生态弹性视角下的城市适应性承洪策略探究

生态弹性视角下的城市适应性承洪策略探究
The Strategy of Urban Adaptation to Floods Based on the Ecological Resilience
黄琪鹏 | Huang Qipeng
刘志成 | Liu Zhicheng
中图分类号 TU984.11+3 文献标识码 A 文章编号 1003-739X（2018）06-0095-04 收稿日期 2017-10-13
摘 要 虽然防洪基础设施被广泛采用，滨河城市仍然饱受洪水的困扰。

即使不再过分强调工程设施的必要性，但在控制性洪水管理模式的指导下，洪水只要发生就该被阻止仍然是人们一贯的思维，洪水即意味着灾难。

为推动城市弹性洪水理论进展并提升城市系统存续能力，主张一种适应性承洪策略，通过城市设计来阻止损失，为温和的洪水留出空间并注重人与自然的互动，明确了适应性承洪策略的理论基础并总结了其特征；通过在间歇性洪水中积累经验，重塑河流生态来应对极端灾害；在实践层面上，提出了三项城市设计原则来改善建成环境，提升城市承洪适应性。

关键词 弹性洪水 城市防洪 适应性 减轻灾害 生态智慧 城市设计
Abstract Although flood control infrastructure are widely adopted, riverfront cities are still suffering from the flood. Even if there is no more excessive emphasis on the necessity of structural measures, people consistently consider to prevent the flood as soon as it happens. Under the guidance of flood control management paradigm, flood means disaster. In order to promote the development of urban resilience flood theory and address the persistence of urban system, we advocate the alternative flood adaptation paradigm, which aims at preventing the damage through the urban design and it allows the soft flood to get into the city. Meanwhile, we pay attention to the interaction between man and nature. We further define the theoretical basis of adaptation management paradigm and summarize its characteristics. So we accumulate the experience in periodic floods and rescue the river ecology to prepare the extreme events. At the practice level, three urban design principles have been put forward to improve the built environment and the capacity to tolerate flooding.
Keywords Elastic flood, Urban flood control, Adaptation, Flood hazard mitigation, Ecological wisdom, Urban design
1 背景介绍
尽管人们在城市中建造了大量的防洪工程设施，洪水灾害却愈发严重[1]。

现代城市所依赖的工程性防洪设施无法处理超过设计容量的洪水，难以应对突发状况并缺乏长期效益[2]。

洪灾的复杂性催生出了整合性洪水管理的方法，针对水域与陆地对整体流域进行管理；提倡工程手段与非工程手段（生态修复、预警机制、保险措施等）相结合[3]，但实际应用中非工程手段仍处于边缘化的位置，反映了对洪水根深蒂固的控制性思维，近年来弹性（Resilience）理念逐渐被应用到洪水管理中。

传统上认为洪水与城市两不相容，但如果城市具备抵抗洪水所需的弹性，这一看法将会被改变。

本文从生态弹性的角度出发，提倡一种城市适应性洪水管理策略，以更为柔性、与自然互动的方式而非单纯的硬性抵抗，来培养城市适应洪水的能力。

2 弹性洪水理论
2.1 工程弹性与生态弹性
20世纪60年代，霍林在研究生态稳定理论时将弹性概念引入生态学。

现有对弹性理论的研究主要体现在工程领域和生态领域两方面。

工程弹性定义系统受到扰动后，能够恢复本来状态，即快速恢复到同一稳态的能力[6]。

主要指服务社会生产生活的，如水电、交通、商业（包含堤坝渠）等基础设施从灾害中恢复的能力强弱。

生态弹性则定义系统受扰动形成新的结构之前，保持稳定的能力，强调一种存续的能力（图1）。

因此，弹性洪水的概念（Flood reisilence）应概括为：遭受洪灾时能承载洪水，避免灾难性后果的能力；或从灾害中快速恢复的能力[7]，这与企图支配自然、控制洪水的思维有着根本不同。

