郭興利，郭雪琦，卓海涵

(福建師范大學地理科學學院，福建福州 350007)

0 引言

地震是一種比較常見的自然災害，城市地震避難場所的規(guī)劃建設為減少地震災害帶來的損失和開展災后救援、重建做出了巨大貢獻，其空間選址的適宜程度決定了能減少損失多少、救援效率高低以及重建過程的順利與否。目前國內大陸地區(qū)對地震避難場所空間選址適宜性評價的研究中［1］，研究區(qū)域的范圍更精確具體［2－5］，但多建立在避難場所內的硬件指標，缺少對外部自然環(huán)境的評估;臺灣地區(qū)對城市地震避難場所的研究中，張文侯以臺北市為研究區(qū)域，利用區(qū)位分析模式、層次分析法對臺北市避難場所的區(qū)位作了分析和評估，但缺少對災害潛在影響的考慮［6］。包昇平等以嘉義市為例對城市避難點的適應性作了評估，對城市避難點的后期規(guī)劃有一定的借鑒意義［7－8］。由于臺灣處于地震災害高發(fā)地帶，本文將研究區(qū)域縮小至市轄區(qū)，以臺中市西屯區(qū)為例，更多地考量外部地理環(huán)境對避災點的影響，選擇可以作為避難場所的公園和學校作為避災點的研究對象，主客觀相結合地對城市地震避災點空間選址的適宜性進行評估，以期為規(guī)劃者提供更好的決策參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

臺灣省位于我國大陸東南沿海的大陸架上、亞歐大陸板塊與菲律賓板塊的擠壓帶上，受板塊運動的影響導致地震災害頻繁發(fā)生，是我國的五大震區(qū)之一。臺灣人口密度高，9．21集集大地震對臺灣中部地區(qū)(南投縣、臺中市)造成了極大的人員傷亡和經濟財產損失。臺中市位于臺灣省的中部，地處世界級地震斷層——車籠埔斷層，貫穿于其太平、大坑、譚子、豐原四區(qū)。東臨中央山脈，西接臺灣海峽，其特殊的地理位置造就了獨特的自然環(huán)境;臺中市西屯區(qū)作為臺灣中部的核心經濟區(qū)，是一個高人口密度的區(qū)域，其2．215km2的土地上生活著約22．6萬人。據(jù)此因地制宜地選取研究區(qū)地震避難場所的評估因子。

收集臺中市西屯區(qū)2015年人口數(shù)據(jù)、路網數(shù)據(jù)和DEM(數(shù)字高程模型)、地震斷層屬性資料，及避災點、醫(yī)療點和消防設施點分布的空間屬性數(shù)據(jù)等資料，然后確立適宜性評價的準則層與指標因子。再根據(jù)空間屬性資料，結合評估因子，做出防災潛勢地圖。以上分析均在臺灣本地坐標系TMD97下完成并制成專題結果圖。

2 適宜性評價指標體系

將影響因子準則層分為安全性、有效性、接近性三大類。其中，在安全性指標中，以研究區(qū)地震斷層分布和西屯區(qū)DEM資料為主，計算避災點與地震斷層的距離和淹沒值;在有效性指標中，根據(jù)官方提供的人口數(shù)據(jù)和避災點開放的空間面積，計算避災點可容納避難人口的數(shù)量以及可服務人口的數(shù)量;在接近性指標中，運用最短路徑分析法，計算避災點與醫(yī)療點、消防點的最近距離。

2.1 安全性

(1)地震災害潛勢

臺灣中部地震斷層較多，分布于其轄內的斷層有三義斷層、大甲斷層、鐵砧山斷層、屯子腳斷層、彰化斷層、車籠埔斷層和大茅埔－雙冬斷層等。由于臺中屬于臺灣中部地震區(qū)域，發(fā)生大地震的頻率較低，而臺中市東區(qū)防救災中提到地震錯動引發(fā)的危害遠大于遠處地震傳遞至此處帶來的危害。車籠埔斷層作為逆斷層，曾因斷層錯動而引發(fā)重大地震災害，且大甲斷層也是距研究區(qū)較近的逆斷層，故選定車籠埔斷層與大甲斷層作為主要的斷層評估因子。地震災害潛勢分析在ArcGIS 10．4中使用近鄰分析工具，計算避災點與車籠埔斷層及大甲斷層的直線距離，采用幾何間隔分類法把與斷層的直線距離分為3類，結果如圖1所示。

