基于適應性思維的山地城市防災避難規劃研究

曹　珂，李和平，李　斌

(1.重慶工商大學旅游與國土資源學院，重慶 400067;2.重慶大學建筑城規學院，重慶 400045)

我國幅員面積70%為山地，半數城鎮于山地環境中孕育、發展，具有山地特征[1]。山區地形、地質和生態條件與平原地區截然不同，受自然環境影響制約更為顯著。因此，山地城市防災減災及其環境治理的方式方法與平原城市存有較大差異，須更尊重山地環境，因地制宜?；谏鲜霰尘?，本文希望通過對適應性理論思維以及山地城市孕災、成災機制的深入剖析，探討該地域環境中城市規劃設計的防災避難方法。

1　適應性理論與山地城市防災設計

在山地地區，一方面用地稀缺，人工建設須開拓山地環境爭取用地；另一方面復雜的地質構造與特殊的地形地貌共同作用下的脆弱生境為各類山地災害提供了潛在的孕災條件。因此，山地城市建設須分別從“發展”與“安全”的角度綜合平衡，對上述災害進行預防、緩解和應對，這便是山地城市防災避難規劃的“適應性”思維。

1. 1　適應性理論及其思維主旨

適應(Adaptation)原指自然界中生物以對自身機能、行為的調節順應外部環境變化，以求得其生存發展的生物現象[2]。適應的概念最早源自生物學界達爾文(Darwin C)的進化論[3]；之后，經過亨德森(Henderson L)等[4]生物學家的發展完善逐漸成為一種探索世間主體與客體之間相互關系與作用影響的理論思想，進而被應用到文化學、人類學、地理學以及景觀與建筑設計等專業方向中。

基于“適應性”主客體對象類型的差異，不同學科領域對于“適應性”概念的界定與表述大相徑庭。遺傳學認為，適應是指人類或生物種群通過變異與新的環境變化條件相協調的過程；生理學認為，適應是指生命有機體在客觀環境變化時生理特性所發生的變化；心理學認為，適應是指生命有機體由于感受器受到刺激物的持續作用而使“分析器”性能發生轉化的機制；而在人文地理學中，適應則指人類活動隨地理環境變化而相應調節的過程；在哲學層面，適應則指有機體與環境之間通過主體與客體的相互作用所達成的一種平衡狀態。在本文的研究中，“適應”被作為一種哲學觀與設計理念，用以指導山地城市防災避難規劃設計方法論的建構。簡單來說，“適應”本質上是“有機主體”與“客觀環境”相互協調的動態過程[5]。在這一過程中，既有主體對環境的“適”，又有主體反饋于環境的“應”，本文將分別結合其內在機制，探討適應性原理在山地城市防災避難規劃中的應用。

1.2　典型適應模式在山地城市防災避難規劃中的應用

根據“適應主體”在應對“客觀環境”時所作出的反映方式及其強度的不同，適應可分為“從動”、“協動”和“能動”三種不同的方式。在山地城市建設對山區災患環境的適應過程中，上述典型適應模式則分別反映為用地選址層面的預防避災、空間組織層面的調節減災以及設施布局層面的疏解救災[5]。

1.2.1從動適應：預防避災

“從動”即“跟從而動”，是適應機制中最直接與樸素的一種適應模式，其為原始狀態下主客系統發生矛盾時，主體系統通過單方面改變自身狀態而對客體系統進行“順從”的一種適應方式。在山地環境中，地質條件復雜，相對渺小的人工力量難以改變和化解區域性的孕災型地質構造。因此，在城市營建中，應在選址階段便對具有重大災患的區域進行從動適應的避讓，保障人工建設區域的相對安全。在此種適應關系中，人工建設的主體行為相對被動，只能以“條件反射”的方式對客觀上可判、可察的“孕災地段”進行避讓，為應對山地災害問題的基礎設計思路。

