frroughguide
TRANSCRIPT
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
RESILIENCE and URBAN PLANNINGa Rough GuideSeptember 2007
William VeerbeekDINarch RotterdamDura Vermeer Business Development
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 2
RISK: risk concept is currupted through uncertainty and knowledge gaps
R pi,i j i j= ,i I j J! !,where
PROBABILITY: Increasing uncertainty eliminates a probability dis-tributionIMPACT: We only know to a limited extend what impact means, yet we use it all too often in our assessments (risk-maps)
RESILIENCE*: Concept to help us cope with uncertainties...
*Buzzword alarm
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 3
RESILIENCE: concept found throughout in Nature
RESILIENT PROPERTIES: adaptation, redundancy, robustness, self-organization, complexity, robustness, emergent behavior, ‘gracefull degredation’, etc.RESILIENT PROPERTIES ARE OFTEN FOUND IN DECENTRALIZED SYSTEMS
RESILIENCE ENGINEERING: DESIGNING RESILIENT SYSTEMS!
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 4
RESILIENCE: 2 important concepts:
ROBUSTNESS: ability to withstand impactADAPTIVE CAPACITY: ability to adjust to new conditions
MODERN CITY INHERITS MANY CONCEPTS BELONGING TO RESILIENCE:CITY = COMPLEX ADAPTIVE SYSTEM WITH VARIOUS DEGREES OF:-high degree of redundancy > robustness-self-organizing behavior (social, economic, technical) > adaptation-various degrees of bottom-up behavior-complex system-city’s sustainability a function of emergent behavior
WE CAN VIEW THE CITY AS A ‘SOCIAL NETWORK’ CONSISTING OF NUMEROUS INTERACTING PARTS
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 5
RESILIENCE: Redundancy vs optimization
GRACEFULL DEGREDATION: ability loose performance graduallyThink how this is possible? ANSWER: decentralization
POLDERS AND DYKE-SYSTEMS ARE DESIGNED FROM OPTIMIZATION STRATEGY:FAILURE> IMMEDIATE AND COMPLETE DISASTER
DISASTER FOR AN INHABITANT, A CITY, A COUNTRY?:RESILIENCE IS OFTEN A MATTER OF PERSPECTIVE!
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 6
RESILIENCE ENGINEERING: A Design Choice
DESIGN STRATEGY OFTEN A RESULT OF EXISTING ‘CULTURE’STRONG BELIEF IN TECHONOLOGY + RECOURSES > High degree of optimization, low degree of resilienceWEAK BELIEF IN TECHONOLOGY AND/OR NO RECOURSES> Low de-gree of optimization, high degree of risilience
HOUSING IN BANGLADESH:low life-cycle time, high resource availability (wood, reed, etc.)
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 7
������������������������
�������������
�����������������
�������������������������������������
�������������
��������������������������
����������
����������
�����������
INCREASING UNCERTAINTY > DIFFERENT PLANNING APPROACH
EVOLUTION OF TOP-DOWN LINEAR > KNOWLEDGE INTENSIVE FEEDBACKi) Traditional ‘Waterfall’ model
ii) Layer approach (current practise)
iii) Rapid prototyping (future practise?)
LINEAR PLANNING-Stable condtions-Requirements well understood-Experts add requirements-Low amount of stakeholders
LAYER APPROACH-Coherent relations between layers-Requirements well understood-Envelopes provide flexibility-Higher degree of stakeholder involvement
ITERATIVE APPROACH-Changing conditions-Integration of many factors-High degree of complexity-Needs stakeholder involvement
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 8
TOP-DOWN PLANNING > SPATIAL COHERENCE?
SPATIAL COHERENCE DOESN’T NECESSARILY IMPLY RESILIENCEConcentration often leads to increase vulnerability
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 9
INCREASING URBAN RESILIENCE IS URGENT!
