基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析.pdf

年 月第卷第期 沈 阳 建 筑 大 学 学 报(社 会 科 学 版)().收稿日期:基金项目:安徽省教育厅人文社会科学重大项目()作者简介:章蓓蓓()女安徽黄山人副教授博士文章编号:():./.基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析章蓓蓓刘仡智(.安徽建筑大学经济与管理学院安徽 合肥.安徽省房地产与住房公积金研究院安徽 合肥)摘 要:从韧性的物理概念出发从抵抗力、适应力和恢复力 个维度构建城市韧性评价指标体系 选取安徽省 个地级市为研究对象基于熵值法和耦合协调度模型研究各市城市韧性时空演进变化 时间维度上高韧性城市合肥市韧性得分领先于其他城市中等韧性城市的韧性得分稳步增长低韧性城市数量最多但韧性增长率最快各市城市韧性的耦合协调度不断上升且集聚性逐渐增强 空间维度上总体呈现以合肥市为中心向周围递减和东部高西部低的特点抵抗力、恢复力和适应力都有明显空间分异特征 基于安徽省城市韧性时空演进特征提出了相应对策以期进一步提高城市韧性水平促进各市协同发展关键词:城市韧性熵值法空间分异耦合协调度中图分类号:.文献标志码:重大突发自然灾害事件对城市是巨大挑战也是建立韧性城市的机遇 城市作为最复杂的社会生态系统承受来自外界和自身的冲击和扰动其中地震、飓风、能源短缺、气候变化等因素带来累积型冲击增加了不确定性 近年来频发的灾害使城市系统屡屡受创而城市规模的不断扩大和蔓延增加了其在面对各类灾害风险时的脆弱性和在治理方面的不确定性 城市外部的自然环境极为复杂台风、洪水等自然灾害威胁着各个城市 据不完全统计 年中国各种自然灾害共造成超过 亿人次受灾局部地区山洪灾害频发共有 次区域性暴雨天气因台风灾害造成的直接经济损失达.亿元这些外部冲击无法单一地去针对城市应当建立一个可以在任意时间地点应对任意外部冲击的系统为解决这些问题城市需要采取专业的抵抗措施追求可持续发展 而韧性城市具备抵御外界冲击的能力展现韧性强度 城市应当在受到自身条件限制的情况下建立和发展韧性城市更好地应对外界环境冲击保护居民生命和财产安全创造稳定可持续的未来根据安徽省 年政府工作报告安徽省将在“十四五”期间着力推进城市规模的合理发展重点关注人口密度和空间结构以建设韧性城市为目标通过城市大脑建设和城市治理现代化水平的提升推动城市韧性评价指标体系的建立 同时注重城市韧性的提升努力实现安徽省城市的高质量第 期章蓓蓓等:基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析 发展 这一系列举措将为安徽省的城市发展带来更多机遇和挑战也将为人民提供更好的生活环境和发展机会一、理论基础“韧性”一词最早来源于物理学概念表示材料在塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力 材料学中韧性指材料受到使其发生形变的力时对折断的抵抗能力 年生态学家 将“韧性”作为一种生态学研究框架其意为一种能够使生态系统在受到外界的干扰和破坏后仍然能恢复到原本稳定状态的能力 韧性理论也推广至社会学、心理学领域指个体能在重大创伤或应激之后恢复最初状态在压力的威胁下能够顽强持久、坚韧不拔强调个体在挫折后的成长和新生随后韧性理论被引入到现代城市研究领域 年倡导地区可持续发展国际理事会首次提出“韧性城市”的概念并引入城市防灾研究中 在此之后城市经济韧性从经济学角度阐述了城市在受到外界冲击后重新回到平衡态的理念注重城市灾害的恢复能力 在灾害学中韧性城市注重城市对外界灾害的抵御能力 从社会学角度韧性城市是指社会结构与人类社区的有机结合通过对城市物质的系统规划面对灾害时注重发挥社区成员的力量 浙江大学城市韧性研究中心认为韧性城市是城市能够凭自身的能力抵御灾害减轻灾害损失并合理地调配资源以从灾害中快速恢复过来即能够从过往的灾害事故中学习并提升适应能力 在此之后“经济韧性”“生态韧性”“工业韧性”等城市韧性概念引起了学者们的广泛关注越来越多的学者和研究机构将城市韧性归纳为一系列能力的集合主要包括城市抵御、适应、维持、恢复和发展等能力二、城市韧性指标框架的构建对城市韧性评价的研究越来越多评价指标体系构建有不同方法、不同维度 