洞察力

城市抵御洪水的理论——替代规划实践的基础

• 摘要
• 简介
• 弹性的解释
  • 工程复原力和生态复原力
  • 社区抵御自然灾害的能力
• 生态恢复力作为理论框架
  • 从维持稳定到建立弹性
• 城市抵御洪水的能力
  • 一个定义
  • 关键属性
  • 城市抗洪能力和城市河流抗洪能力
  • 城市抗洪能力和抗洪能力
• 操作化理论
  • 天然泛滥平原的功能
  • 可泛滥土地和可泛滥面积百分比
• 基于弹性的洪水灾害管理
  • 生活在洪水中
  • 洪水的适应
  • 重新定义标准
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

洪水灾害挑战着世界各地的河流城市，尽管其中许多城市受到了广泛的防洪基础设施的保护，如堤坝、大坝和河道化。21世纪已经在泰国曼谷(2011年)发生了大规模的洪水灾害;澳大利亚布里斯班(2011年);中国广东(2007);美国新奥尔良(2005年);德累斯顿，德国(2002);台北，台湾(2001)等。工业化国家严重依赖防洪来减轻洪水灾害，但它被批评为破坏河流生态系统和增加长期洪水风险(Burby et al. 2000, Smits et al. 2006)。已经出现了替代管理概念，强调土地和水管理以及结构和非结构措施之间的整合(例如，Schneidergruber等人，2004年，洪水管理联合方案，2009年)。尽管如此，学者们仍然坚持城市防洪基础设施的不可缺少性(如Birkland et al. 2003, Godschalk 2003)，这反映了根深蒂固的控制自然的管理范式。

防洪基础设施是在一个过时的假设下设计和运行的，即流量变化的模式随着时间的推移保持不变(Milly等人，2008年)，面对气候变化的不确定性，防洪基础设施不是一种可靠的缓解方法(Zevenbergen和Gersonius, 2007年)。beplay竞技依赖防洪基础设施的城市只能抵御一定程度的洪水，因此这些城市对超过容量的极端洪水准备不足，预计这种洪水将随着更强烈的风暴而增加，其确切性质是不可预测的(Alley et al. 2007)。需要另一种缓解方法，本文通过开发侧重于恢复力的洪水灾害管理概念来解决这一问题。

弹性的概念在生态学和工程学中有很长的历史，但它在自然灾害管理中的应用是最近的事(Berkes 2007)。尽管洪水灾害管理中的弹性概念受到越来越多的关注，但对洪水恢复力的定义仍然不明确。在这篇论文中，我讨论了城市建成环境和河流洪水，以发展“城市对洪水的恢复力”理论。有两种主要的弹性解释-工程弹性和生态弹性(Holling 1996)。我解释了为什么后者是管理和定义城市抗洪能力更合适的理论框架。为了将理论应用于规划实践，提出了一种评估城市抗洪能力的弹性替代措施。理论和措施共同表明，要建立城市抗洪能力，应以适应洪水取代控制洪水。

弹性的解释

工程弹性和生态弹性是两种不同的解释(Holling 1996)。识别它们的根本差异是很重要的，因为当它们应用于洪水灾害管理时，会导致不同的问题定义、重点和方法。

工程复原力和生态复原力

在工程中，弹性与威胁工程系统功能稳定性的干扰有关，这通常与低故障概率有关，或者在故障的情况下，快速恢复到正常功能水平(Wang和Blackmore 2009)。这种弹性取决于四个特性:健壮性，即在不发生功能退化的情况下承受干扰的物理强度;冗余，或系统组件可替代的程度;足智多谋，即发现问题和调动所需资源的能力;以及快速性，即及时恢复系统的能力(Bruneau et al. 2003)。这种工程弹性概念既包括对干扰的抵抗，也包括从干扰中恢复，尽管测量只关注恢复——完整功能恢复得越快，弹性就越大(例如，Hashimoto et al. 1982, Hollnagel et al. 2008，图1)。因此，工程弹性强调的是在压力放松时恢复到原始状态的能力(Wang和Blackmore, 2009)。

