山地城市灾害风险与规划控制_王志涛苏经宇刘朝峰

A n n u a l C o n f 城市规划 CITY PLANNING REVIEW

2014年 第38卷 第2期 VOL.38 NO.2 FEB. 2014

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【作者简介】

王志涛(1980-)，男，博士，北京工业大学建筑与城市规划学院讲师。苏经宇（1955-），男，北京工业大学建筑与城市规划学院教授，博士生导师。

刘朝峰（1984-），男，北京城市与工程安全减灾中心博士研究生。【收稿日期】2013-12-27

【文章编号】1002-1329 (2014)02-0048-06【中图分类号】TU984.11+6【文献标识码】A

【doi 】10.11819/cpr20140210a

【摘要】在总结山地城市灾害特征的基础上，提出基于风险管理的山地城市防灾控制体系框架，包括山地城市灾害风险分析、风险评估和规划控制三部分。在该框架的指导下，首先分析了山地城市灾害风险的表征及其构成因素的内涵，同时，探讨了可接受风险水平的确定方法，最后提出了山地城市灾害风险规划控制的四种措施。【关键词】山地城市；风险管理；可接受风险；规划措施

ABSTRACT: On the basis of the disaster characteristics in mountain cities, this paper proposes a framework of disaster prevention system of mountain cities based on risk management theory, including disaster risk analysis, assessment, and planning control. Under the guidance of this framework, it first of all analyzes the disaster risk representation in mountain cities and connotations of the constituted factors; then it explores the approaches to assess the acceptable risk level; ? nally it puts forward four planning measures to control the disaster risk in mountain cities.

KEYWORDS: mountain cities; risk management; acceptable risk; planning measures

1 引言

中国是一个多山的国家，山地面积约占国土面积的2/3，山地城市约占城市总数的1/2[1～3]。山地城市所处的地形地貌复杂多变，它不仅包括丘陵、山地等，往往还与江河、海湾等复杂地貌相结合[4～5]，进而形成了一个更为复杂的生态环境系统。随着我国城市化进程不断加快，山地城市规模迅速扩张，人类活动对山地开发程度也日益加剧。随之，山地城市的复杂生态环境系统遭受破坏，导致滑坡、崩塌、泥石流、山洪及环境

灾害等一系列灾害频繁发生。通过历史灾害经验可以发现，山地城市灾害较平原城市灾害更为复杂多变，并且具有其突出的特征：(1)频发性、多灾种叠加性；(2)复杂性、多样性与不确定性；(3)灾害链现象突出；(4)大规模灾害后容易形成孤岛。因此，在如此复杂的地形地貌条件下，寻求山地城市规划建设与防灾减灾技术的科学结合，而不以牺牲生态环境为代价的城市规划控制方法将是城市规划者的重要任务。

由于山区高低起伏的形态及复杂的生态环境系统，决定了山地城市有着与平原城市迥然不同的形态特征[6～7]，而山地城市灾害又是山地城市所处的复杂生态环境与人类活动共同作用的产物，那么山地城市灾害较平原城市灾害更为复杂多变，因此，山地城市的防灾模式、规划控制措施也应与平原城市有所不同。对于山地城市的防灾减灾工作，如果单纯照搬平原城市已有的防灾模式与措施的话，不仅可能得不到预期的防灾效果，甚至还有可能给山地城市埋下巨大的安全隐患。可见，为保障山地城市安全建设、可持续发展，现阶段迫切需要开展山地城市的防灾减灾新技术、新思路的研究。基于此，本文在已有城市防灾减灾研究进展的基础上，引入灾害风险管理理论，提出基于风险管理的山地城市防灾控制体系框架，详细分析了山地城市灾害风险的表征与评估，建议了山地城市灾害风险规划控制的若干措施，以期为山地城市的安全、可持续发展提供技术支持。

2 基于风险管理的山地城市防灾控制体系框架

灾害发生是由孕灾环境、致灾因子和承灾体共同作用的结果[8]。在山地城市中，由人-物-环境构成的承灾体庞大而复杂，山区的孕灾环境和致灾因子也呈多样性；另外，在某种致灾因子作

