楊天翔,官 江,敬 東,姚曉文,劉 旭
(上海復(fù)旦規(guī)劃建筑設(shè)計研究院,上海200433)
基于路網(wǎng)組構(gòu)的臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度評價
——以浙江省溫州市甌飛區(qū)域圍填海規(guī)劃為例*
楊天翔,官 江,敬 東,姚曉文,劉 旭
(上海復(fù)旦規(guī)劃建筑設(shè)計研究院,上海200433)
作為風(fēng)災(zāi)作用的客體和城市的結(jié)構(gòu)要素,城市的路網(wǎng)格局將直接影響臺風(fēng)風(fēng)險度的大小和分布。以溫州甌飛項目的規(guī)劃路網(wǎng)為例,對區(qū)域的臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度進(jìn)行研究:①基于甌飛區(qū)域地形進(jìn)行三個代表風(fēng)向(北風(fēng)、東北風(fēng)、東風(fēng))的計算流體力學(xué)(CFD)模擬,將風(fēng)速平均值作為致災(zāi)因子危險度的依據(jù);②基于規(guī)劃的路網(wǎng)格局,以空間句法理論中的集成度變量預(yù)測區(qū)域未來的經(jīng)濟(jì)和社會活動格局,并以經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生命線工程為線索對基于路網(wǎng)格局的承災(zāi)體易損性進(jìn)行量化;③通過“危險度×易損性”原則分別就三個風(fēng)向得出風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度。文中通過CFD模擬來分析不同風(fēng)向的風(fēng)災(zāi)危險性有助于將危險度模擬和響應(yīng)措施具體化;利用結(jié)合運動經(jīng)濟(jì)體理論的空間句法模型可間接得出區(qū)域路網(wǎng)格局下的易損性分布;將研究區(qū)域劃為特定大小的網(wǎng)格并通過Getis Ord G統(tǒng)計可得出風(fēng)險度指標(biāo)的空間分布特性,并可暗示風(fēng)災(zāi)響應(yīng)措施的有利度。
臺風(fēng);災(zāi)害風(fēng)險度;CFD模擬;易損性;路網(wǎng)組構(gòu);空間句法理論;Getis Ord G空間統(tǒng)計
氣候變暖將導(dǎo)致全球海平面升高,而我國沿岸的上升速度快于全球平均值(IPCC)[1];氣候變暖、海平面上升和局部地面沉降將導(dǎo)致區(qū)域建設(shè)對臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)的敏感性[2]。臺風(fēng)作為一種災(zāi)害性天氣,是風(fēng)災(zāi)中破壞力最大、造成損失最嚴(yán)重的一種[3-5]。我國東南沿海為全球臺風(fēng)最集中地區(qū)之一[6-8],隨著近年沿海地區(qū)城市化加速、人口增長及社會財富集中化,臺風(fēng)災(zāi)害極大加劇了區(qū)域的發(fā)展風(fēng)險[9]。為適應(yīng)新時期下全球和地區(qū)變化趨勢,我國東南沿海城市的規(guī)劃布局需考慮臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)的影響。技術(shù)上,在基于路網(wǎng)格局的風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度研究中,特別在如何量化致災(zāi)因子、承災(zāi)體性質(zhì)等方面,流體力學(xué)模擬、組構(gòu)分析及空間網(wǎng)格化等手段可用來拓寬現(xiàn)有的評價方法和思路。本文將基于甌飛圍填海項目的路網(wǎng)格局對臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)進(jìn)行風(fēng)險度評價。
甌飛區(qū)域位于浙江溫州,是指甌江南口到飛云江北岸之間高程-10 m(85高程,下同)以上,約372.67 km2的淺海及灘涂區(qū)域。本次總體規(guī)劃的重點將包括龍灣二期(約22.9 km2)、丁山三期(約23.9 km2)和甌飛一期(約88.5 km2),合計面積約135.3 km2,影響范圍包括瑞安的北龍、北麂、銅盤山、長大山、鳳凰山、上干山、長拔山、齒頭山,洞頭的霓嶼、大瞿、北策、南策等島嶼,以及瑞安、洞頭、龍灣的沿海灘涂和海域(圖1)。
圖1 甌飛工程的地理位置和范圍(改繪自2011年3月《甌飛一期促淤工程可行性研究報告》)
