城市避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)體系研究
--以上海市區(qū)為例

李曉萍, 陸佳鋆, 胡青蜜

(江蘇科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

改革開(kāi)放的偉大抉擇開(kāi)啟了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史新時(shí)期,大量人口涌入城市,資源和財(cái)富快速集中,城市內(nèi)新老建筑并存,大型基礎(chǔ)設(shè)施日益增加,生態(tài)空間遭到擠壓,整體呈現(xiàn)密集、復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì)。因此,地震作為一種破壞性大、不可預(yù)測(cè)的突發(fā)性災(zāi)害,將使得城市的災(zāi)害演化和社會(huì)影響變得更加復(fù)雜。而且,我國(guó)城市抵御災(zāi)害的能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度,大城市一旦遭到重大災(zāi)害侵襲,極易喪失城市功能,造成重大的損失。2008年汶川地震波及成都市,導(dǎo)致中心城區(qū)廣場(chǎng)、綠地人滿為患以及街道交通癱瘓,由此可見(jiàn)當(dāng)時(shí)成都市區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所資源供需不平衡的問(wèn)題。當(dāng)城市面臨的不確定性因素日益增加,學(xué)者們開(kāi)始探索如何在災(zāi)害中減少損失,城市韌性研究逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。

韌性理論最早于1973年被生態(tài)學(xué)家霍林應(yīng)用于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。如今,韌性概念以其所具有的動(dòng)態(tài)性、共同進(jìn)化以及“彈向更好的狀態(tài)”等特征,被廣泛應(yīng)用于生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、應(yīng)急管理和可持續(xù)發(fā)展等不同領(lǐng)域的研究中。Godschalk[1]最先深入研究韌性概念,揭示韌性的關(guān)鍵原則并將其應(yīng)用于城市的規(guī)劃管理,來(lái)制定城市減災(zāi)的最佳實(shí)踐;Bruneau等[2]首次提出一個(gè)概念框架來(lái)定義社區(qū)的抗震韌性及其定量測(cè)量;彭翀等[3]梳理了社區(qū)韌性概念,闡述了社區(qū)韌性評(píng)估體系,對(duì)國(guó)外社區(qū)韌性的理論與實(shí)踐進(jìn)行了述評(píng);魯鈺雯等[4]結(jié)合荷蘭空間規(guī)劃實(shí)踐,提出在空間規(guī)劃中引入“韌性理念”,為協(xié)調(diào)城市發(fā)展目標(biāo)和城市安全底線提供了新視角;葛雪等[5]構(gòu)建一套物流供應(yīng)鏈韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并采用Fuzzy-TOPSIS方法,從供應(yīng)鏈的角度對(duì)韌性增強(qiáng)策略進(jìn)行優(yōu)先排序。然而,上述研究多集中于城市韌性、社區(qū)韌性和供應(yīng)鏈韌性等方面,未涉及應(yīng)急避難場(chǎng)所韌性的探討。

應(yīng)急避難場(chǎng)所是在遇到突發(fā)災(zāi)害事件時(shí)作為災(zāi)后應(yīng)急避難的具有救援、安置和醫(yī)療保障等功能的安全場(chǎng)所,是有效保障災(zāi)民生命安全,提高城市綜合防災(zāi)能力、減輕災(zāi)害影響的重要公共服務(wù)設(shè)施[6]。關(guān)于應(yīng)急避難場(chǎng)所的研究主要是評(píng)價(jià)和優(yōu)化兩類,其中評(píng)價(jià)研究又包含了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法。2005年,馬亞杰等[7]首次闡述了避難場(chǎng)所安全評(píng)價(jià)的必要性,并提出安全評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容。同年,吳宗之等[8]最早采用層次分析法,并基于模糊集值統(tǒng)計(jì)理論,從規(guī)劃設(shè)計(jì)、硬件設(shè)施和軟件環(huán)境三方面來(lái)評(píng)價(jià)城市避難場(chǎng)所應(yīng)急適應(yīng)能力。該方法非常適合指標(biāo)體系中有定性指標(biāo)且模糊性較強(qiáng)的管理和資源規(guī)劃的綜合評(píng)價(jià)。隨著研究發(fā)展,學(xué)者們逐漸豐富了評(píng)價(jià)內(nèi)涵,考慮從安全性、有效性、可達(dá)性等層面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系,并運(yùn)用層次分析法、熵權(quán)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)等方法對(duì)城市避難場(chǎng)所的適宜性評(píng)價(jià)做了很多實(shí)例研究[9-11]。蘇建鋒等[12]用熵值權(quán)重和灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的評(píng)價(jià)模型,以及GIS空間分析對(duì)避難場(chǎng)所適宜性進(jìn)行評(píng)估。周愛(ài)華等[13]應(yīng)用2SFCA計(jì)算北京應(yīng)急避難場(chǎng)所的可達(dá)性和擁擠度,并結(jié)合相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)了避難場(chǎng)所的布局合理性。此外,也有少部分學(xué)者應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法[14]和投影尋蹤法[15]對(duì)避難場(chǎng)所進(jìn)行評(píng)價(jià)。雖然以上關(guān)于避難場(chǎng)所評(píng)價(jià)的研究已經(jīng)較為豐富,但如今的防震減災(zāi)理念正在由單一的抗震安全向地震功能損失和功能恢復(fù)的抗震韌性思想轉(zhuǎn)變。由于大型城市內(nèi)新老建筑參差錯(cuò)落、公共設(shè)施落后以及人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在面對(duì)不確定性災(zāi)害時(shí)容易產(chǎn)生“漣漪效應(yīng)”,因此更加需要考慮避難場(chǎng)所系統(tǒng)的韌性設(shè)計(jì)。