1.2.2協動適應：調節減災

“協動”即“協同而動”，是一種“有機主體”突破對客觀環境的被動順從狀態，與“客觀環境”相互影響、相互調節、雙向適應，進而達至主客“對等平衡”的適應機制。在山地環境中，由于地質、地形、氣候條件的復雜多變及其相互間的交叉影響，孕災地段的具體范圍以及災患影響強度始終處于動態變化的過程之中。因此，山地城市建設發展應做好與災患伴生的準備，在局域地段的空間組織與建筑處理上，應依據國家對建設項目環境評價的相關規定，對城市規劃建設區范圍內的所有建設項目進行工程地質勘察與評估，同時通過對人工與自然的協動調節，做好能夠有效控制伴生災害沖擊與破壞的空間方案響應，為山地城市建設提供安全保障。

1.2.3能動適應：疏解救災

“能動”即“應能而動”，是一種“有機主體”為達到自身發展目標，有目的、有計劃地對客觀環境做出“積極回應”的調節過程，其不以客觀條件為前提，不以順從、調節為手段，而更強調“主體”的中心性與目標性。在山地環境中，任何區域都是潛在的孕災環境，隨時可能誘發各種類型的地質災害，僅僅依靠對災患地段與伴生災害“從動”、“協動”的避讓和調節適應始終無法徹底避免災害的發生。因此,對山地城市而言，還應防患于未然，做好隨時應對突發災害的準備，充分考慮災后救助與群眾避難的問題，結合自身空間、交通結構組織避難場所、疏散通道、救災生命線，使城市在遭遇重大災害的情況下，不至于陷入癱瘓，依舊具備自我救助能力。此即山地城市應對地質災害的能動適應策略，是一種基于長遠考慮、從根本上扭轉環境制約因素，使客觀條件朝著主觀的“理想狀態”發展的“治本式”適應模式，避免了山地城市在應對地質災害時“畢其功于防患”的單一設計思路。

綜上可見，山地自然環境存有巨大的孕災風險，因此山區城市必須做好與災害伴生的長遠思想準備，在城市選址、布局與建設的各個階段融入防救災和減災的考慮。在山地城市規劃設計中，應分別結合各種常見災害“由患生災”、“因災致難”的次第孕育過程與成災機制進行針對性的避讓、調整與疏救，此亦即山地城市規劃設計對自然災害的從動、協動和能動適應，見圖1。

圖1　　　　適應性思維與山地城市避難防災規劃的設計 原則、設計策略及空間對象Fig.1　　　　Design principle,strategy and function object of adaptive thinking in disaster prevention and refuge planning in mountainous cities

2　可察之患，避讓為先——規劃選址的從動適應

從長遠來看，城市基址的地質條件決定著城市安全的基礎。因此，對孕生于脆弱災害環境中的山地城市而言，其選址分析尤其應注意對易誘發重大地質災害的區域進行避讓，以從動適應的方式防患未然，并結合災害的孕育機制，對地震、滑坡、崩塌、山洪等典型山地災患進行綜合評價和避讓[6-7]。

2. 1　地震災害的成災機制與避讓方法

地震災害是由于地殼內巨大的能量噴發所致，進而造成地殼表面的震動、斷裂和位移，其源于大陸板塊間的碰撞所引致的地層錯動，并受活動斷層帶分布影響。由此可見，活動斷層帶的分布與活性在一定程度上決定著地震災害的孕災范圍與成災強度。在我國，地質構造復雜的山地區域，是活動斷層發育的主要區域[8]。對建設于有地震斷層帶分布環境中的城市而言，其將長期受潛在地震災害威脅，而對直接位于地震斷層帶上的城市來說，災害發生時所受的沖擊將更為嚴重。以2008年我國的汶川地震為例，因位于龍門山地震斷層帶正上方，映秀、北川縣城在地震中就遭受到比震源中心汶川縣城更為嚴重的災害沖擊。地震后，北川、映秀縣城內多處位于地震斷層帶上方的橋梁、道路、房屋，無論事先是否經過抗震設計，均在地震中因斷層活動產生的撕裂、剪切以及強震效應被扭曲、錯斷；而位于地震斷層帶兩側幾十米外的其他建、構筑物則在地震中卻能夠基本保持不倒[9]?？梢?，地震斷層帶是地震災害產生的主要誘因，其對城市人工建成空間的破壞呈現出一定的規律性(如與震中等距地區地震斷層帶沿線的破壞遠大于一般區域)。因此，“避讓斷層”是山地區域中城市選址與建設的重要內容，城市新建、擴建均應避免在地震斷層帶上方與斷層應力集中的區域進行，并留出200 m至500 m的安全防護距離，見圖2[10]。若建成區已位于地震斷層帶之上，則城市須進行逐步搬遷或進行建筑加固。

