在街区承灾体脆弱性，承灾体是台风、洪涝、地震、核泄漏、地面沉陷等致灾因子所作用的对象，街区对应的承灾体分为物质和非物质两个部分：街区内的建筑、街道、基础设施等为物质承灾体的具象表征；管理、制度、经济等则代表非物质承灾体.低灾害脆弱性体现了高韧性水平，反之亦然.

2 街区灾害脆弱性-韧性评价指标体系构建

本文重点研究《天津中心城区五大道等历史文化街区保护规划（控制性详细规划）》中十四片街区（见图1），在前人研究的基础上，将韧性概念具象为基础设施韧性、街道韧性、建筑韧性、经济韧性、社会韧性和制度韧性六个层面，分析其基础设施灾害运行流畅性、建筑脆弱性、避难空间关联性、区域经济多样性、人口组织配合性、政府防灾领导力.通过对系统内各承灾体在灾害中的功能表现，建立评价指标体系，使脆弱性和韧性这两个相互关联的复杂理论可以被理解和数据化，为今后天津市在街区规划、管理、建设和决策等方方面面提供数据参考.

2.1 评价指标体系指标选取

本文通过参考韧性理论内核和特点，重点参考德国Pastor 研究中心、联合国减灾署“弹性城市指标研究”[7]、Rockefeller 基金会的“韧性城市框架研究”等国外权威数据库，结合我国相关城市指标体系，包括中国科学技术部“中国可持续发展科技纲要”和城市联盟“中国城市发展战略绩效指标”，考虑到街区包含大量的历史文物，某些建筑年代较久、质量较差，道路狭窄、缺乏开敞空间，街区兼具了旅游商业文化多重功能等特殊性，本评价指标体系中将显然不符合天津市街区和本国国情的指标筛选出去，并增加体现街区韧性的特有评价指标：基础设施冗余度、避难空间面积等.建立三层韧性评价指标，第一层为目标层，第二层为一级评价指标，最后一层为16 个二级评价指标（见表1）.

表1 天津市历史文化街区韧性评价指标体系

2.2 指标权重确定

进行频率分析，对相似指标进行整合，采用层次分析法，进行专家咨询问卷调查，选择八位街区防灾研究的专家，调查指标的重要性，进行评分结果的内部讨论和整理，利用主导关系建立要素特征类层次模型，构建判断矩阵，比较各级因子的相对重要性，然后计算这个级别上层因素之间的关系.使用公式AW=λmaxWi计算因子权重顺序的重要性.A 是判断矩阵，λmax表示判断矩阵的最大特征值，Wi是表示特征向量的特征值.构成特征向量的每个元素Wi是所需分层次序的权重值. 最后一步是检查一致性：CI =，以避免在执行分层单一排序时出现冲突现象.结论分层分析的一致性成立，代表权重系数分配合理.最后运用MATLAB 软件计算出一级、二级指标层次分析法权重.

为了获得更客观的权重，还需要通过熵值法计算指标的客观权重.应首先处理数据以使其标准化：xij′=，再使用比重法使数据无量纲化：yij=，得出组合权重：λj，其中wj代表层次分析法过程的权重，vj代表熵值法过程的权重. 将层次分析法权重与熵值法权重进行组合，计算结果见表2.

表2 组合权重

2.3 指标体系评价实证

2.3.1 数据来源

本文数据主要获取于政府公开资料库、年鉴、天津市规划局历史建筑数据库及查阅网络相关资料等渠道中收集而来，如《统计年鉴（2018 年）》、《天津市历年城市市政设施情况统计（2015—2017）》、《第三次全国文物普查不可移动文物登记表（天津地区）》、《天津市五大道历史文化街区保护规划》等.对于难以用数据量化表达的现状情况，针对各街区内本地居民、游客、政府工作人员采取以问卷调查为主的调研方法，提问内容包括人群灾害意识程度、防灾演习和自救培训、政府监控和管理程度、日常隐患排查等方面，根据打分反馈得出评分结果（见表3）.

2.3.2 数据处理

为了解决指标单位不统一的问题，在计算之前，将测量数据归一化，设Xij代表指标i 上第j 个评价对象的值，如果指标是正向指标，数据越大，则代表指标最优，归一化公式为：[0，1]；如果指标是负向指标，数据越小，则代表指标最优，归一化公式为:这种归一化方法比较适用数值比较集中的情况.为使归一化结果稳定，部分数据使用了经验常量值代替max{Xij}和min{Xij}.最后将一级、二级指标权重与相应现状度量值相乘，分别得出街区的基础设施、建筑、街道、经济、社会、制度韧性评分，得出现状韧性评价结果如表4.

表3 天津市历史文化街区指标现状度量值

表4 天津市历史文化街区灾害现状韧性评分表

根据表4 绘制街区一级指标测度图，如图2 所示.

图2 评价指标体系一级指标值

3 评价与对策

现阶段天津市街区基础设施、建筑、街道韧性指标分异度大，是导致街区间韧性程度差异的主要因素.经济、社会、制度韧性指标均处于较低水平，对街区韧性评价影响小.

3.1 基础设施韧性程度不均匀

海河街区和承德道街区基础设施冗余度高，抵御能力和吸收能力的韧性水平较强.其他街区冗余程度不足，基础设施人均使用空间和设施规模较小，加之外地游客和城市活动的参与，增加了街区基础设施的使用频率，基础设施供给率不足，灾害可能致使供水系统中消防设施需求难以满足，排水系统不畅容易形成积水，造成局部被淹、通讯易中断、无法掌握受灾人员状况等情况发生，甚至导致历史街区瘫痪，并引发次生灾害.

