国外韧性城市形态研究述评

面对突发的自然和人为灾害,城市表现出极大的脆弱性。韧性城市形态被认为是化解城市脆弱性的关键得到关注,梳理国外研究成果对应对我国快速城市化进程中的不确定灾害风险具有重要意义。以韧性城市形态为主题,从概念与特征、形态要素韧性表现、评估及韧性设计等方面追踪国外研究进展。研究结果表明:国外文献重点探讨了形态与自然灾害的关联;韧性城市形态的概念尚未达成一致意见;从宏观、中观、微观空间层次视角探讨城市形态要素韧性表现成果较多;形态要素韧性评估集中于道路网络要素的韧性表现;形态要素韧性设计关键在于空间异质性。基于分析结果可知,我国未来研究重点应集中在全方位构建韧性城市形态研究框架、丰富并拓展形态要素韧性评估方法与技术、重视形态要素空间异质性等方面。     

生态韧性视角下绿色空间时空演变及优化研究进展

在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,城市面临着严重的生态环境挑战。如何提升生态系统韧性,增强城市抵抗内外干扰的能力对区域可持续发展至关重要,已引起学界及社会各界的高度重视。绿色空间是协调生态环境与城乡发展的重要抓手,也是落实生态韧性提升的重要载体,结构完整、功能完善的绿色空间能够有效提升城市应对环境风险的能力。因此,在梳理多学科背景下绿色空间研究视角与研究内容的基础上,阐述绿色空间时空演变、驱动机制、情景模拟等方面的研究进展。此外,基于对生态韧性理论发展历程以及国内外相关研究的梳理,总结不同尺度下以生态韧性提升为导向的绿色空间优化路径,探讨各尺度绿色空间生态韧性分析及优化与现行绿地系统规划、国土空间规划体系的衔接。最后,对比国内外研究进展,提出国内未来研究应更加关注多层级生态韧性评价体系构建、社会-生态系统的整体分析以及阈值视角下不同生态韧性绿色空间的分区治理,以期扩展绿色空间规划与建设的思路,助力自然和社会空间的协调配合与共同发展。     

韧性科学的回顾与展望:从生态理论到城市实践

城市韧性的概念在生态与环境领域正在兴起,如何将城市的结构复杂性和功能多样性与自然、经济和社会要科学地耦合尤为重要。实践方面,城市韧性在国际组织、政府机构和私人基金会等计划的支持下得到世界各地城市的日益重视。对此,回顾了韧性在生态系统科学中的概念起源及其在工程技术与社会学科的应用发展;整合了城市系统的科学知识,以进一步阐述城市韧性的概念及理论发展;举例了目前联合国、洛克菲勒基金会和跨国企业所构建的全球合作网络中韧性城市的实践。基于城市韧性理论的回顾和韧性城市实践,结合城市系统在生态、经济和社会维度的差异性,就我国城市以韧性为导向的转型发展过程中存在的机遇、挑战及解决途径提出了参考建议。     

韧性城市研究综述——基于城市复杂系统视角

在全球气候变化与持续城市化的背景下,增强城市韧性是提升城市应急管理能力,实现城市系统可持续发展的重要途径。明确城市韧性的内涵、核心要素及相互作用机理,开展城市系统韧性测度与城市系统模拟,对提升变化环境下城市系统恢复力与韧性水平,缓解变化环境对城市系统运行稳定性冲击压力具有重要意义。基于文献与资料分析,全面解析韧性城市核心概念与各国韧性城市建设、管理与研究实践。此外,研究从城市复杂系统视角探究变化环境对城市系统影响机制、测度方法与系统模拟路径。研究为韧性城市理论、方法与实证研究提供了参考,并为我国韧性城市建设实践提供决策依据与政策建议。     