圖2　地質斷層的成災機理與避讓方式Fig.2　Disaster mechanism and avoidance method of geological fault

2.2　滑坡和崩塌災害的成災機制與避讓方法

滑坡和崩塌也是山地城市中常見的地質災害現象?；鲁Ｒ蛏狡律蠈訋r土受到重力作用所導致，表現為巖土及其上方建、構筑物沿滑坡面整體滑錯，常發生于因溪河水流侵蝕形成的山體臨空面垂直應力集中區，且在重力作用下，這些地段的土質疏松區極易產生滑動、下落。例如位于我國四川萬州西北“豆芽棚”一帶城市組團建造于滑坡地層上方，曾于1993出現過威脅5萬余人生命安全的組團式整體滑坡。崩塌為山體陡崖區松動巖土在重力作用下突然產生墜落的現象，其頻發于山體巖石裂隙發育、坡度險陡的區域，因巖石和土壤受風化侵蝕使山體變形、表層土質松動，誘發崩塌災害[11]。例如攀枝花、萬州、奉節、巫山等我國西南“川江”流域的城鎮，大多處于湍急峽谷地段，江河水流走向與地質構造應力相互吻合，常在山體表面的巖土層中形成集中、高強度斜向或垂直應力，每年汛期期間都會發生十數次規模大小不等的山地滑坡事件?？梢?，滑坡和崩塌災害根本源于山體表層巖土的結構失穩與應力錯位。因此，山地城市規劃建設應對具有此類地質構造的區域重點避讓，留出防護綠地空間，避免因在近山區大規模人工建設誘發更為嚴重的地質災害，見圖3。

2. 3　山地洪流災害的成災機制與避讓方法

山洪和泥石流是山地環境中洪澇災害的特殊成災方式。不同山地環境中立體泄洪能力具有天然差別，這種差別在夏季汛期因季節性降水量的巨大變化極易造成山坡表面徑流量的陡增，進而對流經區域形成巨大洪流沖擊。在我國四川西部、甘肅南部以及云南、貴州等地，每到汛季，山洪和泥石流災害頻發。例如2010年，甘南藏族自治州舟曲縣的特大

圖3　滑坡和崩塌災害的成災機理與避讓方式Fig.3　Disaster mechanism and avoidance method of landslides and avalanches

泥石流災害因強降雨引發形成，造成縣城北面三眼峪、羅家峪泥石流下泄，導致大量房屋被沖毀，1 434人遇難，331人失蹤[11-12]。具體而言，山洪為沖溝與谷地地表徑流溢出河道、溝谷而造成的山地水患類型；泥石流則為與山洪災害伴生或因其他災害誘發形成，導致大量石沙在水流裹卷下在山坡地表上形成快速洪流運動，并不斷將流經地段的建筑與其他地表堆積物卷入洪流中，產生巨大沖擊力，對所過之處造成破壞，威脅城市居民生命、財產安全的洪澇災害類型。從成災機制來看，兩類災害均源于短期強降雨使山地環境中溪溝水位快速上漲，帶動地表松動巖土奔涌所致。在此過程中，山地城市所在區域的地質構造、地形地貌以及地表土壤、植被的條件，乃至季節性氣候因素均會對災害的發生與作用強度產生影響。此外，工程建設、礦藏開采等人工活動也會影響到山體表面巖土的穩定性和為泥石流災害提供物源，增大上述災害發生的危害。因此，山地城市建設應在選址層面對山體匯水面交界處的沖溝與低洼匯水區進行重點避讓，留出自然泄洪通廊，用作防護綠地處理，在沖溝兩邊50～100 m區域內避免人工建設，見圖4[13]。