应强化基础设施韧性，通过增大系统容量，并将街区现状和新建基础设施系统连接成网，通过藤状布局辅助，划分为具体的独立设施单元，每个单元设施网络可独立运行，灾害发生时能够不受局部破坏而导致基础设施的瘫痪[10].实行区域控制，在电力、煤气、供水等关键性设施的关键部位安装可切断装置，以便在应急状态下及时切断该部分管网，减小灾害蔓延对历史街区的破坏，保护街区内整个基础设施生命线系统的安全.

3.2 建筑韧性分异度大

海河街区建筑韧性表现优异，主要与建筑物建成时间短、建筑结构中钢筋混凝土结构占比大、建筑密集度普遍较低等原因有关.承德道街区和解放南路街区建筑韧性表现最为脆弱，是导致其街区整体韧性减弱的主要原因，从各因子指标看，与其建筑建成时间普遍较为久远和街区内建筑密度普遍较高有关，建筑材料通常直接暴露在环境中，自然的风化侵蚀导致建筑材料逐渐老化劣化；居住建筑多，随意搭建情况较为普遍，导致建筑相应承重、抗拉伸性能变差[11]；建筑内疏散通道不足，无法满足灾害安全疏散要求，使灾后救援变得困难，加速了二次灾害的蔓延.其他历史街区表现相似，多数建筑采用砖木材料，其本身在防火和防洪性能方面存在缺陷，但灾害致损程度不会危及生命安全.

对此应加固建筑结构，根据建筑现状分别对其基础、梁柱、墙体等承重结构进行加固，在不破坏外立面建筑风貌的情况下尽可能消除存在的安全隐患，减小建筑受灾损坏的风险.更新建筑材料，在建筑表面喷涂无色、不反光的防火涂料，提高其耐火极限，并且应更换易燃的装修材料.同时，还应拆除违章建筑.

3.3 天津市街道韧性分异度大

一宫花园、海河和老城厢街区等街区韧性水平较高，避难空间面积能满足避险需要，通过交通单向组织保证了交通通达性，公共开敞空间与道路联系较紧密，但由于历史街区建设时间较早，街道红线宽度较窄，街道内部道路分级不明确或均为同等级道路，通达性仍低于新建城市道路，导致灾后救灾和疏散受到一定限制.解放北路、赤峰道、劝业场、中心花园街区的街道韧性水平低，拉低了该街区整体韧性水平.经实地调研发现如下问题：街道尺度小，人流量过大；道路等级结构不清晰，避难场地有限；街道占用现象严重，车辆占路停车、商铺占道经营，阻碍了救援通道，救援效率大大降低，导致灾后逃生路线通行不畅.

对应符合历史街区内街道尺度的新型消防车等设备，还应预留足够的消防扑救操作空间，确保灾害发生时街道内没有消防死角[12].加强街道整治，清除在街道上随意搭设的各种电线、电缆和电气设施，整治商业广告标识牌上的灯箱及霓虹灯，并严格限制侵占街道进行经营活动的行为，确保街道交通通畅性.通过合理规划街区的避难路径、增加避难场所的标识性等措施，提高受灾人群到达安全避难及救援、指挥场所的通达性，并在各个避难场地之间设置消防通道及防火通道，确保逃生成功人群的生命安全.

3.4 经济韧性偏低

共性问题在于街区活力不足，专项资金支出占比少，天津市历史保护资金完全依赖于政府投资或国企供给，历史建筑整修和街区保护利用存在资金缺口.

应鼓励民间经济参与，重视社会资本，鼓励其在历史街区保护和更新上持续投入，使街区具有应对外部变化的能力.提倡经济多元化，吸纳多种业态混合经营，其中五大道街区经济韧性水平最高，其在促进产业多元化和积极招商引资方面进行了有益的尝试，提高了缓冲和应对不确定性灾害风险扰动的能力[13].

3.5 社会韧性普遍处于低位

中心花园、一宫花园街区的社会脆弱性问题最为突出，表现在：居民宣传意识淡薄，居民对灾害风险的认识度低，日常防灾培训缺乏.由于居住环境老化，原住居民迁出，导致内部人员结构混杂，流动人口比例增加，平时人员管理困难，对于灾时人员疏散可能造成潜在的安全隐患.

组织政府管理机构和自治组织可在灾前预防阶段，通过组织机构的宣传教育、信息管理、防灾培训，使基层社会具有灾害应对意识，提高街区韧性水平[14].

3.6 制度韧性整体偏低

原因在于街区内老旧居住建筑物业多为居委会代管，但在居民委员会等基层管理组织中，只有少部分专家具有应急管理经验和专业救援知识，居民缺乏自救常识；由于街区人口的持续增加，医院等卫生机构应急调度没有明显提高，救援迟滞可能导致二次灾难.

提高制度韧性，需要政府提供配套政策支持街区基层管理，增建医院、诊所等医疗机构提供灾时援助，配备专家宣传协助应急救援知识及进行灾害预案评估与实施.建立信息反馈机制，使街区基层管理有良好的信息流通，能及时自我调节，通过开放的对话机制、合作与责任机制、过程决策机制，以提高更加灵活和迅速地适应环境变化的能力.

4 结 论

韧性的概念将重点放在了系统在物质和社会层面的承灾力和恢复力上.韧性建设既追求街区在灾害发生时短期功能平稳运行，又注重街区长期可持续发展.本文通过“脆弱性-韧性”理论的街区防灾研究，通过风险评价和数据分析等方法，找出影响街区的致灾因子，提出了街区防灾评价指标体系，进行了实证分析，并提供了优化对策，通过量化问题使研究可行.