天津韧性城市建设研究——以轨道交通抗洪涝灾害为例

◎文/胡晓莹 杨 博 王一飞 梁春峰

一、背景介绍

根据中国城市轨道交通协会发布的 《城市轨道交通2019 年度统计和分析报告》， 截至 2019 年底， 我国40 个城市开通城市轨道交通运营线路共208 条， 运营线路总长度达6736.2 公里，年增长率为 14.4%；2019 年全年累计完成客运量237.1亿人次， 总进站量149.4 亿人次，同比增长均超过12%。由此看出， 城市轨道交通正以其运量大、节能环保、安全准时的特点逐渐成为城市可持续发展的重要交通构成。但其规模性、 复杂性与关联性也日趋凸显： 城市轨道交通存在高负载、 高频率的运营特征； 加之城市轨道交通工程大多位于结构复杂和人员密集的城市地下空间，因此从防灾减灾角度评价，其脆弱性日益明显。

近三十年来， 世界各地城市轨道交通系统均发生过由于自然灾害和人为破坏出现的大量人员伤亡事件。 发生在我国最近的一次极端灾害就是 2021 年郑州 “7·20”特大暴雨灾害。 2021 年 7 月18 日至 21 日， 河南省出现罕见持续强降水天气， 其中7 月 20 日 16 时左右， 郑州市一小时降雨量达到201.9毫米，暴雨强度超过“千年一遇”。 在这轮降雨中，郑州市城市轨道交通5 号线列车在沙口路站—海滩寺站区间内迫停，雨水倒灌进地铁轨道，导致14 名乘客经抢救无效不幸罹难。由此可见，气象灾害会对城市轨道交通的正常运营带来严重威胁， 削弱了系统的安全性。 如何科学合理地从防灾减灾的角度对城市轨道交通系统韧性进行充分的研究， 建立科学的评价体系， 并在此基础上对评价结果有针对性地提出改进措施， 对于轨道交通系统的长久安全运营至关重要。

本文选择城市轨道交通防灾减灾的系统韧性为研究对象， 希望能够在充分研究的基础上， 尤其是在对天津轨道交通、住建、交通运输等相关部门、 企业充分研究分析后， 得到科学合理的评价体系。 在此评价体系的基础上， 分析目前天津城市轨道交通系统在防灾减灾方面存在的优势与劣势， 为城市轨道交通的运营组织和后续建设提供指导。

二、韧性城市

韧性城市是一座城市在面临自然和社会的慢性压力和急性冲击后， 特别是在遭受突发事件时， 能够凭借其动态平衡、 冗余缓冲和自我修复等特性， 保持抗压、存续、 适应和可持续发展的能力。 韧性城市能够快速分散风险、自动调整恢复，从而有效抵御外来冲击和减缓内部灾害， 并能够通过抵御灾害的经验积累， 增强学习和提升应对灾害的能力， 进而保持系统的活力。 2020 年，国际组织倡导地区可持续发展国际理事会将韧性城市定义为： 城市凭借自身能力抵御各种灾害、降低灾害损失，在对资源进行合理配置的同时，能够快速从中恢复过来。长远来看， 韧性城市是从过往灾害事故中积累经验，不断提高应对灾害的一种能力。

从韧性城市的角度分析， 城市韧性的程度高低与人民的基本生活条件、 生命财产安全、公共服务便利、幸福健康生活等密切相关。 一个高韧性的防灾减灾社会系统必须具备充足的人员、物资，完善的风险检测系统、应急预案的管理系统、 高效的政府应急系统、 活跃的社区协作系统以及充足的医疗服务等，并相互配合协调。在城市发生紧急事件时， 能够迅速合理地调配资源， 采取紧急应对措施来抵抗风险的冲击， 降低灾害对城市的损伤程度。

