1 研究背景
城市生命线系统是维系城市运行与安全的“主动脉”,其韧性评价是提升城市应对灾害能力的关键。城市生命线系统包括供水、排水、燃气、电力、通信、交通等关键基础设施,是城市社会经济运行与公共安全的物质基础[1]。在全球气候变化、极端天气、自然灾害等不确定性风险加剧的背景下,传统基于可靠性的工程防御模式已难以应对复杂系统的脆弱性[2]。韧性理念强调系统在遭受扰动后能够吸收、适应并快速恢复至基本功能状态的能力,为城市生命线系统安全评价提供了新范式[3]。近年来,国内外学术界与政策层面均高度重视生命线系统的韧性评价,将其作为建设安全韧性城市的核
心内容。
我国将城市生命线安全提升至国家战略高度。住房城乡建设部明确提出深入开展城市体检工作,要求“先体检、后更新”,同时对城市基础设施进行专项体检,从建设、运维、管理等全生命周期,精准查找问题短板、风险隐患,制定整治方案,谋划和实施一批城市更新项目,及时解决问题、补齐短板、消除隐患,提升城市宜居、韧性、智慧水平。
如某热带滨海城市常年受热带气旋、强降雨等气象灾害影响,2024年第11号台风“摩羯”的侵袭,导致多条城市主干道积水内涝、路面塌陷,照明设施大面积损毁,部分区域断水断电,直观暴露了市政基础设施在多灾害要素叠加作用下的脆弱性[4]。同时,随着相关政
策逐层落地,人流物流加速流动对市政设施的完善度、稳定性和前瞻性提出了更高要求。该城市于2025年城市体检同步开展了城市生命线设施专项体检工作,旨在融合国内外理论研究与最新实践,通过深度解构城市生命线设施现状,系统阐述城市生命线韧性评价方法、实施路径与核心发现,形成全国首个“气候适应型”生命线专项体检示范。
2 国内外研究与实践现状
2.1 国外研究与实践现状
2.1.1 理论研究与评价框架
国际上对基础设施韧性的研究始于20世纪90年代,逐步从生态学、社会学领域引入工程系统[5]。美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,简称 NIST)发布的《社区韧性规划指南》,提出了包含“准备—吸收—恢复—适应”四个阶段的韧性管理框架,为生命线系统韧性评估提供了方法论基础[6]。联合国减灾署(United Nations Office for Disaster Risk Reduction,简称 UNDRR)推出的“让城市更具韧性”运动,将关键基础设施保护列为十大要素之一[7]。在评价方法上,定量模型(如网络分析法、仿真模拟)与定性指标(如组织能力、社会资本)相结合的趋势明显[8]。例如,Cimellaro等[9]提出了基于性能的韧性量化框架,并将其应用于交通、供水等生命线系统的震后功能恢复曲线分析。
2.1.2 实践案例与政策导向
在实践中,发达国家注重将韧性理念融入城市规划与法规体系。日本作为地震、海啸、火山喷发等自然灾害多发国,建立了完善的生命线系统抗震设计标准与灾后快速恢复机制,并通过《国土强韧化基本计划》推动基础设施的冗余设计与区域互联[10]。美国纽约市在2012年“桑迪”飓风后制定了《更强大、更有韧性的纽约》这一城市级气候韧性与灾后恢复总体规划,明确提出提升供排水、电网等系统的防洪防潮标准,并投资建设分布式能源与绿色基础设施[11]。欧盟通过“气候适应型城市”项目,鼓励成员城市对生命线系统进行脆弱性评估并制定适应策略,强调基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,简称 NbS)的协同应用[12]。新加坡国立大学参与的“虚拟新加坡”平台集成地理信息、建筑模型、气象数据等多源信息,构建城市数字孪生体,可模拟暴雨、高温等气候条件下基础设施运行状
态,为改造提供精准依据[13];欧盟资助的 HEALCON项目开发自修复混凝土结构,通过添加特殊细菌与智能材料实现微裂缝自动闭合,延长桥梁、隧道等设施寿命达30%[14],为高湿高盐环境下的设施耐久性提升提供了技术支撑。总体来看,国外实践呈现出“法规标准先行、多尺度规划整合、技术创新驱动”的特点。
2.2 国内研究与实践现状
2.2.1 国家政策与顶层设计