山地城市灾害风险与规划控制

王志涛 苏经宇 刘朝峰

DISASTER RISK AND PLANNING CONTROL IN MOUNTAIN CITIES

WANG Zhitao; SU Jingyu; LIU Chaofeng

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用下，承灾体的变异可能产生各种突变、连锁、放大等效应，从而形成复合的、叠加的山地城市灾害场。在城市化快速发展的过程中，山地城市脱离不了孕灾环境、致灾因子的束缚，加之人口、产业、工程设施将进一步向山地城市集中，承灾体的复杂性、暴露性和脆弱性增大，致灾因素、不可控因素也越来越多，这一切都致使山地灾害频发的几率在不断增加。

由于山地城市孕灾环境、致灾因子和承灾体的复杂性，随着城市化进程的加快，山地城市面临的灾害风险更为严峻。由于山地城市可利用建设用地更趋紧张，如何在保持城市空间拓展格局的需求基础上，确保城市空间增长边界不能突破防灾安全方面的刚性门槛制约是迫切需要解决的问题。也就是说，山地城市在一定条件下开发的强度、总量、速度与防灾环境要进行科学深入的论证，趋利避害，规避和降低风险，并将其作为山地城市总体规划编制时的控制性条件，从顶层设计开始提高山地城市的防灾能力，保障其可持续发展，这也是我们的历史责任。

由山地城市灾害的形成和灾害特点，可以看出山地城市致灾环境、灾变过程各个环节都充满了未知性、复杂性和不确定性。而风险管理是研究关于“未来的不确定性”一种理论，已经广泛应用于安全领域，是防灾减灾工作的基础环节。因此，运用风险概念和风险管理[9]的手段将各个环节融为一体，并建立相应的防灾规划控制体系是十分必要的。鉴于此，本文基于灾害风险评价技术评估山地城市灾害风险，并基于此通过城市规划手段安排城市防灾资源的配置是一条科学的途径。图1给出了基于风险管理为基础的防灾控制体系的框架。

图1所示框架可分为3个环节：第一个环节是风险分析，即分析山地城市面临的实际灾害风险到底有多大，确定城市的灾害风险场；第二个环节是风险评估，即对山地城市面临的实际灾害风险进行评估，确定哪些灾害风险超过预期或不能接受，哪些地区或项目不能进行开发等；第三个环节是风险减缓与控制，即规划控制。主要是对超出了可接受程度区域或对象采用不同对策进行风险减缓，使城市的风险处于可控的状态。上述3个环节之间从专业和学科来讲，既有各自的独立性，同时又相互联系。

3 山地城市灾害风险分析

灾害风险是从灾害发生的可能性和灾害发生后果两个方面综合描述灾害的可能性。山地城市灾害风险分析的目的是系统地认识、恰当地描述、正确地估测灾情，并制定对策以便有效调控

灾情的状态[10]。在山地城市中，单种灾害往往会集中发生并形成灾害群，或是诱发次生衍生灾害而形成灾害链，这些灾害链、灾害群再交织耦合在一起，灾害风险更为复杂、综合。如何表征灾害风险，不同学者和不同行业有着不同的理解，但是国内外应用比较成熟的灾害风险(R)一般可表征为3个因素，即危险性(H)、暴露性(E)、易损性(V)的组合，其具体表达式如下：

R = H × E × V (1)从上式可以看出，山地城市的灾害风险程度与3个因素之间呈正比例关系，灾害风险管理的目的就是要降低山地城市灾害风险，可分别从上述因素入手。下面分别对危险性、暴露性和易损性的内涵、表征和获取方式进行分析。

3.1 危险性

危险性是指造成山地城市发生灾变的程度，主要是由山地城市的灾变活动规模(强度)和活动频次(概率)决定的。一般地，山地城市灾变强度越大，频次越高，灾害风险也越大[11]。

H = f ( M , P ) (2)式中，H为山地城市灾害危险性(Hazard)；M 为山地灾变的变异强度(Magnitude)；P为山地灾变发生的概率(Possibility)。

