基于AHP和空间句法的避难场所防灾效能评价研究.pdf

第 卷 第 期 年 月武 汉理工大学学报(信息与管理工程版)().文章编号:()文献标志码:基于 和空间句法的避难场所防灾效能评价研究吴金峰王志涛郭小东(北京工业大学 城建学部北京)摘 要:避难场所作为应对城市灾害的重要灾民安置设施在全国各地处于加速推进建设阶段在实践和理论层面取得了很大进展但针对避难场所本体功能布局和设施布置的量化评估仍不足导致避难场所存在低效建设和综合服务能力不强等问题 在解析防灾避难场所效能评估内涵的基础上构建了以应灾能力和应灾效率为基准层的避难场所效能评价体系并综合运用层次分析法和空间句法对某地区避难场所进行实证研究 研究表明:位于整合度较高的区域、设施种类安全性较高的避难场所综合服务效能得分较高提高避难场所内防灾功能区与空间位置特征的适配度促进各防灾功能协同合作有利于提升场所综合服务效能关键词:城市防灾减灾效能评价空间句法防灾避难场所中图分类号:./.收稿日期:.作者简介:吴金峰()男硕士研究生研究方向为城市防灾减灾.通讯作者:郭小东()男教授研究方向为城市防灾减灾.防灾避难场所是城市防灾设施体系的重要组成部分用于因灾害产生的避难人员进行灾时避难、疏散和灾后避难生活的安全场所其建设成效直接影响到城市安全 我国大多数避难场所采用“平灾结合”的建设方式在公园、广场、学校等设施的基础上改造而来多从避难容量、避难面积等指标进行防灾功能布局和设施布置缺乏考虑避难者的行为习惯和避难活动需求等因素不仅导致了应急空间使用不便、利用率低的问题还影响了避难场所灾时功能的有效发挥 研究避难场所的防灾效能可以科学地评价其建设质量针对性地解决建设现状存在的问题提高居民应急避难效率对于完善城市防灾减灾体系、构建韧性城市具有重要的理论价值和实践意义国内关于避难场所的研究内容主要针对服务效率、减灾能力、布局优化、适宜性等方面 研究方法主要分为两类:基于模糊评价法、层次分析法、专家打分法等方法建立评价指标体系对场地条件、应灾能力、内部设施和外部环境等要素进行评价 借助地理信息系统、空间句法、计算机仿真模拟等技术采用可达性、充实度等指标从区域和单体两个层级对避难场所的空间布局、服务能力和应急能力等进行评价 当前的研究多数针对城市层面的避难场所空间布局可为避难场所选址提供依据但对其内部功能布局和设施布置的量化研究较少而且在评价指标上对避难主体的避难行为和实际需求考虑较少基于此综合考虑灾时避难行为需求和相关规范技术要点提出以效能目标为导向的避难场所防灾效能评价方法重点关注应灾能力和应灾效率从应灾能力有效性、设施配置系统性、功能布局合理性、平灾转换可行性和应急管理完备性 个方面建立评价指标体系综合运用层次分析法和空间句法相结合的方法评价避难场所的防灾效能 避难场所防灾效能分析.避难场所防灾效能内涵“效能”原本指事物所蕴藏的有利作用表征了在特定目标和预期成果下某种事物或系统经过一定工作流程之后的完成程度或基于一定的资源反映出的能力和效益 效能与效率、效益等概念相比效能更加强调能力与目标之间的关系是衡量目的性结果的尺度 因此效能具有两方面的含义:要有明确的目标完成目标的效率和能力 效能评估通过指标评估或者综合评估的方法能够对某系统现状的若干能力、状态进行分析评价找出系统中存在的不足与缺陷辅助规划决策以提升系统性能 在规划设计领域最早的效能评估始于 年度量城市活动:针对建议的评价管理标准之调查一文的发表此后效能评估开始应用于建筑、规划、交通和景观等多个领域 近年来随着可持续发展概念的提出关于“消耗最少的资源为社会提供最大化的服务”的效能研究在城市规划领域逐渐增多防灾避难场所是指配置应急保障基础设施、应急辅助设施、应急保障设备和物资灾时起到避难疏散和安置避难人员的避难场地和避难建筑 因此防灾避难场所主要是在灾时保障避难人员的基本生活需求避难场所防灾效能主要体现在两个方面:应灾能力保障避难场所的应急基础设施和应急辅助设施灾时不遭到破坏可满足灾时避难人员使用应灾效率避难场所内的防灾设施灾后能够及时启用和转换保障场所正常启用和有序运营同时应急功能区的空间组织、道路空间网络结构特征也会为避难服务带来潜在增值效应如减少避难者获取服务的时间和距离等从而提升防灾效率 因此应灾能力是保障避难场所满足避难者基本的生活物资条件需求应灾效率是在应急能力的基础上通过应急避难功能区的组织协作为避难人员提供更好的避难服务.