蘇建鋒 張慶斌

1）中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心，天津 300180 2）中晉環(huán)境科技有限公司，山西 030002

引言

地震應(yīng)急避難場(chǎng)所是政府和社會(huì)為應(yīng)對(duì)地震等突發(fā)公共事件，經(jīng)規(guī)劃和建設(shè)的具有應(yīng)急避難和緊急疏散功能的安全場(chǎng)所，在提高城市綜合防災(zāi)能力、減輕震災(zāi)損失、保障城市安全等方面發(fā)揮著重要作用。目前，我國(guó)大多數(shù)城市出臺(tái)了防震減災(zāi)法律法規(guī)和地震應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并建成多個(gè)符合自身城市特點(diǎn)的地震應(yīng)急避難場(chǎng)所?；凇捌綖?zāi)結(jié)合”原則，我國(guó)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所大多選擇公園、綠地、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)館和學(xué)校操場(chǎng)等現(xiàn)有空間作為場(chǎng)地，進(jìn)行相應(yīng)配套設(shè)施建設(shè)（楊爽等，2013；郭興利等，2017）。依托這些場(chǎng)地建設(shè)的避難場(chǎng)所可能存在規(guī)劃布局與建設(shè)安全性不合理等問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，以檢驗(yàn)其布局的合理性及避震疏散服務(wù)能力，了解城市應(yīng)急避難現(xiàn)狀，提高城市應(yīng)急避難場(chǎng)所的防震減災(zāi)能力，為城市應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃布局及合理性提供決策參考。

城市地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)是需解決多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的復(fù)雜決策問(wèn)題。在有限資料的情況下，利用多個(gè)評(píng)估準(zhǔn)則和指標(biāo)數(shù)據(jù)評(píng)估各避難場(chǎng)所的適宜程度，進(jìn)而得出合理建議，供政府及相關(guān)部門(mén)決策參考。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)理論研究和實(shí)踐工作取得了一定成果，適宜性評(píng)價(jià)方法也在不斷改進(jìn)和完善中，選擇合適的評(píng)價(jià)方法對(duì)適宜性評(píng)價(jià)成果的科學(xué)性、合理性至關(guān)重要。目前專家學(xué)者提出的避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)方法主要包括以下幾種：（1）層次分析法，如熊焰等（2014）利用層次分析法，構(gòu)建了應(yīng)急避難場(chǎng)所減災(zāi)能力評(píng)價(jià)體系，并以北京市朝陽(yáng)區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所為例進(jìn)行應(yīng)用評(píng)價(jià)；（2）灰色關(guān)聯(lián)法，如周玉科等（2018）基于安全性、可達(dá)性、有效性原則，建立了適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)，并采用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)福州市應(yīng)急避難場(chǎng)所在不同地震烈度下的適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了良好的效果；（3）基于加權(quán)Voronoi 圖法，如王女英（2017）采用加權(quán)Voronoi 圖法測(cè)算應(yīng)急避難場(chǎng)所空間可達(dá)性，并劃分其服務(wù)區(qū)范圍，該研究方法在沈陽(yáng)市得到了應(yīng)用評(píng)估；（4）2SFCA 模型法，如葉明武等（2008）采用2SFCA 模型法，以上海市中心城區(qū)公園為例，研究其應(yīng)急避難服務(wù)與城市居民避難需求之間的平衡關(guān)系，并給出研究成果和建議。這些評(píng)價(jià)方法及采用的模型雖不相同，但通過(guò)對(duì)應(yīng)急避難場(chǎng)所評(píng)價(jià)指標(biāo)定性或定量的解析研究及相應(yīng)的案例實(shí)證，已驗(yàn)證了其可行性和科學(xué)性。

基于上述研究，本文以天津市中心城區(qū)為例，通過(guò)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)研成果，從有效性、可達(dá)性、安全性3 個(gè)方面構(gòu)建了適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值權(quán)重結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析模型和GIS 空間分析，對(duì)天津市中心城區(qū)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，就應(yīng)急避難場(chǎng)所空間分布的合理性給出建議，用于指導(dǎo)城市應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃建設(shè)及應(yīng)急管理。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