在生态学中，Holling(1973)引入了弹性一词来描述观测到的生态系统动态。它挑战了传统的平衡生态学范式，即假设每个生态系统都有一个预先确定的稳定状态，在受到干扰后最终恢复到稳定状态。实证研究表明，由于频繁的干扰，一些生态系统从未稳定下来。当扰动后生态系统稳定但处于不同状态时，也存在多重平衡。这意味着生态系统的特征是一套不同的结构和过程，回到以前的生态系统是极其困难的，如果不是不可能的话(Holling 1973, Scheffer et al. 2001)。基于多均衡/非均衡的替代范式，Holling(1973)将弹性定义为系统吸收干扰并仍然持续存在的能力。这种生态恢复力的概念侧重于持久性，或保持在由相同的过程、结构、反馈和身份定义的同一体制内(Walker et al. 2004)。由于系统不会在接近平衡的状态下运行，弹性与系统所能容忍的变化以及重组或更新的能力有关(Carpenter et al. 2001)。它是由系统在转换到不同的状态之前可以经历的扰动的大小来衡量的(Gunderson和Holling 2002)。

在处理不同类型的系统时，工程恢复力和生态恢复力之间存在一些差异(表1)。它们主要源于系统动力学中关于可能状态数量的不同假设(Holling 1996，图2)。工程恢复力背后的假设是关于维持功能的最佳状态，与平衡的生态范式一致，假设只有一个具有理想稳定状态的制度作为规范。范式上的分歧反映了对常态的不同看法。在工程弹性概念中，任何偏离最佳状态的变化都是不正常的，而在生态弹性概念中，制度内的任何波动都是正常的，因为系统固有的动态(Holling 1973)。

从本质上讲，工程弹性是保持稳定性的能力——保持系统状态不变或波动最小;而生态恢复力是指生存的能力，无论处于何种状态。它们是两个不同的，甚至是相互矛盾的系统属性。工程弹性高的系统可能具有较低的生态弹性;低工程弹性可能引入高生态弹性(Holling 1973, 1996)。

社区抵御自然灾害的能力

这两个弹性概念在混合系统中受到越来越多的关注，如社会生态系统(例如，Berkes和Folke 1998)和社会技术系统(例如，Hollnagel等人2008)。在自然灾害管理中，涉及人类与环境波动之间的相互作用(Mileti 1999)，工程复原力在当前社区复原力的定义中占主导地位。很少有作者在定义它时不暗示一个最佳参考状态，它通常被视为抵御灾害并从灾害中快速恢复的能力(表2)。例如，Birkland和Waterman(2009)提出了社区弹性的三个特征——损害预防、快速恢复和社区功能的保存——认为社区能够承受的保护功能的压力越大，恢复的速度就越快。

关于社区恢复力的讨论非常强调恢复(例如，Vale和Campanella 2005年，Lamond和谚语2009年)。在许多情况下，恢复力被认为完全是指恢复到灾前状态的能力，以区别于抵抗，后者是指在不中断的情况下承受干扰的能力(例如，Etkin 1999)。例如，在洪水灾害管理中，抵抗是指防洪基础设施的防洪，而恢复力是指从洪水影响状态到正常状态的回报率(De Bruijn 2004)。

以生态恢复力为理论框架

由于过时的平衡范式，将工程弹性概念应用于受自然灾害影响的社区从根本上是有问题的。恢复通常被解释为恢复到灾前状态，隐含地假设一个最佳参考状态，但在耦合的人-自然系统中并不存在(Berkes 2007)。城市化的洪泛区就是这样的系统，气候、社会经济趋势、建筑系统和河流过程都会影响洪水灾害。它们像进化的生态系统而不是工程系统一样运作，其特征是与非线性、突发性、不确定性和意外性相关的复杂行为(Liu et al. 2007)。这样的动态系统不会停留在预定的状态。可以肯定的是，灾后迅速从混乱状态恢复到有组织的状态是至关重要的，但首先恢复灾前的社会经济活动和脆弱的建筑环境是没有建设性的(Klein et al. 2003)。这种复苏观念中仍然没有受到挑战的是对稳定的关注。在时间和空间尺度上，当系统固有动态时，稳定性就会出现问题(Cumming et al. 2006)。

生态恢复力概念是洪水灾害管理的一个更合适的框架，因为它建立在一个更现实的多平衡范式之上，务实地关注在一个不断变化的世界中的持久性(Adger et al. 2005)。由于对综合社会-生态系统的研究(例如，Berkes et al. 2003)，生态弹性概念已经成为一种复杂的弹性理论，解决了复杂的人-自然耦合问题。它有助于解决由河流和城市动态之间的相互作用引起的洪水灾害。