作為一種擴(kuò)大空間和發(fā)展的方式,圍填海已成為我國沿海地區(qū)拓展城鎮(zhèn)建設(shè)用地的重要方式,甌飛圍填海項目也將為溫州市用地拓展和置換提供重要條件。不同于我國現(xiàn)有的八省市15個圍填海策略,溫州甌飛是我國目前正式獲批的單體規(guī)模最大的農(nóng)業(yè)圍海工程。甌飛區(qū)域的空間利用策略旨在打破我國圍填海建設(shè)用地比重過高的傳統(tǒng),而臺風(fēng)災(zāi)害對區(qū)域的作用和影響方式也是布局規(guī)劃考慮的內(nèi)容之一。
鑒于致災(zāi)因子(危險度)、孕災(zāi)環(huán)境(敏感度)和承災(zāi)體(易損度)是決定災(zāi)害影響程度的三大要件[4,10-11],在風(fēng)險產(chǎn)生鏈中都起正向作用[8],某自然災(zāi)害的風(fēng)險度可用“致災(zāi)因子×孕災(zāi)環(huán)境×承災(zāi)體”計算[1]。限于甌飛項目規(guī)劃內(nèi)容,本文將僅考慮致災(zāi)因子和承災(zāi)體,并將兩者乘積作為評價現(xiàn)有規(guī)劃方案下風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度的依據(jù),孕災(zāi)環(huán)境等因素將作為補(bǔ)償或調(diào)控因子。
為探究各指標(biāo)值的空間分布特性,將規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分并編號,網(wǎng)格大小600 m×600 m參照了避難(救災(zāi))場所的服務(wù)半徑[12-13](圖2)。各網(wǎng)格經(jīng)計算后都被賦以相關(guān)數(shù)值,通過數(shù)值的空間統(tǒng)計分析可揭示其分布性質(zhì),包括樣本平均值及Getis Ord G高低聚類的統(tǒng)計參數(shù)等。
2.1 風(fēng)災(zāi)的致災(zāi)因子分析
致災(zāi)因子危險度主要反映風(fēng)險源本身的危險性程度,通常包括了災(zāi)害種類、活動規(guī)模、強(qiáng)度、頻率、致災(zāi)范圍等。致災(zāi)過程或變化的頻率越大,超常程度越大,災(zāi)害對客體造成的破壞就可能越強(qiáng)烈,危險性也就越高[1]。為此,本文基于局部精度50 m×50 m的數(shù)字地形模型(digital terrain model)對區(qū)域臺風(fēng)的風(fēng)速進(jìn)行探究;采用Ecotect Analysis(Autodesk)的winair4插件(Cardiff大學(xué))進(jìn)行計算流體力學(xué)(CFD)分析,模擬網(wǎng)格也定為600 m×600 m(該尺度下可忽略地表粗糙度的影響[14]);模擬將得到3個絕對標(biāo)高(50 m、100 m和150 m)的風(fēng)速。本文將網(wǎng)格i對應(yīng)風(fēng)速的算術(shù)平均值vi的歸一化結(jié)果:
圖2 規(guī)劃范圍(研究區(qū)域)的網(wǎng)格劃分及編號
作為臺風(fēng)致災(zāi)因子危險度。
考慮到北半球熱帶氣旋在中尺度(600 m×600 m)下的旋轉(zhuǎn)方向,當(dāng)北太平洋生成的臺風(fēng)登陸我國沿海時(臺風(fēng)中心可能按N-WN-W范圍內(nèi)任何方向移動[1]),主要風(fēng)向?qū)⒙湓贓-EN-N區(qū)間內(nèi);登陸后,由于負(fù)渦度平流產(chǎn)生、水汽輸送減弱和起伏地形的摩擦,臺風(fēng)強(qiáng)度(包括風(fēng)速、螺旋度)一般迅速減弱[14-15]。因此,臺風(fēng)對甌飛區(qū)域的最強(qiáng)致災(zāi)風(fēng)向?qū)⑻幱贓-EN-N區(qū)間。另外,鑒于臺風(fēng)作用半徑較大[14],本文為簡化問題忽略由旋轉(zhuǎn)造成的風(fēng)向改變。綜上,本研究擬選取E、EN和N作為衡量致災(zāi)因子危險度的代表性風(fēng)向,臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)的風(fēng)險度討論也將基于這3個風(fēng)向。根據(jù)25.0 m/s風(fēng)速(相當(dāng)于溫州地區(qū)50年一遇的臺風(fēng)風(fēng)速)的模擬結(jié)果如下:對于北風(fēng)向,龍灣二期西側(cè)、丁山三期和甌飛一期西側(cè)將處在風(fēng)影區(qū)內(nèi),而甌飛一期中南部、東部較小島嶼和丁山二期東北半部會受到較大影響;對于東北風(fēng)向,東部若干島嶼、丁山二期、丁山三期和甌飛一期西南半部受影響較大;對于東風(fēng)向,甌飛一期南側(cè)、丁山二期、丁山三期和東部較小島嶼將受較大影響(圖3)。