RAPIDLY CHANGING CONDITIONS:1800: 3% world population lived in cities2000: 47% world population lived in cities
TRADITIONAL APPROACH IS INFLEXIBLE (NO ‘UNDO’ IN URBAN FABRIC)-RESILIENCE needs to be ‘built-in’ into a system
Halle (Ger): shrinking 25% after fall Berlin WallLas Vegas (US): 83.3% growth in 1990-2000
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 10
RESILIENCE EXTENDS TO MANY DISCIPLINES (E.G. REGIONAL ECONOMY)
CONNECTIVITY OF CITIES WILL DETERMINE ECONOMIC RESILIENCEMap network > identify dependencies between economic agentsMeasure economic flow between companies
Wall, R., and v.d. Knaap, B.,(2007), Archinomics, Towards a Sustainable World-City System, Holcim Conference, Tongji University, Shanghai, China
A: total connections
B: basic material connections
C: manufacturing connections
D: trade connections
E: producer-services connections
Dataset: 9243 connections
2/3 of global GDP
INDICATORS: Diversification, Multipliers, Location Quotients, etc.
flow model for economic agents providing
quantitative anlysis of network topology
and interactions between agents
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 11
RESILIENCE: still badly understood:
LITTLE KNOW ABOUT QUANTITATIVE WAYS TO MEASURE RESILIENCE> DIFFICULT TO ENGINEER RESILIENCE (COST-BENEFIT)
RESILIENT TO WHAT? What is the threat?RESILIENT IN WHICH DOMAIN? Economic resilience, Ecologic resilience, etc.RESILIENT TO WHAT EXTEND? Recovery period, effects of changesRESILIENT TO WHAT SCALE-LEVEL? Individual vs System
NEED FOR RESILIENCE INDICATORS > IMPACT MODELImpact model = Primary Economic Damage model!
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 12
FLOOD RESILIENCE AND SPATIAL PLANNING: A COMPLEX RELATION
System Scales
responses:(robustness, adaptation)
urban
catchment
building
residual effect
residual effect
responses:(robustness, adaptation)
responses:(robustness, adaptation)
residual hazard
residual hazard
drivers(affected by climate
change)
RESILIENCE DEFINED BY SPILL-OVER EFFECTS BETWEEN SCALESespecially important when reacting to residual hazard (extreme events)
Zevenbergen, C., Gersonius, B., Veerbeek, W..,(2007), Urban Flood Management: A system’s approach, forthcoming
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 13
Hamburg, Germany
FLOOD RESILIENCE: RESIDUAL EFFECTS BETWEEN SCALES
Dura Vermeer, (2004), Gouden Kust, Maasbommel, Netherlands. DuraVermeer, (2005), Drijvende Kas, Naaldwijk, Netherlands
Bypassproject, Zudphen, Netherlands
Dura Vermeer, (2004), Impression Flood Resilient Neighborhood
����������������������������������
����������������������������������
spill-over effects
spill-over effects
VERY LITTLE KNOWLEDGE ON INTERACTION BETWEEN MEASURES
Housing-level
Urban-level
Catchment-level
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 14
FLOOD RESILIENCE: INTERPLAY BETWEEN DOMAINS
NUMEROUS SOCIO-ECONOMIC FACTORS DETERMINE FLOOD RESILIENCEVulnerability: Extensive analysis of urban fabric
Veerbeek, W., et al., (2007), Analysis of the river area for Dordrecht
Drivers: Flood scenario’s including extreme events
A: materials
B: functions
C: ground space indices
D: life-cycle
E: sector distribution
F: Value
G: Electric stations
H: Typologies
I: Primary Damage
etc.