从维持稳定到建立弹性

弹性理论中的两个关键论点将改变洪水灾害管理的范式。首先，弹性来自于适应固有的可变性、不确定性和意外(Folke 2003)。当通过命令和控制管理人为地抑制内在的可变性以促进稳定时，耦合的人类-自然系统就会失去弹性(Holling和Meffe 1996, Holling等人，2002)。这表明，强迫泛滥平原不被淹没，并在强制环境稳定的基础上建立社会经济功能，会导致弹性侵蚀。因此，它挑战了维持干旱泛滥平原和稳定社会经济活动的偏见。基于弹性理论的洪水灾害管理首先要承认周期性洪水是一种固有的环境动态，泛滥平原上的社会经济活动不可避免地受到影响。

其次，弹性理论认为逐渐发展和突然变化的时期是相辅相成的(Folke 2006)。正如在经常受到干扰的生态系统中所证明的那样，恢复力来自于对干扰的体验和学习(Holling 1973, Gunderson和Holling 2002)。对依赖自然资源的社区的研究也表明，对大型、不可预测的干扰的恢复力来自于允许较小的干扰进入系统(Berkes和Folke 1998, Berkes et al. 2003)。它表明，洪水本身是一种恢复力的因素，因为每次洪水经历都为城市创造了一个调整内部结构和过程并积累知识的机会，从而导致随着时间的推移而积累的各种应对策略(Folke 2006, Smit和Wandel 2006)。这与人们对洪水的态度形成了鲜明对比，认为洪水是一种具有威胁性的特殊事件，从而使洪水控制合法化。由于防洪基础设施可以防止大多数洪水，城市只能从罕见的、灾难性的、价格高昂的洪水中痛苦地吸取教训。在基于弹性的洪水灾害管理中，周期性洪水为城市提供了更好地适应极端洪水的学习机会。

总的来说，弹性理论提出了洪水灾害管理的范式转变，应该专注于建立弹性，而不是维持稳定。因为洪水本来就是正常城市动态的一部分，恢复力既不是抵御洪水，也不是恢复到灾前状态——两者都只是达到稳定目的的手段。在这里，韧性是一种生存的倾向，而生存本身就是一种目的。

城市对洪水的抵御能力

在建立基于生态学弹性理论的城市防洪弹性理论之前，必须面对两个问题。生态系统的恢复力与系统崩溃有关;然而，这种对城市的担忧几乎是无关紧要的，因为历史表明，大多数经历过灾难性破坏的城市都坚持下来，甚至繁荣起来(Vale和Campanella 2005)。对于那些失去生命和被迫陷入永久困境的人来说，一个城市仍然是一个城市意味着什么(Klein et al. 2003)。此外，个体在灾害管理中很重要，尽管个体生物与生态系统无关，而生态系统通过系统级的适应建立了恢复力，不适应的个体不断被取代(Gunderson 2010)。因此，城市抵御洪水的能力包含了双重问题:公民个人的洪水安全以及城市当前特性的维持。

一个定义

弹性理论已应用于社区恢复力，强调在经历变化时吸收复发性灾害影响和重组的能力，以保持基本结构、过程、特性和反馈(表3)。同样，城市对洪水的恢复力被定义为城市耐受洪水的能力，以及在发生物理破坏和社会经济破坏时重组的能力。以防止伤亡并保持当前的社会经济身份。它可以被概念化为在经历洪水时保持理想状态的能力。理想的政体是由一组变量定义的，这些变量反映了生活保障、经济表现和流动性等方面，这些方面共同代表了城市的社会经济身份(Adger 2000, Cumming等人2005,Gunderson 2010)。城市对洪水的抵御能力是通过城市在达到阈值并转变为不可取的状态之前可以承受的洪水强度来衡量的。

与生物物理系统不同，政体是由社会而非科学定义的。理想的制度反映了城市的社会经济状态变化的可容忍范围，这与城市对洪水的抵御能力有关(图3)。更大的范围意味着城市认为更大程度的社会经济波动是正常的，因此更大/更深的吸引力盆地;然而，狭窄的范围导致更小/浅的吸引力盆地，洪水可能更容易导致政权转移(Carpenter et al. 2001, Walker et al. 2004)。

