主持人 科技日报记者 付丽丽
嘉宾:刘 凯 北京师范大学国家安全与应急管理学院院长、教授
王乃玉 浙江大学建筑工程学院韧性城市研究中心主任、研究员
柴福鑫 中国水利水电科学研究院减灾中心教授级高级工程师
当前,我国正处于主汛期。今年主汛期长江流域嘉陵江、岷江、沱江、汉江,黄河流域大部,淮河流域大部,海河流域,松辽流域大部,珠江流域沿海等降水偏多,水旱灾害防御工作再次遭遇大考。随着全球变暖,极端天气气候事件频发、重发,韧性城市建设也从学术概念变为中国城市的“生存必修课”。
中央城市工作会议日前举行,会议部署,着力建设安全可靠的韧性城市。
当台风让街道成为河道,当热浪炙烤地铁站台,城市该如何扛住“压力测试”?科技日报记者特别邀请三位专家,围绕建设韧性城市与传统防灾路径方面的区别和建设难点,以及突破瓶颈的发力方向等,共同探讨如何让城市“强筋健骨”。
韧性建设是“灾前免疫”
主持人:今年多地遭遇极端暴雨,韧性城市这一概念频繁被提及,它和传统防灾思路有何本质区别?
刘凯:韧性城市是指能够化解和抵御外界的灾害或冲击,保持其主要特征和功能不受明显影响,并能够在之后快速恢复的城市或者城市系统。也就是说,当灾害发生的时候,韧性城市能承受冲击,快速应对、恢复,并保持城市功能正常运行,进而通过内部的自适应过程来更好地应对未来的灾害风险。
王乃玉:传统防灾思路是“灾后抢险”,韧性城市则是“灾前免疫”。比如2021年郑州“7·20”特大暴雨后,相关部门在重建规划时发现,当地地下管网仅按1—3年一遇标准设计。而韧性城市要求基础设施具备“弹性冗余”——像上海苏州河深层调蓄隧道,能扛住百年一遇暴雨,这就是在灾前为风险“买保险”。
柴福鑫:以洪涝灾害为例,洪水韧性城市的特征包括三个方面:首先是城市具有抵御洪涝灾害的能力,其次是城市具有适应洪涝灾害并从灾害中恢复的能力,最后是通过对前次应对洪水的经验总结,提升其抵御洪涝灾害的能力。
主持人:全球变暖背景下,韧性城市建设面临哪些新挑战?
刘凯:一是气候不确定性加剧。在全球气候变化的背景下,破历史纪录的极端天气频繁出现,成为制约城市安全和可持续发展的重要障碍。如郑州“7·20”暴雨,小时最大降雨量达到201.9毫米,突破中国陆地小时降雨极值。这样的重大灾害来临时会造成什么样的严重后果?由于缺乏经验,我们难以事前估计。
二是城市系统脆弱性加大。城市系统越来越复杂,现代城市系统面对灾害的脆弱性在加大、灾害链在延长、风险在加大,局部的破坏会通过系统放大、扩散,城市灾害的扩大效应、乘数效应、连锁效应、延续效应日益凸显。
三是居民防灾意识与能力不强。如北方少雨地区居民,由于缺乏面对强降雨的经验,灾害来临时容易产生观望情绪,错失避灾机会。同时,由于缺乏防灾救灾知识及自救、互救技能,居民无法正确应急避险,从而引发恐慌,致使危急状态下可避免的损失和伤亡加剧。
需加强顶层设计
主持人:我国韧性城市建设现状如何,存在哪些短板?