圖4　山洪和泥石流災害的成災機理與避讓方式Fig.4　　　　Disaster mechanism and avoidance method of flash flood and debris flow

綜上可見，在山地城市中各類地質災害的成因與分布具有一定的規律性：地震災害通常發生于地殼活動斷層帶上方；滑坡、崩塌、山洪、泥石流災害則集中分布于河流切割強烈、表層土質疏松、巖石裂隙發達、構造應力復雜的山地區域，其中山洪、泥石流又尤其常見于夏季降水豐沛與暴雨多發的山區。因此，在山地城市規劃設計中，須結合各類地質災害的孕災機制，分析判斷災患區域，在選址階段對其進行避讓，科學合理地確定可建用地范圍，詳見表1。

表1　山地城市典型地質災害的成因、分布及其避讓選址原則Table 1　Cause,location and avoiding principle of typical geological disasters in mountainous cities

3　伴生之災，導引為宜——空間布局的協動適應

從理論層面上看，山地城市在建設過程中只要能夠避讓災害誘發的源頭區域便能確保城市發展的安全。但實際操作中災患環境與適建土地常常相互交織、穿插，難以徹底區分。此外，伴隨山地城鎮化進程的推進，山地城市在建設用地稀缺的狀態下還需要進一步拓展空間，需在地質生態條件敏感的山坡地段中最大程度地爭取用地。在此背景下，若一味地避讓任何可能的孕災區域則易使建設用地過度分散、城市結構破碎，不利于長期發展。因此，在保障選址總體安全的大前提下，山地城市規劃建設可兼顧發展需求，合理利用一些潛在災害發生概率與災害發生時沖擊影響較低的山坡用地，同時通過合理的空間布局組織減低或消解成災時各類災害對城市的破壞，求得發展與安全的平衡。這便是山地城市規劃設計中應對自然伴生災害的協動適應思路。

3. 1　斷層應力的建筑布置應對策略

地震災害由大陸板塊碰撞以及內部能量釋放引致，其成災機理雖具一定的規律性(與地殼中活動斷層帶的分布密切相關)，但也有著較大的偶然性，單純通過選址層面的避讓難以做到徹底免除災害發生的可能性。因此，山地城市的規劃設計還需秉持防治結合原則，除盡可能避讓斷層區災害隱患外，還應結合地震時地表應力的作用機理，通過具有針對性的空間布局，減低活動斷層帶周邊城市建成環境所受到的災害沖擊。

簡單來說，地震斷層帶通常分為正斷層、逆斷層和平推斷層三大類。正斷層、逆斷層主要受到張拉力及重力作用影響，造成斷層帶上下盤相應的沉降和隆起，其周邊區域拉、壓應力集中；反之，平推斷層兩盤基本無上下相對運動，而沿著斷層面在水平方向發生相對位移，與斷層走向平行的兩側區域則主要受到剪應力作用，易誘發地表“滑錯”。在上述應力作用機理下，為減低地震災害成災時對城市空間的破壞和影響，正斷層、逆斷層帶周邊區域的建筑布置宜采取團狀或點狀方式，降低建筑密度，提高綠地率；而在平推斷層帶側旁區域，則宜順沿應力發展方向以建筑長邊平行于應力布置建筑(尤其板式建筑)，避免褶曲形成過程中水平扭力對建筑的扭錯，見圖5。

圖5　地震應力作用機理與相應的減災布置方法Fig.5　Mechanism of seismic stress and corresponding method of disaster reduction