參考學(xué)者們使用過(guò)的評(píng)價(jià)方法,并考慮到避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)有一定的模糊性和隨機(jī)性,所以準(zhǔn)確地定量描述一些指標(biāo)比較困難,而模糊層次分析法(FAHP)考慮到人的判斷模糊性,使評(píng)價(jià)描述更加符合實(shí)際。因此,本文應(yīng)用模糊層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重,再通過(guò)正態(tài)云模型計(jì)算得到避難場(chǎng)所的韌性等級(jí)。

韌性理論的發(fā)展為應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)管理提供了新的視角。為了定義應(yīng)急避難場(chǎng)所韌性,本文參考了其他領(lǐng)域關(guān)于韌性的研究。滕五曉等[16]總結(jié)主流視野下的韌性城市是指“在外界干擾下能夠采取靈活的應(yīng)對(duì)措施,保存自己,保持發(fā)展的活力,吸引資源集聚,通過(guò)社會(huì)系統(tǒng)的自組織學(xué)習(xí),避免潛在損失,應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和變化”。Ostadtaghizadeh等[17]將社區(qū)抗災(zāi)韌性定義為“一個(gè)社區(qū)通過(guò)綜合、全面、參與式的、積極的方式與共存、應(yīng)對(duì)和管理災(zāi)害的能力”。此外,從可行性角度出發(fā),將社區(qū)抗災(zāi)韌性延伸為“社區(qū)在沒(méi)有損害的情況下吸收危險(xiǎn)的水平,社區(qū)中仍然活躍的主要行動(dòng)水平,以及社區(qū)需要恢復(fù)正常狀況的時(shí)間”。Kamalahmadi等[18]定義供應(yīng)鏈韌性為“供應(yīng)鏈用來(lái)降低面臨突然干擾的適應(yīng)能力,通過(guò)保持對(duì)結(jié)構(gòu)和功能的控制來(lái)抵抗干擾的擴(kuò)散,并通過(guò)立即有效的反應(yīng)計(jì)劃進(jìn)行恢復(fù)和響應(yīng),從而超越干擾并使供應(yīng)鏈恢復(fù)到穩(wěn)健的運(yùn)行狀態(tài)”。在設(shè)計(jì)人道主義供應(yīng)鏈中,Noham等[19]提出韌性被認(rèn)為是克服意外事件并在中斷后成功恢復(fù),而不是在事件實(shí)際發(fā)生前緩解的能力。

綜上,本文從韌性視角出發(fā),歸納了城市應(yīng)急避難場(chǎng)所的韌性內(nèi)涵,并篩選適用于避難場(chǎng)所的韌性特征,將綜合應(yīng)用FAHP、正態(tài)云模型和GIS技術(shù),從避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性的三個(gè)能力出發(fā),選取24個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系,并以上海市區(qū)為例,對(duì)該區(qū)域的31個(gè)避難場(chǎng)所進(jìn)行韌性評(píng)估,為實(shí)現(xiàn)城市避難場(chǎng)所的韌性建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性內(nèi)涵及其框架

