“P-S-R”语境下的城市承洪韧性评估模型构建——以青岛西海岸新区为例

“P-S-R”语境下的城市承洪韧性评估模型构建——以青岛西海岸新区为例[摘要]随着全球极端气候的演化日趋恶劣以及快速城镇化进程的推进，雨洪灾害成为威胁人类生命和财产安全的重要隐患。

近年来，城市雨洪风险和相关韧性评估的研究层出不穷，但这些研究主要考虑城市经济、社会、生态等子系统在灾害发生时的应对状态，并没有将雨洪灾害过程中各阶段的韧性特征反映在内。

本文以城市应对雨洪灾害的整个过程作为研究维度，引入“P-S-R”模型来拆解城市承洪韧性发挥作用的过程，提出“P-S-R”语境下的城市承洪韧性评估模型。

并选取青岛西海岸新区作为研究对象，对评估模型的指标体系进行比选和完善，从而进一步提升评估模型的实用性，为城市雨洪灾害的评估和防治提供参考。

[关键词]承洪韧性评估; P-S-R模型; 青岛西海岸新区[中图分类号]D035 [文献标识码]A [文章编号]一、雨洪灾害风险与城市承洪韧性（一）雨洪灾害风险雨洪灾害主要指的是洪水和雨涝这两种灾害类型。

其中，洪水灾害是指由于高山积雪[收稿日期]2023-xx-xx[作者简介]郭海沙（1995-），女，河南南阳人，天津大学建筑学院城市规划专业硕士，上海同济城市规划设计研究院有限公司工程师。

融冰、涨潮等造成的海洋、河流等水体超过自身容纳能力，导致水流入境而造成的灾害；雨涝灾害是指极端降雨致使地表径流过多，淹没城市房屋、财产等灾害现象。

雨洪灾害风险是自然灾害风险的一项灾种形式，由致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性以及承灾体的脆弱性、暴露性构成。

由于城市建设过度、不透水面面积扩大，导致暴雨（致灾因子）发生频率升高，地表径流汇集，致使城市河湖水面和排水系统（孕灾环境）的排水压力过大，从而对城市中的生命和财产安全（承灾体）造成严重影响。

（二）城市承洪韧性“韧性”来源于拉丁文“resilio”，意思是物体在受到外界作用力的时候，不容易被折断，并能逐渐恢复到原有状态的一种性能。

城市承洪韧性（Flood resilience）是韧性理念的一支，指城市对抗雨洪灾害风险的能力，主要包括抵抗风险能力，受到雨洪灾害时的恢复能力，以及从雨洪灾害中适应和学习以不断完善和提升的能力。

二、“P-S-R”模型简析“压力-状态-响应”模型（“Press-State-Response”模型，以下简称“P-S-R”模型）于20世纪70年代被加拿大生物学家Anthony Friend提出。

“压力”指的是对系统的发展产生阻扰的因素，“状态”指的是发展过程中系统的状态，“响应”指的是系统在应对阻扰产生时的响应措施。

随着含义的不断深化，这一模型在更多领域得到运用和发展。

三、“P-S-R”语境下的城市承洪韧性解析（一）“P-S-R”模型与城市承洪韧性的逻辑相关性本研究提出从“P-S-R”模型作为切入，探索该语境下城市承洪韧性的评估与分析，是由于发现“P-S-R”模型的“压力-状态-响应”这一过程特征，与承洪韧性发挥作用的过程维度高度契合。

城市承洪韧性发挥作用需要一个过程，即城市系统遭遇雨洪灾害后从恢复稳定到保持稳态，再到提高自身能力的循环过程。

在这一过程中，由于降雨和洪水灾害的负面影响，城市系统受到了内部正反馈机制的激发，承洪韧性得以升级完备。

这是一个动态提升的反应过程。

而“P-S-R”模型的中事件产生原因-发生作用-系统做出响应的过程思维，与城市承洪韧性的上述过程具有逻辑相关性。

基于此，本研究构建“P-S-R”语境下的城市承洪韧性评估模型，具有可行性和推广性。

（二）P-S-R”语境下的城市承洪韧性解析当“P-S-R”模型应用于城市承洪韧性评估时，“压力”、“状态”和“响应”三个过程区域主要对应于城市承洪韧性发挥作用的三个阶段，即“扰动前”、“扰动中”和“扰动后”。

