超大型城市應(yīng)急物資儲備庫選址研究
——以北京為例

劉晨君 武裝 杜佳琪 付琬舒

引言

隨著城市化進程的加快，城市人口日益集中、密度增大，突發(fā)事件多重疊加給城市安全運行帶來的風(fēng)險和影響越發(fā)明顯。2012 年7 月北京遭遇近百年來最強暴雨及洪澇災(zāi)害，造成160.2 萬人受災(zāi)，經(jīng)濟損失高達116.4 億元；2023 年7 月北京暴雨導(dǎo)致死亡33 人，18 人失蹤，近129 萬人受災(zāi)。超大型城市在遭受突發(fā)自然災(zāi)害的情況時，因救援不力導(dǎo)致的人員傷害、財產(chǎn)損失和經(jīng)濟損失都是非常巨大的。

2022 年2 月應(yīng)急管理部印發(fā)《“十四五”國家應(yīng)急體系規(guī)劃》，明確提出要加強物資實物儲備，完善儲備倉庫布局。2022 年10 月，應(yīng)急管理部發(fā)文提出應(yīng)急物資保障存在短板和不足，應(yīng)急物資儲備結(jié)構(gòu)布局還需優(yōu)化。

現(xiàn)有文獻結(jié)合具體地區(qū)特點、綜合考慮影響因素、選址目標(biāo)定量化、科學(xué)確定選址數(shù)量、合理設(shè)定約束條件和響應(yīng)合理分區(qū)等進行實證研究的則很少。本文針對超大型城市救援儲備庫選址問題，分析了超大型城市自身的特殊性、選址目標(biāo)定量化、約束條件體系化等，構(gòu)建了多層次指標(biāo)評價體系，合理確定城市選址數(shù)量并運用Voronoi 圖進行了響應(yīng)分區(qū)。既統(tǒng)籌考慮了救援儲備基地的建設(shè)成本和運行維護成本，又考慮了應(yīng)急物資儲備系統(tǒng)的整體布局，進而實現(xiàn)了在規(guī)定救援時限內(nèi)綜合應(yīng)急救災(zāi)成本的最小化。

問題提出

（一）基于應(yīng)急物資儲備庫選址的超大型城市的特殊性分析

由于受全球氣候變化影響，北京防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)形勢嚴(yán)峻復(fù)雜。強降雨、冰雪、高溫等極端天氣仍是面臨的主要災(zāi)害，對首都經(jīng)濟社會活動、城市正常運行和生態(tài)環(huán)境等造成嚴(yán)重威脅。城市在各種傳統(tǒng)和新型災(zāi)害面前的暴露度和脆弱性顯著加大，一種災(zāi)害引發(fā)多類型、復(fù)合型災(zāi)害鏈，孤立、局部危害轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)性循環(huán)危害的風(fēng)險不斷加劇。這就要求必須對涉及多領(lǐng)域、多層次綜合管理問題的城市災(zāi)害系統(tǒng)性風(fēng)險管理進行主動、深入的研究，合理規(guī)劃應(yīng)急物資儲備選址，提高應(yīng)急救援力量應(yīng)對全災(zāi)種全鏈條系統(tǒng)性安全風(fēng)險的應(yīng)對和處置能力。

基于應(yīng)急物資儲備庫選址，超大型城市有如下特殊性。

（1）超大型城市轄區(qū)面積相對一般城市較大而相對省級則較小。北京轄區(qū)面積相對一般大中型城市面積很大，如以太原市為例，其共包含6 個區(qū)、3 個縣、1 個縣級市，管轄面積6909 平方千米，僅為北京轄區(qū)面積的42.1%。但相比其他省來說則較小，如相對環(huán)繞北京地區(qū)的河北省來看，河北省總面積18.88 萬平方千米，下轄11 個地級市，共有49個市轄區(qū)、21 個縣級市、97 個縣或自治縣；而北京全市下轄僅16 個區(qū)，總面積1.641 萬平方千米，僅為河北省面積的8.69%。

（2）超大型城市人口較為集中。截至2021 年年末，北京市常住人口2188.6 萬人、人口密度每平方千米1334.51人，分別為太原市的4.06 倍（539.1 萬人）和1.71 倍（780人/km2）。北京人口數(shù)相比較多且主要集中于城區(qū)。可見特大城市無論相比一般省市還是大城市來說，人口更為集中和密集，導(dǎo)致救援需求集中且數(shù)量很難確定。