避難場(chǎng)所的防震減災(zāi)韌性是一個(gè)綜合性的概念,包括物質(zhì)環(huán)境的組成部分(如建筑、道路、設(shè)施等人工因素和地質(zhì)條件等自然因素)、應(yīng)急服務(wù)功能(如應(yīng)急指揮系統(tǒng)和醫(yī)療救護(hù)系統(tǒng)的建設(shè))和災(zāi)難管理部分(如計(jì)劃和程序、反應(yīng)和調(diào)度)。高韌性的避難場(chǎng)所需要具備內(nèi)在力量(抵御和應(yīng)對(duì)外部沖擊的能力)以及快速適應(yīng)和恢復(fù)的能力。

地震工程綜合研究中心(MCEER)將韌性定義為“系統(tǒng)在地震發(fā)生時(shí)減少震動(dòng)的可能并吸收震動(dòng)、地震發(fā)生后及時(shí)恢復(fù)的能力”[20]。MCEER的框架包括了韌性的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即穩(wěn)健性、冗余性、智慧性和迅速性[21]。邱桐等[22]結(jié)合“存量”“增量”及“變量”理念提出了城市地下空間綜合韌性防災(zāi)抗疫建設(shè)框架,其中以魯棒性代表存量效應(yīng),冗余性、多樣性和恢復(fù)性代表增量效應(yīng),適應(yīng)性和可持續(xù)性代表變量效應(yīng),最后依據(jù)協(xié)同性和自組織進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,確保該空間日常服務(wù)于城市運(yùn)營(yíng)而應(yīng)急狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換,以輸出“增量”與“變量”進(jìn)行韌性補(bǔ)強(qiáng)和升級(jí)。雖然不同領(lǐng)域的韌性定義存在差異,但是學(xué)者們將其理解為系統(tǒng)面對(duì)干擾、壓力或逆境時(shí)成功適應(yīng)的相關(guān)能力已經(jīng)成為共識(shí),其中“吸收”“適應(yīng)”和“恢復(fù)”是韌性的重要能力。因此本文將避難場(chǎng)所的韌性定義為“在面對(duì)不確定性的突發(fā)事件時(shí),避難場(chǎng)所可以抵御并吸收災(zāi)害的沖擊,通過(guò)自身防災(zāi)韌性,使其本身能保留最基本的功能,且具有較高的反應(yīng)協(xié)調(diào)能力,能在合理的時(shí)間和成本內(nèi)恢復(fù)到其最初始的狀態(tài)或新的適應(yīng)狀態(tài)”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),避難場(chǎng)所的韌性水平就是避難場(chǎng)所在災(zāi)害發(fā)生前、發(fā)生時(shí)和發(fā)生后,可以通過(guò)合理調(diào)配內(nèi)外部資源,快速?gòu)臑?zāi)害中恢復(fù)到平穩(wěn)健康狀態(tài)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力。本文所構(gòu)建的韌性評(píng)價(jià)體系是在災(zāi)害未發(fā)生前,基于所有韌性相關(guān)因素對(duì)避難場(chǎng)所的抵御與恢復(fù)能力的評(píng)估。

避難場(chǎng)所的韌性評(píng)估包括定性評(píng)估和定量評(píng)估,定性評(píng)估即采取文獻(xiàn)分析、問(wèn)卷調(diào)查和訪談等方式來(lái)探索構(gòu)成避難場(chǎng)所韌性的要素;定量評(píng)估則需要對(duì)韌性產(chǎn)生影響的因子進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì),選擇測(cè)度不同的對(duì)象并以其具體數(shù)值來(lái)描述韌性。目前,學(xué)者們大多評(píng)價(jià)避難場(chǎng)所的適宜性,而韌性將包含更多特征,如魯棒性、冗余性、恢復(fù)性、適應(yīng)性、智慧性及可持續(xù)性等,適宜性評(píng)估缺乏從動(dòng)態(tài)視角考慮避難場(chǎng)所的恢復(fù)能力,因此,“恢復(fù)性”是使韌性有別于其他概念的重要特征。本文將韌性看作避難場(chǎng)所的一種狀態(tài),從多個(gè)維度體現(xiàn)其所含有的抗擾、恢復(fù)和適應(yīng)能力,并構(gòu)建各層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子,對(duì)避難場(chǎng)所的防震減災(zāi)韌性進(jìn)行綜合評(píng)估。針對(duì)避難場(chǎng)所應(yīng)具備的主要功能,結(jié)合相關(guān)韌性特征,本文將圖1所示的概念框架整合到體現(xiàn)避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性的三種能力中。