圖3 由CFD模擬得出的風(fēng)災(zāi)致災(zāi)因子特性
2.2 區(qū)域的承災(zāi)體分析
路網(wǎng)是城市運行和發(fā)展的“脈絡(luò)”,通過路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和形式可反映出城市經(jīng)濟(jì)、社會、交通運輸?shù)裙δ芊植记闆r;而其中的某些指標(biāo)可與承災(zāi)體的易損性(vulnerability)相聯(lián)系。
2.2.1 由路網(wǎng)布局體現(xiàn)易損性信息
作為災(zāi)害產(chǎn)生鏈的一環(huán),承災(zāi)體指標(biāo)旨在反映人和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在災(zāi)害發(fā)生時的敏感程度[16];在各文獻(xiàn)中,區(qū)域的“易損性”可被定義為:在一定社會經(jīng)濟(jì)條件下承災(zāi)體受災(zāi)害(包括潛在損害)影響時可能受到的損失程度,以及對這些壓力和擾動的應(yīng)對、適應(yīng)及恢復(fù)能力[4,10,17]。城市作為一種多承災(zāi)體,其易損性可受多方因素影響,包括人口、職業(yè)、社會保障、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)分布以及生命線工程等[4,18]。
城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生命線工程的空間分布可作為其承災(zāi)能力的兩個側(cè)面。一方面,地均GDP、第三產(chǎn)業(yè)比重、消費水平指數(shù)和經(jīng)濟(jì)密度都影響著城市的經(jīng)濟(jì)易損性[4,16,19]——經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高、地均GDP越大、重要企業(yè)數(shù)越多,經(jīng)濟(jì)易損性就越大[20-21]。因此,某區(qū)域的災(zāi)害易損性與其經(jīng)濟(jì)活動強(qiáng)度、頻次和規(guī)模正相關(guān)。另一方面,交通運輸線等生命線工程可為災(zāi)害狀態(tài)下的生產(chǎn)、生活提供保障[4,22];通達(dá)性越高或人、車流越密集的通道如果被阻斷,致災(zāi)因子對城市災(zāi)害響應(yīng)系統(tǒng)造成的影響就越重要[21-22]。由此,某區(qū)域的災(zāi)害易損性也與道路(生命線)的使用性有關(guān)。而城市承災(zāi)體的上述要素值都可通過路網(wǎng)“組構(gòu)”來揭示。
2.2.2 空間句法理論與運動經(jīng)濟(jì)體
組構(gòu)(configuration)即“輪廓由其各部分或元素配置決定的外形”[23-24],可暗示某種物理結(jié)構(gòu)(空間結(jié)構(gòu)要素)下的功能聯(lián)系,從而為拓展和深化城市形態(tài)研究提供途徑[25]。倫敦大學(xué)巴特雷特學(xué)院(the Bartlett)的Hiller、Hanson等在1970年代末創(chuàng)立的空間句法理論(theory of space syntax)通過符式分割空間及其間的拓補(bǔ)關(guān)系將組構(gòu)進(jìn)行重現(xiàn)和量化[26]。空間句法理論認(rèn)為,城市是社會經(jīng)濟(jì)多重因素長期影響下的空間自組織系統(tǒng),物質(zhì)空間與其內(nèi)在功能在長期耦合和演化中可產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系[27]??臻g句法理論對于進(jìn)一步挖掘城市形態(tài)和結(jié)構(gòu)信息具有重要價值[23]。
空間句法理論認(rèn)為空間的物理結(jié)構(gòu)對社會的影響是以主體活動為媒介的[23],它以人對空間的認(rèn)知和使用行為為紐帶將形態(tài)與功能聯(lián)系起來[24-25],可通過城市網(wǎng)絡(luò)空間的組構(gòu)揭示經(jīng)濟(jì)、社會構(gòu)成[28]。運動經(jīng)濟(jì)體(movement economics)規(guī)律認(rèn)為,城市空間構(gòu)型對運動的決定作用會影響到整個城市的運行和功能分布,而土地利用價值的差異會反過來對人的運動產(chǎn)生增值效應(yīng),使經(jīng)濟(jì)和社會行為的集聚性進(jìn)一步分化(或“運動過程中心化”)[23,26-27,29]。因此,空間句法可有效預(yù)測空間構(gòu)型作用下城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局。另一方面,網(wǎng)絡(luò)空間的組構(gòu)是影響運動流自然分布的根本動力[28],運動是空間構(gòu)型最基本的相關(guān)要素[29];通過組構(gòu)分析能對道路交通流量及某路段在系統(tǒng)中的便捷程度進(jìn)行預(yù)測[23],由此可揭示道路(生命線)的重要性分布。綜上,路網(wǎng)組構(gòu)的分析可間接從某些側(cè)面量化城市的易損性。