我国城市生命线安全工程的建设自2014年国务院办公厅印发《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》后进入快速发展阶段。近年来,政策导向从“隐患治理”向“韧性提升”深化。2021年国务院安全生产委员会办公室发布《城市安全风险综合监测预警平台建设指南》,推动燃气、供水、桥梁等重点领域的数字化监测[15]。2023年《“十四五”新型城镇化实施方案》明确要求地级市实现重点生命线监测全覆盖。2024年中共中央办公厅 国务院办公厅印发《关于推进新型城市基础设施建设 打造韧性城市的意见》,标志着生命线工程智能化、韧性化建设已成为国家战略[16]。2025年中央城市工作会议进一步将“推进城市基础设施生命线安全工程建设”列为重点任务。
2.2.2 地方实践与模式创新
在国家政策引导下,各地结合自身风险特征,探索出多样化的生命线设施韧性建设与评价模式。安徽省以清华大学合肥公共安全研究院为技术支撑,构建了覆盖燃气、供水、桥梁等领域的城市生命线安全工程监测预警平台,形成了“清华方案、合肥模式”。该模式的核心在于“政、产、学、研、用”深度融合,通过自主研发传感设备、建立省级监测中心与市县分中心,实现风险实时感知、智能预警与快速响应,并形成了相关技术标准与产业生态[17]。北京市以《北京市韧性城市空间专项规划》为引领,系统优化生命线设施空间布局,推动“多源备份、平急两用”。通过制定燃气、供热管道老化更新改造专项方案,压实更新责任;同时创新“工程知管线、管线知工程”施工防护机制,并依托“一网统管”平台提升智慧化管理水平[18]。上海市依托城市信息模型(CIM)平台整合地下管线数据,构建“空—天—地一体”感知网络,并利用区块链等技术保障数据安全共享。在城市更新中,系统推进老旧管网改造与综合管廊建设,并建立专项工作专班机制,强化“平急两用”基础设施布局[19]。深圳市以《深圳市城市生命线
工程安全建设工作方案》为纲领,构建“1+11+N”应急管理监测预警指挥体系,整合跨部门数据,利用人工智能(AI)模型实现风险精准预警。聚焦台风等特色风险,通过“工程知管线、管线知工程”模式降低施工破坏风险,并推动安全应急产业发展[20]。
2.3 国内外研究与实践发展趋势
综合国内外研究与实践,当前城市生命线设施韧性评价呈现以下特点与趋势:
(1)评价范式转变。从关注单一设施静态可靠性,向关注多系统耦合、全周期(灾前预防、灾中响应、灾后恢复)动态韧性评价转变。
(2)技术融合深化。物联网(IoT)、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、AI及数字孪生(Digital Twin)技术正深度融合于生命线设施的监测、诊断与模拟预测中,智慧化成为韧性提升的关键路径。
(3)多灾种与综合性。评价体系需综合考虑地震、洪涝、台风、地质灾害等多重风险的交织影响,并关注基础设施系统之间的相互依赖性与级联失效风险。
(4)“平急两用”与空间协同。韧性建设不仅强调硬件加固与更新,更注重设施功能的“平急结合”转换能力,以及与国土空间规划、海绵城市建设、生态修复、城市更新等工作的空间协同。
(5)标准体系与长效机制。建立科学、统一、可操作的韧性评价标准与指标,并配套相应的资金保障、部门协同、公众参与等长效机制,是确保韧性建设可持续性的核心。
3 气候适应型专项体检指标体系构建
3.1 体系框架及构建逻辑
借鉴现有研究成果与实践经验[21-23],热带滨海城市生命线设施专项体检评价体系构建逻辑紧密围绕“灾害风险导向”和“设施全周期管理”两大原则。专项体检评价体系采用“目标—维度—指标”三层递进结构。目标层对应“建设安全韧性的城市生命线系统”;维度层则基于本地最主要的自然灾害类型,设立了市政设施(静态健康状况)、洪涝潮灾害、台风灾害、地震及地质灾害、气象预警五大维度,覆盖了从灾前预警、设施本体健康到灾中抵御、灾后恢复的全过程;指标层共包含26项具体、可量化的指标。指标选取遵循“易获取、可延续、可监测、可决策”的原则,力求客观反映本地生命线设
施在设施更新、智能监测、应急管理、灾害防御四个维度的实际水平。
3.2 五大维度内涵与指标构成