圖1 避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性概念框架

吸收能力意味著災(zāi)難發(fā)生時(shí),避難場(chǎng)所能夠做好各種應(yīng)急準(zhǔn)備,具有足夠抵抗和應(yīng)對(duì)外部沖擊的能力。危機(jī)事件發(fā)生時(shí),不論遭受多么嚴(yán)重的破壞,甚至導(dǎo)致部分功能喪失時(shí),仍能保障避難場(chǎng)所結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和人們生存生活需要。魯棒性強(qiáng)調(diào)了避難場(chǎng)所的穩(wěn)健可靠,確保避難場(chǎng)所具有安全穩(wěn)定、容量大、功能豐富的特性。冗余性則是指在系統(tǒng)中特意創(chuàng)建的備用容量,以便能夠適應(yīng)中斷、極端壓力或需求激增。它包括多樣性,即實(shí)現(xiàn)特定需求或履行特定功能的多種方式的存在[23]。當(dāng)原有功能發(fā)生中斷,或者退化甚至喪失時(shí),備用設(shè)施、備用系統(tǒng)以及備用空間的存在能夠使避難場(chǎng)所滿足其功能需求。當(dāng)避難場(chǎng)所足夠強(qiáng)健且冗余能夠緩沖或吸收壓力源的直接影響,而不會(huì)發(fā)生功能障礙時(shí),就產(chǎn)生了韌性的狀態(tài)。

恢復(fù)能力是指避難場(chǎng)所能夠在可接受時(shí)間范圍內(nèi)從遭受沖擊產(chǎn)生功能障礙的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為災(zāi)前穩(wěn)定的功能水平,及時(shí)消除災(zāi)害對(duì)災(zāi)民和避難場(chǎng)所帶來(lái)的不利影響(如建筑物廢墟、污水、醫(yī)療垃圾和傳播性疾病等),重新恢復(fù)避難場(chǎng)所健康運(yùn)轉(zhuǎn)的能力?；謴?fù)到事件前功能的速度越快,韌性就越強(qiáng)大。而在短時(shí)間內(nèi)使避難場(chǎng)所擁有強(qiáng)大恢復(fù)力的支撐就是人力、物力與財(cái)力,這些資源越豐富,避難場(chǎng)所恢復(fù)得就越快。

適應(yīng)能力代表著避難場(chǎng)所應(yīng)對(duì)災(zāi)害的自我調(diào)節(jié)能力,包括個(gè)人、家庭、社會(huì)各層次和避難場(chǎng)所本身所展開(kāi)的適應(yīng)調(diào)整措施,如逃生演練水準(zhǔn)、居民教育水平代表著受災(zāi)人群的快速響應(yīng)能力。技術(shù)創(chuàng)新和智慧化建設(shè)代表著災(zāi)害預(yù)判與應(yīng)對(duì)能力,政府決策能力更是發(fā)揮避難場(chǎng)所功能的重要支撐。前瞻性的預(yù)防措施和未來(lái)外部不確定因素干擾下可重現(xiàn)、可更新和可拓展的能力,可以有效確保避難場(chǎng)所在災(zāi)前、災(zāi)時(shí)和災(zāi)后的穩(wěn)定。

2 避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

基于避難場(chǎng)所韌性的內(nèi)涵,根據(jù)國(guó)家相關(guān)文件與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)現(xiàn)有研究來(lái)構(gòu)建應(yīng)急避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并利用模糊層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定,引入正態(tài)云模型理論構(gòu)建避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)估模型。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,按避難場(chǎng)所的規(guī)模主要分為中心避難場(chǎng)所、固定避難場(chǎng)所和緊急避難場(chǎng)所三種類型。由于中心避難場(chǎng)所適用性最廣,具備的功能最豐富,本文主要以中心避難場(chǎng)所為研究對(duì)象,其他類型的避難場(chǎng)所需要考慮的指標(biāo)可在此基礎(chǔ)上根據(jù)所需評(píng)價(jià)的避難場(chǎng)所的實(shí)際情況進(jìn)行刪減。