2.2 生态弹性作为理论支持
当前自然灾害管理领域对弹性的解读偏向于工程领域，强调洪灾过后应使城市快速恢复到灾害前的状态[8]。

但就城市属性来看，城市中人、社会、自然三者之间相互交融，共同构成了具有多重平衡的复杂、充满偶然性的非线性组织系统，这更类似于生态系统而非工程系统。

影响洪灾的原因是多方面的，系统并不存在所谓的最佳状态[9]。

同时，相较于洪灾后的恢复，城市更应致力于阻止洪水损失。

在城市承洪的层面上，应当以生态弹
识，同时工程性防洪设施也缺少应变能力，不能根据环境的变化进行针对性调整。

动员利益相关者积极参与是取得长期稳定的防洪效益的保障。

（2）及时的灾后调节
洪水退去后需要及时对城市进行调节以适应新情况，每经历一次洪水都是宝贵的机会，需要向洪水学习、总结经验来提升适应能力。

指导城市承洪适应性的规划需要与城市总体规划同步而非滞后，并落实到空间规划设计上。

调节虽然会耗费一定成本，但与需要花费数年和大量金钱去升级工程设施相比更具有优势。

2005年美国城市新奥尔良遭受飓风袭击至今已投入巨额救灾资金，却仍未完全恢复。

如果民众具备对洪水的危机意识，这一步骤将落实的更好[4]。

（3）灵活转换的操作性
洪水会给城市带来干湿两种环境的交替变化，长期将洪水阻挡在城市外，以求维持城市干燥的结果是遭受水淹即被毁坏。

城市只习惯于干燥的环境，对洪水进入以后的潮湿情况知之甚少，防洪工程一旦失效，社会经济状况将迅速崩坏（图2），城市缺乏在这两种环境中转变操作方式的灵活性[11]，灵活性可以孕育新的可能性并降低成本。

城市也可以通过改变若子系统的冗余度来保证正常功能的运行。

如改善居住系统的固定性、转变交通系统的服务性使其适应水运等；或者跨尺度的对洪水进行灵活处理，如市民、社区、市区等的协调运作。

3.4 提高适应性应关注河流生态
人类应对灾害的能力与生态系统联系紧密，适应性思维应保持河流生态健康，二者的互利是社会生态系统维持稳态的重要方式。

城市承洪适应性的提升是一个渐进的过程，需要河流生态系统保持健康状态以充当交互媒介，并提供持续的生态服务，包括水资源和生物供给资源等，否则将限制适应性[12]。

在自然状态下，河流两岸的洪泛区可以储存洪水并削减洪峰、降低河水流速，利用沉积物的沉淀与搬运改良土壤的理化性质，结合洪泛区植被的粗糙表面进一步降低洪水的释放力，形成洪水的良性储存乃至净化[13]。

但城市中天然的洪泛区大多因过度开发退化明显，而一条遭受污染的河流不仅无法提供基本的生态服务，还会使灾害雪上加霜。

控制性思维严重破坏了河流生
性的视角更多地关注自然灾害管理，将其作为一种全局性的思考，进行跨领域的合作，探寻避免洪水灾害的方法。

3 城市承洪适应性
3.1 城市要学会适应洪水
城市洪灾产生的损失大都与建成环境的破损相关（如建筑、街道的损坏等）[1]，若要保证洪水发生时能够阻止灾害，使城市正常的功能运转不受影响，需要提升城市承洪的适应性（简称“适应性思维”）。

不同于单单修建防洪工程，企图控制或改变洪水的控制性洪水管理策略（简称“控制性思维”）。

城市承洪适应性可以定义为：以阻止灾害为目的，使城市适应洪水的一系列方式方法。

要求城市
的建成环境与洪水相协调，并需要为非确定性事件作准备，培养与洪水共生的智慧，而非只依赖工程设施的抵抗与恢复[5]。

3.2 城市为洪水留出空间
人为抑制系统固有的变化性来达到强制稳定会损害弹性，对于世界范围内众多遭受间歇性洪水困扰的城市来说，发展城市承洪适应力的前提是认同洪水是重要的周期性变化，允许系统接收小规模的干扰，才能更好地应对较大干扰[9]。

但在控制性思维的
指导下，城市不断通过筑坝挡水、河道硬化的方式来保持干燥。

而以生态弹性角度来看，对于城市这样复杂的社会生态系统，通过经历较为温和的洪水来调整结构、汲取经验尤为重要，否则将会在灾难性的洪水来临时付出代价。

控制性思维使民众产生错误的安全感而忽视了累积的风险，而企图控制变化与提升适应能力相比，过分依赖前者是不明智的。

3.3 城市承洪适应性的特征（图2）
弹性概念几乎总与自组织、自我调节、转换系统相联系[10]，增强城市对洪水的适应力需要将其转化为以下三方面的内容：
（1）积极的洪水反应
自组织表现为系统从无序到有序的进程，参与协同的元素越多、越迅速则自组织能力越强[7]。

