考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究.pdf
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1、收稿日期:2022-08-01基金项目:天津市哲学社会科学规划项目“双重嵌入视角下突发事件政府应急决策机制及效能提升研究”(TJGLQN20-004)作者简介:李文倩(1986-),女,天津人,讲师,主要从事地震灾害应急避难与安全评价工作。E-mail:第43卷 第2期2023年06月华南地震SOUTH CHINA JOURNAL OF SEISMOLOGYVol.43,NO.2Jun.,2023李文倩,孙婧芸,周到洋.考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究J.华南地震,2023,43(2):104-114.LI Wenqian,SUN Jingyun,ZHOU Daoyang.Res
2、earch on Safety Evaluation of Earthquake Emergency Shelters Considering the Characteristics of Urban Parks J.South Chinajournal of seismology,2023,43(2):104-114考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究李文倩1,孙婧芸1,周到洋2(1.天津城建大学经济与管理学院,天津 300384;2.天津城建大学国际教育学院,天津 300384)摘要:为了合理评价城市地震应急避难场所是否能够满足安全标准,有效提升地震应急避难场所的建设、管理水平,
3、从安全性角度出发,综合运用层次分析法、德尔菲法、综合指标法,建立了考虑公园类型的地震应急避难场所的安全评价方法,并以某地震频发城市的公园避难场所为研究对象进行应用验证。评价结果表明:某公园地震应急避难场所的安全性属于B等级,工作状态属于“良好”状态,但在安全性上应该“适当加强”。关键词:地震灾害;应急避难场所;层次分析法;安全性评价;防灾减灾中图分类号:TU984.116文献标识码:A文章编号:1001-8662(2023)02-0104-11DOI:10.13512/j.hndz.2023.02.12Research on Safety Evaluation of Earthquake Em
4、ergencyShelters Considering the Characteristics of Urban ParksLI Wenqian1,SUN Jingyun1,ZHOU Daoyang2(1.School of Economics and Management,Tianjin Chengjian University,Tianjin 300384,China;2.School ofInternational Education,Tianjin Chengjian University,Tianjin 300384,China)Abstract:In order to reason
5、ably evaluate whether urban emergency shelters can meet safety standards andeffectively improve the construction and management level of emergency shelters,the analytic hierarchy process,Delphi method,and comprehensive index method were comprehensively used to establish a safety evaluationmethod of
6、earthquake emergency shelter considering park type in the view of the perspective of safety,which wasverified by taking the park shelters in an earthquake-prone city as the research object.The evaluation results showthat the safety of the emergency shelter in one park belongs to the grade B,and the