避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性的影響因素是多方面的,科學(xué)合理地構(gòu)建避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,是正確評(píng)估避難場(chǎng)所韌性等級(jí)的基礎(chǔ)。本文綜合《防災(zāi)避難場(chǎng)所設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 51143-2015)》和《地震應(yīng)急避難場(chǎng)所、場(chǎng)址及配套設(shè)施(GB 21734-2008)》等相關(guān)文件要求,在考慮體現(xiàn)避難場(chǎng)所韌性的吸收能力、恢復(fù)能力和適應(yīng)能力的基礎(chǔ)上,深度分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),歸納出避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)估指標(biāo)體系(表1)。

表1 避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

本文利用模糊層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定,這是一種將模糊有序加權(quán)平均(FOWA)算子與AHP相結(jié)合進(jìn)行定性與定量分析的方法,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)層次分析法不考慮決策,具有不確定性和模糊性的缺點(diǎn)[24]。

基于FOWA算子確定三角模糊互補(bǔ)判斷矩陣中因素權(quán)重的具體步驟:

步驟2:確定加權(quán)向量ω=(ω1,ω2,…,ωn)T。

(1)

式中:Q為模糊語(yǔ)義量化算子,按式(2)給出:

(2)

式中:r,a,b∈[0,1]。相應(yīng)的模糊語(yǔ)義量化準(zhǔn)則給出:“大多數(shù)”“至少半數(shù)”和“盡可能多”的算子Q中參數(shù)為(a,b)=(0.3,0.8)或(a,b)=(0,0.5)或(a,b)=(0.5,1)。

(3)

本文根據(jù)權(quán)威專家對(duì)相關(guān)因素的重要性評(píng)價(jià),構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)層的三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣,如表2所列。同理可以構(gòu)造出其他所有判斷矩陣。模糊語(yǔ)義量化準(zhǔn)選擇“大多數(shù)”,得到加權(quán)向量;決策態(tài)度為風(fēng)險(xiǎn)中立,按文中方法求得矩陣中元素期望值,并按期望值大小對(duì)矩陣中各數(shù)據(jù)按行進(jìn)行重排序;將FOWA算子計(jì)算方案與其他方案的優(yōu)先程度相比,計(jì)算得到優(yōu)先程度期望值,對(duì)優(yōu)先程度期望值歸一化得到排序向量,此時(shí)得到的排序向量即為各因素相對(duì)目標(biāo)所占權(quán)重,如表3所列。

表2 一級(jí)指標(biāo)層三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣

表3 一級(jí)指標(biāo)層權(quán)重

按上述步驟,最終可以計(jì)算出二級(jí)指標(biāo)權(quán)重,具體結(jié)果如下:

W={0.02,0.016 5,0.016 5,0.029 2,0.035 9,0.098 2,0.035 1,0.043 1,0.027 7,0.030 9,0.039 5,0.036,0.039 9,0.054 5,0.050 7,0.035 1,0.026 3,0.043 1,0.043 1,0.068 9,0.056 1,0.061 8,0.043 3,0.048 3}

2.3 評(píng)估模型構(gòu)建

由于避難場(chǎng)所在其使用過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生變化和更新,本文通過(guò)云模型正向發(fā)生器計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)估等級(jí)隸屬度,結(jié)合FAHP法確定的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算綜合隸屬度來(lái)評(píng)估避難場(chǎng)所的韌性等級(jí),提高評(píng)估的科學(xué)性。具體步驟如下:

步驟1:根據(jù)表1中的二級(jí)指標(biāo)建立避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)估對(duì)象的因素集U={u1,u2,…,un}和韌性評(píng)估等級(jí)V={v1,v2,…,vm}。

步驟2:根據(jù)模糊層次分析法理論,確定韌性評(píng)估指標(biāo)權(quán)重向量W。

步驟3:確定云模型參數(shù)。可以生成x屬于概念A(yù)確定度分布的云發(fā)生器,稱為正向云發(fā)生器,它可以根據(jù)正態(tài)云的數(shù)字特征(Ex,En,He)產(chǎn)生云滴,Ex、En、He分別代表期望、熵和超熵。其計(jì)算如下式:

(4)

式中:Amin和Amax分別是評(píng)價(jià)指標(biāo)在區(qū)間的下限和上限,超熵He可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)取值,本文統(tǒng)一取0.01。

由避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)估的各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值運(yùn)行正向云發(fā)生器,計(jì)算所有指標(biāo)在每個(gè)評(píng)估等級(jí)中的正態(tài)云模型隸屬度向量矩陣Z=(zij)n×m。其中,zij表示評(píng)估指標(biāo)ui在對(duì)應(yīng)評(píng)估等級(jí)vj下的隸屬度。

