寒地中微观城市形态与城市韧性的关联性研究*

李家茜 孙洪涛 张巧昀 文姝

0 引言

在全球气候变化和城市快速扩张的共同作用下，极端灾害等事件频繁发生。尤其寒地城市冬季寒冷漫长，面临更加独特多元的灾害问题。为降低灾害风险，韧性城市成为近年来城市规划和设计领域的研究热点。目前关于韧性城市的研究涵盖社会经济、环境和制度等多个方面，取得了丰硕的研究成果。而本质上城市是空间系统，韧性概念必须通过具象的空间规划才能有效指导城市建设。城市设计的中微观尺度是人们日常活动的重要空间尺度，可基于环境背景实现精细化分析。因此，以中微观城市形态为核心的韧性城市研究对于有针对性的降低寒地灾害风险具有重要作用。

1 韧性概念

韧性一词最早源于物理学领域，描述材料在外力作用形变下反弹恢复至原状态的能力，即“工程韧性”。20世纪70年代，生态学家克劳福德·斯坦利·霍林将韧性引入生态学领域并提出“生态韧性”概念，认为生态系统是具有多重稳定状态的动态系统。随后，社会学、经济学领域的学者介入并提出“演进韧性”的概念，强调韧性系统的2个新兴属性：适应能力与转型能力。20世纪90年代，韧性正式进入城市规划领域，诸多学者开始关注城市应对灾害风险与气候变化的韧性。近年来，韧性概念开始应用于城市形态要素的具体设计中。

随着韧性从普通术语发展为复杂概念，韧性城市的定义变得宽泛模糊，使其在融入城市设计领域时易出现曲解内涵、片面使用等问题。因此，若以更科学的方式使用韧性，必须明确评估城市韧性基本问题。此外，城市韧性实践面临特定韧性与一般韧性的选择，分别为突发性特定威胁和长期不确定干扰，如何使两者兼顾成为研究重点。

2 关联框架

在Web of Science网站中检索关键词“resilience”“urban form”，通过筛选语言、期刊与学科类别，选取190篇与主题密切相关的文献，通过分析相关文献得出寒地中微观城市形态与城市韧性的关联框架，包括静态关联与动态关联2个部分。

2.1 静态关联

1）寒地灾害源 应优先考虑寒地城市发生频率高、存续时间长的灾害，包括水环境、风环境与光热环境3个方面：①水环境，降水的高度集中与地表覆盖材料的高硬化率导致雨水无法及时排出，寒地城市因此易受内涝侵害；②风环境，冬季冷风凸显，且供暖燃煤加剧了雾霾现象，致使室外能见度降低，进而威胁城市交通安全与居民健康；③光热环境，近年来夏季出现极端高温现象，而冬季热环境的改善易对夏季热环境产生负面影响，因此需对寒地城市光热环境的影响因素进行分季节的综合分析。

2）韧性特征 韧性特征与城市设计概念具有相似性，因此可作为城市应对不确定风险干扰与城市规划设计之间的桥梁。韧性特征的分类方式随着基本假设与研究目的变化而改变，韧性特征一般包括多样性、模块化、冗余性及连通性[2]。其中多样性是韧性系统的核心属性，通过产生冗余使城市系统在面对变化时保持稳定；模块化倡导城市系统由更小、更明确的单元组成，其中单一模块应具备自主管控能力，各模块间应具有一定整合度；冗余性强调系统替代资源或路径带来的缓冲能力；连通性用于描述物质、信息等要素在模块内和模块间流动的难易程度。

3）城市形态 基于城市形态学视角，穆拉托里学派强调从部分到整体的层次结构，城市形态要素可根据从单个建筑到地块、街区、社区、城市的规模层次进行分类，即分为宏观、中观和微观尺度三大类。从演进韧性视角出发，城市形态要素可分为生态、空间、功能、感知4个维度。将文献中所有与韧性关联的中微观城市形态指标梳理为生态、功能、空间3个维度。该种分类方式可清晰地展示不同内容维度和多层次空间尺度下的详细指标，有助于韧性城市实践的分类指导。

2.2 动态关联

演进韧性将城市理解为复杂适应系统，强调城市形态在面对干扰时改变、适应和转型的能力，需规划设计师将不断调整的城市形态作为其发展轨迹不确定性的来源，在旧形态中识别风险并转化为发展机会。因此，分析城市形态韧性在时间尺度与空间尺度上的动态关联对于科学认知城市形态韧性的演进规律至关重要。