7、working condition is in a“good”state.Simultaneously,the safety should be“appropriately strengthened”.Keywords:Earthquake disaster;Emergency shelter;Analytic hierarchy process;Safety evaluation;Disasterprevention and mitigation第2期李文倩等:考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究0 引言城市地震避难场所,是地震频发城市用于应对地震灾害及伴生重大突发公共事件的一项灾
8、民安置措施,是能保障灾民震前、震时、震后基本生活而事先划分的带有一定功能设施的场地1。通常可将公园、广场、体育场馆等条件适宜的公共场地场所进行一定的完善、改造,使其具备地震应急避难的功能,在平常发挥其原有功能,而在地震灾难发生后作为不同等级的应急避难场所供居民使用。城市地震避难场所的安全与否,直接决定了其在面对地震灾害及伴生重大突发事件时的应急救援能力,也对恢复重建工作有着直接影响2。地震避难场所安全评价,包括场所自身安全性评价与人员生存条件安全性评价两部分内容,是避难场所适宜性的直接体现。国外有关应急避难场所安全评价的相关研究工作开展较早,Ma D等3利用层次分析法,采用指标比例尺和多层次灰
9、色评价,提出了一种新的评价村庄地震疏散能力的指标体系。Anhorn J等4以加德满都大都市的地震灾害为例,对加德满都大都市内的410个被确定为应急避难场所的开放空间的适宜性进行评价与分类,并在此基础上讨论了该方法的优点和局限性。我国近年来不仅建设了大量的应急避难场所,同时也越来越重视对应急避难场所的安全评价工作。郭晓宇5以北京市中关村电子商务中心区为实例,采集了包括道路高宽比、临街建筑玻璃幕墙面积、人行道面积比等在内的43项三级指标,运用德尔菲法和层次分析法计算针对“应急疏散”与“应急救援”功能的各级评价指标权重并进行安全评价,为地震灾时疏散及救援最优路径的选择提供数据参考。熊焰等6建立了包含
10、 3个层次、18个因素的地震应急避难场所减灾能力评价体系,采用层次分析法对北京市朝阳区的应急避难场所进行评价,验证了提出的地震应急避难场所减灾能力评价体系具有较好的可操作性。史晓瑞7基于GIS平台综合运用熵值权重法、灰色关联度分析构建适宜性评价模型,对石家庄市现有9处应急避难场所适宜程度进行评价。马程伟等8以昆明市东川区地震应急避难场所为研究对象,结合Arc GIS软件从可达性、服务面积比和空间基尼系数三个指标评价应急避难场所空间布局的合理性。王进等9以云南省嵩明县主城区已建的9处地震应急避难场所为例,以场所的有效性、可达性以及安全性为对象构建评价适宜性指标体系,采用灰色关联分析结合熵值权重法
11、对其进行适宜性评价并划分适宜性等级。杜亚男10利用“地震应急避难场所+”模式,将宁夏海原县老城区的应急避难场所与公园绿地、学校、公共大型建筑等结合,提出从前期受灾人口预测到避难场所选取再到对应急避难场所评价一体化规划方法。同时,采用公共区位理论对地震应急避难场所进行规划,在建筑易损性分析、受灾人口预测、构建应急避难场所评价指标体系和方法的基础上,对应急避难场所进行评价和优化。苏建锋等11利用熵值权重与灰色关联分析相结合的评价模型和GIS空间分析方法,以构建的应急避难场所适宜性评价指标体系为研究基础,对天津市中心城区地震应急避难场所进行适宜性评价,研究成果对增强城市应急避难场所规划、建设合理性及
12、提高应急处理能力具有一定指导意义。我国地震应急避难场所还存在“重建设、轻管理”的问题12,存在场所建设不达标、设备设施配备不齐全、管理措施不完善、宣传引导不到位等问题。公园是城市快速发展的重要名片,也是丰富人民精神生活、串联城市各项功能的关键载体。城市公园多位于人员居住密集的区域,具有面积大、通达性好、基础设施较为完备等特点,适宜作为自然灾害或突发事件的应急避难场所,在城市安全稳定发展中也起到了举足轻重的作用。本文即从城市地震应急避难场所的安全性角度出发,以某公园类型的应急避难场所为例,基于层次分析法等理论开展地震应急避难场所安全评价研究,探讨公园类型的应急避难场所在城市避难中的可行性与安全强