山地城市危险性分析可以从历史危险性和潜在危险性两方面进行分析，评估方法可采用历史灾害调查、数值模拟、工程试验等多种途径进行。一般从灾害引发因素、致灾因子空间分布、致灾因子作用周期、致灾因子等级和强度以及致灾因子概率分析等几个方面综合衡量致灾因子的危险性[10]。致灾因子危险性分析一方面为山地城市灾害风险评估提供前提条件，另一方面也为城市防灾空间布局、防灾工程设施及一般工程设施布局提供依据。

3.2 暴露性

暴露性是山地城市的致灾因子与承灾体相互作用的结果，它反映承灾体暴露于致灾因子危险性空间的承灾体数量。一般山地城市的承灾体密度越高，可能遭受潜在损失就越大，灾害风险越大。

图1 基于风险管理为基础的防灾控制体系的框架

Fig.1 The framework of disaster prevention system based on risk management

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E = f ( man,object,medium ) (3)式中，E为山地城市灾害的承载体或暴露性(Exposure)；man, object, medium分别是人、物、环境承灾体。山地城市是一个由“人—物—环境”组成的有机、复杂的开放的巨系统，其内部各种因素、各子系统相互依存，相互影响。若一个系统发生灾害，会影响到其他子系统的正常运转，引起连锁反应，使灾害加重。

山地城市中的山体本身就是承灾体，依托山体进行大规模工程建设，二者组合形成新的承灾体，其暴露性、复杂性明显加大。从平面上看，在山地城市有限的可建设用地上集中了更多的承灾体，建筑密度和人口密度变大，导致其暴露性增加。从立面上看，对不同高程的山体进行开发建设，也必然增加其暴露性(图2)。

3.3 易损性

易损性是指在给定危险地区，山地城市广义承灾体(人-物-环境)由于潜在的危险因素而造成的伤害或损失程度。承灾体的易损性的大小与其结构构成、物质成分、抗灾能力等多种因素有关。一般地，承灾体的易损性愈高，灾害风险也愈大，反之亦然。

V = f ( E | H ) (4)式中，V 为山地城市的易损性(V u l n e r a b i l i t y )；H 为山地城市灾害危险性(Hazard)；E为山地城市灾害的承载体或暴露性(Exposure)。

目前国内外易损性分析主要针对不同空间尺度和不同灾种，建立评估指标体系或易损性曲线进行易损性大小分析。由于山地城市建设开发面临的承灾体是自然和人工的组合体，不可控环节也比较多，因此，一般来说山地城市的易损性较平原城市高。以地震灾害为例来说，历史震害经验表明山地上建筑地震反应与破坏要高于平地建筑，也是我国《建筑抗震设计规范》中强化位于

山地建筑地震作用的原因。

4 山地城市灾害风险评估

由于山地城市的灾害风险是绝对存在的，不可完全消除或避免，因此，首先需要确定一个社会公众所能接受的可接受风险水平，作为山地城市灾害风险评估的准则。而风险评估则是利用可接受风险水平来识别、判断某个山地城市的实际灾害风险是否超过了人们的可接受程度，此可接受风险水平是指社会公众根据主观愿望对风险水平的接受程度，也是评估山地城市实际风险是否可被接受的准则。

目前，评价和确定社会可接受风险的方法主要有F-N曲线法、ALARP(最低合理可行)准则、成本效益分析、案例对比法等。图3所示为ALARP准则确定的风险水平，通过确定可接受风险水平(R1)和可忽略风险水平(R2)两个准则，将灾害风险划分为不可接受区、模糊区域、广泛接受区和可忽略区。

需要指出的是，风险的可接受水平与社会的经济情况、人文背景和科技水平等情况密切相关，因此，不同山地城市的可接受风险水平是动态变化的，需根据城市的实际情况和成本-效益分析综合标定。

在可接受风险水平标定之后，将山地城市的实际风险与可接受风险水平进行比较，确定山地城市的实际灾害风险属于哪个区域，进而考虑采用何种风险调控措施。这一过程就是风险评估，其数学表达式为：

AR = {R ≥ R 1 or R 2 ≤ R < R 1 or R ≤ R 2}

(5)