（3）超大型城市區(qū)域交通特別發(fā)達。北京有2 個國際機場，國家級高速公路8 條，且有通往各區(qū)縣的國道、公路、地鐵和城鐵，相比一般省市城市交通更為發(fā)達。

（4）超大型城市核心區(qū)地價昂貴。以房價為例，北京核心區(qū)的房價基本在10 萬元/平方米以上，地價非常昂貴且北京核心區(qū)基本沒有建設(shè)用地，太原市的房價均價為9500～11000 元/平方米，而北京市周邊即河北省一般區(qū)縣的房價僅為7000～12000 元/平方米。

因此，超大型城市具有的特殊性，決定了其在應(yīng)急物資儲備庫選址的理念、方法或模型等方面都與傳統(tǒng)省市區(qū)域的選址方法不同。

（二）北京市應(yīng)急物資儲備庫布局、建設(shè)現(xiàn)狀與存在問題

《北京市“十四五”時期應(yīng)急管理事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出“要科學(xué)規(guī)劃應(yīng)急物資倉儲分布” “綜合考慮區(qū)域災(zāi)害風(fēng)險、物資需求規(guī)模、交通物流條件等情況，開展應(yīng)急物資倉儲規(guī)劃選址布局，提升應(yīng)急物資儲備庫空間覆蓋能力，確保在儲應(yīng)急物資快速響應(yīng)保障”。

目前，北京市采取新建、改擴建、租賃等方式，因地制宜、統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)籌推進建成以市級應(yīng)急物資儲備庫為核心，區(qū)級應(yīng)急物資儲備庫為支撐，街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）儲備庫（點）為補充的市、區(qū)、街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）三級應(yīng)急物資儲備體系。“十四五”期間規(guī)劃再建1～2 座現(xiàn)代化市級綜合應(yīng)急物資儲備庫，主要用于儲備應(yīng)對處置自然災(zāi)害、事故災(zāi)難等突發(fā)事件所需的一般性應(yīng)急救援及救助保障物資。

基于上述城市特征和建設(shè)現(xiàn)狀，調(diào)查與分析表明，目前北京市應(yīng)急物資儲備庫選址與建設(shè)依然存在以下主要問題。

一是應(yīng)急物資儲備體系規(guī)劃有待完善。北京市雖然已基本建立了以市級應(yīng)急物資儲備庫為主的應(yīng)急物資儲備網(wǎng)絡(luò)體系，但應(yīng)急物資儲備庫的結(jié)構(gòu)體系規(guī)劃仍有待進一步優(yōu)化。若布局規(guī)劃不合理可能會產(chǎn)生應(yīng)急救援響應(yīng)低效、建設(shè)成本過高、缺乏約束等問題。

二是儲備庫應(yīng)急救援水平有待提升。北京市應(yīng)急物資儲備庫存儲物資數(shù)量與品種、救援能力、救援響應(yīng)距離等方面，尚不能滿足快速響應(yīng)災(zāi)害和高效處理各類災(zāi)害性突發(fā)事件的現(xiàn)實需求。

三是物資儲備庫的功能有待提升。北京目前應(yīng)急物資儲備的功能主要防范的是洪澇、消防等單一災(zāi)害與風(fēng)險事件，而強降雨、洪澇、高溫等主要的自然災(zāi)害，在突發(fā)事件應(yīng)對的預(yù)防措施與救援方法的多樣性和有效性方面仍然存在不足。

四是應(yīng)急物資儲備庫網(wǎng)絡(luò)之間缺乏密切協(xié)作。中央級、市級和區(qū)縣級的應(yīng)急儲備庫/中心網(wǎng)之間缺乏密切聯(lián)系與協(xié)作，合作能力有待提升，一旦突發(fā)災(zāi)害和風(fēng)險事件，多個應(yīng)急儲備點、中心間不能高效協(xié)調(diào)應(yīng)對和抵御災(zāi)害。

五是應(yīng)急物資儲備庫缺乏專業(yè)規(guī)劃和運作。通常突發(fā)災(zāi)害或事件的類型和級別往往不同，應(yīng)急救援所需要的物資種類和數(shù)量不同，相應(yīng)儲備庫的功能就不同，儲備物資應(yīng)能科學(xué)歸類和快速調(diào)用。而北京市大多數(shù)物資儲備庫缺乏專業(yè)化的應(yīng)對各類突發(fā)災(zāi)害和事件的能力。