刘凯:总体来看,我国在韧性城市建设方面取得了诸多成效。在技术层面,各省区市加大云计算、大数据、物联网等技术的应用,积极探索构建集综合运行、指挥调度、一网统管、辅助决策等功能于一体的城市大脑,以数字化驱动城市转型升级,有效提升了城市综合治理能力和风险防控水平。
在基础设施建设方面,我国逐步加快拓宽“平急两用”公共基础设施建设领域和投资空间,优化防灾避难设计布局。相关部门持续推进老旧小区综合改造,推动城镇供水、排水、供电、燃气、热力、地下综合管廊等市政基础设施改造升级,补齐基层尤其是社村层面的防灾设施配套等,有效提升了城市韧性水平。
但在实践中,仍然存在一些不足。
一是政策体系化不健全,城市韧性规划编制工作仍未广泛覆盖,技术规范和评价标准不统一等。同时,社会资本参与度不高,城市间或城市不同区域间韧性差异化较大,发展不够均衡。
二是前瞻性规划不足。例如城乡规划和产业布局对长期气候变化特征和潜在自然灾害风险考虑不够、管控不足,选址缺乏科学论证,导致灾害风险增大。
三是工程设防标准不足。近年来,我国加大了对基础设施防灾能力的投入,但现有工程设防标准尚未充分考虑气候变化影响。
柴福鑫:我国韧性城市建设仍面临诸多短板和挑战。首先,参与韧性城市建设的城市数量相对有限,整体经验尚不丰富,且不同地区发展不平衡、不充分的问题依然突出。其次,当前城市正处于高质量发展关键期,面临复杂严峻的内外部安全环境,不确定性和未知风险不断增加,导致韧性城市建设工作范围广泛,统筹协调难度较大。此外,韧性城市建设涉及的领域多样,跨部门协同不足制约了整体推进效果。
主持人:该如何加强顶层设计?
王乃玉:我认为,韧性城市建设需要从以下方面加强顶层设计。
在基础设施数字化与数据集成方面,要利用基础设施的数字化管理全面收集和存储设施的关键数据,为灾害预警和长期运营管理提供基础。
在技术创新和智能化应急方面,要推动技术创新,应用大数据、物联网、人工智能等现代技术手段,提升灾害的实时监测、预测与应急响应能力。同时,还要强化政策支持与跨部门协同机制,加强公众参与和教育,提升居民的防灾意识、自救能力和社会责任感。
刘凯:要以服务国家安全战略和人民安全需要为中心,加强韧性城市战略谋划和宏观政策制定,持续深化韧性城市建设,应用好第一次全国自然灾害综合风险普查数据,加强科技赋能,做好前瞻性科学研判,深化韧性城市规划编制工作,进一步明确不同主体、不同场景下的责任划分和协同机制,在尊重和兼顾区域差异的基础上,逐级逐层推动韧性城市建设落实落细。
柴福鑫:建议从国家层面加强完善顶层设计,进一步完善韧性城市建设的标准体系和技术规范,提升城市规划水平,强化跨部门、跨行业协同机制,推动信息共享和资源整合,形成合力应对复杂风险的治理格局。
技术赋能提供支撑
主持人:在智慧城市建设中,该如何通过新技术来优化基础设施提升城市韧性?
王乃玉:在智慧城市建设中,通过大数据、物联网、人工智能等新技术的集成,可以在灾害监测、风险评估、智能决策、韧性提升规划和政府协同管理等各个环节,提升城市的韧性。
在灾害监测方面,通过物联网实时采集传感器数据,并利用AI技术对这些数据进行实时分析,能够提前识别灾害风险,如台风、洪水或极端天气等,为城市提供及时的预警信息。在风险评估方面,利用AI发展多源数据融合和灾害风险预报技术,可提升风险预警的时效性和精确性。在智能决策方面,结合大数据和AI算法开发智能决策支持系统,可以实时监控灾害状况,自动分析灾害对交通、基础设施等的影响,并根据现有资源提供最优的应对方案。在韧性提升规划方面,可利用大数据和AI技术建立支持城市全生命周期管理的智能算法。在灾前,通过智能化设计提升建筑和基础设施的抗灾能力;在灾后,AI可以帮助分析受损区域的恢复优先级,并优化资源的分配,确保灾后重建工作有序进行,提高恢复速度与质量。
柴福鑫:智慧城市建设为提升城市韧性提供了强有力的技术支撑。
在防洪治涝系统方面,利用物联网技术可以实时监测雨量、管网运行状况、河道水位等,结合大数据分析实现积涝风险预警和应急调度,从而有效提升城市在暴雨等极端天气下的应对能力。在交通网络管理方面,基于预报降雨和历史降雨数据,可以采用人工智能分析,开展交通流预测和疏散路径优化,帮助城市在突发事件中保持基本通行能力。在能源系统方面,智能电网与分布式能源结合,能够在主电网受损时维持局部供能,提高能源系统的稳定性和抗冲击能力。此外,通过构建数字孪生城市模型,可以在虚拟环境中模拟各类灾害场景,评估不同决策的效果,从而提升决策科学性和应对能力。这些新技术的应用不仅提高了城市的运行效率,更在应对突发事件、保障城市安全方面发挥了核心作用。
主持人:未来哪些新兴技术或理念可能重塑韧性城市的发展路径?