当一个城市经历了一场涉及广泛的人类、经济和环境变化的洪水灾害，超过了该城市自身的应对能力时，就被认为转向了一个不受欢迎的政权(2004年联合国国际减灾战略)。不良政权的特征是资源和资产显著减少、大规模人口流离失所、生计中断和安全丧失(Adger 2000, Berkes et al. 2003)。一旦进入其中，转向更好的制度或发展类似于以前的社会经济身份是昂贵的或不可能的。

从本质上讲，城市抵御洪水的能力是避免洪水灾害的能力。为了防止物理损害和社会经济破坏的发生，这将取决于城市的可淹性，这里的可淹性被定义为容纳而不是抵抗洪水的物理能力。如果已经发生了破坏和破坏，那么继续留在政权中就需要重组——重建社会经济秩序。虽然回归洪水前的状况无关紧要，但重组的速度很重要，因为长期的社会经济混乱最终会将城市推向一个不受欢迎的政权(Walker和Westley 2011)。总的来说，城市对洪水的抵御能力是由洪水的泛滥性和重组来定义的，而不是工程抵御能力所建议的抗洪水性和恢复能力。

关键属性

弹性通常与自组织、适应能力和冗余有关(Carpenter et al. 2001, Low et al. 2003, Tompkins and Adger 2004)。由于分布特性，自组织系统对干扰具有弹性(Heylighen 2001)。随着时间的推移，适应能力可以增强弹性，因为它与学习有关——适应不断变化的内部需求和外部条件的能力(Gunderson 2000, Carpenter and Brock 2008)。冗余提供了防止整个系统故障的保险。这些概念可以转化为以下城市抗洪能力的关键属性。

局部洪水响应能力

自组织城市，每个公民和公共管理者都可以立即采取行动避免损失，在应对洪水时更加灵活，因此比依靠集中机制(如防洪基础设施)的城市更具弹性。如果受到干扰，它们也可以迅速重组，因为它们有内部清理和修复损失的能力，而不需要等待中央政府或援助机构的外部帮助，而这些机构往往行动不够迅速。

每次洪水后及时调整

有助于提高城市对洪水的抵御能力的适应能力与从每次洪水中学习的能力有关，即及时做出行为、物理和制度上的调整，以便为下一次洪水做好更好的准备。每次洪水都会带来一些新的东西，例如，在意想不到的位置沉积碎屑。通过了解新现象并做出必要的调整，城市逐渐增加了可淹性。这是一个边做边学的过程，其中新颖性涉及到适应，以避免重复之前的配置(Walker等人2004年，Adger 2006年，Berkes 2007年)。

子系统的冗余

在这里，冗余不仅仅是工程意义上相同元素的重复，例如，在限制特定流量所需的防洪堤高度上增加干舷。它需要跨尺度的多样性和功能复制(Peterson et al. 1998, Adger et al. 2005)。例如，一个冗余的供水网络将包括区域和局部系统，并利用不同的水源。具有冗余性的洪水灾害管理系统将包括缓解、准备、响应和重组的多种措施。洪水响应能力将分布在各个层面，即个人、社区和市政当局，这样当一个层面的能力不堪重负时，城市仍然可以依靠其他层面。

支撑上述三个属性的是多样性和灵活性。如果没有多样化的选择，短期调整和长期适应是不可能的(Folke et al. 2002, Davidson-Hunt and Berkes 2003)。多样性对恢复力尤其关键，因为它通过为新机会提供种子来实现适应(Berkes 2007)。例如，众所周知，多样化的经济或生计有助于灾后的重组(Berke and Campanella 2006)。灵活性允许自组织城市在洪水期间通过在其子系统中以更小、更快的规模立即做出改变来保持整体功能(Allen et al. 2005)。例如，当洪水发生时，如果公共交通系统能够迅速将其服务模式从陆地转变为水上，这将确保城市的流动性，以保持城市的功能。灵活性还能提高适应能力，因为刚性妨碍及时调整。