此外，應(yīng)急物資儲備庫選址規(guī)劃缺乏超前布局。在選址問題上，北京缺乏不同級別物資儲備庫的戰(zhàn)略統(tǒng)籌規(guī)劃，缺乏整體布局。應(yīng)急物資儲備庫的選址缺乏完善的體系化建設(shè)規(guī)劃，僅局限于對單個物資儲備庫的建設(shè)與規(guī)劃。而且對區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急物資儲備庫的應(yīng)急響應(yīng)區(qū)域劃分不清?？赡茉斐啥鄠€應(yīng)急點共同參與應(yīng)急救援行動，浪費了大量的救援人力、物力和財力。

評價模型構(gòu)建

鑒于超大型城市的特征、選址目標(biāo)與約束條件等，論文結(jié)合層次分析法對各方案進行指標(biāo)評價，最終得出3 個最優(yōu)選址并進行相應(yīng)分區(qū)。

（一）準(zhǔn)則層影響因素

北京市市級應(yīng)急物資儲備庫選址的目標(biāo)層是優(yōu)化北京市應(yīng)急物資儲備庫選址，而準(zhǔn)則層是確保實現(xiàn)目標(biāo)層的各個影響因素準(zhǔn)則及子準(zhǔn)則。

1.交通設(shè)施因素

交通條件：要確保應(yīng)急救災(zāi)物資在限定時間窗內(nèi)送達城市區(qū)域內(nèi)的任何受災(zāi)需求點，對選址區(qū)域周邊交通方便程度要求很高，如周邊交通道路進出路線數(shù)量、通路質(zhì)量、干線通行數(shù)量、道路通行能力等。因此，最好在核心區(qū)外圍靠近交通樞紐如高速公路路口、機場附近等交通便捷的地方進行布局。

基礎(chǔ)設(shè)施條件：由于儲備物資可能長期保存，因此，物資儲備庫選址應(yīng)要求供水、供電、供氣和通信等基礎(chǔ)硬件設(shè)施能穩(wěn)定運行，能夠始終保障中心日常管理運行的需求。

2.自然環(huán)境因素

自然環(huán)境因素主要考慮超大型城市應(yīng)急物資儲備庫選址的水文地質(zhì)、氣候變化等重要影響因素。通常情況下應(yīng)急物資要在空氣干燥且流通性好的環(huán)境中長期放置。

選址環(huán)境要素：嚴(yán)禁在空氣流通性差、常年積水潮濕、易受洪水侵襲的地區(qū)選址，例如規(guī)避在北京境內(nèi)的永定河、北運河、拒馬河等主要河流的流經(jīng)地區(qū)內(nèi)選址（圖1）。

圖1 2023年7月31日北京市門頭溝地區(qū)積水嚴(yán)重

地形條件：應(yīng)選擇地勢平坦開闊、海拔適中的區(qū)域，并考慮特殊情況下便于直升飛機的起降。北京地區(qū)地勢呈西北較高東南較低態(tài)勢。因此，不適宜在太西、太北的地方建立應(yīng)急物資儲備庫。

3.抗災(zāi)風(fēng)險因素

各區(qū)縣的風(fēng)險系數(shù)可通過以下方式測算獲得：通過數(shù)字化的信息手段，根據(jù)歷史上各區(qū)縣重大災(zāi)害或事故發(fā)生的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，測算突發(fā)災(zāi)害和事故的發(fā)生概率和嚴(yán)重程度，進而評估測算各區(qū)的風(fēng)險度系數(shù)。

抗災(zāi)脆弱性通常與區(qū)域人口總量、人口密度、經(jīng)濟水平、增長潛力、城市基礎(chǔ)建設(shè)水平密切關(guān)聯(lián)。因此，不同災(zāi)害突發(fā)情境下，應(yīng)急物資儲備庫的安全系數(shù)不同，造成儲備物資損壞程度也不同，因此，應(yīng)選擇安全系數(shù)非常高的地區(qū)作為應(yīng)急物資儲備庫地址。

4.社會人口因素

主要考慮各區(qū)縣人口數(shù)量、聚集密度以及臨近核心地區(qū)生產(chǎn)力經(jīng)濟因素。將人口數(shù)量多密度大的區(qū)縣、周邊人口密集區(qū)域，如學(xué)校、商場和居民住宅密集區(qū)等作為物資儲備庫地址篩選的重要條件（圖2）。而且應(yīng)急物資儲備庫的建立更應(yīng)考慮經(jīng)濟實力強或未來發(fā)展?jié)摿Υ蟮牡貐^(qū)。

圖2 北京豐臺區(qū)保障封控居民物資供應(yīng)