2.2.3 易損性指標(biāo)的選取
在句法變量中,集成度(integration)反映了某空間單元(由符式分割決定)與系統(tǒng)中所有其他單元的集聚或離散程度;其值越大,表示該空間將吸納更高的經(jīng)濟(jì)流(經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能)和運動流(生命線功能)。本文在評價基于路網(wǎng)的易損性時將選擇有限拓補(bǔ)半徑(=3)的集成度,采用Axwoman 5.0提供的軸線圖(axialmap)對甌飛項目的規(guī)劃路網(wǎng)進(jìn)行分析。
圖4中,顏色越暖的軸線代表空間單元在附近3步拓補(bǔ)距離內(nèi)將產(chǎn)生更高的吸引力,因而將使片區(qū)具備更高的易損性。為進(jìn)一步量化易損性的空間分布,現(xiàn)根據(jù)致災(zāi)因子的模擬尺度(600 m× 600 m)對規(guī)劃范圍內(nèi)的路網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格分割,然后分別對網(wǎng)格i進(jìn)行如下計算[18,30]:
式中:L int egij代表落在網(wǎng)格內(nèi)第j段軸線的集成度(拓補(bǔ)半徑=3),Aij表示該軸線的長度(m);所得的平均指標(biāo)值(Vi)即為柵格i的易損性指數(shù)。為消除可變空間單元的區(qū)劃效應(yīng)(zoning effect),網(wǎng)格分割分別設(shè)置4個平移序列[31];通過將各序列的Vi值計算結(jié)果分別轉(zhuǎn)化為點要素后疊加,即可用Kriging內(nèi)插法得到基于路網(wǎng)的易損性分布格局(圖5)。
2.3 臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度評價及其結(jié)果
如前所述,本文的臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度將由“RDi×Vi”得出;除了風(fēng)險度值以外,本文還將對風(fēng)險度的空間分布特性進(jìn)行研究,這也是將區(qū)域劃分為網(wǎng)格樣本來研究的目的。全局Getis Ord G高低聚類分析可為度量高值或低值的整體聚類程度提供依據(jù);局部Getis Ord Gi*的冷熱點分析可進(jìn)一步揭示高值或低值要素在空間上發(fā)生集聚的位置——如果具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.1,下同)的正(負(fù))Z得分越高,高(低)值聚類或熱(冷)點就越強(qiáng)烈。本文在利用ARC/INFO進(jìn)行空間統(tǒng)計時,將距離閾值設(shè)為600 m×1.5(由于),局部統(tǒng)計可利用八鄰規(guī)則體現(xiàn)避災(zāi)、救災(zāi)設(shè)施的幾何半徑[12-13]),空間關(guān)系概念選擇距離倒數(shù)。據(jù)此得出的結(jié)果可暗示災(zāi)害響應(yīng)措施的有利度(例如,體現(xiàn)災(zāi)害施救和疏解的難易程度[32]);通過對有顯著統(tǒng)計學(xué)意義的Z值進(jìn)行樣條插值可得出災(zāi)害響應(yīng)的有利度區(qū)劃。
圖4 甌飛區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)的軸線圖集成度格局(拓補(bǔ)半徑 =3)
圖5 通過對甌飛區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)的集成度進(jìn)行柵格指標(biāo)計算得到的承災(zāi)體特性
分別對E、EN和N風(fēng)向的臺風(fēng)致災(zāi)因子與承災(zāi)體易損性指數(shù)耦合后,得到的結(jié)果如下。