韧性：三角洲地区规划转型的新理念

三角洲地区经过近几十年的快速发展,在城市建设方面取得举世瞩目的成就,然而长期积累的生态问题也更加突出,暴露出的空间脆弱性问题日益显著。面对自然基底脆弱、自然灾害扰动趋势增强等因素在时空上的高度叠合,迫切需要提升三角洲地区应对未来不确定性扰动的能力。首先从景观角度分析三角洲地区自然环境的特殊性,提出韧性规划是对现有三角洲地区规划转型的论点,认为鲁棒性、适应性、学习—转化能力是三角洲地区韧性规划的核心能力,系统性、协同性、底线性、预判性是三角洲地区韧性规划的主要思维特征。其次,进一步从优化整体格局、构建流动性载体、加强对韧性技术策略的研究和应用、重视跨尺度协作与管理等方面提出了构建“格局—连通—关键点”的韧性规划框架。最后,阐述韧性规划作为三角洲地区规划转型的新理念,应用于具体案例的空间布局时须以人为本,依托自然环境,以自然流动性为规划导向;须基于预判式过程,充分构想能够应对不同情景的预案;须整合生态智慧与现代技术,明晰兼顾鲁棒性与适应性的功能分区管治体系。     

基于韧性理念的中国城市雨洪管理研究热点与趋势

在中国洪涝灾害频发的背景下,海绵城市等雨洪管理实践有助于灾害的缓解,提高城市应对雨洪的“韧性”。韧性城市作为应对灾害风险的城市规划理念,已被应用于一些国家的雨洪风险管理中。本文基于韧性理念,运用科学计量分析工具CiteSpace梳理中国雨洪研究现状,从生态、工程、社会雨洪韧性3方面分析了雨洪管理热点与相关技术,发现在跨领域的雨洪系统管理、区域到街区间不同空间尺度用地调蓄管理方面存在不足,提出未来应构建以“生态-工程-社会”为核心,涵盖“区域-城市-街区”尺度,多技术集成为支撑的自适应韧性雨洪管理体系。     

气候变化影响与风险研究的理论范式和方法体系

以全球变暖为主的气候变化将会在本世纪持续,针对气候变化影响与风险而采取适应和减缓措施,得到了国际社会的广泛认同。然而,气候变化影响与风险研究领域理论和方法并不规范,研究结果缺乏可比性。基于科学哲学家库恩提出的理论范式和构造范式概念,梳理、集成气候变化影响与风险研究的"脆弱性-要素分离-不确定性-风险"理论框架,总结相应的方法体系包括实地观测与科学实验、数值模型和统计方法、风险定量化评估框架等。气候变化影响与风险研究应遵循理论范式"四要素"的逻辑关系,综合运用多种分析方法,力求相关研究的整体性和系统化,以利增强气候变化影响与风险研究的科学性及其成果的应用指导意义。     

基于“策略—反馈”的琶洲中东区韧性城市设计

珠江三角洲（简称“珠三角”）城市普遍受到气候变化和城市扩张的干扰，广州琶洲中东区作为珠三角的微观城市组团，是珠三角韧性演进表达的载体，以其为例探索整合城市与生态环境的韧性设计机制。首先辨析了城市韧性的分析方法、策略及评价体系，对珠三角的脆弱性进行背景研究；然后通过对琶洲中东区的脆弱性分析和灾害模拟，提出3 个层次的韧性整合策略，包括连接现有破碎的蓝绿系统的结构性策略，构建基于公共交通为导向（TODs）、垂直水岸的步行可达空间的连接方式以及分散式雨水存储系统与多用堤岸模式的节点处理；最后利用GIS、Fragstats 和Depthmap 等软件平台和数据分析手段，对韧性策略和设计方案进行评估并给予反馈，从而构建起微观城市组团层面全过程的“分析—策略—方案—反馈”的韧性城设计框架。结果表明：运用基于“策略—反馈”机制的方案设计有助于提升景观连接度、空间集成度，有效适应洪涝干扰，更好地落实城市韧性。     