避难场所防灾效能影响因子分析防灾避难场所作为城市重要的公共设施其效能高低与城市政府主体在灾时为城市居民提供避难需求的能力和效率息息相关 因此探究灾时避难需求是避难场所提质增效的关键切入点灾时避难需求主要包括 个方面:功能布局需求避难场所各功能区的空间特征与防灾功能需求相匹配且各功能区之间应建立协同合作的关系效率需求高效便捷地为避难人员提供避难服务是避难场所追求的目标避难场所灾时应与应急指挥部门、医院等应急救援系统相互合作建立便捷的应急通道且场所自身所在区域内应保障安全、可达并提供满足避难者基本生活需求的避难面积避难生活服务需求对于部分需要在避难场所内长时间生活的避难人员则需要配置相对完善且质量完好的住宿、医疗、物资等生活配套服务设施应急管理需求避难场所除了要提供应急管理的空间和设施外还需考虑平时演练和灾时组织管理保证场所有序运作 避难场所防灾效能评价.评价指标内涵与模型构建在解析效能内涵、避难需求和防灾目标的基础上构建避难场所防灾效能评估指标体系 效能是在规定条件下系统达到使用目标的能力避难场所防灾效能表征了其在应对灾害时能否发挥应有的避难功能其效能测度的科学性与评价指标选取的合理性息息相关 通过对已有研究关于避难场所评价相关指标的梳理将评价指标归纳为两类:国内关于防灾避难场所功能评价、建设质量评价、综合服务能力等相关指标借鉴地震防灾避难场所及配套设施设计规范()和防灾避难场所设计规范()等 避 难 场 所 相 关 建 设 规范 参考其对建设环境等要素的规定如各类功能区布局条件、场地选址、防灾设施设置等要求 综上研究从应灾能力有效性、设施配置系统性、功能布局合理性、平灾转换可行性和应急管理完备性 个层面选取评价指标并给出评价指标的具体含义如表 所示根据层次分析法()解决问题的思路和具体步骤首先将避难场所的防灾效能目标分为应灾能力和应灾效率两大基准层其次分别构建准则层、指标层的评价因子集最后构建避难场所防灾效能评价的递阶层次结构模型.确定评价因子的评定标准空间句法理论认为空间组织结构使空间具有不同的特征空间的功能关系可以通过指数量化因此研究采用空间句法的相关参数评价功能布局合理性并将评价结果结合准则层的其他指标运用层次分析法开展防灾效能评估工作.基于空间句法的功能布局合理性评价空间句法是通过拓扑数学模型对空间结构进行量化研究揭示空间局部或整体的通达度来研究空间组织与人类社会之间关系的理论和方法 研究表明灾时避难人员的避灾效率受到平时空间组织模式的影响场所内外道路的空间结构会对避难行为产生影响 选用整合度、连接度和协同度等相关参数作为功能布局合理性的量化评价因子如表 所示 在空间句法中将参数数值按照颜色的冷暖进行可视化处理颜色越暖数值越高反之越低 研究将参数值分为较高、高、中等、低 种等级参与效能指标评分赋值.评价指标权重确定层次分析法是一种对多个方案、多个指标系统进行分析的层次化、结构化决策方法具有适用性、简洁性、有效性和系统性的优点笔者邀请武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月表 防灾避难场所评价指标体系基准层准则层指标层指标含义应灾能力(.)应灾能力有效性(.)设施配置系统性(.)场所安全性(.)安全性是场所具有应急避难能力的前提条件场所位置应远离次生灾害危险源区域可达性(.)避难人员能够在安全时限内到达避难场所人均避难面积(.)保障避难生活质量的基础条件不应小于 设施类别完整性(.)配置规范规定的应急用水、应急用电等 余种防灾减灾设施设施系统安全性(.)附属设施质量完好、灾时可用设施识别性(.)配置防灾设施功能介绍图板、电子屏幕等设施应灾效率(.)功能布局合理性(.)平灾转换可行性(.)应急管理完备性(.)空间集聚性(.)具有集聚作用的功能区布置在可达性较高的区域空间渗透性(.)具有渗透作用的功能区布置在连接度较高的区域功能协同性(.)各功能区协同合作空间紧密联系可用资源便利性(.)充分利用避难场所周围的各种防灾救灾资源提供灾时协助平灾转换难易程度(.)有效利用场所原有设施资源提供一定面积的可利用避难场地和防灾设施应急预案完整性(.)