式中，AR为风险评估结果；R为山地城市灾

害实际风险；R1为可接受风险水平；R2为可忽略风险水平。

在山地城市灾害风险评估之后，若灾害的风险评估值在不可接受区域内，则必须采取强制性措施以减少风险；若此风险值在广泛接受区内，

图2 山地城市暴露性示意

Fig.2 Exposure of mountain cities

图3 可接受风险水平准则示意

Fig.3 Criteria of the acceptable risk level

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建筑物严重破坏甚至倒塌，形成近100m宽的完全毁灭地带(图5)，造成此类破坏或倒塌的主要原因是建筑选址没有完全避开发震断裂带。

由于目前的工程技术手段还无法抗拒断层破裂造成的地表错动作用，因此，我国《建筑抗震设计规范》对此类区域的工程规划建设采取避让措施达到减灾目的，规定了场地内存在发震断裂时的避让要求(表1)。

5.2 风险控制区(防灾空间布局与承灾体防灾能力提升)

风险控制是在损失风险发生之前，实施各种对策，力求消除各种隐患，减少风险发生的原因，将损失的严重后果降到最低程度。风险控制对应于城市规划中的防灾空间布局以及城区工程设施抗灾能力改造。对于山地城市而言，控制灾害风险主要有4种途径：

(1)基于山地城市空间形态的特点，构建良好有序的城市空间结构，有效发挥城市空间的防灾特性，控制大规模次生灾害蔓延，并有助于提高应急救灾水平。

(2)由于山地城市在大规模灾害后易形成孤

岛的特点，且灾区的疏散与应急救援较多依赖

图4 山地城市灾害风险规划控制

Fig.4 Planning control measures for various disaster risks in mountain cities

表1 发震断裂的最小避让距离(m)

Tab.1 The minimum distance from causative faults (m)烈度建筑抗震设防类别

甲乙丙丁8专门研究200100—9

专门研究

400

200

—

则说明风险处于很低的水平，可以按既有方案开展工作；若风险值在模糊区域内，则需要在实际可操作性的前提下，采取适当措施尽量减少风险。

5 山地城市灾害风险规划控制措施

从灾害风险生成的动力学角度看，社会防灾减灾能力与灾害风险生成的作用方向是相反的，即特定地区的防灾减灾能力越强，灾害危险性、易损性和暴露性生成灾害风险的作用力就越会受到限制。因此，控制城市灾害风险模型可表述为：

= R /C (6)式中，R为(1)式求得的山地城市实际灾害风险，与危险性(H)、暴露性(E)和易损性(V)有关；C为山地城市的防灾减灾能力，也可以说是城市规划控制措施；R为通过规划控制措施实施后山地城市的灾害风险，其值应位于风险可接受风险水平以下。

对于山地城市规划来说，针对不同的风险水平形成不同了规划控制措施，即风险回避、风险控制、风险保留和风险转移(图4)。图中，第一列对应于城市规划中不同的建设用地区域，第二列对应于不同的规划控制手段，而第三列则对应于具体的规划控制要素。

5.1 风险回避区(城市用地限建区)

风险回避区对应城市规划中城市建设用地的限制性建设区域，它指在评估某区域进行城市开发建设所面临的灾害风险巨大，灾害风险值处于不可接受区域时，采取主动放弃建设来避免灾害风险的方式。对于山地城市来说，此类区域一般为工程措施难以控制的大规模灾害影响区，如活动断裂带、大规模滑坡体、泥石流等。但是，采用风险回避方式需要对风险程度、规模有足够的精确把握。如果对灾害风险估计过于保守，则城市用地的禁建区规模会扩大，尤其是山地城市可用于工程建设的土地本就紧张，从而导致城市经济社会发展等一系列更为不利的后果。因此，风险回避区范围可根据现有技术水平和山地城市发展需求进行动态调整。

