仇保兴：未来城市与韧性设计原则

习近平总书记在2015年中央城市工作会议上指出，无论是规划、建设还是管理，都要把安全放在第一位。当前城市的发展正在面临着越来越多的不确定性，城市如果不安全，一切归零。未来的城市发展，面临的普遍问题大致有气侯变化、环境危机以及各种极端事件的威胁。因此，“以人民为中心和绿色发展”的新型城镇化，就必须要考虑韧性城市的建设问题。

一、韧性城市的意义

当前，城市面临的威胁和不确定性越来越多，包含各种社会不确定性、灾害不确定性以及经济不确定性等，一般而言，城市规模越大，其面临的不确定性越多。第一是极端气侯的变化。比如，2020年7月，中国水利部发布消息显示，我国四条河流的水位超过历史记录。目前出现的旱灾或者水灾，大都是超历史极值的，因此通常的承载力估算或者通常的预案往往是没有作用的。第二是城市的高集中性。例如，上海目前宣布无人驾驶的时代已经到来，但无人驾驶同时也意味着另一个方面的高不确定性，如果无人驾驶被黑客所控制，那么汽车就变成了在市区内横冲直撞的危险工具。第三是新技术的快速涌现。比如人工智能、物联网，特别是人工合成生命这些颠覆性的技术、新的科技本身就是新的脆弱性产生的新源头。物联网和5G时代，也是万物互联的时代，但万物互联往往也意味着危险互联。第四是快速发展和高度国际化的脆弱性。我们现在正在经历着快速的机动化、高铁和高速公路的网络化，时空被高度的压缩，一旦有什么舆情发生，就会迅速地扩散到周边，所以空间的高速连接，也意味着任何一个地方甚至国际上的一些灾害，会迅速传递到中心城市，而中心城市里的一些灾害也会迅速的扩散至其他地方。第五是多主体的复杂性。人口的大量流动，特别是国际人口的大量流动以及城市集聚的膨胀，都会带来各种各样新的不确定因素。

应对这些新的不确定性或者未来灾害的方法就是建设韧性城市。所有的这些大的灾害，都可以称之为“黑天鹅”事件，传统的解决思路对此是无效的。20世纪80年代，国际社会提出了韧性城市概念，韧性城市是指城市的经济系统、技术系统、基础设施系统面对灾害的冲击和压力，仍然能够保持基本的功能、结构、系统和特征不变，这样的城市系统也称为韧性系统。

二、韧性系统的模型

韧性系统的模型包含结构韧性、过程韧性和系统韧性三个方面。结构韧性可以分为技术韧性、经济韧性、社会韧性和政府韧性。技术韧性是基础性的，也就是城市生命线的问题，指的是城市的通信、能源、供排水、污水处理、交通、防洪、防御系统等都应该有足够的预判认知系统，能够应对不测的风险。经济韧性就是要实现经济结构的多元化建设、就业多元化和就业弹性，促进经济活动低碳可持续发展。社会韧性是指城市社会各个主体在威胁或者灾难来临时能够保持理性，不放大危险。政府韧性就是通过韧性城市的建设，使得政府在任何情况下都能够准确地搜集到情况，然后率领民众抗击灾害，保证职能的正常运行。

从过程韧性来看，任何一个城市特别是中心城市，在面临“黑天鹅”事件和灾害时应该具有一种维持力，能够保持这个城市的主要功能不变。过程韧性的第二个阶段，是指如果主要功能消失或者交通中断，能够迅速恢复，比如供电、供水中断能够在24小时恢复，24小时是个节点。第三个阶段是通过对每一次灾害、每一次干扰进行科学研判和总结，找出短板并迅速补齐，使得城市能够转型升级，应对更大的不确定性。所以维持、恢复、转型这三个阶段，体现出一种过程的韧性。

系统韧性与智慧城市紧密相连。城市智慧是基于每一个城市单元，首先对发生的问题能够获得足够的数据，能够进行感知，第二个阶段就是通过人工智能或者一定模型能够进行快速运算，第三个阶段就是传递到执行机构，精准地解决问题。最后对执行的结果进行反馈，反馈了以后再感知。因此，感知、运算、执行、反馈就构成了系统的闭环运作。这个闭环越敏感，运转的速度越快，越能够应对外部的干扰，这就是系统韧性。

基于以上的分析，提高城市韧性，需要引进一个新的方法就是CAS，也即复杂适应系统，该系统中每一个主体都能够对外界的干扰做出自适应反应，而且各种主体之间会产生复杂的、良性的互动，使得整个城市能够在大的灾害或变故之前、之中，保持主要功能稳定不变，且如果发生改变能够迅速恢复。