此外，選址還要考慮對區(qū)域覆蓋率、儲備庫建設(shè)使用面積和最大可儲存容量等基本問題。

5.經(jīng)濟發(fā)展因素

由于超大型城市核心區(qū)獲取土地的成本以及建設(shè)運營管理成本很高，進而導(dǎo)致救災(zāi)物資采購運輸成本也相對較高。因此，應(yīng)考慮在核心區(qū)外圍邊緣，土地成本、建設(shè)成本及后期運營儲存成本都較低的地區(qū)作為儲備庫選址點。在滿足應(yīng)急救援目標(biāo)和發(fā)揮救災(zāi)物資儲備庫功能的基礎(chǔ)上，考慮儲備庫的建設(shè)運營成本等經(jīng)濟費用，才能凸顯應(yīng)急物資儲備庫的減災(zāi)價值。

（二）方案層數(shù)據(jù)選擇

方案層是按照準(zhǔn)則層的要求，選取北京市適合應(yīng)急物資儲備庫選址的區(qū)域。

1.方案選取

北京市分為東城、西城、朝陽等16 個市轄區(qū)。基于上述準(zhǔn)則層的五個影響因素，排除無效數(shù)據(jù)以及噪聲數(shù)據(jù)。考慮應(yīng)急物資儲備庫應(yīng)在城市核心區(qū)的邊緣地帶選址，以便在超大型城市突發(fā)災(zāi)害或事故時可以迅速響應(yīng)。經(jīng)過實地調(diào)研和數(shù)據(jù)收集、整理和分析并結(jié)合相關(guān)政策，最終選定昌平區(qū)、懷柔區(qū)、順義區(qū)、大興區(qū)、房山區(qū)、門頭溝區(qū)6 個區(qū)為北京市市級應(yīng)急物資儲備庫備選選址區(qū)域。

2.儲備庫選址數(shù)量

通過專家調(diào)研與論證，最終確定北京市市級應(yīng)急救災(zāi)物資儲備庫的數(shù)量為3 個。

（三）構(gòu)建應(yīng)急選址數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型

1.參數(shù)定義

為更好地使用數(shù)學(xué)分析模型，將現(xiàn)實選址問題用AHP 模型數(shù)學(xué)參數(shù)表示。其中，U 表示選址的目標(biāo)層、B 表示準(zhǔn)則層、C 表示方案層。選址模型準(zhǔn)則層的因素表示如下：交通設(shè)施因素B1、自然環(huán)境因素B2、抗災(zāi)風(fēng)險因素B3、社會人口因素B4、經(jīng)濟發(fā)展因素B5。方案層如下：昌平區(qū)C1、懷柔區(qū)C2、順義區(qū)C3、大興區(qū)C4、房山區(qū)C5、門頭溝區(qū)C6（圖3）。

圖3 多層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

2.建立AHP 模型

運用層次分析法（AHP）數(shù)學(xué)模型并用相關(guān)算法優(yōu)選北京市市級應(yīng)急物資儲備庫建設(shè)區(qū)域，通過整合上述目標(biāo)、影響因素及各區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，模型的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層?？梢赃\用模糊綜合評判理論及方法將定性影響因素定量化，直接得到重要性的評價分數(shù)值；再運用層次分析法相關(guān)理論將復(fù)雜決策問題分解轉(zhuǎn)化為若干簡單的下層次因素，進而比較和計算各因素間的重要關(guān)系得出不同方案的權(quán)重值，將權(quán)重數(shù)值按大小排序得出各方案優(yōu)劣的次序。

3.構(gòu)建判斷數(shù)列矩陣

為得到同層同級任意兩因素間比較后的重要性合理量化值，并且確保重要性排序的判斷結(jié)果更加準(zhǔn)確，我們使用9類比較尺度。通過采集相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合專家調(diào)查意見和相關(guān)數(shù)據(jù)分析，得到基于相對目標(biāo)層重要性的準(zhǔn)則層B 的成對比較結(jié)果。

4.AHP 模型求解

首先，根據(jù)數(shù)學(xué)公式AW=λmax·W，計算求出判斷矩陣A的最大特征根λmax的值及相應(yīng)的特征向量W。其次，計算判斷對比的一致性指標(biāo)，對判斷矩陣進行一致性檢驗。當(dāng)隨機一致性比率CR＜0.10 時，說明模型層次分析得出的權(quán)重系數(shù)分配合理，即重要性排序結(jié)果有滿意的一致性。否則，重新評估判斷矩陣中元素的取值，直到通過模型的一致性檢驗。最后，對得出的6 個層次組合權(quán)向量進行排序，最終得到北京市最佳應(yīng)急中心的選址區(qū)域的排序。具體見表1。