城市抗洪能力和城市河流抗洪能力

生态系统的恢复力在人类应对灾害的能力中起着重要作用。这是因为关注生态系统服务的持久性，失去这些服务会限制适应的选择(Adger 2000, Berkes et al. 2003, Gunderson 2010)。河流和其他淡水生态系统所提供的渔业和清洁水等生态系统产品和服务具有很高的价值(Costanza等，1997年)。虽然生态系统服务对依赖当地资源维持生计的社区很重要(Adger et al. 2005)的原因很清楚，但在现代城市中，当地城市河流的恢复力与城市对洪水的恢复力之间的关系并不明显。随着水文、地貌、生物化学和物种组成的显著改变，如今许多城市河流可以说已经处于对社会生态不利的状态，严重退化，无法提供生态系统服务(Paul和Meyer 2001, Groffman et al. 2003)。尽管利用其他地方产生的服务缓解了当地衰退的影响，但不断恶化的城市河流仍然影响着城市对洪水的抵御能力。受污染的河流泛滥会增加损害，并使重组复杂化;此外，如果洪水扰乱了商品和服务的进口，城市将无法获得饮用水等关键资源。城市河流的恢复力对城市抵御洪水的能力至关重要，是抵御最具社会经济破坏性的洪水的最终保障。

城市抗洪能力和抗洪能力

传统观点认为，抵御洪水对城市来说是必要的;然而，弹性理论表明，它侵蚀了城市对洪水的弹性(Holling和Meffe 1996)。实际上，防洪基础设施使城市处于一种或另一种截然相反的状态:干燥稳定，或淹没灾难性。在防洪基础设施到位的情况下，洪水完全是由基础设施的失败造成的，并且比没有防洪基础设施的情况下更危险(Tobin 1995)，因此洪水的自然过程成为灾难的同义词。依赖防洪基础设施的城市对洪水有很强的抵抗力，但没有弹性，因为它们已经在物理上适应了人为扩大的干旱和稳定条件，变得不耐受潮湿条件(图4)。

在依赖防洪基础设施的城市，河流的高流量大多被限制在堤防之间，或被上游大坝阻挡。洪水的频率大大降低，河流的动态在很大程度上被忽视。每一次被阻止的洪水都是一次学习机会的损失(Klein et al. 1998, Colten and Sumpter 2009)。由于缺乏洪水经验，市民对洪水风险的认识较低(Correia et al. 1998)，他们太习惯于在洪水泛滥的情况下作业干旱和稳定的条件，并且对一旦防洪基础设施失效如何应对洪水知之甚少。此外，防洪基础设施的结构刚性和范围大，使得对不断变化的边界条件进行及时调整的灵活性很小(Pahl-Wostl 2002)。防洪基础设施的存在也阻碍了各种防洪措施的发展，因为这些措施的发展过于昂贵(Castonguay 2007)。尽管防洪基础设施作为一个系统可能包含多种工程措施，每种措施都具有结构冗余，但就物理措施而言，几乎没有多样性和跨尺度冗余。依赖防洪基础设施的城市往往只关注河流，而不关注建筑环境，因为防洪基础设施作为一种集中措施，会产生一种虚假的安全感，从而排除了对局部防洪响应能力的需求。

随着时间的推移，防洪基础设施侵蚀了城市对洪水的抵御能力，洪水很容易造成大量人员伤亡和严重破坏，使严重依赖外力的重组复杂化，并将城市推向不受欢迎的政权，正如2005年卡特里娜飓风后的新奥尔良所证明的那样(Colten和Sumpter 2009)。防洪基础设施也通过其本身的功能降低了城市对洪水的抵御能力。，防止定期水浸。周期性洪水是维持泛滥平原河流生态功能和高生物多样性的关键机制(Junk et al. 1989)。当地物种不熟悉的洪水状况改变，会影响河流生态系统的恢复力，并导致系统崩溃(Poff et al. 1997, Folke 2003)。因此，防洪基础设施损害了河流提供生态系统服务的能力(Tockner et al. 2008)，这反过来又限制了城市适应的选择。

认为抵御洪水侵蚀了城市抵御洪水的能力的观点与广泛支持的风险转移概念相呼应，该概念认为抵御自然灾害只是推迟了它们，只会增加风险，并在以后加剧灾害(Etkin 1999, Mileti 1999)。因为抗洪会降低城市对洪水的抵御能力，因此抗洪所产生的持久性(实际上没有发生洪水)不应被视为抗洪能力。

将理论操作化

将理论转化为实践需要衡量城市对洪水的抵御能力。对管理社会-生态恢复力的兴趣日益增长，促使人们研究评估对未来干扰的潜在恢复力的方法(例如，Bennett等人，2005年，Cumming等人，2005年)。因为恢复力不能直接观察到，所以必须从替代物(未来恢复力的前瞻性替代物)中推断出来，尽管人们认识到不可能仅用一个替代物来代表恢复力(Carpenter et al. 2005)。