(1)市政设施维度。市政设施是气候适应的核心载体。聚焦生命线设施自身的“健康”与“智慧”状况。涵盖设施更新改造(如供水、排水、燃气管道改造率)、智能化水平(如智能燃气表覆盖率、管网监测监控覆盖率)、规范化管理(如管网普查建档率、桥梁隧道定期检查覆盖率)以及本质安全(如长输管线安全距离)等方面,旨在评估设施基础的牢固性与管理的现代化水平。
(2)洪涝潮灾害维度。针对热带滨海城市频发且影响严重的洪涝与风暴潮风险,评估生命线系统的专项防御与应急能力。包括应急抢险装备配置(排水防涝应急抢险能力)、风险点位智慧管控(易涝点智慧化监测覆盖率)以及末端脆弱性(严重易涝积水小区和地下配电设施不达标小区占比),直接暴露城市内涝防治的痛点难点。
(3)台风灾害维度。评估在强台风袭击下,城市核心功能的维持与快速恢复能力。涉及功能恢复时效(供水、供电、天然气、道路、通信的恢复)、应急清障效率(树障清理)以及重点设施防风管理(在建工地塔吊巡查),系统检验城市应对极端风灾的韧性。
(4)地震及地质灾害维度。地震、地质复合灾害下生命线系统关联性强,单一灾害易引发连锁风险。评估针对地震与地质灾害的监测预警与基础防护能力,包括:预警信息发布能力(地震预警终端)、专业监测网络覆盖(地质灾害监测点)和应急通道保障(消防通道通畅率),筑牢地质安全防线。
(5)气象预警维度。作为灾害防御的“前哨”,评估气象服务的精准性与普惠性。涵盖预警信息覆盖广度、预报服务的精细化程度与准确率,以及预警提前量,为生命线系统采取预控措施争取宝贵时间。本文基于精细化气象预报理论、预警时效性理论设置指标,包括气象预警覆盖率、网格预报精细化水平、暴雨预报准确率、灾害预警提前量。
3.3 指标特色与地域针对针
本指标体系充分结合了地域特色,以提高生命线设施体检指标的针对性:
首先突出气候适应性。将“洪涝潮”“台风”作为独立维度并赋予较高权重,指标设置直接关联本地相关
技术文件要求,形成相互支撑的技术体系。其次强化智慧化导向。设置了“智能燃气表覆盖率”“重要管网监测监控覆盖率”“易涝点智慧化监测覆盖率”等多项智慧化指标,与本地建设智慧城市、推动基础设施数字化转型的战略方向相契合。再次注重风险末端治理。关注“小区”层面的安全,设置了“严重易涝积水小区占比”“地下配电设施不达标小区占比”“住宅小区消防通道通畅率”等指标,将生命线安全评估延伸至城市安全的“最后一公里”。
3.4 评价标准制定
本案例设置了单项指标评价标准和维度指标评价标准两个层次。其中单项指标数值参考国家规范、地方政策及同类城市实践,结合热带滨海城市实际,按照“很好、较好、一般、不足”四个等级进行评定。维度评价根据单项指标评价情况占比情况,依据城市更新工作手册的要求进行分档评级,评价结果分为“优、良、中、差”四个层次,详见表1。
表1 某热带滨海城市2025年生命线专项体检指标及标准
4 热带滨海城市专项体检案例剖析
4.1 气候适应性典型问题识别
本文基于指标体系与评价方法,结合热带滨海城市气候特征与实践经验,基于详实的数据采集(部门资料、现场调研、社会调查)和科学的分析诊断方法(单项指标评价与维度综合评价相结合),得出了全面而深刻的“诊断书”。
(1)传统重点灾害,应对情况较好。评价结果反映该城市在洪涝潮灾害维度评价结果为优,其中风暴潮高风险区应急抢险能力达到247.70m3/(h∙ km2),易涝点智慧化监测覆盖率达100%,体现了对关键风险点位的有效管控。二是地震预警与地质灾害监测覆盖率均达100%;三是气象预警提前量达72.3 min,表现良好,为灾前防控起到巨大支撑作用。
(2)设施本体老化,气候抵御基础薄弱。核心设施老化问题突出,管网更新改造进度滞后,部分区域管道因服役年限长、腐蚀严重,在台风、强降雨等极端气候下易发生爆管、渗漏、淤堵等问题;长输燃气管线因城市扩张导致安全距离不足,叠加高湿高盐环境腐蚀,灾害风险进一步放大;部分小区地下配电设施不符合防涝标准,浸水断电风险频发,严重影响居民生活与城市运行。
(3)智慧监测不足,风险预警响应滞后。智慧化监测覆盖不全面,重要管网监测监控存在盲区,排水管网等关键设施监测设备配置率低,无法实时感知运行状态;智能终端设备普及率不高,用户端安全管控薄弱,难以实现风险早期预警;监测数据碎片化,缺乏统一管理平台,数据共享与协同分析能力不足,导致预警响应滞后,无法及时防范气候灾害引发的连锁反应。