13、化方向。1 地震应急避难场所安全评价方法1.1 层次分析法层次分析法是指将决策问题的有关因素分解成目标、准则、方案等层次,用一定标度对人的主观判断进行客观量化,在此基础上进行定性分析和定量分析的一种决策方法13-14。该方法建立在专家经验判断的基础上,按因素间相互关联影响以及隶属关系将多源因素划分为不同层次,并比较两两因素间相对重要性,再通过定性分析、定量计算获得最优解以提高评价结果的准确性,其10543卷华南地震计算步骤如下15-16:(1)构造层次分析结构。一般将决策的目标、考虑因素、决策对象按照之间的相互关系分为最高层、中间层、最底层,并绘出结构层次图。最高层为目标层;中间层为准则层,即
14、为一级指标层;最底层为方案层,也就是二级指标层。(2)构造判断矩阵。将准则层中每个准则下的各方案进行两两对比,按其重要性程度评定等级。假设子系统AK(K=1,2,m)的总权重为ak,指标Bi相对于子系统AK的单权重为bi。其中,Ak关联的指标由m个,记为,B1,B2,Bm;其单权重记为,b1,b2,bm。通过专家评议,确定Bi指标相对于Bj指标的相对重要性的比值bij,其表示要素i与要素j的重要性比较结果,确定除bij和bji的值后,就能构成一个两两相比较的判断矩阵,矩阵中取值要求参考文献15。(3)层次单排序与一致性检验。利用方根法按如下公式计算最大特征根max及相应的标准化特征向量W,W的
15、元素为同一层次因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值,这一过程称为层次单排序。计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi:Mi=j=1maij,i=1,2,m(1)计算Mi的m次方根Wi:Wi=Mim(2)对向量W=W1,W2,WmT正规化处理,可获得特征向量:Wi=Wij=1mWj(3)计算判断矩阵的最大特征根:max=i=1m()AWimWi(4)其中,(AW)i表示向量AW的第i个元素。在完成层次单排序后,需要对判断矩阵进行一致性检验,确保判断矩阵在逻辑上的合理性,保证后续层次分析具有实际意义。确定一致性指标CI:CI=max-mm-1(5)确定平均随机一致性指标 RI,随机一致性指标 RI的
16、取值与判断矩阵的阶数对应关系如表 1所示。计算一致性比例CR:CR=CIRI(6)表1 平均随机一致性指标标准值Table 1 Standard value of average random consistency index矩阵阶数RI102030.5840.9051.1261.2471.3281.4191.45101.49当 CR0.1 时,则该判断矩形通过一致性检验,各元素之间的重要性关系合理,层次单排序的结构有满意的一致性;若CR0.1 时,则认为不具有一致性,说明专家讨论协商构造的判断矩阵误差较大,需要重新构建判断矩阵,调整判断矩阵的元素取值。(4)层次总排序与一致性检验。第 n-
17、1层 h个元素相对于目标层的权重为:W(n-1)=()wn-11,wn-12,wn-13,wn-1hT(7)第n层k个元素对于上一层(第n-1层)第j个元素的单排序权重为:pnj=()pn1j,pn2j,pn3j,pnkjT(8)其中与j无关的元素的权重为0,令:pn=()pn1,pn2,pn3,pnk(9)表示第n层元素对下层元素的排序,则第n层元素的总排序为:Wn=()wn1,wn2,wn3,wnhT=pnWn-1(10)总排序一致性检验与单排序一致性检验步骤类似:计算总一致性指标CI:CInj=()CIn-11,CIn-12,CIn-13,CIn-1hWn-1(11)确定平均随机一致性指
18、标RI:RInj=()RIn-11,RIn-12,RIn-13,RIn-1hWn-1(12)计算总一致性比例:CRn=CInRIn(13)当CRn0.1时,该判断矩形通过一致性检验。(5)分析排序结果,得出最优方案。106第2期李文倩等:考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究1.2 德尔菲法德尔菲法,是将专家作为索取信息的对象,以专家的经验、知识为依托,对问题做出判断、评估和预测的一种方法17。德尔菲法在本质上是一种反馈匿名函询法,在预测问题得到专家的答复后,进行相应的归纳、统计,将结果匿名反馈给每个专家,征求专家的答案,再归纳统计并进行反馈,直至专家意见基本保持一致18。由于专家们处
19、于互不知情的隔离状态,每个人的信息是自己的知识、经验、专长以及调查机构反馈给他们汇总情况的集中体现,便于集中智慧。德尔菲法与一般的判断预测方法相比,可以充分利用专家的经验和知识,保证最终的结论的准确性和有效性19。1.3 综合指数法综合指数法的主要用途是将各项指标转化为同一测度的单项指标,便于将各项指标进行综合,并以综合指标作为综合价值排序的依据。指标权重根据其重要性确定,反映指标在综合价值中的作用20。利用1.1节与1.2节中介绍的层次分析法计算的权重和德尔菲法取得的数值进行累乘,然后将各项的得分数值相加,最后可计算出综合评价指数21。评价公式如下:M=i=1nKij=1mKijMij(14
