陳志芬，黃靖玲，李 亞

(1.中規(guī)院(北京)規(guī)劃設計公司，北京100037；2. 北京師范大學 地理科學學部，北京100083；3. 中國城市規(guī)劃設計研究院，北京 100037)

0 引言

火災是城市災害中發(fā)生頻次最高、影響面最廣的災害之一。隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快，城鎮(zhèn)數(shù)量增多，城鎮(zhèn)的用地空間、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)類型、基礎設施等持續(xù)增長，城市火災隱患及危險源日趨復雜多樣，火災危險性不斷增加，對城市社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重威脅。與此同時，火災事故頻發(fā)，也暴露出我國火災風險管理疏失，城市消防站、消防供水、消防車通道、消防安全教育設施等建設相對滯后，應急準備欠缺，應急救援能力不足，城市脆弱性升高等問題[1]。如何科學評估城市火災風險，研究城市火災風險空間分布特征，一直都是火災科學研究領域的重點內容，也是近年來城市消防規(guī)劃的重要內容。

早期的城市火災風險評估，主要針對城市整體，通過建立指標體系，評估城市整體風險[2-4]。隨著GIS技術的發(fā)展和廣泛應用，在城市區(qū)域整體評估的基礎上，利用地理格網(wǎng)或行政單元將城市劃分為若干評估單元，通過優(yōu)化火災風險評估指標體系，結合GIS 空間分析技術，評估火災風險在不同單元空間分異特征的研究不斷增多[5-8]。2015年，GB 51080—2015《城市消防規(guī)劃規(guī)范》頒布實施，文中明確，消防站轄區(qū)面積也可通過城市或區(qū)域火災風險評估確定[9]。將火災風險評估納入城市消防規(guī)劃，將進一步支撐規(guī)劃編制的科學性和可實施性。面向消防規(guī)劃的新需求，是城市區(qū)域火災風險評估的新方向。相坤等[10]面向城市消防規(guī)劃需求，提出火災風險評估指標體系的一級指標宜從火災危險源、區(qū)域脆弱性、消防力量、社會防控能力4個方面進行研究，評估方法應盡可能采用定量或定性與定量相結合的方法。張剛[11]以消防安全重點單位用地評價為基礎，疊加人口密度、建筑形式、地下空間3個因素，以用地地塊為評價單元，通過逐項打分，基于GIS的空間分析疊加各指標值，評估城市風險。溫小鵬[12]針對福建省福清市中心城區(qū)火災特點，從火災風險指數(shù)、區(qū)域特征指數(shù)、風險地域能力建立指標體系，以規(guī)劃地塊為評價單元，基于GIS空間分析，采用加權平均的方法進行風險評估。楊雅娟[13]以鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道為評價單元，從致災因子危險性、承災體脆弱性、區(qū)域特征敏感性、抗災能力建立指標體系，通過對各評價單元的指標加權平均，計算各單元火災綜合風險指數(shù)。李丁等[8]將研究區(qū)劃分為500 m方格，從火災危險性、消防基礎設施、區(qū)域抗災能力建立指標體系，基于GIS空間分析，疊加各評價單元上多個指標值進行綜合風險評估。丁愛君[14]針對北京市西城區(qū)特點，依據(jù)區(qū)域特征、火災負荷、消防實力水平、社會管理水平建立指標體系，基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)對各街道的火災風險進行評估。上述研究主要從火災危險源、人口密度、建筑特征、消防設施、抗災能力等方面梳理指標，建立火災風險指標體系，以行政單元、網(wǎng)格、城市建設用地地塊為單元，采用加權平均的方法，對各單元進行評價。各研究都是從火災危險性、承災體易損性以及城市抗災能力3方面分析確定指標，但指標的選取仍存在較大差異。由于部分指標難以用傳統(tǒng)方法定量計算，或者受限于數(shù)據(jù)獲取難度，火災危險性往往僅考慮易燃易爆危險源分布或者消防安全重點單位分布，易損性指標也主要集中在人口密度、建筑形式等指標。而編制城市消防規(guī)劃，需要識別耐火等級低的區(qū)域，根據(jù)火災危險性、易損性制定不同的火災管控措施，并依據(jù)風險優(yōu)化消防站布局。因此，面向城市消防規(guī)劃的火災風險評估，既需要針對性地建立相關指標，構建覆蓋火災危險性、承災體脆弱性以及城市抗災能力的指標體系，同時，其結果還應能為消防規(guī)劃的編制提供必要的支撐和依據(jù)。