圖1 臺中市西屯區(qū)避災點與地震斷層最短距離專題圖Fig．1 Thematic map of shortest distance between disaster shelters and earthquake faults in Xitun District，Taichung City

(2)淹水潛勢

淹水潛勢分析是模擬在一定的降雨強度下，主要根據(jù)研究區(qū)DEM來監(jiān)測哪些避災點容易被水淹。研究假定臺中市西屯區(qū)發(fā)生百年一遇洪水，設置洪水水位為100m，分析判斷那些可能淹水區(qū)域的淹沒深度。進行淹水模擬分析時，雖然沒有考慮到水動力學而使分析結果有所偏差，但這種設定水位近似“水平面”的方法能夠更高效、快速地得到淹沒值分布的核心數(shù)據(jù)，即低于給定水位的避災點都視為洪水淹沒區(qū)域［9］。研究以DEM獲取避災點的高程，當洪水水位為100m時，將其淹沒值用自然間隔分類法分為5類，結果如圖2所示。

2.2 有效性

(1)避災點可容納人口

當發(fā)生地震災害時，避災點需要提供盡可能大的開放空間用于足夠多的民眾來躲避災害，這就需要將避災點的供給與需求作為一個重要的考量因子。參考我國應急避難場所建設技術標準與國內外救災帳篷面積數(shù)據(jù)，以每人最小需求為5m2進行避災點可容納人口數(shù)的估算。同樣采用自然間隔分類法，將所得避災點可容納人口數(shù)量分為5類，結果如圖3所示。

圖2 臺中市西屯區(qū)避災點水淹沒深度專題圖Fig．2 Thematic map of disaster shelters＇flooded depth in Xitun District，Taichung City

(2)可服務人口數(shù)

避災點在空間分布上，應當考慮其可服務的人口數(shù)量，即研究范圍內對避災點的需求數(shù)量。根據(jù)當?shù)厝丝诿芏龋瑏砼袆e避災點的有效性。此次研究在ArcGIS的空間分析模塊中對主要防災避災點作500m為半徑的緩沖區(qū)分析［8］，計算緩沖區(qū)內的避災點所服務范圍的可容納人口，將避災點可服務人數(shù)用自然間隔法分為5類，結果如圖4所示。

2.3 接近性

(1)與醫(yī)療設施最近距離

醫(yī)療設施在城市防災救災體系中是一項不可缺少的服務設施，所以將避災點與醫(yī)療設施點的最近距離列為接近性的重要指標之一。主要以大型醫(yī)院為評判準則，考量已有的醫(yī)院是否位于臨近避災點的主要道路上，以12m以上道路為基準［7］，計算避災點與臨近醫(yī)療設施點的最短路徑距離，采用自然間隔法將路徑長度分為3類，結果如圖5所示。

圖4 臺中市西屯區(qū)避災點可服務人口數(shù)專題圖Fig．4 Thematic map of disaster shelters＇serviceable population in Xitun District，Taichung City

圖5 臺中市西屯區(qū)避災點與醫(yī)療點最短距離專題圖Fig．5 Thematic map of shortest distance between disaster shelters and medical places in Xitun District，Taichung City

(2)與消防設施最近距離

在避災點的規(guī)劃上，還應當著重考量是否滿足防災、救災的需求。若災害發(fā)生時，避災點位于消防主要道路上，則便于消防人員進行救災。避災點與消防設施的距離越近，受災人員及時獲得救援的可能性就越大。研究主要考察距離避災點主要道路上是否存在消防單位，以寬度為12m以上道路為基準，計算避災點與臨近消防單位的最短路徑距離。采用自然間隔法將路徑長度分為3類，結果如圖6所示。

圖6 臺中市西屯區(qū)避災點與消防點最短距離專題圖Fig．6 Thematic map of shortest distance between disaster shelters and fire fighting places in Xitun District，Taichung City

3 灰色關聯(lián)分析方法及其應用

灰色關聯(lián)分析法是我國著名控制論專家鄧聚龍教授創(chuàng)立的灰色系統(tǒng)理論中的一種重要方法，主要通過灰色關聯(lián)度來分析給定體系內各個因子之間對這個體系的貢獻度，依據(jù)序列幾何形狀判別其關聯(lián)程度是否緊密。在城市地震避災點的空間選址適宜性評價中，運用該方法可分析準則層各指標與影響因子層各因子之間的聯(lián)系及其關聯(lián)程度。

