城市地下空间韧性评估及提升策略研究

　　城市地下空间韧性评估及提升策略研究

　　引言

　　开发利用城市地下空间，不仅扩大了城市空间容量，改善了城市环境，而且由于城市地下空间在节约能源、防灾减灾方面具有显著的功能优势，还能够有效降低城市脆弱性。但城市地下空间在运营过程中也面临各种危机事件，如英国伦敦地铁爆炸事件、韩国大邱地铁纵火事件，以及大量的火灾、水灾等灾害，这些危机事件对地下空间运营造成冲击，严重影响公众安全。我国城市地下空间开发利用始于20世纪60年代，经历了“人防工程-城市地下轨道交通-地下商业街－城市综合体”的发展过程，然而在地下空间开发利用过程中仍然存在着诸多问题，各类事故灾难也时有发生，造成了巨大的损失。学界在地下空间资源管理方面开展了诸多研究，总体来看，提升地下空间的韧性水平是大势所趋。围绕城市地下空间韧性议题，有学者从城市地下基础设施韧性方面展开研究，建议从设施韧性、管理韧性、文化韧性、经济韧性和智能韧性等角度提升城市地下基础设施韧性水平；更多学者则从地下空间规划视角研究城市地下空间韧性，侧重提出新的规划思路或规划理念；亦有学者从城市更新视角分析城市地下空间韧性特征及空间韧性缺失的成因。总体而言，当前学界对城市地下空间韧性评估的研究较为缺乏，且研究对象较集中，样本针对性有限，目前仅见针对北京、上海、深圳、青岛等7个城市的韧性研究。因此，本文尝试构建城市地下空间韧性评估指标体系，对31个省（自治区、直辖市）的地下空间韧性水平进行评估，以期为城市地下空间的规划开发、建设运营提供决策支撑。

　　1.城市地下空间韧性

　　城市地下空间是指城市规划区内地表以下的空间，包括自然形成和人工开挖建设的空间，通常由地下商业空间、交通空间、物流空间、仓储空间、居住空间、公用设施空间、人防空间等组成。在城市地下空间运营过程中，设备失灵、环境突变、管理失误、恐怖袭击等情况会导致地下空间功能无法正常发挥，进而影响城市功能的正常运转。

　　城市地下空间韧性，是指城市地下空间在遭受运营风险冲击时能够抵抗冲击，及时恢复并吸收经验，从而提高应对下一次不确定性冲击的能力。城市地下空间韧性主要由以下3种能力组成：①冲击抵抗能力，表现为城市地下空间遭受不确定性冲击时凭借设施设备、管理机制体制等固有条件实现一定程度的抵御，尽可能维持地下空间的功能不受损害，或减轻损害的后果；②受灾恢复能力，表现为城市地下空间在抵御冲击无效、不可避免地遭受到损害后，地下空间的功能及结构能够迅速恢复至初始状态或预期状态；③风险适应能力，表现为城市地下空间在遭受不确定性冲击后，不仅能够适应冲击带来的后果，还能够通过主动或被动学习提升未来应对更大不确定性风险的能力。

　　2.城市地下空间韧性评估指标体系构建

　　当前学界对城市韧性的研究较多，其中不乏对城市韧性水平的评估研究。刘江艳、曾忠平认为，城市韧性由生态韧性、经济韧性、工程韧性、社会韧性等4个维度组成；许兆丰等结合城市灾害韧性特征和国内城市特点，提出了基础设施韧性、经济韧性、社会韧性、组织/制度韧性等4个维度的城市灾害韧性构成；赵鹏霞等从韧性应具备的属性与特征入手，构建了包括物理空间韧性、组织结构韧性、社会环境韧性、经济运行韧性、信息沟通韧性、人口韧性等6个维度的韧性体系；孙阳等提出韧性城市评价包括生态环境、市政设施、经济发展、社会发展等4个方面的因素；孟令君提出社区的御灾韧性可由社会构成、社区空间建设、管理制度等3个部分组成。

　　相较而言，作为城市韧性的重要组成部分，关于城市地下空间韧性的研究相对较少。罗冰洁等提出，可将城市地下空间韧性划分为组织机构韧性、基础设施韧性、环境韧性、社会韧性、经济韧性等5个维度。基于对部分国内城市地下空间的实地调研，借鉴城市韧性评估既有研究成果，可将城市地下空间韧性解构为以下3个维度：①基础韧性，即城市地下空间在遭受冲击及扰动后，其基础设施维持地下空间持续运营的能力；②管理韧性，即在事故突发状态下，通过对城市地下空间的有效管理来维持其原有功能及效率的能力；③发展韧性，即遭受突发事件冲击后，城市地下空间能适应冲击并及时恢复原有结构，依靠现有力量谋求进一步发展的能力。由此，依据科学性、综合性、可操作性、层次性指标选取原则，本文构建了包括基础韧性、管理韧性、发展韧性等3个维度的城市地下空间韧性综合评价指标体系。