由于正態(tài)云模型給出的隸屬度矩陣具有隨機(jī)性。我們采用重復(fù)計(jì)算N次的加權(quán)平均的方法,得到最終平均隸屬度為:

(5)

步驟4:求出隸屬度矩陣Z=(zij)n×m后,再由步驟2中求得的權(quán)重矩陣W可計(jì)算出評(píng)估集V上的模糊子集C:

C=WZ

(6)

由最大隸屬度原則可知,本文評(píng)估結(jié)果應(yīng)選擇隸屬度最大的評(píng)估等級(jí)。

3 實(shí)證分析

3.1 研究對(duì)象

上海地處長(zhǎng)江三角洲沖擊平原,屬亞熱帶季風(fēng)性氣候,雨水充沛,沿海地區(qū)易受臺(tái)風(fēng)侵襲,造成黃浦江水位上升,引發(fā)潮水浸淹災(zāi)害。除了臺(tái)風(fēng),暴雨內(nèi)澇、赤潮、雷擊、地震和地面沉降也是易對(duì)上海造成影響的災(zāi)害。

本文以上海市中心7個(gè)區(qū)(黃浦、徐匯、長(zhǎng)寧、靜安、普陀、楊浦和虹口)為研究對(duì)象,依據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和相關(guān)網(wǎng)站的公開(kāi)數(shù)據(jù),通過(guò)ArcGIS 10.8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,繪制研究區(qū)的人口分布圖(圖2)和避難場(chǎng)所及相關(guān)設(shè)施的分布圖(圖3)。圖2、圖3來(lái)源:國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心1∶100萬(wàn)公眾版基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)(審圖號(hào):H51)。

圖3 上海市區(qū)設(shè)施分布

(1) 人口數(shù)據(jù)。全國(guó)第七次人口普查結(jié)果顯示,按常住人口統(tǒng)計(jì),上海市常住人口約2 487.09萬(wàn)人。本文研究區(qū)域約668.37萬(wàn)人,占全市人口數(shù)的27%。

(2) 應(yīng)急避難場(chǎng)所數(shù)據(jù)。本文研究上海市主城區(qū)的避難場(chǎng)所,選取2處Ⅰ類避難場(chǎng)所和29處Ⅱ類避難場(chǎng)所,相關(guān)信息來(lái)源于上海市民防辦公室。

(3) 多源POI數(shù)據(jù)。POI數(shù)據(jù)包括醫(yī)院、消防站、公安機(jī)關(guān)、加油站和危險(xiǎn)品儲(chǔ)存點(diǎn)等多種數(shù)據(jù),來(lái)源于百度地圖采集,并經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)為WGS84坐標(biāo)。避難場(chǎng)所周邊的醫(yī)院、消防站、公安機(jī)關(guān)等設(shè)施可以幫助震后恢復(fù)。加油站和危險(xiǎn)品儲(chǔ)存點(diǎn)是爆炸危險(xiǎn)源,與避難場(chǎng)所啟用時(shí)的安全性相關(guān),《應(yīng)急避難場(chǎng)所設(shè)計(jì)規(guī)范(DB31MF/Z 003-2021)》規(guī)定避難場(chǎng)所距離爆炸危險(xiǎn)源的距離不應(yīng)小于1 000 m。

3.2 研究區(qū)避難場(chǎng)所韌性評(píng)估結(jié)果

根據(jù)上海市政府發(fā)布的《上海市應(yīng)急避難場(chǎng)所設(shè)計(jì)規(guī)范(DG/TJ 08-2188-2015 J13268-2015)》等相關(guān)文件與實(shí)地考察結(jié)果,將避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性分為低度韌性(Ⅰ級(jí))、較低韌性(Ⅱ級(jí))、中度韌性(Ⅲ級(jí))、較高韌性(Ⅳ級(jí))和高度韌性(Ⅴ級(jí))5個(gè)評(píng)估等級(jí)并確定避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性等級(jí)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間(表4)。指標(biāo)體系的評(píng)估等級(jí)閾值的確定有多種方式,如文獻(xiàn)參考、固定間距法和專家經(jīng)驗(yàn)等。目前避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性等級(jí)劃分的參考文獻(xiàn)很少,本文依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和固定間距法來(lái)確定,最后結(jié)合市區(qū)避難場(chǎng)所的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測(cè)值,得到各指標(biāo)的隸屬度。

表4 避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性等級(jí)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間