本文針對云南省昆明市滇中新區(qū)消防規(guī)劃對火災風險評估的需求，結合遙感衛(wèi)星影像分析和用地功能分析，建立覆蓋火災危險性、易損性、抗災能力3個方面的指標體系，并以建設用地地塊單元為基本評價單元，進行城市區(qū)域火災風險評估。

1 歷史火災統(tǒng)計分析

1.1 全國歷史火災原因、場所分析

分析2012—2016年火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)(來自歷年消防統(tǒng)計年鑒)可知，火災事故原因主要為電氣火災、生活用火不慎，分別占總起數(shù)的30.8%和18.5%(圖1)。對火災事故發(fā)生場所進行歸集，分為住宅、交通工具、易燃易爆場所、人員密集場所、倉儲物流、生產(chǎn)場所、垃圾及廢棄物、辦公場所、其他，其中，住宅火災、生產(chǎn)場所火災是主要的起火場所，分別占總起數(shù)的38.6%和12.4%(圖2)。

圖1 全國起火原因火災情況分析Fig.1 Analysis of fire causes in countrywide fire situation

圖2 全國起火場所火災情況分析Fig.2 Analysis of fire places in countrywide fire situation

1.2 研究區(qū)歷史火災統(tǒng)計分析

研究區(qū)昆明滇中新區(qū)位于昆明市東北，跨昆明市大板橋區(qū)和嵩明縣2個行政單元。由2個行政單元2009—2014年歷史火災統(tǒng)計分析可知，發(fā)生在農(nóng)村、集鎮(zhèn)地區(qū)火災明顯多于城市、縣城地區(qū)，農(nóng)村、集鎮(zhèn)地區(qū)火災約占火災總數(shù)的80%(圖3)。生活用火不慎、吸煙、玩火、電氣火災是導致火災事故主要原因。大板橋地區(qū)用火不慎、吸煙、玩火、電氣故障引發(fā)的火災分別約占火災發(fā)生總數(shù)19.7%、36.8%、22.4%、10.5%(圖4)，嵩明縣用火不慎、玩火、吸煙、電氣故障引發(fā)的火災分別約占火災發(fā)生總數(shù)的29.2%、24.3%、18.8%、14.9%(圖5)，均約占總數(shù)的90%。從統(tǒng)計分析結果來看，研究區(qū)的火災原因與全國總體情況存在較大差異，吸煙、玩火、用火不慎等與人的安全意識相關的因素占75%左右，電氣火災比例遠低于全國總體水平。因此，必須立足區(qū)域火災特點開展研究區(qū)火災風險評估。

圖3 研究區(qū)火災地域分布圖Fig.3 Regional distribution of fire in study area

圖4 大板橋火災原因分析圖Fig.4 Analysis of fire causes in Dabanqiao area

圖5 嵩明縣火災原因分析圖Fig.5 Analysis of fire causes in Songming county

2 城市火災風險評估指標體系

區(qū)域火災風險評估主要針對火災危險性、承災體易損性和抗災能力3個一級指標進行評估。

1)火災危險性度量火災發(fā)生的不確定性。建筑耐火等級與火災發(fā)生概率存在明顯的相關性，建筑耐火等級低的地區(qū)火災發(fā)生概率高。結合大板橋、嵩明火災實地調查情況，建筑耐火等級低的地區(qū)，主要是棚戶區(qū)、城鄉(xiāng)結合部等地區(qū)，居民消防安全意識較為薄弱，生活用火不慎、吸煙、玩火等導致火災高發(fā)。雖然因管控更嚴格，易燃易爆危險源引發(fā)火災的概率在不斷降低，但易燃易爆危險源仍然是直接導致火災的主要因素之一，不容忽視。因此，選取建筑耐火等級、易燃易爆危險源作為衡量危險性的影響因子。

2)火災易損性度量承災體損失的程度。從歷史火災統(tǒng)計分析來看，火災帶來的損失主要分為人員損失和財產(chǎn)損失2類，人口和經(jīng)濟的分布情況都會對損失結果有影響，人口密度和城市經(jīng)濟密度可以表示人員和財產(chǎn)分布的總體狀況。從區(qū)域角度評估火災，還應考慮火災影響的區(qū)域。建筑密度會影響整個區(qū)域火災蔓延、發(fā)展情況，建筑密度較高的區(qū)域，發(fā)生火災后更容易蔓延，導致起火范圍擴大，損失更為嚴重。因此，選擇建筑密度、人口密度、經(jīng)濟密度3個因子反映承災體易損性特征。