3. 2　滑坡和崩塌災害的護坡擋墻抵御模式

除自然孕災機制外，山地城市挖填、爆破等人工建設活動對山地地形的改造亦會造成局部地段山體巖層的松動和土壤環境的改變，進而誘發滑坡、崩塌等山地災害。因此，山地城市建設既要整體避讓區域性滑坡地質帶，也需對小范圍的不穩定巖層進行加固和防護，抵御人工建設環境邊坡上方土層松動，避免巖土滑落給城市建成環境帶來的危害。具體來說，山體邊坡的防護和加固宜因地制宜：在坡度較緩區域自然放坡，遇放坡難度較大的陡壁區域宜通過擋土墻進行防護；對坡頂、坡腳高差大的區段，則宜結合地形分解擋墻為多級，避免“一墻到底”，同時保證各級擋墻順坡后退。此外，擋土墻的設計宜盡量采取緩坡或背坡形式，減輕墻體背部受壓，在內部巖土重力沖擊下能夠牢固穩定，見圖6。

3. 3　山地洪流災害的人工排水疏導方式

對于山地洪流災害而言，立體式洪災沖擊主要作用于山地沖溝及其兩側區域。在防患方面，對沖溝用地的避讓、預留出泄洪通道固然能保證汛期時城市安全，但伴隨建成區域的逐步拓展，山地城市中建設用地對自然排洪廊道的侵占現象愈發嚴重，難以避免。在此背景下，可通過保留主要泄洪通道、合并次要沖溝水系、以人工管網與截洪溝統一組織山體地表匯水的方式協調山地城市用地整合與城市安

圖6　減緩背部壓力的擋墻設置方式Fig.6　　　　Retaining wall setting method for reducing back pressure

全保障間的矛盾。具體操作中，可結合建設區域的水文條件與空間布局劃分排水區，在此基礎上，順應地形變化、沿等高線組織匯水路徑和分層設置截洪溝，對不同高層的截洪管網進行縱向連接，使之最終匯入自然排洪廊道，疏解各人工場地中潛在的水患影響，見圖7。

4　未然之難，綢繆在前——避難防災的能動適應

在地質條件錯綜復雜、生態環境極度脆弱的山地城市中，“天災”終究難以根除。因此，山地城市的規劃設計除應以從動、協動方式避災減災外，還需綢繆在前，做好隨時應對遇突發災害的準備，通過合理的避難規劃減低災害轉變為災難的幾率，能動適應災患沖擊[14]。

圖7　結合地形的山洪和泥石流人工排水疏導方式Fig.7　Artificial dredging mode for flash flood and debris flow combined with terrain

4. 1　防災避難場所的集中與分散設置

災害發生后，城市建成環境將遭受巨大沖擊。此時，城市需要通過預先的防災規劃布置，保證避難疏散與緊急救護工作的有序組織，減輕災害的影響，這便涉及防災分區與避難場所的規劃。其中，防災分區是為城市建設區內人群在發生災害時自我救護與避難組織的獨立空間單元，通常結合中心城區的土地利用規劃的空間結構關系進行劃分；避難場所則是災害發生時為受災人群提供臨時避難空間與救助物資的具體場所空間，通常結合城市中體育用地、公園綠地、校園操場等建(構)筑物少、擁有開闊空間的用地進行布局。在山地城市規劃設計中，上述避、救災設施與要素的布置須根據山地環境和災害影響機制綜合考慮。受地形因素影響，山地城市通常呈現出指狀、帶狀或組團式的空間結構，因此山地城市的防災分區組織也應結合上述各類結構方式進行組團分片，避免分區范圍跨越山脈或河流以及由此造成的避難疏散人群跨區穿行[15]。此外，山地城市的避難場所布置則還應遵循散、多、小的原則，因地制宜地順應城市的空間環境特點，在有限的空曠用地中盡可能地均衡布置，以便于人群就近避藏,見圖8。而在避難場所的場地規模和服務半徑上，山地城市也應結合用地緊張和交通聯系不變的實際情況適當調整指標，參照國內外相關區域的規范標準進行配建[16]。