(1)當(dāng)臺風(fēng)經(jīng)由東向西的路徑登陸時,北風(fēng)向臺風(fēng)在甌飛一期中部(173、175-176、187-191、206-207、233-234、248-250、265、268-270、283-284、287-288、301-305、317-320、334-335號柵格)、龍灣二期東南側(cè)(116-117號柵格)、丁山三期西端(306、336、351號柵格)將造成較高的風(fēng)險度。由此可見,路網(wǎng)規(guī)劃削弱了北風(fēng)向臺風(fēng)對于丁山二期及甌飛一期東南側(cè)的作用程度(圖6a)。
根據(jù)全局Getis Ord G統(tǒng)計(Z=17.580;P=0.000),北風(fēng)向災(zāi)害風(fēng)險度的高值聚類特征明顯;總體上高值被低值包圍的格局有利于臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)的處理[32]。局部Getis Ord Gi*統(tǒng)計揭示了在該風(fēng)向下,較難進(jìn)行災(zāi)害處置的冷點區(qū)域主要分布在丁山三期東側(cè)至甌飛一期南部(420、437-438、454-455、468-470、484-487、500-503、513-516、525-526號柵格)、東部若干島嶼(491、493、508、535、543-545、550-552、556-557號柵格)以及甌飛一期東北端(14-16、21、95、107-108號柵格)(圖6b)。
圖6 基于路網(wǎng)組構(gòu)的北風(fēng)向臺風(fēng)風(fēng)險度格局研究
(2)當(dāng)臺風(fēng)經(jīng)由東南向西北的路徑登陸時,東北風(fēng)向臺風(fēng)在丁山三期至丁山二期北半部(222、273、286、290-292、306-309、321-323、336-338、351-352、366-367、382-384、397號柵格)將造成較高的風(fēng)險度;在甌飛一期中部、東南側(cè)和龍灣二期西側(cè)造成的風(fēng)險度稍大。由此可見,路網(wǎng)規(guī)劃削弱了東北風(fēng)向臺風(fēng)對于甌飛一期南端的作用程度(圖7a)。
根據(jù)全局Getis Ord G統(tǒng)計(Z=15.612;P=0.000),東北風(fēng)向災(zāi)害風(fēng)險度的高值聚類特征明顯;總體上的熱點格局有利于災(zāi)害處理[32]。局部Getis Ord Gi*統(tǒng)計揭示了該風(fēng)向較難響應(yīng)災(zāi)害的冷點區(qū)域主要分布在甌飛一期東北側(cè)至龍灣二期東北半部(3、4、6-8、9-12、13-18、19-24、27-31、33-34、35-40、42-43、44-50、52-53、55-63、67-74、80-86、92-96、105-109、118-121、132-133號柵格)及東部若干島嶼(474、477、491、493-494、507-509、539-540、542-544、546、548-551、556-557、559-560號柵格)(圖7b)。
圖7 基于路網(wǎng)組構(gòu)的東北風(fēng)向臺風(fēng)風(fēng)險度格局研究
(3)當(dāng)臺風(fēng)經(jīng)由南向北的路徑登陸時,東風(fēng)向臺風(fēng)在丁山三期至丁山二期(161、174、190、212、258-259、273-277、286、290-293、306-310、321-323、336-338、351-356、366-372、382-386、397-399、435、451、478-479、495號柵格)、甌飛一期西端(361、376-378、392-393、404-405、422、441、476號柵格)和中部(248-249、268號柵格)將造成較高的風(fēng)險度。由此可見,路網(wǎng)規(guī)劃削弱了東風(fēng)向臺風(fēng)對甌飛一期南側(cè)的作用程度(圖8a)。
根據(jù)全局Getis Ord G統(tǒng)計(Z=15.578;P=0.000),東風(fēng)向災(zāi)害風(fēng)險度的高值聚類特征明顯;總體上的熱點格局有利于災(zāi)害處理[32]。局部Getis Ord Gi*統(tǒng)計揭示了該風(fēng)向較難響應(yīng)災(zāi)害的冷點區(qū)域主要分布在甌飛一期東北側(cè)至龍灣二期東北半部(6-8、9-12、13-18、19-24、28-31、33-34、37-40、42-43、47、49-50、52-53、60-63、72-75、83-86、93-96、106-109、118-121、132-134號柵格)及東部若干島嶼(474、477、490-491、493-494、507-509、519-521、528-529、531、534-554、556-557、559-560號柵格)(圖8b)。