表1 權(quán)重、組合權(quán)重層次總排序

5.AHP 模型選址合理性分析

由表 1 中AHP 的計算結(jié)果可以得出，昌平區(qū)的組合權(quán)重值排名第一，即昌平區(qū)為北京市市級應(yīng)急物資儲備庫選址最佳區(qū)位。昌平區(qū)南邊毗鄰海淀、朝陽，離核心區(qū)東城、西城很近，東北毗鄰順義和懷柔，轄區(qū)內(nèi)有多條高速、鐵路，京張高鐵智能動車組經(jīng)過北京昌平站。由于層次分析法每次只能從原有方案組中選出一個最優(yōu)方案。因此，對去掉昌平區(qū)后剩余的5 個區(qū)，重復(fù)AHP 模型法的步驟進行第二輪優(yōu)選，結(jié)果組合權(quán)重值排名第一的是大興區(qū)；同理，第三輪優(yōu)選是門頭溝區(qū)。這里不再贅述。

三個區(qū)（靠近核心區(qū)的部分）地勢相對平坦且環(huán)抱首都功能核心區(qū)（東城、西城）、城市功能拓展區(qū)（朝陽、海淀、豐臺和石景山區(qū)），便于應(yīng)急救災(zāi)物資低成本儲存和快速救援運送。因此，選擇在昌平區(qū)、大興區(qū)和門頭溝區(qū)三個備選區(qū)域中建立應(yīng)急物資儲備庫，這樣確保在總體上符合救援及時敏捷性、經(jīng)濟高效性等方面的要求。

Voronoi 圖與北京儲備庫救援響應(yīng)分區(qū)

Voronoi 圖是相對平面n個離散點而言，它把平面分為幾個不重合的區(qū)，每一個區(qū)包括一個點，該點所在的區(qū)是到該點距離最近點的集合。

應(yīng)急資源儲備庫責(zé)任分區(qū)問題與V 圖的劃分本質(zhì)一樣。若把V 圖應(yīng)用在應(yīng)急救援資源儲備選址中：一是能夠從宏觀層面整體上對區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)急資源儲備選址布局下的應(yīng)急救援范圍與救援分區(qū)空間結(jié)構(gòu)進行科學(xué)優(yōu)化，為降低應(yīng)急物資儲備庫的救援減災(zāi)成本提供基礎(chǔ)保障；二是當(dāng)區(qū)域內(nèi)突發(fā)災(zāi)害出現(xiàn)某受災(zāi)需求點時，能夠快速實現(xiàn)對該受災(zāi)點最近的救援物資儲備庫的選擇與啟動，有助于災(zāi)害初期應(yīng)急救援物資調(diào)度的快速決策。

通過上述在昌平、大興和門頭溝三個區(qū)建立市級應(yīng)急物資儲備庫點位的分析，得到如圖4 所示的北京市市級應(yīng)急救援響應(yīng)分區(qū)Voronoi 圖。在實際分區(qū)時，還應(yīng)將3 個市級選址的具體位置和救援物資配給結(jié)合起來考慮。

圖4 北京市應(yīng)急物資中心響應(yīng)分區(qū)圖

結(jié)語

面對突發(fā)事件的影響，超大型城市規(guī)劃建設(shè)物資儲備庫勢在必行。本文對于解決超大型城市多個應(yīng)急物資儲備庫的選址與響應(yīng)分區(qū)的實際問題具有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)與借鑒意義，但仍有不足，如分析因素不全面，僅針對共性因素而未能針對不同超大型城市個性因素進行分析；此外，本文對所收集到的部分定性數(shù)據(jù)進行了一定的主觀評估，因此，準(zhǔn)確度有一定的不足。今后可以采取專家組、群體判斷的方法來克服這個缺點和不足。

未來北京應(yīng)積極推進應(yīng)急物資統(tǒng)一存放、統(tǒng)一管理，提高市級綜合應(yīng)急物資儲備庫的支撐保障能力，并實現(xiàn)與河北省東北部、天津市北部區(qū)域的應(yīng)急物資保障協(xié)同，形成以市級綜合性應(yīng)急物資儲備中心庫為核心，市各專項應(yīng)急物資儲備庫為支撐，區(qū)級綜合性和專項應(yīng)急物資庫為補充的應(yīng)急物資分布格局。