　　2.1基础韧性

　　基础韧性是硬件设施层面的韧性，体现出城市地下空间基础设施的配置水平，是城市地下空间持续运营的首要条件。基础韧性维度选取城市供水管道长度、每万人拥有的医疗机构床位数、建成区排水管道密度、城市轨道交通运营里程、地下综合管廊长度、人均拥有地铁长度等6项二级指标，所选指标既反映了城市基础设施建设状况，也在一定程度上体现了城市抗冲击能力。

　　2.2管理韧性

　　管理韧性主要从运营与组织管理角度反映城市地下空间的韧性。管理韧性维度选取危险性较大的分部分项工程安全隐患排查整改率、城市轨道交通日均客流量、交通事故发生数、交通事故直接财产损失等4项二级指标。其中危险性较大的分部分项工程安全隐患排查整改率是指相关管理部门对房屋建筑和市政基础设施工程进行安全隐患排查及相应的整改情况，这是直接体现城市地下空间安全管理水平的重要指标。而交通事故发生数、交通事故直接财产损失则是管理效果的最终体现，作为反向指标，反映出了安全管理对城市地下空间韧性的意义。

　　2.3发展韧性

　　发展韧性是城市地下空间遭受突发事件或灾难事故冲击的准备能力。城市地下空间在遭受冲击后，通过设施修缮和管理机制制度的整改，抗灾能力得到增强，能够抵御更大、更高强度的冲击。发展韧性维度选取GDP、R&D支出、固定资产投资额/行政面积、城市轨道交通空间投资额、地下综合管廊投资额、地方财政公共安全支出等6项二级指标，主要反映经济投入对地下空间发展的影响作用。较高的经济水平对城市地下空间遭受冲击后的恢复具有正向意义，经济投入强度大则有利于地下空间设施的改进和完善，有助于地下空间韧性水平的提升。我国城市地下空间韧性综合评估指标体系详见表1。

　　3.我国城市地下空间韧性评估

　　3.1数据来源

　　依据上述评估指标体系，本文选取国内31个省（自治区、直辖市）（不包括香港特别行政区、澳门特别行政区、中国台湾地区）在2018年的各项指标数据，其中建成区排水管道密度、地下综合管廊长度、城市轨道交通投资额、地下综合管廊投资额等4项指标数据来自《2019年中国城市建设统计年鉴》，R&D支出指标数据来自《2019年中国科技统计年鉴》，危险性较大的分部分项工程安全隐患排查整改率指标数据来自住房和城乡建设部官方网站，GDP、城市供水管道长度、城市轨道交通日均客运量、城市轨道交通运营里程、每万人拥有医疗机构床位数、地方财政公共安全支出等6项指标数据来自国家统计局官方网站，固定资产投资额/行政面积指标数据来自各省（自治区、直辖市）2018年国民经济与社会发展统计公报、国家统计局官网与《2019年中国城市统计年鉴》。

　　3.2各省（自治区、直辖市）城市地下空间韧性水平评估

　　本文应用SPSS25.0软件以因子分析法对我国31个省（自治区、直辖市）2018年城市地下空间韧性展开评估分析。

　　3.2.1数据的有效性检测

　　KMO与巴特利特（Bartlett）球形检验结果表明，KMO值达到0.734，大于0.5，变量相关性较强。巴特利特球形检验值达到532.943，自由度为120，显著性P值为0.000，显著性水平高，变量间具有相关性，适合进行因子分析。

　　3.2.2采用主成分法提取公因子

　　本文采用主成分法提取公因子，可知前5个公因子的累计方差贡献率达到87.70%，且特征值均大于1，说明提取的5个公因子能较好地反映原始变量信息。

　　3.2.3因子命名及解释

　　由于初始因子载荷矩阵不能较好地解释公因子含义，不便于对公因子进行分类，因此需对初始因子载荷矩阵进行旋转变换。

　　公因子F1在城市轨道交通运营里程、城市轨道交通日均客运量、R&D支出、地方财政公共安全支出、城市供水管道长度、城市轨道交通投资额、GDP、人均拥有地铁长度8项指标上有较高载荷值。其中，城市轨道交通日均客运量指标与公因子F1呈负相关关系，该项指标的增加会使地下空间设施冗余度降低、管控难度增加，地下空间负担加重，导致城市地下空间韧性降低。城市轨道交通运营里程、城市轨道交通日均客运量、城市供水管道长度、人均拥有地铁长度等4项指标反映了各省（自治区、直辖市）城市地下空间基础设施情况；R&D支出、地方财政公共安全支出、GDP、城市轨道交通投资额等4项指标与各省（自治区、直辖市）经济基础及建设资金投入情况相关。公因子F1主要反映各省（自治区、直辖市）经济基础及地下空间基础设施现状，以及体现区域城市地下空间的发展潜力。