圖8 基于路網(wǎng)組構(gòu)的東風(fēng)向臺風(fēng)風(fēng)險度格局研究
由三個風(fēng)向風(fēng)險性平均值來看,東風(fēng)向?qū)τ谝?guī)劃范圍的風(fēng)險度最高(平均值為2.606),而北風(fēng)向造成的平均風(fēng)險最低(平均值為2.354)。從全局Getis Ord G統(tǒng)計來看,北風(fēng)向?qū)τ谝?guī)劃范圍風(fēng)險度的高值聚類特征最明顯(有統(tǒng)計學(xué)意義的Z=17.580),而東風(fēng)向風(fēng)險度的高值聚類特征較不明顯(有統(tǒng)計學(xué)意義的Z=15.578)。從總體來看,東風(fēng)向在三個風(fēng)向中應(yīng)具備最高的風(fēng)險響應(yīng)優(yōu)先級;而北風(fēng)向整體上更可能形成低風(fēng)險區(qū)包圍高風(fēng)險區(qū)的救災(zāi)有利格局。從空間異質(zhì)性的角度,以上風(fēng)險度格局(圖6a、7a、8a)的暖色部分應(yīng)加強(qiáng)前期防減災(zāi)對策,如限制超高層的異形建筑物和風(fēng)災(zāi)易損結(jié)構(gòu)物(包括沿路電網(wǎng)、電站),選擇抗風(fēng)性較強(qiáng)的深根樹種作為行道樹等[5,33-35];而局部Getis Ord Gi*統(tǒng)計的Z值格局(圖6b、7b、8b)的冷色部分應(yīng)提高應(yīng)急性防災(zāi)和救災(zāi)(即“災(zāi)害響應(yīng)”)設(shè)施的效率和承載力[21]。
在氣候變化的背景下,“客體”城市應(yīng)對“主體”災(zāi)害的能力是其安全和可持續(xù)發(fā)展的必要條件[10]。從城市規(guī)劃學(xué)的角度,規(guī)劃防災(zāi)強(qiáng)調(diào)與城市空間布局和設(shè)計相關(guān)的防災(zāi)措施。對于風(fēng)災(zāi),人們在理論和技術(shù)手段上還沒有有效的消除辦法,因此只能依靠工程、規(guī)劃和管理方面協(xié)同降低風(fēng)災(zāi)的損失[33,36]。區(qū)域的臺風(fēng)致災(zāi)強(qiáng)度和影響效果可為構(gòu)建順應(yīng)自然的發(fā)展格局提供依據(jù)。根據(jù)城市用地布局所引發(fā)的主客體相互關(guān)系,本文得出的臺風(fēng)風(fēng)險度值及其空間分布對甌飛區(qū)域現(xiàn)階段的防災(zāi)、減災(zāi)和救災(zāi)具有指導(dǎo)意義,也能為進(jìn)一步規(guī)劃采用的調(diào)控和反饋手段提供依據(jù)。另外,本文在基于城市用地布局的風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度評價方面進(jìn)行了一定的有益探索。
強(qiáng)風(fēng)和暴雨是臺風(fēng)致災(zāi)的主要因素[8],大風(fēng)的危險性評估是風(fēng)災(zāi)風(fēng)險研究的重要組成[14];其中,風(fēng)速因素是臺風(fēng)作用于承災(zāi)體并造成破壞的直接驅(qū)動力之一[33]。和臺風(fēng)發(fā)生頻數(shù)、密度等統(tǒng)計指標(biāo)相比,風(fēng)速在衡量風(fēng)災(zāi)危險度方面更直接,國際上也經(jīng)常作為統(tǒng)計指標(biāo)[8-9,14];CFD模擬也可彌補(bǔ)傳統(tǒng)的風(fēng)速統(tǒng)計和觀測方法的不足[15]。而在風(fēng)災(zāi)的防、減災(zāi)措施中,建筑群體要求避忌極大風(fēng)速風(fēng)向[35];較寬街道的走向也要避免和主要致災(zāi)風(fēng)向平行;防風(fēng)林要求防風(fēng)栽植的方位和所針對的風(fēng)向垂直,并以風(fēng)向為據(jù)設(shè)置林帶的寬度和形態(tài)[33-34,37]。因此,基于不同風(fēng)向評估臺風(fēng)的作用效果能使有關(guān)的規(guī)劃措施更有針對性[1]。
對城市規(guī)劃的某個要素或成分而言,易損性研究并非單純尋找一個評價指標(biāo)體系,而是要通過相關(guān)理論和指標(biāo)的關(guān)系找出易損性的形成機(jī)理[10]。作為城市“骨架”,路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和形式與城市功能相互影響;空間句法正是將城市空間抽象成網(wǎng)絡(luò),并基于對城市演變與流的理解來量化這種聯(lián)系[28-29]。在“運動經(jīng)濟(jì)體”中,經(jīng)濟(jì)流、運動流的“集成度”與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生命線工程的集聚度或重要性之間存在著協(xié)同關(guān)系[23,26-27],進(jìn)而有理由決定承災(zāi)體某些易損性指標(biāo)的分布。本文對路網(wǎng)組構(gòu)信息的探究旨在引入新的城市易損性評價思路。