评估城市抵御洪水的能力需要替代洪水的能力和快速重组的能力。前者在此说明。寻找人类-自然耦合系统的弹性替代品的一种方法是寻找随时间改变弹性的内部属性(Bennett et al. 2005)。缓慢变化的属性通常是很好的候选者，因为它们定义了系统的底层结构，从而控制了吸引盆地的形状、阈值位置以及系统在状态空间中的位置(Carpenter et al. 2001, Scheffer et al. 2001)。对于河流城市，定义可洪泛性的属性是反映洪泛平原的物理和水文变化的属性，人类利益与洪水过程发生冲突，导致洪水灾害。

天然泛滥平原的功能

泛滥平原本质上是河流的一部分，它自然地发挥着输送和储存高流量和溢出河岸的沉积物的作用。在大洪水期间，漫滩的输送和储存量明显大于河道(Leopold 1994)。洪泛区蓄积发生在水流与主河道分离，并在峰值过后缓慢释放的情况下(Richards and Hughes 2008)。长期的储存发生在漫滩湿地表面，并通过渗透到漫滩土壤中，这可以在潮湿时期储存大量的水(Keddy 2000)。漫滩植被是水力粗糙度的代表，对洪水过程有重要影响。例如，整体的斑块增加了流动模式的非均匀性;在小洪水期间，密集的植被可以抑制洪水浪潮并捕获沉积物;泛洪平原森林通过摩擦效应延迟了表面储存的洪水的释放，从而进一步提高了泛洪平原的蓄水量(Tabacchi et al. 2000, Richards and Hughes 2008)。由于这些水文和水力功能，与其他类型的河流相比，泛滥平原河流具有较低的洪峰和流速，下游地区的泄洪量也较小(Leopold 1994)。

随着泛滥平原的城市化，其功能往往被人为增强的河道容量、排水效率和上游蓄水所取代。与此同时，河流峰值流量增加，下游流量增加(Criss and Shock 2001)，导致洪水风险增加。城市化的泛滥平原对洪水的耐受力越来越差，因为输送和储存洪水和沉积物的土地功能越来越少。

可泛滥土地和可泛滥面积百分比

为了评估可洪泛性，我提出了一个新概念——可洪泛地——它被定义为能够储存或输送洪水和沉积物而不会在局部和其他地方造成破坏的土地。可泛滥土地可以是任何土地用途和覆盖范围，因此并不专指未开发或湿地等绿色地区。例如，土壤受到污染的绿地就不会被洪水淹没;住宅用地上的建筑物可以用柱子支撑。可泛滥的土地有助于城市的耐洪水性，因为洪水在可泛滥的地方是良性的。可洪土地综合面积大，可降低洪峰，降低整体洪水影响。在其他条件相同的情况下，可洪泛土地越多，可洪泛性越高，可用洪泛平原区域内可洪泛土地总面积的百分比来量化，即可洪泛面积百分比。这里的漫滩区域指的是山谷壁之间的整个谷底(Anderson et al. 1996)。它不是由任何洪水复发间隔来定义的，因为更大的洪水总是可能发生的。

值得注意的是，即使一个城市的可淹面积为100%，也可能会被罕见的极端洪水破坏，在这种情况下，重组在城市抵御洪水的能力中起着重要作用。我假设可淹面积百分比与可淹性之间存在正的非线性关系，因为在可淹面积百分比较高时，其对漫滩储存和输送的边际贡献应显著降低(Douglas et al. 2007)。我进一步假设，可淹面积百分比与城市对洪水的抵御能力之间的关系可能存在滞后(图5)，这在其他复杂系统中可见(Scheffer et al. 2001, Alberti and Marzluff 2004)。在重建洪泛区功能方面，城市可能不得不“走得更远”，以便转变为一种城市有弹性、能够自我组织、在大多数洪水期间保持有序的体制，拥有一条健康的城市河流来提供生态系统服务。作为城市抵御洪水能力的代表，可淹面积百分比代表了一个城市对洪水的物理适应能力，这与洪水安全有关。提高可淹面积的百分比以建立恢复力可以是一种管理方法，是提高防洪基础设施保护标准以增强抵抗能力的另一种选择。