城市社会韧性与城市的公共服务管理能力、 民生质量、医疗卫生、文化教育能力密切关联。 公共服务机构在人民群体中能发挥传播者、组织者角色， 使得信息沟通交流更高效。 当遇到突发紧急情况时， 政府能够迅速调动公共服务机构，组织人员、调配资源高效迅速地应对突发状况， 从而增强城市抵御风险的能力。 民生质量的高低对居民基本生活质量、社会生活稳定性有重要影响。只有社会有充足的医疗卫生服务系统， 才能保证灾害发生后救助效率提高， 从而降低人民生命的死亡率。

基础设施系统是保障城市系统正常运转、 人民生活正常运行的物质基础。 基础设施主要包括水电管网、道路交通、 信息通讯等众多公共服务系统， 是与社会生产活动、 居民生活最直接相关的工程设施。 高强度的基础设施韧性可以在灾害发生时通过网络快速传达灾害信息， 有效利用基础设备应对突发情况， 不仅能有效抵御灾害， 而且能够快速恢复至初始运行状态， 提供正常服务能力。

2013 年，洛克菲勒基金会在全球发起了 “100 韧性城市”挑战赛，我国浙江省义乌市和海盐市、 四川省德阳市、 湖北省黄石市成功入选“全球 100 韧性城市”。 2016年12 月国务院办公厅印发《国家综合防灾减灾规划（2016—2020 年）》， 明确提出要加强区域和城乡基层防灾、 减灾、 救灾能力建设。2020 年 11 月， 党的十九届五中全会审议通过的 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》 首次明确提出建设韧性城市，提高城市治理水平，加强特大城市治理中的风险防控。 2021 年 3 月，十三届全国人大四次会议通过的 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》进一步明确指出， 顺应城市发展新理念、新趋势，开展城市现代化试点示范，建设宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性城市。目前，我国诸多城市已经开始布局韧性城市的建设，“北上广深”四大一线城市以及雄安新区都明确提出了建设韧性城市的具体要求。

浙江大学韧性城市研究中心提出了构建韧性城市四个维度，即技术、组织、社会、经济。

技术韧性是指降低城市基础设施系统由于灾害而遭受的物理损伤。涉及交通与通信、 能源与开发等与城市系统密切相关的技术。

组织韧性有两方面含义： 一是政府及其相关部门在协同治理模式下能够在灾害发生后迅速反应， 以减轻灾害对于城市功能中断的危害； 二是城市多个社区的整体韧性， 在合理的组织结构下， 各个社区能够在困境中适应灾害所带来的外部环境变化， 并采取适当措施从灾害中得以恢复。

社会韧性是指减少城市受灾人员的伤亡。 在灾害发生之后能够及时提供医疗等基础服务， 在恢复过程中能够满足居民基本生活需求。

经济韧性是指降低灾害对城市造成的经济损失。 减小城市各项经济受到的灾害影响，既包括房屋、基础设施等固定资产的损失， 也包括工农业产品、 生活用品及因灾害导致的停工、 停产等损失。

三、城市轨道交通韧性评价的研究基础

城市轨道交通系统面对不同灾害类型的表现也是不同的， 所以对韧性评价体系而言， 需要针对不同的灾害情况分别进行研究。

很多研究针对火灾、洪涝灾害等不同的灾害场景进行深入研究。 例如有的研究者选取 “地铁车站系统—火灾扰动”作为韧性研究中“系统—扰动”二元研究对象，将地铁车站系统发生火灾时的吸收能力、抵抗能力、恢复能力和适应能力的集合定义为地铁车站系统的抗火韧性，致力于实现地铁车站系统在今后的火灾安全管理中能更好地预防、 应急、 恢复与反馈， 改善地铁车站系统在应对火灾时存在的抵抗不力、恢复缓慢、缺乏适应等现状。有的研究选取“地铁车站系统—火灾” 这一二元研究对象，基于系统韧性理论，提出地铁车站抗火灾韧性的概念， 并选取基于韧性能力表征的计算方法， 构建地铁车站系统抗火灾韧性贝叶斯网络， 对地铁车站抗火灾韧性进行全过程识别、 场景化度量与动态提升。