具体而言，“P-S-R”语境下的城市承洪韧性作用过程可以解释为：（1）扰动源——城市系统之外的降雨和洪水灾害风险以及城市系统之内的人类活动对系统造成破坏的可能性——即“压力”过程；（2）扰动中——城市利用环境、社会和经济子系统的综合条件，以及在这种压力下的自身状态和变化，抵御雨水和洪水灾害侵袭的能力——即“状态”过程；（3）扰动后——城市从雨水和洪水灾害入侵中逐渐适应并恢复元气，并从中学习以提高其抗洪能力——即“响应”过程。

将城市承洪韧性按照上述三个过程领域进行拆解，提出城市系统应对雨洪灾害的三个过程维度的韧性：即“压力韧性”、“状态韧性”与“响应韧性”。

（1）压力韧性压力韧性是指城市系统的内部和外部对暴雨和洪水灾害造成的突发压迫或缓慢侵扰的反应能力。

它反映了雨洪灾害和人类行为对城市系统的影响和破坏。

城市系统受到的入侵和破坏越小，压力韧性就越强。

（2）状态韧性状态韧性是指城市系统抗击降雨和洪水灾害侵袭时，环境、社会和经济各子系统综合状态的韧性。

状态弹性的特点是冗余性、多样性。

城市系统中的资源储备量越大、生态环境保护越到位、土地利用模式越科学合理、人口结构越多样、经济状况越占优势，状态韧性就越强。

（3）响应韧性响应韧性主要是指城市中的管理者、居民、非政府组织等在暴雨和洪水灾害发生之时、发生之后，从灾害中吸取教训，调整其组织结构和职能，完善城市的各项硬软件设施，从而增强城市整体的抵抗力、恢复力和创造力的能力。

在面对雨洪灾害的准备时期、救灾时期和恢复时期，具有较强响应韧性的城市具备更灵活和即时的响应能力、更高效和完整的适应能力，以及更完整和深入的学习能力。

（4）过程维度的承洪韧性特征总结“P-S-R”语境下压力韧性、状态韧性和响应韧性三个过程维度的特征，可以看出，“P-S-R”模型揭示了城市承洪韧性中驱动因素、城市系统和人类活动之间的连锁反应关系，从而使承洪韧性的特点能够反映在承载雨洪灾害的各个阶段，更容易理解和衡量，以便于进行评估模型的构建和后续的抗灾减灾工作。

四、承洪韧性评估体系构建思路（一）总体思路承洪韧性评估的总体思路是根据上文对承洪韧性过程维度的分析，针对“压力”、“状态”、“响应”三个阶段，分别识别影响其发挥作用的因素。

结合实情，甄选既能够反映影响因素特征，又兼具可得性和便捷性的评价指标，从而构建起承洪韧性的综合评估体系。

（二）识别影响因素1.1.1.1.“压力韧性”影响因素极端降雨气候对城市的影响所产生的压力是城市的外部影响条件，不可由城市控制。

由于当地降雨量过大，河流水量迅速增加，无法及时排水，造成雨洪灾害。

与此同时，城市内部的一些缓慢性的扰动，如土地使用中不透水面面积的扩大和人类活动对生态环境的侵蚀，也会影响雨水向地面渗透，增加地表径流，，也会导致城市内涝灾害。

由此可以得出结论，暴雨和洪水灾害对城市的影响主要是由城市内外部压力同步造成。

2.“状态韧性”影响因素压力产生影响的主体是城市系统。

当暴雨和洪水灾害造成的压力成为动力并引发城市抗洪的连锁反应时，城市系统的状态便成为抵御外部侵扰的首道防线。

城市是一个由自然、经济和社会组成的复合人工系统。

每个子系统通过物质流、能量流、信息流和人员流相互连接和互动。

城市系统的状态由每个子系统的状态反映和反映。

因此，“状态韧性”表现为城市环境状态、社会状态和经济状态的韧性的加总。

3.“响应韧性”影响因素雨洪灾害一旦发生，城市将通过内部机构运作、职能协调、人员安排等方式开展预警、抗灾，并根据灾情反馈来调整措施，形成第二道抗灾防线；灾后，城市将通过动员各种社会保障机制，进行快速地恢复和重建；并从已发生的灾害中学习，以提高其抗洪能力——这些是城市系统应对暴雨洪水灾害的响应措施。