基于弹性的洪水灾害管理

在复杂的适应系统中，增强对一种干扰的抵抗力往往会导致对其他干扰的脆弱性(Holling和Meffe 1996, Roberge 2002)。洪水控制忽视了复杂性和不可预测性，加剧了洪水风险，造成了生态灾害。如今，许多城市并不是防洪安全的，因为它们以防洪基础设施所强迫的人为环境稳定为前提，并且容忍很少的社会经济波动(图4)。必须放弃控制的管理范式(Folke 2003, Anderies et al. 2006)。为了长期的洪水安全，城市需要转向基于弹性的洪水灾害管理。

生活在洪水中

弹性源于生活在干扰中(Gunderson 2000, Walker et al. 2004)。研究表明，能够适应而不是抵抗干扰的群落能够长期生存(Berkes et al. 2003)。建设城市抵御洪水的能力本质上是一个适应的过程——城市与周期性的洪水共存，而不是与河流对抗，让它们进入城市，从洪水中学习，从而对极端洪水具有适应能力。这是一个从抗洪城市到抗洪城市的范式转变，管理议程从“抗洪安全”重定向到“安全”在洪水”(Schielen and Roovers 2008)。城市对洪水的抵御能力在于一个长期被呼吁的原则——与河流合作而不是对抗它(例如，White 1945, Leopold 1977)。它也呼应了“与洪水共存”的古老哲学，这种哲学今天仍在孟加拉国、柬埔寨和埃及等国家的农村社区实行(Laituri 2000, Berkes 2007)。这些社区区分频繁发生的良性洪水和罕见的灾难性洪水，使生活方式和建筑环境适应河流动态，利用洪水后渔业和农业生产力的提高(Cuny 1991年)。

尽管在工业化国家相对不常见，但在恢复农村地区泛滥平原功能以防止下游洪水的管理计划中也可以看到类似的做法，例如美国萨克拉门托河的Yolo旁路，荷兰的“河流空间”项目，以及英国的“为水腾出空间”政策(Moss and Monstadt 2008, Opperman et al. 2009)。虽然在流域范围内，与洪水共存的概念越来越被接受，但在城市中，人们认为土地在文化和经济上都太有价值，不能被淹没。城市和洪水是不相容的，这是一种根深蒂固的观念，而从泛滥平原撤退是解决洪水危害的根本办法的观点进一步强化了这一观点。尽管合乎逻辑，但这种禁止性的话语可以关闭选择，阻止创造性的解决方案(Antrobus 2010)。由于在人口密集地区撤退在政治上是困难的，人们本能地认为那里没有洪水的空间，城市别无选择，只能继续依赖防洪基础设施。然而，城市太有价值了，不能拒绝为了生存而与洪水共存的范式转变。

洪水的适应

城市和洪水不能共存的断言显示出缺乏想象力，这是由于人们太习惯于不适应洪水的建筑环境。随着观念的转变以及创造性的规划和设计，城市最终可以逐步淘汰防洪基础设施，并通过改造建筑环境，并在每个子系统中增加冗余性、多样性和灵活性，与洪水共存。开放空间可以成为多功能的，在雨季输送和储存洪水(Douglas et al. 2007)。基础设施可以被重新设计为多种功能元素的集合，这些元素在操作上是灵活的(Fiering 1982)。建筑可以被改造成高架、浮动或防湿的(Guikema 2009)。

这需要改变城市设计。一项名为“水敏感城市”的倡议正在展开，将水管理纳入城市规划和设计，以提高对气候变化的抵御能力(Howe和michelle 2012)，鹿特丹是适应洪水的一个显著例子(Jacobs 2012)。beplay竞技但城市设计的范式转变也是必要的——它应该基于活力，而不是假定的环境稳定性。泛滥平原在不断变化，不仅由于洪水，而且由于河道迁移，土地可能成为流动的河流，反之亦然。放弃稳定性和持久性，建造适应性强、可移动和临时的结构是在洪泛区生活的最现实的方式。

适应洪水作为缓解措施将纠正由控制洪水引起的若干问题。首先，它不会把城市自身的问题转移到其他地方，就像防洪堤和渠化一样，通过减少漫滩滞留和提高流速来增加下游洪水泛滥，也不会像防洪大坝一样，通过淹没上游地区来转移人口。其次，它不会增加长期的洪水风险，因为没有防洪基础设施失效的威胁，更大的洪水造成的破坏将比没有防洪基础设施更具灾难性(Tobin 1995)。第三，它不会与生态保护和城市河流的恢复相冲突，而是可以通过允许生态关键的周期性洪水重新连接河道和漫滩(Nienhuis和Leuven 2001)。基于弹性的管理有助于恢复河流健康，因为河流提供生态系统服务的能力可以促进城市抵御洪水的能力。