基于韧性原则——以天津梅江地区某社区规划为例的社区步行景观设计策略

随着城市生态环境危机和自然灾害日益严重,提升城市韧性、促进城市生态系统的完善已成为当前学界的共识。社区作为城市的基本组成单元,是实现这一目标的基础;而步行景观系统的友好性应更加强调发挥其应对扰动、减轻灾害影响的能力。基于韧性原则的社区步行景观设计策略从灾害发生的时序及韧性的作用方式2方面,提出社区在生态韧性、防灾韧性、空间韧性3方面的相关策略,从而提升社区韧性,促进城市的可持续发展。     

生态系统服务研究：进展、局限和基本范式

 生态系统服务是生态学研究的热点问题。该文首先从概念、分类、价值评估理论、评估案例等方面总结了目前国内外生态系统服务的研究现状。然后评述了目前生态系统服务研究存在的局限性,包括：评估结果的准确性问题、生态资产与生态系统服务的混淆、物理量评估方法的不确定性、价值量评估的不确定性以及生态系统功能与服务的复杂性。针对这些研究的局限,文章提出了生态系统服务研究的基本范式,包括：严格区分生态资产和生态系统服务、生态系统服务评估必须基于生态观测或生态模型以及区域生态系统服务评估应区分不同样元。最后,文章展望了今后生态系统服务研究的课题：生态系统服务与生态系统结构及生态过程的关联性和复杂关系的研究,人类干扰下生态系统服务的响应与反馈研究,生态系统服务变化对人类福利的影响研究,政策机制对生态系统服务的影响研究以及不同生态系统类型的各种生态服务价值研究等方面。     

城市小尺度生态基础设施的设计方法——以雄安新区启动区为例

高速的城市化进程带来一系列生态破坏和环境污染等可持续发展挑战，需要在城市规划阶段尽量规避这些风险。生态基础设施建设倡导生态系统修复和环境协同治理的理念，是新兴城市化背景下指导城市规划的一种有效手段。目前，国内外生态基础设施建设在宏观尺度研究比较系统，而在小尺度的研究相对欠缺。我国社区等小尺度生态基础设施建设，由于规模较小，缺乏网络化构建，导致了建设后雨水内涝、面源污染问题仍层出不穷。构建了一种城市小尺度生态基础设施的设计方法和技术流程，以雄安新区启动区为研究区开展生态基础设施设计：（1）基于实际调研与理论研究分析场地现状，综合考虑自然要素、物理感知、心理感知、生态过程等相关因素构建"廊道为骨，斑块为节"的生态基础设施体系；（2）辨识区域主要动物活动、迁徙以及保护植物多样性等功能生态斑块，构建串联全城提供多种功能的系统性廊道、增加城市内部生态系统服务的结构性廊道、将生态系统服务渗入城市肌理的局部功能性廊道；（3）从景感满意度和年径流总量控制率2个方面进行生态基础设施建设预期效果评估。研究结果有助于缓解雄安新区建设所面临生态环境问题，保障人居生活环境品质，并为今后城市建设工作提供参考。     

Enhanced Performance of the Eurostat Method for Comprehensive Assessment of Urban Metabolism: A Material Flow Analysis of Amsterdam

Sustainable urban resource management depends essentially on a sound understanding of a city's resource flows. One established method for analyzing the urban metabolism (UM) is the Eurostat material flow analysis (MFA). However, for a comprehensive assessment of the UM, this method has its limitations. It does not account for all relevant resource flows, such as locally sourced resources, and it does not differentiate between flows that are associated with the city's resource consumption and resources that only pass through the city. This research sought to gain insights into the UM of Amsterdam by performing an MFA employing the Eurostat method. Modifications to that method were made to enhance its performance for comprehensive UM analyses. A case study of Amsterdam for the year 2012 was conducted and the results of the Eurostat and the modified Eurostat method were compared. The results show that Amsterdam's metabolism is dominated by water flows and by port‐related throughput of fossil fuels. The modified Eurostat method provides a deeper understanding of the UM than the urban Eurostat MFA attributed to three major benefits of the proposed modifications. First, the MFA presents a more complete image of the flows in the UM. Second, the modified resource classification presents findings in more detail. Third, explicating throughput flows yields a much‐improved insight into the nature of a city's imports, exports, and stock. Overall, these advancements provide a deeper understanding of the UM and make the MFA method more useful for sustainable urban resource management.     