韧性城市实际上是我们人类一直追求的比较理想的城市翻版，人类追求理想的城市已经至少有五千年的历史。一个理想的城市首先可以看成是安全韧性的，然后是活力宜居的，再次是绿色可持续的。这三者构成了城市的铁三角，且这种铁三角都可以包括在韧性过程中。韧性城市虽然只有40年的历史，但却是世界上所有的重要城市都重点关注的问题，比如纽约就提出“2040，韧性压倒一切”，伦敦提出“2045，韧性是最重要的因素”，巴黎提出“2045的巴黎”。

三、韧性城市的要素

韧性城市包含几个要素：第一个要素是主体性。主体性实际上就是系统的主体，也就是民众，包括各个市场主体在应对外部干扰或者灾害来临时候的应对、学习、转型、再成长的能力。日本有学者曾提出，一个城市的韧性，首先注重于人们素质的提高，提升居民的个人素质可以决定减灾的成败，在灾害的现场要求人民在不确定的信息基础上，开展合理的避灾行动。日本与地震灾害进行了近千年的斗争，面临一般性的地震时，日本的民众伤亡和次生灾害是最小的，这主要来源于其主体的适应能力是最高的。主体还包括多个层次，比如说建筑、社区、城区主体，企业、单位、各级政府主体，不同的主体相互之间是良性互动的，这是主体性的要求之一。主体性的另一个要求是每一个主体要发挥自己的功能。比如，欧洲一些国家提出微农场，在建筑内部生产蔬菜，通过新的LED光源，能够在一年中实现20—25次采摘，其单位产出蔬菜、瓜果比大田里面还高出50倍，更重要的是，这是现代版的菜篮子、米袋子。城市如果借鉴这种做法，城市的安全性就会提高。再比如，目前提出的自然农场，实现了菜肴15分钟就可以从田间到达案头，而且整个过程可视化，整个产业链非常短，也被称做短链生产体系。这个短链生产体系体现的就是韧性，也是我们菜篮子现代化的方向。

第二个要素是多样性。任何一个系统特别是中心城市的产业应该多样化，防灾能力要具备多样性，更重要的是，要在城市基础设施上推广分布式、去中心、小型化、并联式，这种生命线的系统比传统城市那种大规模化、中央控制、串联运行更具韧性。在此方面，城市的发展也有不少例子。比如，天津滨海新区曾规划建设亚洲最大的危险品仓库，为什么危险品仓库要最大呢？其价值和意义值得商榷，相反把危险品分散、小型专业储存似乎更具合理性。再比如，北京的新发地市场，曾有人提议要把它建成世界最大的批发地市场，结果整个河北甚至山西的蔬菜果品，都要到新发地去进行流通，这似乎并没有必要，相反却越集中越危险。工业文明时代要去中心化、大型化、流水线化，但其同时也造成了新的脆弱性。英国研究韧性城市的专家曾经说过，真正大规模的杀伤性武器不是别的，而是那种集中性的、大型的城市基础设施。交通设施也是一样，目前的实践中我们经常把交通看成一种串联式，从步行到公交，公交到轨道，轨道再到高铁，但其实应该建设成为并联式，也即各种各样的交通工具都可以到达目的地，这样人们可以有更多的选择余地，比如电动自行车、自行车、步行都能够到达目的地，这种交通基础设施才是韧性系统。

再比如，城市公共空间可以通过各种各样的空中连廊连接起来，当特大洪水、超历史记录的洪水来临时，这些空中连廊就可以变成紧急的生命线功能和避灾场所，同时保持城市的基本交通功能不变。日本的筑波城区位类似于中国的雄安，地势比较低洼，旁边还有一个大湖，其在规划时把主要建筑用空中连廊连接起来，离开地面大约7.5米，这样一来，当超历史记录洪水来临时，这些连廊就成为了生命线工程，可以保持城市正常的功能不变，日常这些连廊可以成为人们绿色交通、步行、自行车交通的主要通道，跟地面机动车分道而驰。类似的连廊工程在中国沿海一些城市都已经在实施，而且这些连廊工程最后成为了城市的共享空间和避灾场所，显著增强了城市的活力和韧性。

第三个要素是自治性。也就是说，每一个单元、每一个主体，特别是城市的社区，都具备自救功能，能够在灾害来临的时候自己存活、自己解救。比如，日本居民家里就有“三个一”：一是每一个家里都有急救包，这个急救包里面有三天的食品、三天的水、三天的药品，那么在三天与外界隔离情况下，可以维持正常的生活。二是周边社区公园有一个急救站，这个急救站里面可以维持一个社区一万人口三天的水、药品、食品需要。三是城市里面还有若干个急救中心，可以维持所有市民使用三天的水、药品、食品，这样的城市和这样的社区，就具有强大的自治功能，可以把许多灾害造成的次生灾害消除在萌芽状态。再比如，在防御洪灾时可以采取升降式防洪墙设计，因为五百年一次的洪水跟一百年一次的洪水在大平面上就相差一米，甚至一米都不到，利用一个挡板就可以解决问题。但是这些挡板如果做成可升降的，可以大大地改善景观，而平常状态则可以作为路面。荷兰则发明了一种价格比较昂贵的可以自动升降的挡板，面临水位提升挡板可以自动升起来。