不断融入变化的过程会产生弹性(Holling 1986)。因此，基于弹性的管理本身就是适应性的，是一个边做边学的过程，在每次洪水之后都可以调整具体的目标。在具有弹性的城市中，建筑环境在两方面具有适应性:它适合基于历史模式的已知河流动态;它也很容易适应不断变化的边界条件，如气候变化和人口增长。beplay竞技富有弹性的城市总是在不断发展。

重新定义标准

管理弹性是一个多个尺度的议程，因为弹性是由相关系统尺度上下的动态控制的(Walker等人，2004年，Anderies等人，2006年)。城市的子系统通过控制城市在吸引盆地中的位置来影响城市对洪水的抵御能力。比较不同的缓解方法，例如:洪水控制使城市在高流量时非常接近理想状态和不理想状态之间的阈值，因为城市几乎不能容忍洪水;而适应洪水会让城市离城市更远。影响城市抗洪能力的其他内部因素包括河流健康状况、家庭经济状况、制度灵活性、建筑物和关键基础设施的设计和运营、危机支持网络等。这些子系统同时受到区域甚至全球范围内经济、文化、生物物理和气候动态的影响，这些动态改变了吸引盆地的形状，从而影响城市对洪水的抵御能力。因此，管理城市抵御洪水的能力需要关注这些跨尺度的相互作用。

严重影响城市抗洪能力的一个大规模因素是社会经济动态的常态。依赖防洪基础设施的城市没有弹性，不仅因为它们太接近阈值，还因为当前理想的政权小/浅(图3)，这是由于对社会经济波动的容忍度低(图4)。现代社会的常态是执行不减的社会经济活动，因此当洪水发生时，商品和服务无法生产，这被称为经济损失。当交通受到洪水的限制时，就会被认为是不方便的。然而，同样的社会经济活动应该持续进行的意识形态是建立在环境稳定的前提下的，而环境稳定的维持可能会更加困难，因为极端风暴事件预计会随着气候变化而增加(Alley et al. 2007)。beplay竞技当环境稳定性变得不确定时，保持理想状态的最佳策略是扩大该状态本身(Carpenter et al. 2001)。由于理想政体的边界是社会建构的，扩大它就需要重新定义规范——社会需要接受社会经济活动的形式和强度的必要变化，因为配套的基础设施即使能适应洪水，也可能仍然受到它的限制。这并不意味着接受洪水期间的系统故障，而是意味着社会经济的灵活性和适应性。这需要改变对稳定的执念(Folke 2003)。

结论

随着越来越受欢迎，弹性这个词越来越模糊地使用，以至于它变得像可持续性这个词一样，也就是说，有一个稀释和不明确的含义(Brand和Jax 2007)。如果没有严格的定义和某种形式的测量，弹性将不是一个有用的实践概念(Manyena 2006)。本文提出了城市弹性的综合理论，包括内在的动力和不确定性，为应对洪水灾害提供非传统的视角。它解决了不能再被忽视的极端洪水问题。该理论提出了洪水适应性，并挑战了“城市离不开洪水控制”的传统观点。城市防洪弹性理论的发展，是通过关注具有特定问题的特定类型系统，来丰富现有弹性理论体系的一种尝试。与人-自然耦合相关的弹性研究仍处于探索阶段，很少有实际应用的方法(Carpenter et al. 2005, Folke 2006)。城市抗洪能力理论，以及评估可淹面积百分比的替代测量方法，有助于促进基于实地的跨学科研究的应用。

然而，现实世界的直接挑战不是如何提高城市对洪水的抵御能力，而是如何促进城市从抗洪向抗洪的转变。一个令人生畏的问题是，目前的防洪管理制度本身就很有弹性。虽然灾难可以成为社会转型的催化剂(Pelling and Dill 2010)，但选择转型的成本要低得多。它需要可变革性——创造一个全新系统的能力，我们对这方面的了解远远少于使系统具有弹性的因素(Walker et al. 2004, Pelling and Manuel-Navarrete 2011)。创造有弹性的城市是一个研究前沿。

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