另外,城市災(zāi)害的相關(guān)研究需落實到空間上,應(yīng)將具體致災(zāi)因子和風(fēng)險度的空間異質(zhì)性考慮在內(nèi)[10]。評價值的空間異質(zhì)特性能為針對不同地區(qū)建立響應(yīng)對策提供依據(jù),有利于將有限的人力、物力及財力資源進(jìn)行科學(xué)的管理與調(diào)配[32]。本文將研究區(qū)域進(jìn)行相同大小的網(wǎng)格劃分(而非以區(qū)域為單位)也旨在獲取評價值的空間分布信息;在城市避災(zāi)、救災(zāi)設(shè)施的服務(wù)距離的設(shè)定下,利用全局和局部Getis Ord G統(tǒng)計能揭示災(zāi)害作用程度的冷、熱點格局,并得出在特定幾何尺度下的災(zāi)害響應(yīng)有利度等結(jié)論。
然而,在本研究的過程中也存在一些有待完善之處。例如,承災(zāi)體的易損性值受多種因素的綜合影響,包括自然、政治、社會、經(jīng)濟(jì)、文化以及人的行為態(tài)度等[10]。本研究限于路網(wǎng)格局信息,所得出的易損性指標(biāo)依然是片面的、有待完善的;特別地,限于研究所考察的路網(wǎng)范圍,本文僅考慮了拓補(bǔ)半徑為3的集成度,對空間句法其他變量及其反映的承災(zāi)體特性未做討論。為此,進(jìn)一步研究可對基于路網(wǎng)組構(gòu)的承災(zāi)體指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化、定量、拓展和分類[8,32,38]。又如,臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)的危險性和風(fēng)速值之間盡管存在一定聯(lián)系,但致災(zāi)因子危險性也可受其他附加因子的影響;特別是在臺風(fēng)運動的描述上,本文忽略了由臺風(fēng)旋轉(zhuǎn)造成的風(fēng)速方向的改變。因此,在進(jìn)一步研究中可采取專用的風(fēng)場模型來更精確地預(yù)測臺風(fēng)的致災(zāi)效應(yīng)[9,14-15]。
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Assessment on the Risk Degree of Typhoon Disaster Based on the Spatial Configuration of Road Network——A Case Study on the Planning of Oufei District Reclamation Project in W enzhou,Zhejiang Province
Yang Tianxiang,Guan Jiang,Jing Dong,Yao Xiaowen and Liu Xu
(Urban Planning&Architectural Design Institute of Fudan University,Shanghai200433,China)
As the object ofwind disaster and the structural elements of a city,the patterns of urban road network and its rationality will directly affect the degree and the distribution of typhoon risk.Taking Oufei project in Wenzhou as an example,togetherwith its planned road network,the risk degree of typhoon wind is studied:①incorporated with the terrain of Oufei District,performed a simulation study of computational fluid dynamics(CFD)on typhoon wind,whose direction was set at3 typical aspects(north,northeast and east),to evaluate