評(píng)價(jià)指標(biāo)選取是衡量城市地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性的主要依據(jù)，直接影響評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性和評(píng)價(jià)結(jié)果。由于指標(biāo)本身特性，不同指標(biāo)對(duì)避難場(chǎng)所適宜性的影響不同。呈正相關(guān)的指標(biāo)，其評(píng)估值越高，避難場(chǎng)所適宜性越好；呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)，其評(píng)估值越低，避難場(chǎng)所適宜性越好（周玉科等，2018；張佳瑜等，2019；宋英華等，2019）。因此綜合國(guó)內(nèi)外防震避難研究成果及《地震應(yīng)急避難場(chǎng)所場(chǎng)址及配套設(shè)施》（GB 21734?2008）（中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等，2008）和相關(guān)文件要求，本文從有效性、可達(dá)性、安全性3 個(gè)方面選取可容納人數(shù)、距醫(yī)療機(jī)構(gòu)距離、活斷層距離等10 個(gè)指標(biāo)構(gòu)建城市地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system

（1）有效性指發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)避難場(chǎng)所供給能力的強(qiáng)弱。避難場(chǎng)所出入口個(gè)數(shù)越多，災(zāi)時(shí)越能快速地將居民疏散到場(chǎng)所內(nèi)進(jìn)行避難；避難場(chǎng)所可容納人數(shù)、有效面積比越高，則避難場(chǎng)所開(kāi)放空間越大，供給能力越強(qiáng)，有效性越好。

（2）可達(dá)性指避難場(chǎng)所與居民點(diǎn)及各服務(wù)設(shè)施點(diǎn)互相通達(dá)的難易程度。與醫(yī)療機(jī)構(gòu)、消防據(jù)點(diǎn)、公安機(jī)關(guān)等服務(wù)設(shè)施距離越近，災(zāi)時(shí)救援效率越高。根據(jù)道路等級(jí)對(duì)避難場(chǎng)所周邊疏散道路進(jìn)行賦值，道路等級(jí)越高，居民到達(dá)避難場(chǎng)所時(shí)間越短，則評(píng)分越高，可達(dá)性越好。

（3）安全性指避難場(chǎng)所本身及周邊環(huán)境在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)受到次生災(zāi)害的影響最小、危險(xiǎn)性最低，以有效保護(hù)有避難需求的居民不受到二次傷害。與活斷層、重大危險(xiǎn)源和周邊建筑物這些隱患點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，建筑物高度越低，危險(xiǎn)系數(shù)越低，安全性越好?；顢鄬又负：訑嗔褞?，重大危險(xiǎn)源指城區(qū)廣泛分布的加油站，周邊建筑物指避難場(chǎng)所周邊200 m 以內(nèi)的建筑物。

GIS 空間分析方法在應(yīng)急避難場(chǎng)所評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算分析等方面起著非常重要的作用。GIS 技術(shù)可對(duì)收集到的不同數(shù)據(jù)要素進(jìn)行配準(zhǔn)、整合，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)；GIS 網(wǎng)絡(luò)分析法最佳路徑搜尋技術(shù)可獲得救援服務(wù)設(shè)施與避難場(chǎng)所的最短距離數(shù)據(jù)；GIS 服務(wù)區(qū)范圍技術(shù)可獲得避難場(chǎng)所服務(wù)范圍分布情況；GIS 緩沖區(qū)分析法可以獲得重大危險(xiǎn)源危險(xiǎn)程度范圍等（蘇建鋒等，2017；魏本勇等，2019；姜連艷，2019）。

2 適宜性評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

熵值權(quán)重法是以指標(biāo)熵值計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重算法，數(shù)值差異越大其權(quán)重越重，在指標(biāo)體系中的重要性越大?；疑P(guān)聯(lián)分析法是多目標(biāo)決策分析過(guò)程，能夠給出各避難場(chǎng)所之間關(guān)聯(lián)程度，是經(jīng)典的評(píng)價(jià)分析方法（熊焰等，2014；杜亞男等，2020）。本文采用熵值權(quán)重與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的模型對(duì)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，根據(jù)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序，得出各避難場(chǎng)所適宜性優(yōu)劣情況和評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)步驟如下：