表1 避災點指標適宜性說明Tab．1 Illustration of indicator suitability of disaster shelters

首先運用夏郭賢(1998)提出改善后的灰色關聯(lián)生成作為本研究的重要灰色生成方法，根據(jù)所選6個因子的特性及模型方法，確定其目標結果的期望大小，見表1;然后由鄧聚龍教授提出的灰色系統(tǒng)理論［10］，計算灰色關聯(lián)系數(shù)，其值應在［0，1］內;再按照傳統(tǒng)灰色關聯(lián)分析法的步驟，在求得灰色關聯(lián)系數(shù)后，取灰色關聯(lián)的平均值作為灰色關聯(lián)度。運用傳統(tǒng)灰色關聯(lián)分析法求灰色關。但在實際應用上，各個因子的重要程度不完全相同，參考溫坤禮(2003)等的“灰色關聯(lián)模型方法與應用”［11］，引申計算模型，加入因子常態(tài) 化 權 重。 引 申 后 公 式 為: γ(xi，xj) =，其中 βk表示因子常態(tài)化權重，由使用者決定，但必須滿足由于在灰色關聯(lián)理論中，灰色關聯(lián)度是表示兩個序列的關聯(lián)程度，而且是定性的分析，所以最為重要的是各個關聯(lián)度的大小排序。根據(jù)臺灣地區(qū)相關學者對地震避災點的研究和專家決策，采用權威專家問卷(AHP)法獲得臺中市西屯區(qū)地震避災點適宜性評估因子權重，見表2。因為灰色關聯(lián)分析需要進行矩陣的計算，因此本文采用具有強大矩陣分析功能的mat－lab2016b進行灰色關聯(lián)分析的計算。

表2 避災點適宜性評估因子說明Tab．2 Illustration of suitability assessment factor of disaster shelters

4 適宜性評價結果分析

由于避災點空間屬性數(shù)據(jù)無可比性，故需借助灰色關聯(lián)分析達到具有可比性的目的，這種方法叫做灰色生成。研究采用改善后的灰色生成法，通過不同計算模型評價指標期望值越大越好或越小越好時使用，然后在mat－lab中進行灰色生成，其結果見表3。

表3 避災點適宜性灰色生成結果表Tab．3 Grey generation result of suitability of disaster shelters

續(xù)表3

利用灰色生成結果，計算灰色關聯(lián)系數(shù)。求得灰色關聯(lián)系數(shù)后，運用引申的灰色關聯(lián)度計算模型結合各指標權重求得各避災點的灰色關聯(lián)度，結果如表4所示。

根據(jù)灰色關聯(lián)度的結果，將灰色關聯(lián)度為0．5300以下的學校或公園評價為較不適宜的地震避災點;將灰色關聯(lián)度在 0．5301－0．5999之間的學?；蚬珗@評價為較為適宜的地震避災點;將灰色關聯(lián)度在0．6000以上的學?；蚬珗@評價為適宜的地震避災點。其最終結果如圖7所示。

圖7 避災點適宜性評估結果圖Fig．7 The result map of the suitability assessment of the disaster shelters

表4 避災點灰色關聯(lián)度分析結果Tab．4 Grey correlation analysis result of disaster shelters

5 結論與討論

在臺中市西屯區(qū)選取的45個研究對象中，從安全性、有效性和接近性三個方面進行地震避災點的空間選址適宜性評價，由灰色關聯(lián)度結果可知:總體上，大部分的學?；蚬珗@適宜或較為適宜作為城市的地震避災點。其中有16處公園或學校不宜作為地震避災點，約占總研究對象的36%。在適宜性較差的學?；蚬珗@中，對比適宜性較好的地震避災點，其在地震潛勢、淹水潛勢，與消防點、醫(yī)療點的最近距離及可容納人口和可服務人口方面存在不同程度的不合理性。

在研究對象和評價因子的選取上，僅選取公園和學校進行避災點的分析缺乏全面性。鑒于資料數(shù)據(jù)的可得性、評價因子的權重誤差和城市的更新建設，可考慮基礎設施的完善度、與公安系統(tǒng)的最近距離等因素來完善地震避災點空間選址適宜性評價體系，進而形成一套較為完備的適用于臺灣地區(qū)的地震避災點空間選址適宜性評估體系。加強臺灣與大陸的交流合作，為國內其他地區(qū)的政府及相關部門規(guī)劃應急避難場所提供參考意見，從而更好地發(fā)揮地震避難場所的功能而服務于民，降低當?shù)鼐用竦臐撛谑転娘L險、減少受災損失，促進區(qū)域經濟健康穩(wěn)定發(fā)展。

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