以地震断裂带对城市用地限建区影响为例来说，在汶川地震中，现场多处发现地震断裂所过之处房屋、桥梁、道路以及其他构筑物，无论有否抗震设计，均被地震断层错断或扭曲，而断裂两侧几十m之外的建筑可基本保持不倒的实例[11]。如地震断层在穿过北川老城区时，由断层破裂所产生的剪切撕裂作用加之震动效应会造成

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于线状基础设施，因此，应合理安排具有不同设防要求的分层次、分等级的线状基础设施尤其是道路交通设施，并明确其抗灾设防、应急保障要求，确保山地城市灾后与外界连通。

(3)由于山地城市次生灾害链的发生，重大危险源更易受滑坡、岩崩等灾害影响而发生事故。因此，搬迁改造城市内部的重大危险源(如大型油库、化工企业等(图6)，远离城市人口密集区，或增加防护距离等方式进行改造，降低次生灾害风险。

(4)提高城市工程设施的抗灾能力，降低承灾体暴露性及其易损性同样可以降低城市灾害风险。因此，在进行城市规划建设时，可通过控制承灾体总量、布局和薄弱区改造等对策，不断提升人造工程的防灾能力，从而降低山地城市的灾害风险。

5.3 风险保留区(适宜建设区与工程防御)

风险保留区对应城市规划中的适宜建设区，或是通过工程防御措施处理可以进行建设的区域。当进行城市灾害风险评估值位于广泛可接受区内，则说明城市面临的灾害风险处于较低的水平，被社会公众所接受。因此，此时山地城市可

按照一般的规划和工程处理措施正常进行建设。

5.4 风险转移区

风险转移指山地灾害风险超过预期防御水平，造成前面3种灾害风险预防手段都失效后，需要通过灾害保险、应急救灾、灾后恢复重建等多种手段来转移山地城市的灾害风险。其中，灾害保险作为一种事前准备、事后补救的对策，是比较理想的风险转移措施，它是将灾害损失加以分散，实现社会互助、减轻国家经济负担、提高防灾减灾能力的有效方法。应急救灾是一个系统工程，主要任务是采取各种应急措施，最大程度

图5 汶川地震中位于断层上的建筑破坏情况

Fig.5 Damage of buildings lying atop fault in the

Wenchuan earthquake

地减少地震灾害对人及其生存环境的影响。快速有效的应急救灾，可以挽救人民生命，减轻灾害损失，控制灾害风险场的进一步蔓延。恢复重建是在科学规划基础上，以可持续发展为最终目的，统筹协调社会经济恢复与生态环境修复，进行长达数年的灾区各类产业、基础设施、生态环境等的全面建设。

6 结论

利用山地城市开发建设，是我国西部城市不可避免的趋势。山地城市独特的地形地貌特征和自然生态环境决定了山地城市防灾减灾模式具有自身的规律性以及规划、建设的特殊性和复杂性，关键是如何在科学评估的基础上健康有序地开发利用，使灾害风险处于可控状态。因此，笔者结合灾害风险管理理论和城市规划措施，提出了山地城市防灾规划控制体系框架，将风险控制目标和风险控制手段融为一体，给出山地城市灾害风险规划控制对策，为建设安全保障型山地城市和可持续发展提供有效的支撑。

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图6 城市内部重大危险源

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5 结语

当城市设计被视为一种“学术”，我们就应当研究它的发生与发展、理论与方法。城市设计需要所有人参与，而不只是建筑师；

当城市设计被视为一种“技术”，我们就应当研究它的实现手段。城市规划不应是一种“权术”，城市设计不应只是一种“花边”；

当城市设计被视为一种“艺术”，我们就应当研究它的美学问题。在普通人的生活美学中获得启发并给予尊重是城市设计的真谛；

当城市设计被视为一种“医术”，我们就应当研究它的功效与责任。以社会意识加专业手段治病救人、救城是城市设计的责任。

城市的贫富差距会永远存在，穷人永远会多于富人，应当提倡和学会为普通人而设计。

城市设计师应当夺取城市建设的领导权。以上观点也许不够全面，但偏激的批评总比

(上接第47页)

沉默的纵容要好。希望得到同行们的指正。

注释(Notes)

① 部分图片引用自互联网，仅向其作者表示感谢。参考文献(References)

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