刘凯:未来人工智能技术、即时遥感技术等都有可能重塑韧性城市的发展路径。比如气候变化导致的极端天气加剧,快速精准的预报对于城市灾害防治和应急响应至关重要,目前多家研究机构都推出了用于天气预报的AI大模型,为城市抵御极端天气提供科学支撑,推动灾害应对从被动到主动转变。再比如即时遥感技术,利用卫星星链监测城市的各类突发异常,可及时监测和预警,增强城市风险防控和治理能力。
柴福鑫:在技术路径上,城市信息模型与数字孪生深度融合,将成为提升城市韧性的关键引擎。它们通过实时仿真与灾害演化推演,辅助指挥决策和资源调度,有效支撑城市在极端事件下的韧性设施布局、快速响应与精准施策。同时,人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术,将广泛应用于城市运行监测、应急管理和风险建模分析中,推动从“事后救”向“事前防”“事中控”转变,形成信息互通、孪生推演、响应协同,形成多元主体参与的复合治理格局。
王乃玉:未来,以人工智能、大数据、物联网、数字孪生等为代表的数字技术革命,将与绿色基础设施、可持续能源等生态理念深度融合,为韧性城市建设带来系统性变革。例如,通过构建“数字孪生+区块链”的城市治理数字底座,实现基础设施全生命周期动态仿真与可信数据共享;通过智能交通系统和无人机网络的协同联动,可提升应急响应效率;气候适应性设计与分布式能源系统的结合,则让城市在极端天气下的持续运行能力显著增强。这些技术的交叉创新和融合应用可能重塑城市风险防控体系,形成“全域感知—智能预测—精准决策—高效执行”的闭环管理新模式,推动城市从被动防御转向主动适应,从局部治理迈向系统性韧性提升,最终实现安全、低碳、宜居的可持续发展目标。
迈向更系统化、智能化
主持人:生态韧性如何助力城市可持续发展?
刘凯:生态韧性是指通过自然—社会耦合系统为城市长期可持续发展提供生态安全保障。生态韧性建设实现了经济、社会和环境效益的统一,可显著降低城市自然灾害风险、减少经济损失。提升城市生态韧性,是保障城市安全、实现城市长期可持续发展的重要途径。
柴福鑫:生态韧性是韧性城市的重要组成部分,是实现城市与自然系统良性互动的基础。以海绵城市为例,通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术手段,可有效缓解城市内涝、改善水环境质量,同时增强城市生态系统的调节能力。绿地系统则有助于调节城市微气候,减缓热岛效应,提升城市生物多样性。生态韧性最大的优势在于“长效性”和“多功能性”。它不仅服务于防灾减灾目标,更对城市健康、宜居和可持续发展具有综合效益。
主持人:接下来,我国韧性城市建设的重点和目标是什么?
刘凯:2024年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》,这一文件指出,到2027年新型城市基础设施建设取得明显进展,对韧性城市建设的支撑作用不断增强,形成一批可复制可推广的经验做法。到2030年,新型城市基础设施建设取得显著成效,推动建成一批高水平韧性城市,城市安全韧性持续提升,城市运行更安全、更有序、更智慧、更高效。这为我们建设韧性城市指明了方向。
此外,我觉得很重要的就是要建设气候韧性安全城市,现有城市防洪排涝、交通等工程设计规范仍都是以历史气象条件为设计依据,未考虑气候变化导致气象条件的变化,在建设韧性城市时一定要考虑气候变化因素,科学评估城市面临的气候变化风险并进行适应。
柴福鑫:随着城市运行系统日益复杂和风险环境不断演化,韧性城市建设正迈向更加系统化、智能化的发展阶段。重点任务包括实施智能化市政基础设施建设和改造、发展智慧住区、提升房屋建筑管理智慧化水平、开展数字家庭建设、推动智能建造与建筑工业化协同发展等,目的是让“城市运行更安全、更有序、更智慧、更高效”。