以 Ⅰ 類避難場(chǎng)所大連路公共綠地服務(wù)區(qū)的人口密度(2.11萬(wàn)人/km2)為例,此指標(biāo)為負(fù)向指標(biāo),根據(jù)式(4)計(jì)算出評(píng)估指標(biāo)各等級(jí)的正態(tài)云特征值(Ex,En,He),通過(guò)正向云發(fā)生器可得到大連路公共綠地人口密度的各等級(jí)隸屬度值(表5),因此大連路公共綠地服務(wù)區(qū)人口密度指標(biāo)處于較低韌性水平。

表5 大連路公共綠地服務(wù)區(qū)人口密度隸屬度值

最后,將避難場(chǎng)所所有韌性指標(biāo)的隸屬度矩陣Z結(jié)合指標(biāo)權(quán)重W,根據(jù)式(6)進(jìn)行韌性等級(jí)評(píng)估,得出大連路公共綠地的韌性水平為中韌性(Ⅲ級(jí))。本文研究的31個(gè)避難場(chǎng)所各指標(biāo)的隸屬度計(jì)算此處不再贅述,所有指標(biāo)韌性等級(jí)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)如圖4所示。表6為31個(gè)避難場(chǎng)所的最終韌性評(píng)估等級(jí)。

表6 上海市區(qū)避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)估結(jié)果

圖4 避難場(chǎng)所韌性指標(biāo)評(píng)估情況

3.3 結(jié)果分析與討論

由表3可知,上海市區(qū)的2個(gè) Ⅰ 類避難場(chǎng)所:大連路公共綠地和中山公園分別為中韌性水平和高韌性水平;Ⅱ 類避難場(chǎng)所大多處于中等水平,其中4個(gè)避難場(chǎng)所被評(píng)估為較高韌性水平,分別是格致中學(xué)、風(fēng)華高級(jí)中學(xué)、閘北公園和市曹楊二中;2個(gè)避難場(chǎng)所被評(píng)估為較低韌性水平,分別是控江初級(jí)中學(xué)和少云中學(xué)。

以評(píng)價(jià)結(jié)果為高韌性水平的中山公園為例,中山公園有南門(mén)大廣場(chǎng)、中山紀(jì)念堂門(mén)前廣場(chǎng)及周邊草地和江津湖疏林草地等3處應(yīng)急避難區(qū)域,場(chǎng)地內(nèi)部有微型消防站、應(yīng)急用水用電設(shè)施和物資倉(cāng)庫(kù)等,同時(shí)設(shè)置38個(gè)監(jiān)控探頭和20套標(biāo)識(shí)牌,還常備帳篷、棉被、食品等應(yīng)急物資。此外,中山公園位于中心城區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且周邊交通便利、設(shè)施豐富,公園內(nèi)部供水供電區(qū)、應(yīng)急物資供應(yīng)區(qū)、應(yīng)急醫(yī)療救護(hù)區(qū)、應(yīng)急垃圾存放區(qū)和棚宿區(qū)等功能區(qū)的布置井然有序。2015年啟用演練時(shí),工作人員與社區(qū)居民配合默契,檢驗(yàn)了中山公園避難場(chǎng)所人員安置、通信、醫(yī)療、物資供應(yīng)等各種保障措施和區(qū)域救災(zāi)資源整合的效果,體現(xiàn)了較高的協(xié)同作戰(zhàn)能力。因此,在評(píng)價(jià)過(guò)程中,中山公園與吸收能力相關(guān)的指標(biāo)如爆炸危險(xiǎn)源數(shù)、抗震等級(jí)、人均有效避難面積、應(yīng)急設(shè)施齊備度、備用空間存量和供電供水設(shè)施種類數(shù)量都是高等級(jí)評(píng)價(jià),體現(xiàn)了中山公園內(nèi)外部環(huán)境的安全與穩(wěn)定,其避難功能有較大的發(fā)揮空間;與恢復(fù)能力相關(guān)的指標(biāo)如垃圾無(wú)害化處理率和污水處理能力也是高等級(jí)評(píng)價(jià),可以保障災(zāi)后恢復(fù)過(guò)程中避難人員的健康;與適應(yīng)能力相關(guān)的指標(biāo)都是較高及以上等級(jí)評(píng)價(jià),高信息化建設(shè)以及居民與政府對(duì)宣傳演練的重視,保障了避難場(chǎng)所在運(yùn)行時(shí)能對(duì)災(zāi)害快速響應(yīng),能不斷優(yōu)化應(yīng)急功能,提升避難水平。由此可知,中山公園的韌性評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符。