3)城市抗災能力是盡量保證該區(qū)域內發(fā)生火災時滅火救援的成功性。消防站布局、消防給水、消防車通道等消防系統(tǒng)是城市抗災能力的重要組成部分，合理的消防系統(tǒng)規(guī)劃與建設，可以有效地把火災事故消滅在萌芽狀態(tài)，減少火災損失，從整體上降低火災的風險。由于消防供水、消防車通道等消防基礎設施主要依托市政供水設施、城鎮(zhèn)道路系統(tǒng)，與城市用地布局、建筑密度、建筑耐火等級存在較大的相關性，因此不單獨考慮該指標。選取評價單元與消防站的距離作為度量抗災能力的影響因子。

火災風險是火災損失的概率，度量概率的危險性和度量損失的易損性對于火災風險的貢獻具有同等重要性。由于我國現(xiàn)有的消防站主要承擔滅火救援的工作，也就是最大程度降低火災發(fā)生后的損失，并不能降低火災發(fā)生概率，因此權重減半。根據(jù)一級指標因子分析可見各因子對于指標具有同等的重要性，火災風險評估指標體系如表1所示。

3 城市火災風險評估方法

3.1 評價單元確定

現(xiàn)有火災風險評估多以行政單元、網(wǎng)格、城市建設用地地塊為評級單元。其中，城市建設用地根據(jù)土地使用的主要性質劃分為居住用地、公共管理與公共服務設施用地、商業(yè)服務業(yè)設施用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地、道路與交通設施用地、公用設施用地、綠地與廣場用地共8大類，并根據(jù)用地功能、環(huán)境質量、建筑特點等要素，將8大類用地劃分為35中類、42小類，其中居住用地按設施水平、環(huán)境質量和建筑層數(shù)等綜合因素細分為3個中類。本文采用建設用地地塊作為評估單元，各單元在用地性質、用地功能及建筑特點等方面具有相近的空間屬性，更便于分類識別出各單元的因子特征。

3.2 指標因子評價準則

為了確保評估方法的通用性，統(tǒng)一把各指標的評價值無量綱化為5個等級，并賦值1～5進行計算，分別表示高、較高、中等、較低、低5個等級。建筑耐火等級和建筑密度通過現(xiàn)場調研與遙感影像目視識別相結合的方法進行評判(圖6)，易燃易爆危險源影響和消防站布局根據(jù)距離劃分等級。人口密度和經(jīng)濟密度的相對關系與用地類型與用地功能密切相關，例如，居住用地的人口密度明顯高于公園綠地的人口密度，商業(yè)用地的經(jīng)濟密度明顯高于村莊居住用地的經(jīng)濟密度。因此，通過分析用地類型及用地功能差異，將地塊單元的人口密度和經(jīng)濟密度劃分為5個等級。

耐火等級分為國家標準的四級耐火等級及不耐火5個等級，判別依據(jù)為：

1)一級耐火等級建筑：結合研究區(qū)實地調研及相關標準研究，確定研究區(qū)內僅機場建筑為一級耐火等級。

2)二級耐火等級建筑：主要為研究區(qū)內高層建筑(9層及以上)。

表1 火災風險評估指標體系Table 1 Index system of fire risk assessment

注：易燃易爆危險源影響和消防站布局根據(jù)距離劃分等級，單位：m。研究區(qū)任意邊界、任意2點的最大距離不超過6 000 m，以6 000 m作為距離上限。

3)三級耐火等級建筑：主要為標準廠房、中高層建筑(8層及以下)。

4)四級耐火等級建筑：主要包括農(nóng)村房、城市棚戶區(qū)、簡易廠房(研究區(qū)域內廠房大部分為簡易廠房，可以判斷為四級耐火等級)。

5)不耐火建筑：主要為磚木結構、木結構的老舊建筑，防火性能差，屬于不耐火建筑。

圖6 建筑耐火等級識別Fig.6 Identification of building fire resistance rating

在用地類型和建筑形式復雜多樣的區(qū)域進行建筑耐火等級的判斷時，地塊內部可能存在2種及以上耐火等級并存的情況，往往需要先按耐火等級標準識別建筑分布區(qū)，再在各地塊內合并計算不同耐火等級建筑區(qū)的面積加權值作為耐火等級得分。但本研究區(qū)用地類型和建筑形式相對簡單，直接判斷各建設用地地塊的耐火等級。