在城市中，每个市民或家庭作为基本元素都应该积极对洪水做出反应并采取措施，这种自下而上的防灾体制可以通过灵活的调节与重组来避免损失。

控制性思维则相反，政府负绝对责任，民众往往缺乏危机意
工程弹性：系统的恢复能力
控制性思维指导下的城市防洪
适应性思维指导下的城市防洪
生态弹性：系统保持稳定所能吸收的扰动
1a 2a
2b
1b
图1 工程弹性与生态弹性的概念比较
图2 两种思维方式指导下的城市防洪对比图3 新加坡的城市公寓楼
图4 哈芬城用以连接建筑物的步行桥图5 弥尔河恢复项目
（注 控制性思维指导下的城市防洪依赖于干燥的环境，随着洪水的增大，城市社会经济状态的剧烈波动会导致崩坏（阴影区域为可承受的洪水）。

而适应性思维指导下的城市防洪能承受较大的社会经济波动，城市对洪水的适应性更强。

）
态系统，更致命的是公众几乎对河流水文情况一无所知，认为这与实际生活相距甚远。

周期性的洪水能与原生物种协同进化，并连接河流与洪泛区以重塑生态服务[14]。

4 转变防洪思维
如果不在洪水管理模式上完成从控制性到适应性的过渡，上述措施将无法实现，控制性思维作为一种集中粗放的管理方式，制造安全假象的同时也抑制了城市适应洪水的能力，过于依赖工程设施而忽视了建成环境与生态安全。

允许间歇性洪水在城市发生以提供学习的机会是一种创造性的解决问题的策略，不仅是应对洪水问题，同时也能完善以河流为代表的城市生态系统的服务功能，并为缓解城市内涝、干旱，乃至气候问题提供了一种新的视角与解决方法。

虽然当今城市具有越来越复杂的结构和更加多样紧密的联系，建立城市对洪水的适应性也是可行的，当务之急是如何将减轻洪水灾害的重点从河流本身转移到建成环境上；将实践方式从建造防洪工程转化为城市设计。

5 城市设计原则
下文的城市设计泛指城市建成环境的设计，为了推动城市弹性，提高城市承洪适应性的可行性以提出三条城市设计原则，这些原则是对原有城市设计概念的补充，每条原则进行解释并举例来证明其实践性。

5.1 城市设计应适应洪水
传统观念认为城市人口稠密，土地经济价值过高而无法容纳洪水，但这主要源于对固有防洪模式的依赖而非不可行。

现有设计方法可以提升建成环境的适应性，协调城市和洪水[14]。

城市开放空间可以容纳并转移洪水或进行生态重塑；建筑工程设施可被重新设计以承载多种功能等，这些范例在现代城市中已很常见。

在新加坡，八分之三的城市人口居住在底部架空的公寓楼里，当地人称为“void deck”，底层作为城市开放空间能促进通风、改善公共安全并容纳洪水（图3），此外还极大考虑了配套其他防洪设施的可能，如洪水屋顶、防渗楼板与防洪墙，甚至电力系统改造[15]。

爱尔兰也已制造出可以漂浮的两栖房屋并投入使用。

在可预见的短期内，政府可以鼓励采用多种防洪措施而不要求作出结构上
的改变，但远期最好使低洼地区的建筑抬升
或者漂浮，寻求建筑与街道的物理适应性。

如
果要实现系统性的（城市规模的）建筑物的调
整，将需要政策激励和对家庭的财政补贴。

与建筑物相比，城市开放空间容纳洪水
相对容易，早期范例是奥姆斯特德于1870年
设计的“波士顿翡翠项链”，利用开放空间容
纳洪水已成为城市防洪设计的新趋势。

在新
加坡壁山公园（Bishan-Ang Mo Kio Park）
改造中，混凝土河道被恢复为蜿蜒的河流，在
雨季，河流上涨溢出的洪水可由公园容纳，不
仅使周围居民免于洪灾，满足了游憩需求，也
塑造出独特的洪水景观。