根據(jù)指標(biāo)韌性等級(jí)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)(圖4),可知上海市區(qū)避難場(chǎng)所的高韌性水平指標(biāo)主要包含與吸收能力相關(guān)的指標(biāo)(A2爆炸危險(xiǎn)源數(shù)、A3周邊高層建筑物數(shù)量和A6防震等級(jí))、與恢復(fù)能力相關(guān)的指標(biāo)(B5所屬區(qū)GDP總額和B8污水處理能力),以及與適應(yīng)能力相關(guān)的指標(biāo)(C2人口教育水平、C3研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用占 GDP 比重和C5居民對(duì)政府決策能力的滿意度);低韌性水平指標(biāo)主要包含與吸收能力相關(guān)的指標(biāo)(A1地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性等級(jí)、A4服務(wù)區(qū)人口密度和A5服務(wù)區(qū)人均道路面積)以及與恢復(fù)能力相關(guān)的指標(biāo)(B2周邊公安機(jī)關(guān)數(shù)量、B3周邊醫(yī)院數(shù)量和B4周邊消防站數(shù)量)。由此可見(jiàn),上海市區(qū)受災(zāi)壓力較大,由于人口密集,災(zāi)害產(chǎn)生的影響也大,但是城市經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和科技能力水平較高,人民對(duì)政府決策能力認(rèn)可度高,避難場(chǎng)所可以有效發(fā)揮避難作用。部分地區(qū)避難場(chǎng)所周邊設(shè)施配置不夠豐富,在一定程度上制約了避難場(chǎng)所的恢復(fù)能力。因此,上海市區(qū)避難場(chǎng)所可以在災(zāi)民疏散和設(shè)施配置方面進(jìn)行改善,如統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)公共消防設(shè)施,加密市區(qū)消防救援站點(diǎn)等;推進(jìn)城市多通道、多方式交通建設(shè),提升避難場(chǎng)所附近的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)韌性;可在 Ⅰ 類避難場(chǎng)所規(guī)定設(shè)置停機(jī)坪,并完善航空跨區(qū)域救援協(xié)調(diào)機(jī)制,提升航空應(yīng)急救援人才專業(yè)素質(zhì),城市內(nèi)部可以展開(kāi)跨區(qū)救援,建立健全的資源共享機(jī)制。

4 結(jié)論

上海市作為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心,其避難場(chǎng)所的韌性規(guī)劃對(duì)其他城市有良好的借鑒作用。通過(guò)避難場(chǎng)所防震減災(zāi)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)上海市區(qū)31個(gè)避難場(chǎng)所進(jìn)行韌性評(píng)估,結(jié)果顯示該評(píng)價(jià)體系有一定的適用性。

首先,該體系包括3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和24個(gè)二級(jí)指標(biāo),均能有效反映地震災(zāi)害對(duì)避難場(chǎng)所韌性的影響,選取的指標(biāo)易于測(cè)量,而且運(yùn)用模糊層次分析法和云模型相結(jié)合的方法進(jìn)行韌性評(píng)估,可以提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其次,在對(duì)避難場(chǎng)所進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中,不僅要考慮避難場(chǎng)所建設(shè)的適宜性,還從動(dòng)態(tài)視角考慮避難場(chǎng)所的吸收能力、恢復(fù)能力和適應(yīng)能力,可以更全面地發(fā)現(xiàn)避難場(chǎng)所應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的薄弱之處,從而采取針對(duì)性的措施來(lái)提升抗災(zāi)韌性水平。

在新的形勢(shì)與挑戰(zhàn)下,將韌性納入城市避難場(chǎng)所規(guī)劃,可以促進(jìn)區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)的高質(zhì)量發(fā)展。本研究仔細(xì)梳理了韌性理念和特征,并強(qiáng)調(diào)了避難場(chǎng)所規(guī)劃過(guò)程中需要關(guān)注的韌性重點(diǎn),可以補(bǔ)充完善現(xiàn)有城市避難場(chǎng)所適宜性評(píng)價(jià)體系,提高避難場(chǎng)所應(yīng)急能力,保證各避難場(chǎng)所在面對(duì)突發(fā)災(zāi)害時(shí)能發(fā)揮重要作用。此外,該評(píng)價(jià)體系的研究也可以為避難場(chǎng)所布局優(yōu)化提供借鑒。