建筑密度以地塊單元的密度值劃分為：[0，20%), [20%,30%], (30%,40%], (40%,50%], (50%,100%]共5個等級。高層建筑集中區(qū)、機場用地、學校、市政設施用地區(qū)及目視判斷建筑密度低的地塊，判斷建筑密度<20%；城市多層建筑集中區(qū)、一類居住用地區(qū)、醫(yī)院、行政辦公用地等用地區(qū)及目視判斷建筑密度較低的地塊，判斷建筑密度20%～30%；其他城市二類居住用地及目視判斷建筑密度中等的地塊，判斷為建筑密度>30%～40%；城市商業(yè)商務區(qū)、集鎮(zhèn)、新建村主要街道及目視判斷建筑密度較高的地塊，判斷為建筑密度>40～50%；集中連片廠房、棚戶區(qū)、村莊及目視判斷建筑密度高的地塊，判斷為建筑密度>50%。

3.3 風險評估方法

本文采用加權平均的方法計算評價單元風險值。設評價單元各指標因子的基準得分為Si，權重為Wi，用指標因子對應的評分與該因子對應的權值相乘，并進行累加，得到危險性、易損性、抗災能力指標最后的評估分數(shù)D，V，F(xiàn)，如式(1)所示；再將各指標進行加權平均，得評價單元的火災風險值R，如式(2)所示。根據(jù)D，V，F(xiàn)，R值的大小，劃分為5個等級，劃分為：[0，1.5), [1.5，2], (2，3], (3，3.5], (3.5，5]共5個等級，分別表示風險等級低、較低、中、較高、高。

(1)

R=(D+V+F)/3

(2)

4 火災風險評估結果

4.1 指標因子評價

根據(jù)城市火災風險評估指標體系，以地塊為評估單元，結合現(xiàn)場調研、衛(wèi)星遙感信息、城市用地類型識別等信息，對各指標因子進行評估。具體指標因子及等級劃分與打分方式參照表1。各指標因子對應的評價結果如圖7所示。

1)從危險性分析結果看，規(guī)劃范圍內南部地區(qū)危險性較高、北部危險性較低；大板橋地區(qū)危險性明顯高于嵩明縣地區(qū)；農(nóng)村地區(qū)危險性中等。由于大板橋地區(qū)工業(yè)分布密集，危險源主要分布于該地區(qū)，使得大板橋工業(yè)片區(qū)發(fā)生火災的可能性大，火災的危害性高。嵩明縣老城片區(qū)由于建筑年代久遠、建筑質量相對較差、建筑耐火等級較低，因此老城區(qū)危險性為中度；新建片區(qū)由于建筑耐火等級較高，火災危害較低。農(nóng)村地區(qū)由于房屋密度高、建筑耐火等級低，使得火災風險增加。

2)從易損性分析結果看，城鎮(zhèn)地區(qū)風險最高，周圍農(nóng)村風險低；南部大板橋工業(yè)片區(qū)易損性高，機場地區(qū)易損性最低。原因是城鎮(zhèn)地區(qū)人口密度大，建筑密度大，使得城區(qū)起火的可能性大，火災易損性高。農(nóng)村地區(qū)人口密度小，經(jīng)濟密度低，火災易損性小。南部工業(yè)地區(qū)由于建筑密度大、從業(yè)人口多、經(jīng)濟密度大，因此火災易損性相對較高。

圖7 各指標因子評價結果Fig.7 Assessment results of each index factor

3)從抗災能力分析結果看，嵩明縣城區(qū)抗災能力高，外圍鄉(xiāng)村地區(qū)抗災能力低。南部機場片區(qū)抗災能力高，大板橋工業(yè)片區(qū)抗災能力低。原因是消防力量集中在中心城區(qū)與機場地區(qū)，外圍消防力量薄弱。農(nóng)村地區(qū)基本消防設施缺失，一旦發(fā)生災情，現(xiàn)有消防力量難以滿足需求。大板橋工業(yè)片區(qū)消防基礎設施不配套，消防安全條件差，因此其抗災能力較低。

4.2 火災風險評估結果與分析

疊加危險性、易損性和抗災能力指標評估結果，按照3.2中評價等級劃分標準進行火災風險等級劃分，研究區(qū)火災風險評估結果如圖8所示。研究區(qū)火災風險整體較高；風險分布特征與該區(qū)域歷史火災統(tǒng)計分析規(guī)律基本吻合，高風險區(qū)主要分布在大板橋、楊林鎮(zhèn)、牛欄江鎮(zhèn)，以及嵩明縣老城區(qū)棚戶區(qū)，為城鄉(xiāng)結合部、城中村以及集鎮(zhèn)和嵩明縣老城區(qū)棚戶區(qū)，長水機場周邊及嵩明縣縣城南部的新建城鎮(zhèn)片區(qū)，風險較低。