海绵城市研究进展综述:从水文过程到生态恢复

在我国快速城市化进程中,不合理的规划建设加剧了城市洪涝、城市缺水、生态功能降低等诸多问题,受国外低影响开发理念启发,国内学者提出了与城市水文过程紧密结合的解决之道——"海绵城市"。在梳理海绵城市概念、内涵和发展现状的基础上,讨论了海绵城市建设与城市水文过程之间的作用关系,指出海绵城市研究涵盖水环境、水资源、水安全和水生态等众多领域且不断融合拓展。归纳了海绵城市的发展趋势,强调应更加遵循因地制宜原则,积极响应多尺度气候变化,科学认知城市水文过程并完善城市生态系统构建。提出了海绵城市建设优化框架,在理论上从单纯地关注水文过程转变到全方位倡导生态水文修复,在技术方法上重点融合生态水文途径改善城市水文空间体系,将生态恢复作为重要建设方式来提升城市应对灾害的弹性。     

北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。     

黄河流域城市生态韧性时空演变及其影响因素

城市作为最复杂的社会生态系统,在经历经济快速积累、城镇化加快推进的同时,面临着资源短缺、环境污染、生物多样性锐减等生态环境挑战,增强城市生态韧性对城市可持续发展至关重要。从韧性的内涵角度评估城市生态韧性水平,探究城市防范内外生态风险能力的时空特征,剖析城市生态韧性差异的影响机制,对实施城市生态文明建设与风险防控具有指导意义。基于"演化韧性"视角从"抵抗-响应-转型"三个能力构建城市生态韧性指标体系,以黄河流域七大城市群59个地级市2011-2020年面板数据为例,运用熵权-逼近理想解排序法(熵权-TOPSIS法)、传统和空间马尔可夫链,在对黄河流域城市生态韧性进行定量测算的基础上,分析其时空特征。最后利用面板分位数回归深入探索黄河流域城市生态韧性影响因素的分段效应,提高对城市生态韧性影响机制的认识。结果表明:(1)2011-2020年,城市生态韧性均值在(0.092,0.125)范围内,呈现缓慢增长态势;离散程度呈倒"U"型变化特征趋势;空间上,城市生态韧性表现为"下游强、上中游弱",城市群内部以省会城市为核心向外围地级市递减,"中心-外围"的分布格局明显。(2)城市生态韧性主要在相邻等级之间进行递次转移,仍未实现跨等级转移,具有"路径依赖"和"自身锁定"特征;地理空间背景在城市生态韧性动态演变过程中发挥着重要作用,表现为"强强联合、低低临近"的集聚效应。(3)影响因素方面,经济发展水平、科技创新对城市生态韧性具有显著促进作用;产业结构对城市生态韧性表现为显著抑制作用,人口密度和环境规制对城市生态韧性不同分位点的影响作用存在显著的异质性。研究结果可为黄河流域全面推进生态保护与建设"韧性城市"提供一定的科学参考和理论依据。     

