1. 引言
城市生命线工程的重要性：城市生命线工程作为维系城市正常运转和居民生活的基础性设施，其重要性不言而喻。供水、供电、燃气、交通等系统构成了城市生命线的核心组成部分，这些系统不仅支撑着城市的基本功能，还直接关系到居民的生活质量和社会的稳定发展[3]。例如，供水系统的稳定运行保障了居民的日常用水需求，而供电系统则为工业生产、商业活动以及居民生活提供了不可或缺的能源支持。城市生命线系统的复杂性和关联性决定了其在城市运行中的关键地位，一旦某一环节发生故障，可能引发连锁反应，对整个城市的功能造成严重影响[7]。因此，确保城市生命线工程的安全性和可靠性是城市管理的核心任务之一。
研究背景与意义：随着全球化进程的加速和气候变化的影响，城市面临的自然灾害、公共卫生事件等风险日益增加，这对城市生命线工程的安全运行提出了严峻挑战[1]。近年来，极端天气事件频发，如暴雨、洪涝、地震等，对城市基础设施造成了严重破坏，凸显了提升城市生命线工程韧性的紧迫性。此外，城市化率的不断提高使得城市人口和资源更加集中，进一步加剧了城市生命线系统的脆弱性[4]。在此背景下，开展城市生命线工程韧性评估与提升策略研究，不仅有助于增强城市应对突发灾害的能力，还能为城市的可持续发展提供重要保障。通过构建科学的韧性评估指标体系和实施有效的提升策略，可以显著提高城市生命线工程的抗风险能力和恢复能力，从而为城市的安全运行和居民的生活保障奠定坚实基础。
2. 城市生命线工程韧性评估指标体系构建
2.1 指标选取原则
选取韧性评估指标时，需遵循科学性、全面性与可操作性等原则，以确保指标体系的合理有效。科学性要求指标能够准确反映城市生命线工程韧性的本质特征及其内在规律；全面性则强调指标应涵盖工程的物理特性、运行稳定性及应对灾害能力等多个维度，避免片面性；可操作性则关注指标数据的可获取性与计算方法的可实现性，便于实际应用[8][13]。这些原则共同构成了韧性评估指标体系的基础框架，为后续具体指标的筛选与优化提供了理论依据。
2.2 基于物理特性的指标
设施抗灾强度与耐久性等物理特性指标对生命线工程韧性具有显著影响。例如，建筑物抗震等级直接决定了其在地震灾害中的稳定性，而管道耐腐蚀能力则影响了供水、供气系统的长期运行安全[5][14]。这些指标不仅反映了工程在极端条件下的抵御能力，还体现了其在日常使用中的持久性。因此，在构建韧性评估指标体系时，应充分考虑这些物理特性指标，以全面衡量工程的韧性水平。
2.3 基于运行稳定性的指标
故障发生率与运行可靠性等运行稳定性指标是衡量生命线工程日常韧性水平的重要参数。故障发生率越低，表明工程在日常运行中越稳定，韧性越强；而运行可靠性则反映了工程在长时间内保持正常功能的能力[3][7]。这些指标通过对工程运行数据的统计分析得以量化，能够直观地展示生命线工程在日常运行中的韧性表现，为韧性评估提供重要参考。
2.4 基于应对灾害能力的指标
备用系统完善程度与故障恢复时间等应对灾害能力指标在灾害发生时发挥着关键作用。备用系统的存在能够在主系统失效时迅速接管功能，减少灾害对城市运行的影响；而故障恢复时间则直接决定了灾害后工程恢复正常功能的速度[2][10]。这些指标不仅体现了工程在灾害发生时的应急响应能力，还反映了其灾后恢复的效率，是韧性评估中不可或缺的部分。
3. 城市生命线工程韧性提升策略
3.1 技术层面策略
3.1.1 先进监测技术应用
物联网、大数据等先进技术的应用为城市生命线工程的实时监测提供了重要支撑。通过部署传感器网络，可以全面采集生命线工程运行中的关键数据，如供水压力、电力负荷及管道温度等参数，从而实现对其运行状态的动态监控[6]。大数据分析技术能够对这些海量数据进行深度挖掘，识别潜在风险模式，并在灾害发生前发出预警，显著提高工程的应对能力[7]。此外，基于人工智能的预测模型可进一步优化风险评估精度，帮助管理者制定更具针对性的风险防控措施，确保生命线工程在复杂环境下的稳定运行。
3.1.2 智能化控制手段