圖8 火災風險評價圖Fig.8 Graph of fire risk assessment

1)大板橋南部城鄉(xiāng)結合部、城中村、工業(yè)園片區(qū)，是研究區(qū)火災高風險區(qū)最密集的地區(qū)，片區(qū)內存在大量小型加工企業(yè)，建筑密度大，廠房耐火等級低，建筑間無防火間距，易燃材料堆積，消防基礎設施不配套，消防安全條件差，加之從業(yè)人員消防意識淡薄，疏于管理，發(fā)生火災后救援難度大，容易釀成重大事故。

2)楊林鎮(zhèn)、牛欄江鎮(zhèn)鄉(xiāng)村片區(qū)，呈現(xiàn)大分散小集中。鄉(xiāng)村地區(qū)消防基礎設施不配套，消防安全條件差，房屋連片建設、耐火等級低，一旦發(fā)生火災，易造成較為嚴重的后果，因此農(nóng)村地區(qū)火災形勢較為嚴峻。

3)嵩明縣城北部老城棚戶片區(qū)，為耐火等級低地區(qū)，建筑建設年代久遠，建筑密集，耐火等級較低，火災蔓延可能性大，一旦發(fā)生火災，將造成重大損失和影響?，F(xiàn)場調研也發(fā)現(xiàn)，棚戶片區(qū)還存在管理差、火災隱患整改難度大、整改資金缺口大等問題，是消防安全管控的重點地區(qū)。

4)長水機場周邊、嵩明縣縣城南部新建城鎮(zhèn)片區(qū)，建筑耐火等級較高，遠離危險源，火災危險性較低。雖然由于人口密度、經(jīng)濟密度較高，面臨較高的易損性，但該2個片區(qū)由于城市消防系統(tǒng)較完善，城市抗災能力較高，綜合分析該2區(qū)域城市火災風險等級為中等及較低。

5 結論

1)基于區(qū)域火災歷史統(tǒng)計及云南昆明滇中新區(qū)火災特點分析，從危險性、易損性、抗災能力3個方面建立區(qū)域火災風險評估指標體系，提出了以地塊為評估單元，結合現(xiàn)場調研、衛(wèi)星遙感信息、城市用地類型識別等信息計算各指標因子的快速分析方法，并通過加權平均方法計算各單元火災風險。

2)通過歷史火災數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析并結合現(xiàn)場調研踏勘，分析區(qū)域火災致因，更有利于建立適宜研究區(qū)特點的火災風險評估指標體系。本文研究區(qū)的火災起火主要原因為生活用火不慎、吸煙、玩火，這些原因恰與居民消防安全意識較為薄弱密切有關。而結合實地調查情況發(fā)現(xiàn)，居民所居住建筑的耐火等級與居民消防安全意識存在較大的相關性。因此，在指標體系的建立時，創(chuàng)新性地采用建筑耐火等級指標代替?zhèn)鹘y(tǒng)定性表達的居民消防安全意識指標。案例研究顯示，火災風險評估結果與歷史火災統(tǒng)計趨勢相吻合，且評估過程更客觀高效。

3)本文建立的火災風險評估方法，不僅可以定量評估區(qū)域火災風險的空間分布特征，還能識別出城市規(guī)劃用地地塊的耐火等級低、易燃易爆危險源影響區(qū)以及建筑密集的地區(qū)，有利于適應和支撐城市消防規(guī)劃需求，促進消防規(guī)劃落地。首先，消防站布局規(guī)劃根據(jù)區(qū)域火災風險評估確定消防站轄區(qū)面積，高風險地區(qū)可適當加密消防站布局，進一步優(yōu)化城市消防站配置；其次，消防設施配置嚴重不足、抗災能力低的區(qū)域，應優(yōu)先配置消防站，提升消防給水、消防車通道保障水平，提高消防救援保障能力。同時，風險評估中識別出的耐火等級低、易燃易爆危險源影響區(qū)以及建筑密集的地區(qū)，正是消防安全布局的重點地區(qū)，更有利于針對性地提出消防安全措施和規(guī)劃管制措施，降低火災危險性。