基于以上的研究基础，我们开展了城市轨道交通抗洪涝灾害的研究。

目前， 我国针对城市轨道交通有相对完善的洪涝灾害防范体系，从设计、施工、验收、 运营等各阶段都有成熟的管理体系支撑。郑州“7·20” 特大暴雨灾害以及之前上海、天津、北京等城市在雨季发生的洪涝灾害表明，不同城市轨道交通系统在抗洪涝灾害能力上差距明显。 另外，与洪涝灾害相比，轨道交通系统对于地震、 暴恐等灾害的防范体系建设差距更加明显。 而这些灾害威胁都是明显存在的， 且一旦发生将严重危害城市轨道交通运营安全。

城市轨道交通系统抗洪涝灾害韧性（Resilience to flood）是指在洪涝灾害发生时， 地铁车站系统能够吸收 （Absorption） 和 抵 抗（Resistance） 洪涝灾害对地铁车站系统运营性能产生的影响， 从中迅速恢复（Recovery）到正常运营性能并逐渐适应（Adaption）洪涝灾害扰动的能力。 地铁车站系统的抗洪涝灾害韧性有助于降低系统失效的概率、控制地铁车站系统的运营性能损失、 减少洪涝灾害带来的破坏性后果 （经济和社会损失）并缩短恢复时间。

四、研究进展

目前， 国外大多数对轨道交通系统的韧性评价集中在对于抗火灾的研究上，针对抗洪涝灾害的研究相对较少。 采用的研究方法主要是利用问卷调查法和专家法相结合的方式建立评价体系。本次研究我们也采用了类似的工作思路和方法， 并在此基础上， 初步建立了天津轨道交通抗洪涝灾害的韧性评价体系。 该体系从技术、组织、 社会三个维度来评估城市轨道交通对抗洪涝灾害的韧性。 这三个维度可以作为韧性评价的3 个一级指标，在此基础上再细分了8 个二级指标和20 个三级指标，并建立了初步的评价体系（详见表 1、表 2、表 3）。

表1 技术韧性评价体系

表2 组织韧性评价体系

表3 社会韧性评价体系

针对形成的初步评价体系， 与天津地铁6 号线的建设、运营、设计及轨道交通参与者进行充分的沟通和交流， 建立了相关的问卷调查表，发放到设计单位、建设单位、运营单位以及相关专家，目前已完成所有调查问卷的整理。 调查问卷主要涉及对技术、 组织和社会韧性的重要性及具体权重分配。 参与调查问卷的单位或专家，如果有其他的具体建议也可以在调查问卷中说明。

五、相关结论

在前期文献研究、 调研的基础上， 得到了轨道交通抗洪涝灾害韧性相关的因素， 并对这些因素的合理性及权重进行了问卷调研，在调研的基础上进行了部分修正，得到如下结论：

1.之前轨道交通领域更多关注的是对于火灾研究的韧性，郑州“7·20”特大暴雨灾害造成的灾难性后果让我们意识到城市轨道交通抗洪涝灾害韧性的重要性， 所以本次针对天津轨道交通抗洪涝灾害的研究非常有必要。

2.研究结果表明，组织韧性高于技术韧性和社会韧性。 组织韧性还需要重点考虑相关主管部门内的组织韧性； 技术韧性中核心的是一些重点点位和关键环节的技术标准， 如敞开段部分的技术指标， 部分存在的下沉广场的技术指标； 社会韧性中很多人员韧性指标对实际运营的轨道交通韧性会产生不利影响， 而周边站点救援力量分布情况是社会韧性中最重要的因素。

3.轨道交通抗洪涝灾害韧性与区域的气象条件有直接关联， 所以对比不同城市的轨道交通的韧性一定基于近似的气象条件。 天津的城市轨道交通抗洪涝灾害韧性在华北区域属于较好的水平， 但是依然存在一些具体问题需要改进。 如一些关键区域的市政配套水平较低、目前运营部门与主管部门之间的应急演练不够充分等。