智能化控制系统在城市生命线工程中的应用有助于实现自动调节和优化运行，从而增强工程的整体韧性。例如，在供水系统中，智能控制系统可以根据实时需求调整水压和流量，避免因供需失衡导致的故障；在能源供应系统中，智能电网技术能够通过分布式能源管理和负载均衡策略，提升系统的抗干扰能力[3]。同时，智能化手段还可以在灾害发生时快速切换至备用模式，最大限度地减少功能损失。这种自动化的响应机制不仅提高了工程的运行效率，还为其在极端条件下的适应性提供了技术保障[11]。
3.2 管理层面策略
3.2.1 优化应急预案
科学合理的应急预案是提升城市生命线工程韧性的重要保障。应急预案的制定应充分考虑不同类型灾害的特点及其可能引发的影响，明确各部门的职责分工和协作流程，确保在紧急情况下能够迅速启动有效的应对措施[9]。此外，预案的内容需具备可操作性，包括资源调配方案、救援队伍部署以及信息传递机制等具体细节。通过定期组织演练和评估，可以及时发现并修正预案中的不足之处，从而提高其实际应用效果[15]。研究表明，完善的应急预案能够显著缩短灾害响应时间，降低损失程度，为工程的快速恢复奠定基础。
3.2.2 加强部门协同合作
在城市生命线工程的韧性建设中，各部门之间的协同合作至关重要。由于生命线工程涉及多个领域，如供水、供电、通信等，单一部门往往难以独立完成灾害应对和工程维护任务。因此，建立高效的跨部门协同机制显得尤为必要[1]。例如，在应对极端天气事件时，气象部门需要及时提供灾害预警信息，水利部门负责防洪调度，而电力部门则需确保关键设施的供电安全。通过信息化平台的搭建和资源共享机制的完善，各部门能够形成合力，共同应对复杂挑战，从而提升城市整体的韧性水平[4]。
3.3 资金与政策支持策略
3.3.1 资金投入保障
充足的资金投入是提升城市生命线工程韧性的基础条件。资金主要用于技术研发、设施改造以及新型材料的推广应用等方面。例如，通过引入高强度抗震材料和耐腐蚀管道，可以显著提高生命线工程的物理韧性；而在智能化监测和控制系统的研发上，资金投入则能够加速技术创新，推动工程向更高水平的韧性发展[5]。此外，专项资金的支持还能够用于开展针对极端灾害的模拟实验和风险评估工作，为工程设计和运维提供科学依据。研究表明，持续的资金投入不仅能够改善现有设施的性能，还能为未来的韧性建设积累宝贵经验[14]。
3.3.2 政策支持引导
政府出台的相关政策在引导和鼓励社会各方参与生命线工程韧性建设方面发挥着重要作用。例如，通过制定税收优惠政策，可以吸引企业投资于韧性技术的研发和应用；而设立专项奖励基金，则能够激励科研机构和高校开展相关领域的研究工作[4]。此外，政府还可以通过颁布强制性标准，要求新建和改造项目必须满足一定的韧性指标，从而推动全行业的韧性水平提升[10]。与此同时，公众教育政策的实施也有助于增强社会整体的风险意识，为生命线工程的韧性建设营造良好的社会环境。
4. 案例分析
4.1 案例选取与介绍
本研究选取武汉市的城市生命线工程作为典型案例，其主要涵盖供水、供电、供气及交通等关键系统。武汉市地处长江中游，近年来频繁遭受洪水、极端天气等自然灾害的侵袭，尤其是在2020年新冠肺炎疫情和2021年的洪涝灾害中，城市生命线工程面临严峻考验[12]。此外，随着快速城镇化进程，城市人口密度增加，生命线工程的负荷压力不断加大，进一步放大了潜在风险[15]。这些特点使得武汉市成为研究城市生命线工程韧性的理想对象。
4.2 基于指标体系的韧性评估
基于前文构建的韧性评估指标体系，对武汉市城市生命线工程进行量化评估。首先，从物理特性维度，分析供水管道的抗腐蚀能力和电力设施的抗震等级；其次，在运行稳定性方面，考察供水系统的故障发生率和交通网络的可靠性；最后，针对应对灾害能力，评估备用电源系统的完善程度以及故障恢复时间[8]。通过层次分析法和熵权法结合，确定各指标权重，并采用TOPSIS模型计算综合韧性得分。结果显示，武汉市生命线工程的总体韧性水平较低，特别是在应对极端灾害时表现出明显不足[13]。
4.3 提升策略应用效果分析