MODEL INTEGRATION
Veerbeek, W. et al., (2007), Analysis of the river area for Dordrecht
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 15
FLOOD RESILIENCE: COMBINING ECONOMIC MODELS WITH GIS
Veerbeek, W., (2006), Economic Flow: a topological approach for the Haarlemmermeerpolder
INFRASTRUCTURE AND UTILITY LIFELINESRegional Input-Output models > GIS-based infra network
Nelen & Schuurmans, simulation of a breach in the Haarlemmermeerpolder
SECONDARAY DAMAGE ASSESSMENTRegional impact sectorial economic impact caused by flow interruption
Dependancy analysis economic relation affected region > adjacent regions
Substitution behavior post-disaster economic reconfiguration (= adaptation)
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 16
FLOOD RESILIENCE: INTEGRATING GROWTH SCENARIOS
URBAN GROWTH PREDICTIONS ARE INCREASING IN PRECISIONStatistical growth models > GIS-based land-use models
Simulated growth Pattern fo Washington DC (2000), generated by SLEUTH-model
INTEGRATING SCENARIOSSprawl large ecological footprints, recourse intensive (infrastructure)
Spatial claims transformation production > services
Policies outcomes of different policies can be studied
Macro and Micro behavior/goals behavior based models
Climate Scenarios factor analysis: factor contribution > resilience
%43%82%63%92%43%0%13
%21%8%9 %0 %01 %9 %21
%93 %0 %44%73%54 %24%63
%8 %21%82%52%11%99%02
0
002
004
006
008
0001
�������
�
���������
��
������
������
�������
�����
��������
������
����
����
������
���������
�������
������
����
���
���
����
�
������������������������������������
V.d. Vegt, C, Korteweg, J. A., Lieshout, R., (2006), Amsterdamse Economische Verkenningen
ECONOMY > SPATIAL CLAIMSFootprint investigation per sector
Eurostat, (2006), age distribution in 2001 and 2025
DEMOGRAPHIC CHANGESAging population > Different requirements
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 17
FLOOD RESILIENCE: OVERLAPPING POLICIES AND JURISDICTIONS
DEVELOPMENT CAN BE A STRUGLE!Identification of 47 overlapping plans Arnhem Region (NL)
Casabella, N., Franzen, A., Pieterse, S.F., Veerbeek, W., 2001, H2EURO: Analysis of existing Plans Rhine-Ruhr region
City of Berkely, E-911 Dispatch and R-911 Notification Challenge Scenario: incident-jurisdiction map
Potential Development Speed (combined factors)
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 18
FLOOD RESILIENCE: FROM STATIC PLANS TO TOOLS
STATIC DEVELOPMENT HARDLY FEASIBLEChanging conditions > flexible plansGridlock because of complexity/stakeholder involvementProblem: creating a consistent spatial policy
BVR, KAAP3, DINarch, Robbert de Koning, (2003) Ontwikkelingsplanologie: de praktijk in beeld
Impression Patchwork area
Toolset typologies
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 19
FLOOD RESILIENCE: AGENDA
i) IMPLEMENTING GROWTH / SHRINKAGE STRATEGIES-Increasing vulnerability of people/economic backbone-Ensuring variety, integration of scales, sustainable backbones
ii) REDEVELOPMENT ISSUES-Brownfield redevelopment-Post-war urban area’s-Minimize effects of bottlenecks > river floods, lodging (flash floods) iii) DEVELOPMENT OF TOOLS-Connecting (regional) economic models with flood models-Behavioral (multi-agent) models -Combining economic scenario’s with climate scenario’s
iv) SUSTAINABILITY-Requirements urban resilience not necesserily create sustainability-Integration of resilient strategies with sustainability
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 20
FLOOD RESILIENCE AND SPATIAL PLANNING: A NETWORK APPROACH
TAKE HOME MESSAGE:
>DECENTRALIZE YOUR RECOURSES>DESIGN YOUR RECOURSES TO BE ADAPTABLE>ORGANIZE BOTTOM-UP>THINK LONG TERM>INVEST IN SCENARIO-RESEARCH
MANY OF THE CONCEPTS DO NOT ONLY PROTECT YOUR CITY AGAINST FLOODS > THEY ENHANCE THE OVERALL RESILIENCE TOWARDS ANY CHANGES!-Yet, resilience engineering is still in its infancy
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 21
PRACTICAL APPLICATION: UFM-DORDRECHT
GOAL: INFLUENCE DAMAGE CURVEFirst: generate the damage curve. No available model >Develop model
1. 1:4000 f lood: Damage Distribution
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 22
PRACTICAL APPLICATION: UFM-DORDRECHT
GOAL: INFLUENCE DAMAGE CURVEFirst: generate the damage curve. No available model >Develop model
‘Extreme event’: Damage Distribution
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������
��������
��������������Page 23
����
���
���
����������
PRACTICAL APPLICATION: UFM-DORDRECHT
GOAL: INFLUENCE DAMAGE CURVEFirst: generate the damage curve. No available model >Develop modelThen: replace individual damage curves>Implement dry/wet-proofing schemes