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)處理

首先確定參考序列，列出各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)序列為Xi={Xi(k)|k=1,2,3,···,n}(i=1,2,3,···,m)（m為應(yīng)急避難場(chǎng)所個(gè)數(shù)），從各評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性中選擇最優(yōu)值確定為參考序列X0。由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)量綱不同，需要對(duì)初始指標(biāo)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行無(wú)量綱化處理，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)性質(zhì)，數(shù)據(jù)處理形式可分為上限效果測(cè)度和下限效果測(cè)度，其中正向指標(biāo)可用上限效果測(cè)度：

負(fù)向指標(biāo)可用下限效果測(cè)度：

式中，rij為第i個(gè)避難場(chǎng)所第j個(gè)指標(biāo)屬性值，由式（1）、（2）可生成灰色序列表。

（2）熵值權(quán)重Wj的計(jì)算

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 研究區(qū)概況

天津市地處華北平原東北部，東臨渤海、北依燕山，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市人口稠密，是中國(guó)北方最大的沿海開(kāi)放城市、環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)中心和國(guó)際性綜合交通樞紐，素有“河海要沖”和“畿輔門(mén)戶”之稱，是京津冀一體化中重要的一級(jí)。天津市地處華北地震帶和高烈度區(qū)，轄區(qū)活斷層分布復(fù)雜，其中海河斷裂帶直接穿過(guò)中心城區(qū)，地震災(zāi)害威脅較嚴(yán)重。

中心城區(qū)是天津市核心地帶和發(fā)祥地，下轄6 個(gè)區(qū)，面積約173 km2，常住人口密度高達(dá)25 104 人/km2，是全市人口分布最密集的地區(qū)，人口和規(guī)模的空前膨脹給城市應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件的能力帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，而應(yīng)急避難場(chǎng)所將成為保障城市安全和防震減災(zāi)的重要設(shè)施。天津市作為首都圈地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，非常重視應(yīng)急避難場(chǎng)所的建設(shè)。天津市中心城區(qū)已建成配套設(shè)施并投入使用的應(yīng)急避難場(chǎng)所共12 處，總避難面積約350.1 萬(wàn)m2，避難人口約68.5 萬(wàn)（劉瑞瑞等，2015），具體情況如表2 所示。

表2 天津市中心城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所基本信息Table 2 Basic information table of emergency sheltersof the central city ofTianjin

3.2 適宜性評(píng)價(jià)分析

本文對(duì)天津市中心城區(qū)12 處應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)模型中的指標(biāo)權(quán)重可衡量該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響程度，可為應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。將收集到的天津市中心城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理與計(jì)算，可獲得各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)序列（表3），根據(jù)指標(biāo)的最優(yōu)值確定參考序列，運(yùn)用式（1）、（2）、（3）對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與計(jì)算，得到的指標(biāo)權(quán)重結(jié)果如表4 所示；運(yùn)用式（4）、（5）計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)并與熵值權(quán)重進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果（表5），并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

表3 天津市中心城區(qū)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)Table 3 The index data of earthquake emergency shelter suitability evaluation of the central city of Tianjin

表5 天津市中心城區(qū)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 The earthquake emergency shelter suitability assessment of the central city of Tianjin

由表4 可知避難場(chǎng)所的可容納人數(shù)對(duì)避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果貢獻(xiàn)最大，其次為活斷層距離、重大危險(xiǎn)源距離、醫(yī)療機(jī)構(gòu)距離、公安機(jī)關(guān)距離，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)在適宜性評(píng)價(jià)中的重要程度較大。

表4 指標(biāo)權(quán)重結(jié)果Table 4 Index weight value

根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Ri分布情況，結(jié)合相關(guān)學(xué)者研究成果經(jīng)驗(yàn)，適宜性評(píng)價(jià)成果等級(jí)劃分為：適宜（Ri≥0.55）、較適宜（0.50≤Ri＜0.55）、較不適宜（Ri＜0.50）。