(4)应急保障薄弱,灾后恢复能力不足。应急通信保障能力不足,极端气候下重点区域通信覆盖不充分,依赖外部支援,影响指挥调度效率;应急抢险装备与队伍建设滞后,排水防涝、道路抢通等应急能力无法满足复合型灾害应对需求;台风灾后功能恢复时效长,电力、通信等核心功能恢复率偏低,树障清理、设施抢修等协同机制不健全,加剧灾害损失。
(5)气象预警适配性不足,预判精准度有待提升。气象预报精细化水平不高,网格空间精度与时间精度低于先进城市水平,难以精准捕捉局地短时强降雨、雷暴大风等突发天气;暴雨预报准确率未达预期,预警提前量不足,无法为设施调度、应急准备预留充足时间;预
警信息传播“最后一公里”不畅,部分区域与人群预警覆盖不充分,影响应急响应效率。
4.2 城市生命线设施优化路径
针对识别的典型问题,结合评价方法与指标体系,参考先进城市实践经验,本文提出“设施更新 + 智能升级 + 应急强化 + 标准建设”的四维优化路径,具体如下:
(1)设施更新:筑牢气候适应硬件基础。加快市政管网系统性更新,采用“分片推进、重点突破”模式,优先改造高风险区、老旧材质的供水、排水、燃气管道,建立管网更新改造长效机制;推进长输燃气管线优化布局,迁移安全距离不达标管线,强化沿海区域设施防腐蚀处理;加快小区地下配电设施“下改上”改造,提升防涝标准,筑牢气候抵御硬件基础。
(2)智能升级:构建精准监测预警体系。搭建城市生命线智慧管理平台,整合多领域监测数据,实现设施运行状态实时监控与数据共享;扩大智慧监测覆盖范围,在易涝点、长输管线、桥梁隧道等重点区域加密监测设备,提升管网泄漏、内涝积水等风险的早期预警能力;推广智能燃气表、智能水表等终端设备,提升智能检测设施普及率,构建“平台 + 终端”的智慧防控体系。
(3)应急强化:提升灾害应对恢复能力。完善应急通信保障体系,在台风、洪涝潮高风险区域新增应急通信车、无人机基站,建立跨区域设备调度机制,提升极端气候下通信覆盖能力;组建专业化应急抢险队伍,储备移动泵车、应急动力浮桥等专用装备,优化台风灾后树障清理、道路抢通、设施抢修流程,建立多部门协同应急机制,缩短灾后功能恢复时效;强化气象预警能力,加密观测设施,优化预报模型,提升暴雨、台风等灾害的预判精准度与预警提前量。
(4)标准建设:完善气候适应制度保障。制定热带滨海城市生命线设施气候适应型建设标准,明确设施抗台风、防内涝、耐盐蚀等技术要求(见表2);建立“体检—更新”联动机制,将气候适应性评价结果纳入城市规划、年度建设计划,实现问题整改闭环管理;加强跨部门协同,建立气候灾害应急联动机制,整合水务、城管、应急、气象等部门资源,实现预警信息共享、应急响应同步;开展设施气候适应性定期评估,动态更新风险清单与整治方案,推动设施韧性持续提升
4.3 “体检—更新”一体化的治理路径
表2 某热带滨海城市2025年生命线专项体检关键指标评价结果
疗”。本案例建立了完整的成果转化与应用机制,具体如下:
一是生成“三清单”。根据诊断结果,系统形成了“问题清单” “整治清单”和“项目库清单”。整治清单依据问题的紧迫性和解决难度,设定了Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三级优先级,确保有限资源精准投放。针对管网老化等紧急问题优先纳入Ⅰ级整治,针对智能化改造滞后等中长期问题纳入Ⅱ、Ⅲ级逐步推进。
二是衔接城市更新。体检工作始终坚持“先体检后更新、无体检不更新”的原则。专项体检发现的短板弱项直接作为城市更新的重点,生成的“项目库”为制定城市更新规划、安排建设时序提供了直接依据,打通了“发现问题—解决问题”的治理闭环。
三是提出系统性对策。本案例从“加快基础设施更新改造” “提升洪涝潮应对韧性” “加强台风灾后恢复能力建设” “提升气象预报水平”四个方面提出治理对策。例如,针对智能燃气表推广难,提出制定“强制与激励相结合”的专项政策;针对台风灾后电力恢复慢的问题,规划建设分布式能源与备用电源设施;针对气象预报精准度不足,提出强化与气象部门协同,引入高精度预报模型。