4. 2　避難救災交通的多渠道多維度組織

另一方面，在災害發生時，地震斷層錯斷，山洪、泥石流沖毀路基或被滑坡、崩塌巖土掩埋、堵塞路面等問題常常造成城市道路系統的癱瘓，進而影響受災區域同外部的聯系通暢，阻礙城市避難疏散以及外部救援的有序組織[17]。因此，在道路系統規劃方面，山地城市應選擇既距潛在災害源地有一定距離，又與各個防災分區聯系便捷的主要道路作為避難救災通道，予以重點加固和定期維護。同時，在交通組織方面，避難救災通道還須做好職能分工：為便于受災地段與外部快速聯系，須利用對外交通接口較多的干道作為救援通道，而為便于各防災片區內人群的疏散和快速到達避難場地，避難通道則須選擇人群密集區域與開敞空間聯系便捷的道路，并注重系統內部的連接。此外，為保證受災時城市交通的有序組織，避難救災通道在道路斷面寬度上還應達到相應標準。具體而言，連接受災區域各防災指揮中心與外部救援的避難救災主干路、連接干道與防災分區的避難救災次干路以及各防災分區內部的疏散道路的寬度分別應不低于20 m、15 m和8 m[18]。

圖8　山地城市的應急疏散機制與分散式避難場所設置方式Fig.8　Emergencey evacuation mechanism of mountainous cities and the setting way of scattered shelters

5　結　語

山地城市規劃在地質條件復雜、敏感的區域中孕育發展，用地緊張又充滿災害隱患，城市建設須在規模拓展與發展安全間尋求平衡，保證可持續發展，此為山地城市規劃設計中需要迫切解決的現實問題。為此，本文引入適應性理論，從對山地城市各種災害機制的從動、協動、能動適應性思維出發，探索了山地城市防災避難設計策略，以完善相關理論，指導設計實踐。

參考文獻：

[1] 趙萬民.山峽庫區人居環境建設[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[2] Henderson L J.TheFitnessoftheEnvironment[M].London: Macmillan,1913.

[3] 達爾文.物種起源[M].周建人，葉篤莊，方字熙，譯.北京：商務印書館，2009.

[4] Spencer H.ThePrinciplesofBiology[M].Miami:Hardpress Publishing,2013.

[5] 曹珂.山地城市設計的地域適應性理論與方法[D].重慶：重慶大學,2016.

[6] 殷坤龍,張桂榮.地質災害風險區劃與綜合防治對策[J].安全與環境工程,2003(1):32-35.

[7] 黃光宇.山地城市學原理[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[8] 仇勇海,戴塔根，劉繼順，等.地震的成因與解釋[M].長沙：中南大學出版社有限責任公司，2012.

[9] 中國地震局監測預報司.汶川8.0級地震科學研究報告[M].北京：地震出版社，2009.

[10]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.建筑抗震設計規范：GB 50011—2010[S].2010.

[11]羅曉娟,李鐵,余勇利,等.浙西南丘陵山區溝谷泥石流降雨特征分析[J].安全與環境工程,2012,19(3):20-23.

[12]張旺鋒,張風霖.從舟曲泥石流反思城市地質災害防治[J].甘肅科技,2011,27(10):53-56.

[13]陳鵬,張繼權,張立峰,等.城市暴雨內澇災害居民避難行為研究[J].安全與環境工程,2016,23(1):100-105.

[14]梁偉，冀永進，李海梅.災害事件對我國城鄉規劃的啟示[J].城市規劃，2011(2)：26-31.

[15]楊培峰，尹貴.城市應急避難場所總體規劃方法研究——以攀枝花市為例[J].城市規劃，2008(9)：87-92.

[16]楊珺珺,陳建偉,蘇幼坡,等.山地城鎮地震災害防災避難場所的安全設計[J].安全與環境工程,2013,20(5):6-10.

[17]趙景偉，陳志龍，劉應明，等.城市突發性災害現象的城市規劃應對[J].規劃師，2012(3)：35-45.

[18]石秋風.救災空間系統規劃及其土地使用管制規定之研究——以臺東市都市計劃區地震災害為例[D].臺東：國立臺東大學，2006.