1）时间尺度 适应性循环衍生出的扰沌模型是演进韧性理论的核心机制，可以阐释复杂适应系统在时间尺度上的周期性动态运行过程，包括4个阶段：r开发阶段、K保存阶段、Ω释放阶段与α重组阶段，分别对应城市发展周期的建设、发展、衰败和更新4个阶段，其中更新阶段对于韧性城市设计至关重要，主要包括2个原因：①该阶段是城市系统创新和重组的阶段，干预措施使城市系统的韧性达到最高水平；②城市系统经历了韧性最大化与最小化的全过程，该阶段可监测分析城市系统的韧性演变，为下个城市发展周期的城市形态管控提供参考。

2）空间尺度 运用城市形态要素的层次分类法构建嵌套的空间尺度网络，通过扰沌模型进行分析。其中，大尺度城市系统遵循已有经验规律的“记忆”与风险发生后学习、变革的“新记忆”进行日常运转与防护，为小尺度规划设计提供背景与导向；小尺度城市系统通过短期规划干预的“反抗”驱动大尺度城市的适应性转型。由于在不同的空间尺度上以不同的速度发生，大尺度城市系统的演进速度较为缓慢，规划干预所需的通用性较强；小尺度城市系统演进变化较为频繁，规划干预可提升自下而上的能动性，在中微观尺度发挥积极作用（见图1）。

3）指标权衡 我国幅员辽阔，不同城市面临的灾害风险类型、背景需求及各城市的韧性基底差异极大，理想的城市形态配置也有所不同。该差异产生的冲突及其权衡既是城市形态韧性研究的难点，又是我国韧性城市建设仍局限于学术研究层面，缺乏科学合理的评价体系、方法与指标的原因之一。现存冲突主要与“密度”相关，随着研究领域的扩大，可能出现更多冲突。故寒地韧性城市建设应根据气候地理条件、经济社会发展状况、灾害风险优先排序和城市韧性本底条件，全面分析潜在的权衡和协同作用，综合考虑通用性与地方性的协调统筹，建立科学合理的评价指标体系。

3 关联指标

3.1 生态维度

生态维度指标涉及开放空间设计等，该开放空间指城市中任何无屋顶的地面空间，其与各种灾害源的韧性存在关联，可通过覆盖高透水材料管理雨水径流；提高城市孔隙度，改善空气流动以调节微气候；为避难、疏散提供缓冲空间；提供较高的自由度以适应新需求。开放空间设计包括大小、形状、可达性3个方面：①大小，面积较大的绿地具有良好的冷却潜力，但易对街道连通性产生影响；②形状，形状简单的绿地能起到良好的冷却作用；③可达性，建议将开放空间置于易被发现的中心区域以提升可达性。近年来部分学者针对新冠肺炎疫情前后人们对公共绿地等开放空间的态度展开调查，结果显示人们更愿前往规模更大、内部植被类型或活动设施更丰富、合理步行范围内可达的绿地。

3.2 功能维度

功能维度指标涉及社区密度、街区设计等。研究表明适当的社区密度可促进主动交通，提高城市系统的整体效率。而密度过高对获得自然采光等方面易产生不利影响，若牺牲开放空间实现高密度社区，将加剧城市热岛效应。故将社区设计为可自我维持的模块，既能通过缩小汇水单元面积应对雨洪灾害，又能通过日常“社区生活模块”与疫时“公共健康模块”的转换降低居民健康风险。小尺度街区可容纳多样化活动，以较低成本适应未来变化，且具有更好的连通性与可达性。

3.3 空间维度

空间维度指标涉及街道拓扑结构及设计等。街道拓扑结构主要包括连通性和中心性：高连通性可提高公共服务设施的可达性，且可通过减少对汽车的依赖提高城市步行性；中心性可用于度量街道网络中特定节点或链接的重要程度，高中心性的街道一旦发生阻塞，其他街道无法合理分配交通量，城市系统的自适应能力明显降低。街道设计对于提高城市韧性具有重要作用，研究表明宽阔的街道具有良好的疏散能力，且易整合多种交通方式与绿色基础设施；狭窄的街道热辐射量低，有助于提升室外环境的热舒适性。故街道宽度应根据街道峡谷形状、土地利用强度、灾害风险管理阶段等因素综合设计。此外，合理设计街道边缘空间可增强其与城市界面的渗透，提升街道活力进而提升城市韧性。

4 结语

寒地韧性城市建设与中微观城市形态要素存在重要关联。目前仅有部分关联指标得到关注，且仍缺乏足够的证据表明该城市形态要素与某些特定风险的韧性呈相关性。此外，城市作为复杂适应系统应以集成方式运行，规划设计师不应仅分析不同的城市形态元素，而应考虑其在时间尺度与空间尺度上的联系，并对其合理配置。