有学者从气候灾害、经济、社区、组织和基础设施 个韧性方面并结合国际案例分析构建城市韧性指标体系以及从物理空间、社会空间和信息空间 个维度构建城市韧性指标体系 等依据城市组成因素构建城市韧性评估指标体系并加入了社区能力指标 等则从社会生态系统视角筛选指标来构建城市韧性恢复力框架并对西班牙部分城市进行案例研究 还有研究关注城市韧性的具体问题如从压力指标、状态指标和响应指标 个方面来构建城市雨洪韧性指标体系从经济、物质、制度、社会和自然 个方面构建城市韧性评估体系 城市韧性评价方法普遍采用系统动力学、熵权法、法、神经网络等方法目前城市韧性研究在国内得到了足够的重视越来越多的学者从不同的维度讨论城市韧性 但国内的韧性城市指标构建基本都围绕着城市本身的特性很少有研究从韧性的概念出发 韧性概念从最早物理学领域到现在现代城市研究中始终围绕着抵抗、适应和恢复三个理论重点展开解释 经众多学者在韧性领域和现代城市领域中的研究得知城市韧性不仅强调城市具有预防灾害、抵抗灾害的能力而且还需要具有在灾后迅速恢复和学习的能力以更有效应对下一次灾害 所以本研究从韧性的理论出发以抵抗力、恢复力和适应力 个维度构建城市韧性评价指标体系抵抗力是城市在遇到灾害的情况下通过基础设施来减少受到的灾害的能力 这要求城市的居民在抵抗灾害时拥有一定的防害意识和基础知识以确保当灾害来临时居民能够在短时间内自主、积极地展开防害措施来减少不必要的人员伤亡和经济损失选取以基础设施为主的抵抗力韧性指标包括人均道路面积、全社会用电量以及人均居住面积和卫生机构床位数等适应力是城市在面对不同等级的灾害时都能以一个平稳的状态来度过自然灾害的能力 城市的适应力是通过人与城市生态的相互协调、相互反馈所形成的 当灾害来 沈阳建筑大学学报(社会科学版)第 卷临时城市的生态系统将遭受巨大的损失所以良好的城市循环系统可以提高对自然灾害的适应力 不仅是生态在适应灾害的能力中城市的社会结构也表现出重要的作用研究选取以城市生态为主的适应力韧性指标包括建成区绿化覆盖率、人均生活日用水量以及人口密度和人口自然增长率等恢复力是城市在受到灾害后从不平衡状态及时回归到平衡状态的能力 恢复力直观的表现便是城市在灾后及时消除灾情带来的影响重新恢复城市的秩序并且从灾害中得到经验与教训为之后的灾害做好应对准备 其中城市的经济水平和社会福利等都将影响城市在灾后的恢复状态 研究选取以经济指标为主的恢复力韧性指标包括人均、城镇居民人均可支配收入以及高校学生在校人数城镇登记失业率和失业保险参保人数等在指标的指向性中对城市的发展具有正向效果赋予指标正向性反之赋予指标负向性 最终确定的城市韧性评价指标体系如表 所示表 安徽省城市韧性评价指标体系准则层指标层指向性人均道路面积正向全社会用电量正向城市供气总量正向抵抗力城市道路照明灯数量正向建成区供水管道密度正向人均居住面积正向卫生机构床位数正向建成区绿化覆盖率正向人均公园绿地面积正向一般工业固体废物综合利用率正向适应力生活垃圾无害化处理率正向污水处理厂集中处理率正向人均日生活用水量正向人口密度正向人口自然增长率正向人均 正向城镇居民人均可支配收入正向城镇居民人均消费支出正向恢复力居民人民币储蓄存款余额正向实际使用外资金额正向高校学生在校人数负向城镇登记失业率正向失业保险参保人数正向三、模型的构建.评价模型熵值是不确定性的一种度量信息量越大不确定性越小熵就越小信息量越小不确定性越大熵就越大 结合各项指标的变异程度研究采用熵值法对城市韧性指标权重进行赋权进而计算城市韧性综合得分 步骤为()构建原始数据矩阵 ()()式中:为评价城市共 个 为评价指标共 个是第 个城市的第 个指标()数据标准化处理对样本进行归一化处理以消除指标类型和量纲之间的影响针对正向指标和负向指标分别进行无量纲化处理正向指标:()()()()负向指标:()()()()式中:是第 个城市的第 个指标经过标准化的数值为方便起见仍记 为防止数据中出现无意义的情况对数据进行平移处理第 项指标下第 个城市占该指标的比例 为()()()指标信息熵值和信息效用值第 项指标的信息熵值 为 ()其中常数 与系统样本数 有关 对于一个信息完全无序的系有序度为零其熵值最大 个样本处于完全无序分布状态时此时 第 期章蓓蓓等:基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析 信息效用值 取决于信息熵 与 的差值即 ()()评价指标权重第 项指标的权重 为 ()()计算综合得分第 个城市的城市韧性综合得分 为().