雄安新区多尺度生态安全格局构建框架

维持城市所处的生态系统格局与过程,使得城市生存和发展所依赖的关键生态系统服务实现供需平衡是保障城市生态安全的根本要求和基本前提。因此,城市生态安全不仅是城市本身的问题,还涉及到城市所处的流域、区域、国家等多个不同的空间尺度,具体由支撑城市及其发展的关键生态系统服务所涉及的生态过程所决定。对生态安全概念及研究进展进行了梳理和分析,在此基础上,提出了一个城市生态安全保障的生态系统服务研究框架,将维持城市生态安全的关键生态系统服务需求分为3个层次：一是水资源供给、食物生产、水质净化等城市生存所依赖的基础资源与基本环境维持相关的服务,二是土壤保持、水源涵养、防风固沙、固碳释氧、生物多样性等生态系统稳定和可持续性维持相关的生态系统稳定和调节类服务,三是生态休闲、微气候调节、降尘减噪、文化审美等人居环境与文化类服务。进而利用该框架,从不同需求层次分别对雄安新区生态安全保障的生态系统服务需求进行了分析,结合其自然地理特征和新区建设的社会经济发展情景,从新区城市、大清河流域和京津冀区域三个尺度提出了雄安新区生态安全格局构建框架,以及相应的保障对策和建议,包括从多尺度进行生态环境调控和管理,打破行政和地域边界限制;关注各尺度各关键生态系统服务的过程,加强生态环境要素的监测和预警;重视新区在人居环境改善层次的生态系统服务需求等。     

Urban Metabolism and the Energy Stored in Cities

Using the city of Toronto as a case study, this article examines impacts of energy stocks and flexible demand in the urban metabolism on the resilience of the city, including discussion of directions for further study of the resiliency of the urban metabolism. An important element developed is the nominal residence time of the energy stocks. This value defines how long an energy stock lasts under typical patterns of energy use. The findings suggest that the residence times of many sources of energy overcome vulnerability when energy supply shocks last on the order of hours or a few days, but that the measure is limited to assessing only certain types of commonly used energy sources in aggregate terms. Discussion is included on the uncertainty of this measure and on the metabolic and resiliency implications of new technologies intended to reduce energy use and improve sustainability of cities and the use of the urban metabolism as a means of comparison. The methodology employed highlights how waste energy could be used to increase the resiliency of the city's water supply, but also how the study of the urban metabolism would benefit from a more disaggregate form in the study of sustainable and resilient cities.     

Reducing Urban Disaster Risk by Improving Resilience in China from a Planning Perspective

ABSTRACT

This article aims to examine the implications of improving urban resilience that emerge from Chinese practices for reducing urban disaster risk. First, the concept of urban resilience is discussed, the goal of which is to shape a “culture of resilience” to the largest extent possible in order to reduce urban risk. Urban resilience encompasses broad and diverse areas, and thus can be improved in many ways. This article primarily discusses the planning process. Second, the main focus of the discussion on planning process to improve urban resilience is that of the urban risk management planning of Shenzhen, China. This was the first local urban government project in China to have comprehensively and broadly assessed and reduced urban risk, and it is covered along with the Chinese legislation system and current urban resilience programs in China. The findings show that both the Chinese central government and local governments are paying more and more attention to urban resilience through various legislation and programs, even if they are not using the same terminology as other countries.     

基于“潜力-弹性-稳定性”模型的温州市生态韧性时空变化及影响因素研究

城市生态韧性为城市应对长期发展积累的内在压力,以及外界不确定性风险的冲击提供了新思路,对城市的可持续发展具有重要意义。基于城市生态学视角,从生态韧性的抵御力、恢复力及适应力三个方面特性,构建基于"潜力-弹性-稳定性"的生态韧性评价模型,分析了1990-2020年温州市生态韧性时空变化特征,并运用时空地理加权回归模型(GTWR),探究了生态韧性影响因素的时空异质性。结果表明:(1)1990-2020年,温州城市生态韧性指数总体呈现先上升后下降的趋势,潜力、弹性、稳定性呈现出相似的变化趋势,研究后期稳定性的提升使生态韧性的下降得到短暂缓解。(2)温州市东部沿海地区生态韧性较差,西部与北部山地生态韧性较好;低韧性水平区呈现出区域中心韧性水平降低,并且向外围扩张的趋势。(3)温州市城市生态韧性影响因素之间存在显著的时空差异,空间上也存在波动方向与强度的差异,这种差异性集中分布于城市边缘县(区)。研究以期为温州市及沿海同等级城市,提升城市生态韧性、促进区域可持续发展决策提供参考。