　　公因子F2在交通事故直接财产损失、交通事故发生数2项指标上有较高载荷值，且2项指标均与公因子F2呈负相关关系。该类指标与交通安全及其损失直接相关，不论是发生地面交通事故或是地下交通事故都会加重城市地下空间的运营负担，对城市地下空间运营管理提出更高要求，该类指标值的变化对城市地下空间韧性有重要影响。公因子F2主要反映各省（自治区、直辖市）交通事故发生及损失情况。

　　公因子F3在地下综合管廊长度、地下综合管廊投资额2项指标上有较高载荷值，指标反映各省（自治区、直辖市）地下空间综合管廊开发现状及未来发展条件，该类指标值增加有利于地下综合管廊建设，提高地下综合管廊发展潜力。公因子F3主要反映各省（自治区、直辖市）地下综合管廊建设现状及投资情况。

　　公因子F4在固定资产投资额/行政面积、建成区排水管道密度2项指标上有较高载荷值。其中，建成区排水管道密度指标与公因子F4呈负相关关系，该项指标值增加将导致运营管理难度增加，指标反映各省（自治区、直辖市）地下空间设施的复杂程度；固定资产投资额/行政面积指标反映各省（自治区、直辖市）行政区域内建设和发展的平均水平。公因子F4主要反映各省（自治区、直辖市）区域建设现状与地下空间管理的复杂程度。

　　公因子F5在危险性较大的分部分项工程安全隐患排查整改率、每万人拥有医疗机构床位数2项指标上有较高载荷值。其中，危险性较大的分部分项工程安全隐患排查整改率指标反映各省（自治区、直辖市）安全管控能力；每万人拥有医疗机构床位数反映各省（自治区、直辖市）医疗设施冗余度。公因子F5主要反映各省（自治区、直辖市）城市地下空间遭受冲击后的修复能力。

　　提取的公因子累计方差贡献率为87.70%，其中公因子F1的累计方差贡献率为33.17%，是5个公因子中最具影响力的要素；公因子F2的累计方差贡献率为16.35%，影响力仅次于公因子F1；公因子F3累计方差贡献率为15.48%，重要性高于其余2个公因子。

　　3.2.4因子得分

　　根据上述结果，以各个公因子的累计方差贡献率为权重，构造综合得分函数：Fn=0.3317F1+0.1635F2+0.1548F3+0.1422F4+0.0848F5，得出2018年全国31个省（自治区、直辖市）城市区地下空间韧性水平综合评分。

　　3.2.5结果与讨论

　　由我国城市地下空间韧性评估得分可初步得出如下结论：

　　（1）我国城市地下空间韧性水平可划分为4类。第一类：城市地下空间韧性优秀地区。主要包括江苏省、广东省、山东省、上海市、浙江省、湖北省、北京市等省（直辖市）。该类地区的共同特点是经济实力雄厚，基础设施完备，社会创新活力充沛、社会投资力度强，发展潜力大。第二类：城市地下空间韧性良好地区。主要包括四川省、河南省、天津市、福建省、重庆市、湖南省等省（直辖市）。该类地区经济水平不一，但在地下空间运营方面各有优势，如，重庆市通过提高基础设施冗余度来降低城市地下空间的运营脆弱性，湖南省在基础设施投资方面保持良好增长势头，天津市在地下空间韧性方面具有良好的创新资源。第三类：城市地下空间韧性一般地区。主要包括安徽省、云南省、辽宁省、陕西省、河北省、江西省、广西壮族自治区、贵州省等省（自治区）。该类地区以中部地区为主，包括个别东、西部省份。该类地区的特点是已经建成和运营一定规模的地下空间，基础设施较为完备，具有进行较大规模城市地下空间投入的实力和动力。第四类：城市地下空间韧性较差地区。主要包括吉林省、新疆维吾尔自治区、黑龙江省、海南省、山西省、青海省、甘肃省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、西藏自治区等省（自治区）。该类地区普遍存在经济基础薄弱、基础设施尚不完备、社会创新驱动力及投资不足、地下空间开发利用水平低等问题，城市地下空间韧性存在较大提升空间。

　　（2）我国城市地下空间韧性存在明显的地域差异，具体表现为：城市地下空间韧性按照东、中、西部地区依次递减。城市地下空间韧性得分最高的省（直辖市）分别为江苏省、广东省、山东省、上海市、浙江省，均处于东部沿海地区。韧性得分次之的分别为湖北省、北京市、四川省、河南省、天津市等中部省（直辖市）。甘肃省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、西藏自治区等西部省（自治区、直辖市）的韧性得分则居于末尾。