耦合度模型安徽省各市城市韧性中抵抗力、适应力和恢复力存在相互关系进一步利用耦合协调度模型来探究安徽省各市城市韧性协调发展程度 耦合协调度模型是分析两个或两个以上的系统在自身及外界的作用下产生的相互影响的行为耦合度是对耦合状态程度的描述与衡量抵抗力、适应力和恢复力的耦合度 可通过如下公式计算()/()式中:为抵抗力综合得分为适应力综合得分为恢复力综合得分 进一步计算耦合协调度 ()式中:为耦合协调发展水平的综合评价指数、和 为待定系数分别表示抵抗力、恢复力和适应力的重要程度其中 本研究认为三者对城市韧性发展同样重要故将、和 各取值/四、安徽省城市韧性时空维度演进分析.时间维度总体趋势考虑到城市韧性动态变化的特点、数据的可获得性以及研究区内的实际情况时间梯度设定在 年 数据来源于 年的中国统计年鉴安徽省统计年鉴中国城市建设统计年鉴以及各地级市统计年鉴 由于个别指标数据的缺失通过相邻年份采用插值法予以补齐根据评价模型测定 年安徽省 个地级市的城市韧性结果如图、表 所示 各地级市城市韧性均呈现稳步增长趋势但存在较大分化格局 合肥城市韧性遥遥领先远高于安徽省其他地级市其次是马鞍山和芜湖两市的韧性得分差距较小呈现协同增长其余 个地级市的韧性得分集聚性很强城市韧性综合得分增速最快图 年各市城市韧性综合得分表 典型年份各市城市韧性综合得分年份合肥芜湖蚌埠淮南 马鞍山 淮北铜陵安庆黄山滁州阜阳宿州六安亳州池州宣城.韧性等级划分按城市韧性时间序列综合得分的集聚程度将其分为 个韧性级别:()高韧性城市合肥是高韧性城市与安徽省其他城市的韧性差距在 年达到最大综合得分比第 沈阳建筑大学学报(社会科学版)第 卷二名芜湖高出.但又表现出“高韧性低辐射”对周边城市的区域辐射和带动能力不强 合肥与其他城市的城市韧性差距依然有扩大趋势空间极化格局在短时间内很难改变()中等韧性城市芜湖和马鞍山是中等韧性城市城市韧性综合得分仅次于合肥市 年的年均城市韧性得分分别为.和.()低韧性城市其余十三所城市为低韧性城市城市韧性区分度不大呈低韧性高增速发展趋势宣城市、滁州市等八个城市的城市韧性年均增长率高于安徽省平均水平其中宣城市最高为.从 年的第 名跃升至 年的第 名.时间维度耦合协调分析利用耦合协调度模型分析抵抗力、适应力和恢复力的协调发展水平 各市的耦合协调度在不断增长(见图)合肥市以高耦合协调度遥遥领先池州市的耦合协调度最低除合肥外剩下 个地级市在 年之后呈现出中等耦合的特性且耦合协调度集聚性变强 这种现象表明安徽省各市在城市韧性领域方面的发展正逐渐向互动协同的方向迈进各地区发展趋于同步集聚效应显著增强这有助于提升区域整体发展的协调性.空间维度总体趋势 为进一步从空间角度分析安徽省各市城市韧性发展的空间特征利用.软图 年各市城市韧性耦合协调度件对、和 年安徽省各市城市韧性综合得分以及抵抗力、适应力和恢复力得分进行可视化处理 由图 图 可以看出各市总体城市韧性水平中等并且在研究期内逐渐改善 安徽省城市韧性发展水平不均衡以合肥市为中心城市韧性不断向外递减表现出东部高西部低、中部优于南北部的特点.空间特征分析()抵抗力得分空间演进分析抵抗力方面在 年全省各市抵抗力都很高甚至省域边界城市比中心城市的抵抗力还要高只有南部城市的抵抗力较低但 年抵抗力指标分化加大呈现了东部高西部低的特点 皖东城市凭借优越的地理位置、发达的交通网络快速建设城市基础设施吸收先进现代城市管理理念逐步拉大与皖西城市的抵抗力水平的差距图 各市城市韧性综合得分时空分布第 期章蓓蓓等:基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析 图 各市抵抗力得分时空分布图 各市适应力得分时空分布图 各市恢复力得分时空分布 ()适应力得分空间演进分析适应力方面安徽省各市空间分布均衡东西部差异也在逐渐缩小 安徽省对生态环境的建设推进到每一个市使得每个地级市的生态文化建设都得到了良好的发展这对于各市城市韧性的发展提供了重要的作用 沈阳建筑大学学报(社会科学版)第 卷()恢复力得分空间演进分析恢复力方面安徽省空间分化格局最为明显东部高西部低的特征最为明显 皖西地区由于深入内陆交通不便利等原因经济发展逐渐与交通便利的皖东地区拉开差距并且这种差距在短期内不会缩小五、结 语通过对 年安徽省 个地级市的城市韧性综合得分以及时空演进特征分析发现:时间维度上安徽省各市城市韧性呈现稳步上升趋势合肥市城市韧性最高但辐射能力低没有起到对周边的带动作用低韧性城市较多但城市韧性增长速度快各市城市韧性发展的耦合协调性呈现出中等协调且集聚性增强的特征 空间维度上呈现以合肥市为中心、东部高西部低的空间分化格局抵抗力和恢复力空间分化明显适应力则表现相对均衡基于上述研究结论对安徽省进一步提高城市韧性、优化空间布局、各市协同发展提出以下建议:一是针对高韧性城市合肥市作为省会城市应充分利用其引领和辐射作用以自身为核心构建城市网络实现促进区域经济和社会发展的目标 应不断增强与各市的协同治理能力加强城市圈建设充分发挥省会城市的带动作用让高韧性的网络结构和现代化城市管理理念逐步向外扩散将整个区域的发展质量和速度提升到新的层次形成具有强大韧性和稳定性的区域发展新格局二是针对中等韧性城市马鞍山市和芜湖市应继续保持经济的稳步增长不断投资基础设施建设以促进城市的可持续发展还可借鉴高韧性城市的成功经验制定出适合自身特点的政策措施以更好地推动各行业、各领域的发展 此外教育和医疗也是如上两个城市主要的发展领域需通过改革和创新来提高服务质量使之满足市民的需求三是针对低韧性城市低韧性城市普遍存在着基础设施落后、市场竞争力不足、生态建设不被重视的情况 低韧性城市应从政策方面支持特色产业和创新产业加强各个城市之间在产业合作、人才培养、技术创新等方面的合作共同学习先进城市的管理理念逐步推进数字化管理使城市管理与数字治理相结合不断提高各城市的韧性城市建设水平 发挥地理优势调整产业结构建立健全城市公共安全检测和应急响应机制 根据各市的实际情况优化基础设施占财政支出的比例实现城市一体化发展提高城市韧性参考文献:巩灿娟张晓青徐成龙.中国三大城市群经济韧性的时空演变及协同提升研究.软科学():.邵亦文徐江.城市韧性:基于国际文献综述的概念解析.国际城市规划():.孙阳张落成姚士谋.基于社会生态系统视角的长三角地级城市韧性度评价.中国人口资源与环境():.():.李晓娟李璐璐朱月月.韧性城市恢复能力评价研究.工程管理学报():.周利敏.韧性城市:风险治理及指标建构:兼论国际案例.北京行政学院学报():.张家玉杨晓冬.三度空间理念下城市韧性评价与提升策略研究.工程管理学报():.():.:.():.黄晶佘靖雯袁晓梅等.基于系统动力学的城市洪涝韧性仿真研究:以南京市为例.长江流域资源与环境():第 期章蓓蓓等:基于韧性理论的安徽省城市韧性时空演进分析.():.李雯姜仁贵解建仓等.基于系统动力学的城市内涝灾害应急管理模型.水资源保护():.冯洁瑶刘耀龙王军等.经济发展水平、环境压力对城市韧性的影响:基于山西省 个地级市面板数据.生态经济():.王世亮那仁满都拉郭恩亮等.基于熵权 模型的内蒙古城市韧性评价研究.赤峰学院学报(自然科学版)():.张永欢薛晔徐美玲等.京津冀城市韧性动态预测及时空演进研究.管理现代化():.陈长坤陈以琴施波等.雨洪灾害情境下城市韧性评估模型.中国安全科学学报():.尚志海.自然灾害脆弱性研究的基础:抵抗力研究.灾害学():.李苏刘浩南.干旱区城市化与生态韧性耦合协调的时空格局演化分析:以宁夏为例.干旱区地理():.王富喜毛爱华李赫龙等.基于熵值法的山东省城镇化质量测度及空间差异分析.地理科学():.武玲玲纪洁.基于熵值法的安徽省生态宜居度评价研究.广西师范学院学报(自然科学版)():.钱丽易慧敏沈梦园.数字经济与新型城镇化耦合关系研究:以浙江省为例.沈阳建筑大学学报(社会科学版)():.刘晖韩旭龙申红等.基于社会生态系统的延边城市韧性评价.延边大学农学学报():.(.):.:(责任编辑:王丽娜 英文审校:林 昊)