设计人员也可以专注
于可持续的暴雨分流管理和雨水花园，人工
湿地越来越多的与开放空间结合来解决雨洪
的滞留、储存与过滤处理。

这些城市绿色空间
可以演变为绿色基础设施来阻止洪水灾害，
带来生态效益[16]。

通过使用透水材料并设置
一定的淹没标准，硬质广场和体育场地等也
可以容纳洪水，荷兰鹿特丹水广场就是一个
正被使用的典型范例。

在城市交通方面，德国汉堡港口城市哈
芬（HafenCity）已在港口区的水面上建设了
永久性的步行网络，用以连通建筑物（图4）。

而在高人口密度的土地混合功能区建造地上
的人行与车行系统并不困难，在上海，类似的
天桥和高架公路系统存在已久。

人口低密度
的城区在洪水来临时可能需要倚靠与威尼斯
城相类似的临时步行设施，如果永久性与临
时性的步行设施都不被允许，那么公共船只
和两栖载具将会成为可行的方法之一。

5.2 城市设计应结合洪水的生态进程
生态敏感型设计已逐渐为人们所知，荷
兰的Building with Nature项目和欧盟水框
架指令等项目都在鼓励通过与自然协作来阻
止洪水风险[17]。

这些措施在一些发达国家尤
其是郊区得到了较好的实践，但城市主体却
常被排除在外。

城市防洪工程设施无法分辨洪水，
一些
4
35
温和的、有关键生态价值的洪水随那些更大的，有破坏性的洪水一同被阻挡在城市外，且发生的几率较大。

提高城市对洪水的适应性可以为具有生态价值的洪水进入城市提供机会，以持续重塑城市河流的生态服务功能。

作为一种生态过程，洪水的回归可以首先发生在滨河公园内[8]，这里过去可能作为洪泛区的一部分，或者现在仍在行使部分洪泛功能，再由滨河公园向开敞绿地和开放空间蔓延。

通过模仿自然状态下的河流环境来将河道与开放空间重新自然化，随着时间的推移，间歇性洪水可以恢复水生与河岸栖息地从而形成新的生态系统，进而使分布在城市中的绿地、绿道和洪泛区等能相互沟通，构成体系共同应对洪水。

位于美国康涅狄格州的弥尔河恢复项目（Miller River Park）自完成以来，已累计引入超过50种原生动植物，鱼类也重新溯回这里产卵[19]，向人们证明了滨河绿地不仅能阻止洪水威胁，供人游乐，并且能重塑一个有洪水参与的崭新的生态进程[20]（图5）。

5.3 通过城市设计让人们认同洪水
无论是在物理适应还是生态适应的层面，公众对洪水作出的反应与处理都源于对洪水的了解，并以此逐渐提升应对洪水的能力。

然而，现阶段城市河流和公众之间通常被堤坝与硬化水渠隔开，人们看不到河流，河流也几乎完全脱离日常的生活。

并且在城市对河流的现有管制模式下，河流失去了自然的状态，变得一成不变，惟一引起人们关注的地方却只是泛滥的洪水。

洪水的负面形象，公众对河流的漠不关心导致了公众对河流健康与水文知之甚少，包括对河流生态益处的无视。

允许无害的、间歇性的洪水进入城市，以开放空间或城市公园作为载体，可以增强公众对洪水的了解[18]。

例如，滨河公园与洪水相协作的生态过程可以使洪水动态的一系列现象变得可见。

比如水位的季节性变化、生物物种的增加、物质的搬运堆积和土壤的侵蚀；还有水质的改善、植物群落的更新等。

这些现象对公众水文知识的普及极具价值，同时公众也会对洪水进入城市所产生的益处有更直观的认知[21]。

结语
本文从弹性的视角，针对城市洪水问题进行一些归纳总结，提出为了应对洪水，现代城市应该专注于提升承洪适应性，改善城
作者信息：
黄琪鹏，北京林业大学园林学院硕士研究生
刘志成，北京林业大学园林学院教授（通讯作者），
780256337@
市建成环境以容纳洪水，阻止损失。

试图提
供从非传统视角来应对城市洪水问题的可
能性，并希望重新引导城市洪水管理模式从
控制性向适应性转化。

城市设计在这种转化
中扮演了不可替代的角色，我们应当看到，
洪水属于城市动态中自然的一部分，并且可
以带来社会生态效益。

希望未来生活在城市
中的人们学会“与洪水和谐相处”，并且能
从中获益。

（注 该项目为城乡生态环境北京实验室北京市共建项目
专项资助）
资料来源：
图1：根据参考文献[10]自绘；
图2：根据参考文献[14]自绘；
图3~4：引自谷歌地图（google map）;
图5：引自美国景观协会官网（https://www.asla.
org/）。

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