因此，“响应韧性”可以通过城市系统的预警能力、恢复能力和学习能力来衡量。

（三）选取研究区域青岛西海岸新区（以下简称“西海岸新区”）是国家在适应经济发展新常态的过程中，需要迫切培育新的增长极的背景下成立的国家级新区，是山东半岛蓝色经济区的重要组成部分，承担青岛市的港口运输、产业方面的相关职能。

西海岸新区位于山东东部的丘陵地形区内，新区地形西高东低，东面临海。

极端气候在西海岸新区也常常发生，主要有强降雨、风暴潮引发的洪水灾害等。

西海岸新区暴雨的分布与地形密切相关。

新区西北部有一些小高地，而降水中心则集中在东南部。

当东南风将雷暴中心吹向新区西北部时，由于西北山系的阻碍，将其停留在这里。

此外，沿海的位置条件使得风暴潮、海平面上升等海洋灾害与内陆气象灾害相互作用，增加了新区遭受暴雨和洪水灾害的风险。

因此，开展西海岸新区雨洪灾害的相关研究和防治是必要而迫切的。

（四）建立指标体系1.“压力韧性”指标选取“压力韧性”主要为雨洪灾害压力和新区扩张压力两方面。

在“雨洪灾害压力”影响因素的选择中，主要考虑降雨的强度和频率。

根据西海岸新区历史灾害数据分析，最大日降雨量与暴雨洪水的形成最为相关。

因此，本研究将“50年一遇的最大日降雨量”作为反映暴雨强度的指标因子，将“多年平均暴雨天数”作为反映降雨频率的指标因子。

此外，选择不同重现期的最大日降雨量进行洪水模拟，并获得城市的“雨洪淹没风险”，以反映城市遭受暴雨洪水灾害的危险程度。

考虑到西海岸新区处于丘陵地带，在小珠山、大珠山、铁坪山、藏马山等具有明显山地丘陵特征的地区具有复杂脆弱的特征。

而不当的施工活动也会进一步导致山洪、滑坡、泥石流等地质灾害，形成连锁反应，从而形成多灾害耦合的雨洪灾害链系统。

故而在评估洪水承载力时，有必要甄别潜在的地质灾害风险。

因此，本研究选择“地质灾害密度”作为表征西海岸新区地质灾害风险的指标。

在“新区扩张压力”相关因子选取中，考虑到青岛西海岸新区作为国家级新区，是山东半岛的经济增长驱动力，城市的空间扩张和功能完善必将成为西海岸新区发展的第一要务。

这将导致生态环境遭到侵蚀，不透水率高的城市建设用地大量扩展。

因此，本文拟采用西海岸新区成立起来的“建设用地年扩张速率”以及“生态用地年减少速率”来表征城市建设用地扩张对整个城市系统带来的压力，两者均与承洪韧性呈负相关关系。

2.“状态韧性”指标选取在城市环境子系统的“状态”评估中，引入“地形位指数”、“地表起伏度”、“地表粗糙度”三个量来反映地形情况，进而间接表现西海岸新区的丘陵地区特征对雨洪承载韧性的影响；引入“综合河网密度指数”来反映丘陵地区河流水域的分布情况对洪水承载力的影响，均与承洪韧性成正相关关系。

同时，选择“海岸线长度”来反映城市遭受风暴潮时的暴露程度，与承洪韧性负相关；选择“植被覆盖率”则是反映城市植被的生长状况，与承洪韧性正相关。

在城市社会子系统的“状态”评估中，主要考虑人口特征和基础设施建设这两方面的情况。

人口特征方面，选择“人口密度”来表示城市人口的集中性，进而反映城市人口对降雨和洪水灾害的暴露程度和脆弱性。

单位建成区人口越密集，疏散难度越大，发生次生灾害的可能性越大，为负相关。

选择“综合路网密度”、“排水管网密度”以及“防护岸线长度”作为当前基础设施存量对城市支撑能力的反映；选择“基础设施投资占财政支出的比重”反映城市基础设施建设在降雨和洪水灾害方面的应对状况，以上指标均为正相关。