the hazard degree of disastrous factors by consulting the obtained mean value of wind-velocity;②informed by the planned road patterns of the region,predicted the patterns of its social and economical activities on consulting the general integration index in the space syntax theory,and quantified the supporter vulnerability reflected by economical development and lifeline engineering aspects;③through the evaluation principle of"hazard degree×supporter vulnerability",calculated the risk degree of wind disaster respectively under the above 3 wind directions.The CFD simulation test here specific in wind direction could help tomanifest the disastrous factors and guide amore pointed responsemeasures against disasters;the application of space syntax associated with the principle ofmovement economics could indirectly demonstrate the spatial distribution of city’s vulnerability based on the patterns of local road network;the division of the study area into certain-sized grids and the following Getis Ord G statistics on risk degreeswould indicate their spatial distribution patterns,and provide clues for how easy itwould be to respond against wind hazards.
typhoon;risk degree;CFD simulation;vulnerability;configuration of road network;theory of space syntax;Getis Ord G statistics
X43
A
1000-811X(2014)02-0175-07
10.3969/j.issn.1000-811X.2014.02.033
楊天翔,官江,敬東,等.基于路網(wǎng)組構(gòu)的臺風(fēng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險度評價——以浙江省溫州市甌飛區(qū)域圍填海規(guī)劃為例[J].災(zāi)害學(xué),2014,29(2):175-181.[Yang Tianxiang,Guan Jiang,Jing Dong,et al.Assessmenton the Risk Degree of Typhoon Disaster Based on the Spatial Configuration of Road Network——A Case Study on the Planning of Oufei District Reclamation Project in Wenzhou,Zhejiang Province[J].Journal of Catastrophology,2014,29(2):175-181.]
2013-09-30
2013-11-11
溫州市甌飛區(qū)域概念性規(guī)劃國際征集
楊天翔(1987-),男,浙江慈溪人,碩士,主要從事環(huán)境規(guī)劃、空間決策和城市安全評價等方面的研究.
E-mail:yang20102013@163.com
敬東(1968-),男,四川南充人,博士,教授級高級工程師,注冊規(guī)劃師,注冊建筑師,主要從事城市與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、城市土地利用、城市環(huán)境安全策略等方面的研究.E-mail:tjjd@263.net