水上公園和北寧公園屬于適宜等級(jí)，這類應(yīng)急避難場(chǎng)所有效性、可達(dá)性和安全性整體較好，空間位置合理，避難空間較大，可容納人數(shù)和交通通達(dá)度較高，且接近公共救援服務(wù)設(shè)施，災(zāi)后能盡快開(kāi)展應(yīng)急救援工作；中心公園、睦南公園、河?xùn)|公園、中山門(mén)公園、王串場(chǎng)公園和紅橋公園屬于較適宜等級(jí)，這類應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性較好，空間位置相對(duì)合理，但避難空間較小，可容納人數(shù)較少；銀河廣場(chǎng)、人民公園、長(zhǎng)虹公園和西沽公園屬于較不適宜等級(jí)，這類應(yīng)急避難場(chǎng)所共同點(diǎn)是安全性較差，距活斷層和危險(xiǎn)源距離較近，部分地區(qū)距醫(yī)療機(jī)構(gòu)、消防據(jù)點(diǎn)、公安關(guān)也相對(duì)較遠(yuǎn)。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，天津市中心城區(qū)現(xiàn)有12 處地震應(yīng)急避難場(chǎng)所中有2 處達(dá)到了適宜等級(jí)，6 處達(dá)到了較適宜等級(jí)，其他4 處均為較不適宜等級(jí)，地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性等級(jí)分布如圖1 所示。天津市中心城區(qū)大部分應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性較好，應(yīng)急避難場(chǎng)所可容納人數(shù)較少，可達(dá)性和安全性較差是導(dǎo)致部分應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性水平偏低的主要原因。

本文運(yùn)用GIS 技術(shù)緩沖區(qū)分析法結(jié)合城區(qū)人口密度分布情況，對(duì)天津市中心城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所分布情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明中心城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所分布較集中，雖然每個(gè)行政區(qū)均分布2 個(gè)應(yīng)急避難場(chǎng)所，但避難場(chǎng)所服務(wù)范圍覆蓋率與場(chǎng)所周邊居民避震疏散需求量相比仍有較大差距。由圖1 可知城區(qū)中部和東南部是避難場(chǎng)所服務(wù)范圍缺口面積較大的區(qū)域，而城區(qū)中南部避難場(chǎng)所服務(wù)重疊率偏高，不利于避難場(chǎng)所的高效率利用，加上城區(qū)人口高度集中，常住人口密度高達(dá)25 104 人/km2，使得實(shí)際人均有效避難面積嚴(yán)重偏低，僅0.81 m2，遠(yuǎn)低于國(guó)家最低標(biāo)準(zhǔn)1.5 m2。結(jié)合適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于避難場(chǎng)所可容納人數(shù)的限制及應(yīng)急管理信息化建設(shè)的滯后，導(dǎo)致城市居民的實(shí)際避難需求仍得不到滿足且有較大差距。因此，應(yīng)急避難場(chǎng)所可容納人數(shù)亟需提高，重點(diǎn)是提高應(yīng)急避難場(chǎng)所的數(shù)量供給和適宜性，加強(qiáng)應(yīng)急避難場(chǎng)所空間布局與居民避震疏散需求的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，促進(jìn)應(yīng)急管理業(yè)務(wù)信息化、現(xiàn)代化，以滿足城市居民對(duì)緊急疏散空間的迫切需求，從而增強(qiáng)城市整體防災(zāi)減災(zāi)能力，這對(duì)促進(jìn)防震減災(zāi)業(yè)務(wù)信息化、現(xiàn)代化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 天津中心城區(qū)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜性分布圖Fig. 1 Suitability distribution ofthe earthquake emergency shelter in the central city of Tianjin

4 結(jié)論

城市地震應(yīng)急避難場(chǎng)所是保障城市安全的重要公共服務(wù)設(shè)施，對(duì)其適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)是城市防震減災(zāi)體系的重要組成部分。本文基于GIS 空間分析技術(shù)，從有效性、可達(dá)性和安全性3 個(gè)方面構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用熵值權(quán)重與灰色關(guān)聯(lián)分析法相結(jié)合的評(píng)價(jià)模型對(duì)天津市中心城區(qū)現(xiàn)有12 處地震應(yīng)急避難場(chǎng)所進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果給出了天津市中心城區(qū)地震應(yīng)急避難場(chǎng)所適宜程度及應(yīng)急避難場(chǎng)所的綜合情況和應(yīng)急避難能力現(xiàn)狀，有利于提高城市應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃建設(shè)的合理性和應(yīng)急管理水平，更好地發(fā)揮應(yīng)急避難服務(wù)功能，更好地服務(wù)人民。