　　（3）地区经济发展水平与城市地下空间韧性呈正相关关系。排名前5个的省（直辖市）依次为广东省、江苏省、山东省、上海市、浙江省，韧性得分均高于0.45，其中广东省地下空间韧性得分最高，为1.71。这5个省（直辖市）在与基础设施及社会投资相关的公因子F1和公因子F3中，存在某1个公因子韧性得分尤为突出或2个公因子都具备较高韧性得分的情形。数据显示，5个省（直辖市）具备强大的经济实力和完备的基础设施，对城市地下空间的政府或社会投入也最多，城市地下空间的韧性最高。排在后5名的省（自治区）分别为青海省、甘肃省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、西藏自治区，韧性得分均低于-0.36。这与5个省（自治区）地处西部，经济水平相对较弱、城市基础设施水平相对落后、地下空间开发力度相对较小等因素有关。

　　4.我国城市地下空间韧性提升的对策建议

　　我国城市地下空间韧性评估的基本结论表明，随着《城市地下空间开发利用“十三五”规划》的推进实施，我国城市地下空间开发利用得到了较大的发展，城市地下空间韧性进一步提升，但仍有提升空间，这既是规划问题，也是经济问题，更是管理问题。在各地开展城市地下空间十四五规划编制之际，本文对提升我国城市地下空间韧性提出如下对策建议：

　　4.1整体统筹，全面布局

　　从表5可以发现，我国城市地下空间韧性的异质性特征显著，不同地域、不同测度指标均存在巨大差异。在顶层设计上，国家应当将地下空间韧性规划作为“十四五”规划的内容进行全局性统筹，明确我国城市地下空间韧性目标，确定我国城市地下空间韧性提升应采取差异化战略，推动各地区立足于本地区经济社会发展的现实条件实施不同的发展策略。对于城市地下空间韧性优秀的地区，需保持经济活力，稳定经济优势，为城市地下空间运营提供足够的包容力；通过稳定持续的投资，在高质量发展前提下提高城市地下空间开发利用速度与开发总量，提升城市地下空间韧性。对于城市地下空间韧性良好的地区，应在既有经济基础上通过产业结构调整升级等方式提高经济实力，谋求经济水平向更高层次发展，通过提高城市地下空间开发总量和降低地下空间设施冗余度实现地下空间韧性水平提升。对于城市地下空间韧性一般的地区，应以影响地下空间韧性的主要因素为突破口，实现韧性由点到面的逐步提升。对于城市地下空间韧性较差的地区，应结合地区经济实力及财政收入情况，拓宽资金渠道，加大地下空间投资力度，不断完善城市基础设施，提高基础设施完备度及城市地下空间服务与运营能力，提高地下空间发展潜力。

　　4.2科学规划，强化保障

　　国家应强化地下空间项目规划管理，完善技术标准与规范体系。地下空间的韧性不是单独存在的韧性，而是与其他各个相关环节紧密联系在一起的，因此政府要在规划层面上推进地下空间项目开发建设的“五规合一”，确保地下空间规划与国民经济和社会发展规划、总体规划、防灾减灾规划等相互衔接，并进行充分的科学论证，以超前的设计理念确保城市地下空间规划开发的科学性、先进性。与此同时，还需要积极探索地下空间开发利用资金保障机制，在国家投入的基础上，着重加强提升地下空间安全韧性的投入，建立社会资本进入城市地下空间开发利用的渠道，确保地下空间韧性建设能够顺利推进。

　　4.3突出重点，完善规制

　　国家应加大城市地下空间韧性建设的制度供给。在法制层面上，建议在《城市地下空间开发利用管理规定》的基础上进一步制定《地下空间法》，补齐城市地下空间在规划管理、用地管理、权属管理、建设管理、安全管理、运营管理等方面的立法缺失；在制度层面上，重点对地下空间管理中的程序设置、公众参与、监督机制等方面进行规范，通过地下空间管理制度的完善，提升地下空间的风险应对能力；在操作层面上，建立全国统一的地下空间信息系统平台，提升和改进地下空间管理控制手段，完善地下空间管理机制、体制，对影响地下空间韧性的风险因素实行一票否决制。

　　4.4健全组织，改进机制

　　城市地下空间韧性的提升需要有健全的组织作为保障。建议设立专门的城市地下空间规划管理机构，总体负责城市地下空间的规划与建设管理，确保城市地下空间管理的科学性、统一性、连续性和前瞻性；在城市地下空间管理组织优化的基础上，设计更加科学合理的管理制度和流程，建立完善的运行机制体系，实现地下空间管理流程的优化。

　　摘自《中国国土资源经济》2023年10期