在武汉市案例中，所提出的韧性提升策略得到了部分应用。例如，在技术层面，引入了物联网监测系统对供水管网进行实时监控，显著降低了漏损率和故障发生率[6]。在管理层面，市政府优化了应急预案，并建立了多部门协同机制，有效缩短了灾害响应时间[9]。此外，政府加大了资金投入，用于更新老旧电力设施和改造排水系统，同时出台相关政策鼓励社会资本参与生命线工程建设[2]。经过一年多的实践，武汉市生命线工程的韧性水平有所提升，特别是在故障恢复速度和灾害应对能力方面表现突出，验证了提升策略的可行性和有效性[7]。
5. 结论
5.1 研究成果总结
本研究通过构建城市生命线工程韧性评估指标体系，从物理特性、运行稳定性及应对灾害能力等多维度对生命线工程的韧性进行了系统分析，并提出了涵盖技术、管理及资金与政策支持层面的提升策略。指标体系的建立为量化评估城市生命线工程的韧性提供了科学依据，而提升策略则从实践层面为增强工程韧性指明了方向。这些研究成果不仅有助于提升城市生命线工程在应对自然灾害和突发事件中的适应力与恢复力，还为城市安全运行和可持续发展提供了重要保障，推动了韧性城市理念在城市基础设施领域的深入应用。[1][3]
5.2 研究展望
尽管本研究在城市生命线工程韧性评估与提升方面取得了一定成果，但仍存在值得进一步探索的方向。未来研究可聚焦于指标体系的动态优化，结合城市发展新需求与新技术应用，不断完善评估指标以更精准地反映生命线工程的韧性水平。同时，提升策略的深化应用也需加强，特别是在智能化技术与跨部门协同机制的融合方面，应通过更多案例实践验证其有效性并推广至更广泛的场景中。此外，针对城市生命线工程韧性作用机制及多尺度评价的研究尚显不足，后续研究可在此基础上拓展，以全面揭示韧性要素间的相互作用及其在不同空间尺度下的表现特征。[4][8]
参考文献
[1]陶希东.韧性城市:内涵认知、国际经验与中国策略[J].学术前沿,2022,(11):79-89.
[2]仇保兴;姚永玲;刘治彦;秦尊文.构建面向未来的韧性城市[J].区域经济评论,2020,(6):1-11.
[3]陈潭;严艳.城市生命线管理的理论命题与实践范式[J].浙江学刊,2020,(2):88-96.
[4]贾若祥;窦红涛.多维度推进韧性城市建设[J].中国发展观察,2022,(5):5-8.
[5]夏煜宸;丁年;韩刚团;李林;杜菲.城市高密度重点片区生命线工程韧性提升路径[J].城市与减灾,2024,(4):35-42.
[6]黄弘;范维澄.构建“安全韧性城市”:概念、理论与实施路径[J].北京行政学院学报,2024,(2):1-9.
[7]黄永;佘廉.城市生命线系统应急能力:一个基于韧性理论的分析框架[J].城市观察,2023,(5):123-134.
[8]程朋根;付家能;李聪毅;陈晓勇.城市韧性量化评估研究进展[J].灾害学,2023,38(3):139-147.
[9]尚勇.有效防控城市安全发展风险研究[J].未来城市设计与运营,2022,(5):7-14.
[10]翟国方;黄弘;冷红;罗翔;马东辉;魏杰;谢映霞;修春亮;周素红.科学规划 增强韧性[J].城市规划,2022,46(3):29-36.
[11]仇保兴.“韧性”——未来城市设计的要点[J].未来城市设计与运营,2022,(1):7-14.
[12]张士菊;李清;余尚蔚.武汉市城市韧性建设评价及提升策略[J].安全与环境工程,2024,31(3):65-75.
[13]石龙宇;郑巧雅;杨萌;刘玲玉.城市韧性概念、影响因素及其评估研究进展[J].生态学报,2022,42(14):6016-6029.
[14]无.中共北京市委办公厅 北京市人民政府办公厅印发《关于加快推进韧性城市建设的指导意见》的通知[J].北京市人民政府公报,2022,(2):42-53.
[15]程晓陶;刘昌军;李昌志;俞茜;李娜.变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略[J].水利学报,2022,53(7):757-768.
作者简介：林友峰（1985—），男，汉族，海南澄迈人，本科，研究方向为安全生产管理。