20、)式(14)中:M 为评价得分;Ki为一级指标权重系数;Kij为二级指标权重系数;Mij为指标分值;i为一级指标数;j为二级指标数;n为一级指标个数,m为某一级指标包含的二级指标个数。1.4 安全评价流程基于层次分析法、德尔菲法和综合指数法原理,所研究的地震应急避难场所的安全评价流程如下:(1)针对所研究的地震应急避难场所,开展包括周边交通、出入口、疏散通道、防灾配套设施等方面的安全性调研工作,为地震应急避难场所安全性评价提供基础依据;(2)归纳总结出影响城市地震应急避难场所安全性的主要因素,建立多层次、多指标的地震应急避难场所安全评价指标体系,根据现行规范、标准等确定各指标的安全评价标准;(
21、3)根据(2)中确定的指标体系,利用层次分析法针对一级指标与二级指标,建立相应的判断矩并计算各指标对应的权重值,验证其一致性;(4)采用德尔菲法,邀请行业内一定数量的专家,根据公园的具体调研情况、基本特征的了解和判断,对各研究避难场所内各二级指标的完成度与适宜性进行打分,取各指标平均值作为安全评价分数;(5)最后利用综合指数法,利用公式(14)计算各二级指标在各自权重值下的得分,累积相加和得到综合评价的最终得分,以实现地震应急避难场所的安全评价。2 地震应急避难场所安全性调研2.1 基本情况某公园地震应急避难场所的周边有三条以上主干道路,道路安全畅通、交通十分便利。公园周围无铁路、高压输变电线
22、路、易燃易爆物或核放射物储放地和60 m以上的建(构)筑物。公园地势较高,地质状况良好,地下无断层分布,远离洪涝、地质灾害等水文地质条件恶劣区域和其它自然灾害易发生地段。该地震应急避难场所始建于2008年初,2010年底全部完成,是所在地区的首个符合国家标准的地震应急避难场所。公园占地面积32.4万m2,绿地面积22万m2,可容纳人数7万人,紧急情况下可容纳10万人临时避难。同时具备综合设施配置,可安置受助人员 30 天以上,属于类地震应急避难场所。2.2 规划布局2.2.1 公园出入口根据周边道路情况和通达性的要求,公园在东南西北四个方向都设有入口,其中东、西两面共设两个主入口,宽度均在15
23、 m以上。西面入口紧邻主干道,东面入口附近有商业写字楼,发生地震灾害时主要疏散办公楼的工作人员和小区居民。入口采用可移动式围挡,地震灾害时可以很快撤去,保证了可通达性。除主入口外另设有五个次入口,入口宽度至少在5 m以上,其中:西面3个,包括一个人行入口,一个用于车辆进入的入口,一个用于自行车进入的入口;北面入口与临近的居住小区相连,主要用于灾时住区居民的疏散;南面入口为临时型入口,仅能单人通行,不能作为地震应急避难时的疏散入口使用。10743卷华南地震2.2.2 地震应急疏散通道公园外侧有东南西北四个不同方向的多条与外界相通的地震应急疏散道路(如图1中红色实线所示),方便人们在地震灾难发生后
24、就近选择地震应急避难场所进行紧急避难。2.3 配套设施本文研究的公园地震应急避难场所属于类地震应急避难场所,具备完善的基础设施、一般设施及综合设施,其设施种类、数量经调研后归纳如表2所列。表2 相关设施的配备情况表Table 2 Allocation of relevant facilities准则层基础设施名称应急棚宿区应急医疗救护与卫生防疫设施应急供水设施应急供电设施应急排污设施应急厕所应急垃圾储运设施应急通道数量6492184若干备注应急饮水8处,应急饮水机1处正常使用的厕所8处;建暗坑式旱厕所2处准则层基础设施一般设施综合设施名称应急标志应急消防设施应急物资储备设施应急指挥管理设施应急
25、停车场应急停机坪应急洗浴设施功能介绍设施数量若干4212101备注大标牌2块;指示牌23块;小标牌24块应急指挥1处;应急通信3处;应急监控、应急广播若干汽车、自行车停车场各1处图1 地震应急疏散路线示意图Fig.1 Schematic diagram of earthquake emergency evacuation route108第2期李文倩等:考虑城市公园特征的地震应急避难场所安全评价研究3 地震应急避难场所安全评价本文以某公园应急避难场所为例,结合公园类型的地震应急避难场所特点,构建地震应急避难场所安全评价模型,开展城市地震应急避难场所的安全评价研究。3.1 安全评价指标以城市地震
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