第四个要素就是冗余。冗余就是有备胎，现实中人们往往追求系统的运行效率，运行效率越高就会出现剑走偏锋式的脆弱性，因此，任何一个复杂系统，特别是特大型城市、中心城市，它必然包含着备胎，也就是无用之用，但是遇到重大灾害的时候，那些无用的部分恰恰是效率最高的。比如疫情之后中央决定一定要把救助药品、救助物资的仓库系统运转好。比如，在每一个居民区里设置一定的超市，这些超市存储有必要的粮食、油、干净饮用水，包括基础性的一些药品，备足供应这个小区三天之用，这样的超市可以给予一定的补贴，也即这些必须的储藏品应该有一定的冗余。再比如，可以在每一个卫生间里面装上可以节水35%的微中水系统，也就是另外一个小的系统，通过收集雨水，在每一个落水管装上一个三吨重的水桶，这个水桶就可以吸去洪峰的30%，再加上屋顶绿化，透水的地面，可以把洪峰吸走一半，对于抵御洪水具有重要作用。实际上，这些系统在灾害来临时就是消防系统和微救灾系统。城市可以把微中水进行N次使用，使用的次数越多，这个城市水循环的韧性就越强。雄安规划设计实践中就使用了这种集装箱式的污水处理系统，每一个集装箱每天处理一百吨到两百吨水，如果不够可以再增加集装箱数量，就地收集、深度处理小区的污水，形成无数个小的微循环，如果哪一个集装箱坏了，马上换上另一个，实现并列式运行，这种系统要显著优于传统的集中式污水处理。

第五个要素是慢变量管理。因为城市运行中许多的脆弱性，都是温水煮青蛙慢变量积累造成的。比如，燃气管道陷入一定程度以后，它的空腔里面燃气跟其他气体混合到一定比例的时候会产生大爆炸，慢变量的管理办法就是要找到临界值，因为慢变量最后肯定要到达临界点，如果能够把这些慢变量找出来，那么我们不仅可以预防“黑天鹅”事件，也可以预防“灰犀牛”事件。这些问题，都是韧性城市设计和建设要考虑的。慢变量管理是比较困难的，但通过微计量和智慧城市的办法，能够把这些数据都精确地搜集起来，然后跟模型比对，预测什么时候会出现颠覆性的事件，也即通过慢变量管理可以显示、警示，同时发出警报。

最后一个韧性的要素是标识，这个标识在复杂的系统中间，就提供了相互之间主体配对和解决灾变所带来的灾害的具体办法。标识实际上是一个古老的方法，但是在现代的情况下却越来越重要。比如，消防队员要穿红色的衣服，医生要穿白色衣服，这些都是标识，标识在危机的时候就会发挥作用，比如需要医生时，找到穿白大褂的就是找到对象了。标识的目的在于帮助人们进行配对。大自然界包括我们的免疫系统都存在这种标识，没有标识系统则无法运行。如果标识十分可靠，而且能够自动寻找对方进行配对，那么这个标识系统就是非常强大的。现如今的人脸识别、人工定位，实际上都是标识系统。比如新冠疫情期间，利用一个好的系统可以把每一个感染者的空间轨迹进行精确定位，可以帮助大家了解信息，保持主动隔离。

现在是万物互联的时代，这种万物互联其实有两种可能，一方面它可能把各种危险都连接在一起，但是另一方面，也有好的侧面。我们只要把万物互联根据韧性城市要素进行标识的配对使用，可以迅速帮助人们在需求与供给之间自动自组织进行配对，手机发挥方便的助力工作，在混乱中间起到关键性作用，使得整个5G系统能够在灾害来临的时候，帮助人们进行迅速的配套和配对，然后自动地发出要求配套援助的信号，这样一个标识系统，在灾害来临时可以减少大量的人员损耗，把次生灾害降至最低程度。

总结起来，第一，传统城市防灾思维总是企图建造一个巨大的拦水坝，把各种各样的不确定性拒之于城外，这样做不仅浪费极大，有时还会造成新的脆弱性。第二，传统的工业文明思维下，城市要越集中、越大型、越中心控制才越好，这样的思路必须彻底抛弃，比如世界上最大的新发地市场，世界上最大的危险品仓库集中市场，包括深圳建设的世界上最大的集中堆场，这些从一个侧面来看其实潜藏着危险，所以必须辅之以各种微循环、分布式的新模式，而且这样的成本更低、效果更好。第三，在城市设计中，要采用第三代的系统理论，跳出第一、第二代系统论的局限性，因为第三代的系统论坚持了主体的自主能动性，只有在坚持主体自主能动性基础上，系统才有多样性和自治性，才有足够的冗余和备胎，然后才可以进行慢变量管理，加之丰富的标识系统建设，才能使我们城市的韧性变得越来越强。

 责任编缉：祁国燕