管理部门联合社区制定完备的应急预案体系控制灾害影响范围应急演练频率(.)管理部门定期举办应急培训与演练协助居民掌握逃生知识、熟悉应急路线增强居民应急意识 注:括号中为采用层次分析法得到的各指标权重表 功能布局合理性评价指标和内涵句法参数指标内涵表征释义整合度表示局部空间到达其他空间难易程度整合度值越高可达性越好整合度越高的空间易集聚人群用于判断避难人员能否快速地到达某一场所连接度表示某空间节点与其他空间相连接的数量连接度值越高渗透性越好连接度越高的空间在系统中渗透性越强易于向其他空间扩散资源协同度通过二元回归相关性计算得到其数值在 之间大于.时场所内人流流动相对自由避难者在整个空间系统中更容易到达各功能区功能区之间的协作能力较强 位防灾减灾领域的专家在互不知情的情况下对各评价指标进行打分并将问卷调查结果导入 软件构建各准则层、指标层等层次的判断矩阵计算各指标相对权重 引入 标度表对评价体系中各因子之间相互重要性进行判断输入 软件平台建立判断矩阵模型并进行一致性检验发现 小于.表示判断矩阵模型符合要求且具有较高的一致性通过归一化处理后得到避难场所防灾效能评价体系中各指标权重见表.效能评价指标评分赋值基于避难需求和效能评价内涵并结合国家和地方的防灾避难场所评价标准建立了效能评估体系为体现防灾避难场所效能评估结果采用表 所示指标赋值标准形成评估等级对评价指标进行打分表 避难场所防灾效能评价指标赋值标准准则层指标层评分标准场所有效性场所安全性区域可达性人均有效避难面积 缓冲区范围内无重大的灾害危险源且缓冲区内无可能倒塌的高层建筑类型得 分 缓冲区范围内无重大的灾害危险源且缓冲区可能存在倒塌的高层建筑类型得 分 缓冲区范围内有重大的灾害危险源且缓冲区内无可能存在倒塌的高层建筑类型得 分 缓冲区范围内有重大的灾害危险源且缓冲区可能存在倒塌的高层建筑类型得 分紧邻道路整合度值较高且道路宽度在 之间应急出入口大于 个得 分紧邻道路整合度值高且道路宽度 应急出入口在 个之间得 分紧邻道路整合度值中等且道路宽度 应急出入口在 个之间得 分紧邻道路整合度值较低且道路宽度小于 应急出入口小于 个得 分人均避难面积达到 得 分人均避难面积不足 得 分第 卷 第 期吴金峰等:基于 和空间句法的避难场所防灾效能评价研究续表 准则层指标层评分标准设施配置系统性设施完整性设施安全性设施识别性配置 以上附属设施得 分配置 以上项附属设施得 分配置 以上项附属设施得 分配置 以上项附属设施得 分设施质量完好日常进行维护且能正常使用得 分设施质量完好日常不进行维护且能正常使用得 分设施质量破旧日常不进行维护且能正常使用得 分设施质量破旧日常不进行维护且不能正常使用得 分具有清晰附属设施的使用方式讲解和图标配有电子屏幕讲解得 分具有清晰附属设施的使用方式讲解和图标不配有电子屏幕讲解得 分不具有清晰附属设施的使用方式讲解和图标配有电子屏幕讲解得 分不具有清晰附属设施的使用方式讲解和图标不配有电子屏幕讲解得 分功能布局合理性空间集聚性空间渗透性功能协同性具有集聚效应的功能区布置在空间整合度较高的区域得 分具有集聚效应的功能区布置在空间整合度高的区域得 分具有集聚效应的功能区布置在空间整合度中等的区域得 分具有集聚效应的功能区布置在空间整合度低的区域得 分具有渗透效应的功能区布置在空间连接度较高的区域得 分具有渗透效应的功能区布置在空间连接度高的区域得 分具有渗透效应的功能区布置在空间连接度中等的区域得 分具有渗透效应的功能区布置在空间连接度低的区域得 分主通道道路呈环状且宽度大于 协同度大于.得 分主通道道路呈环状且宽度在 协同度大于.得 分主通道道路不呈环状且宽度在 协同度小于.得 分主通道道路不呈环状且宽度小于 协同度小于.得 分平灾转换可行性平灾转换难易程度可用资源便利性学校、体育馆等室内避难场所有效避难面积大于 得 分公园、广场等避难场所有效避难面积大于 得 分公园、广场等避难场所有效避难面积大于 得 分其他类型避难场所有效避难面积大于.得 分距离医院、消防站等应急救援设施位置小于 设施种类大于 种得 分距离医院、消防站等应急救援设施位置在 之间设施种类在 种得 分距离医院、消防站等应急救援设施位置在 设施种类小于 种得 分距离医院、消防站等应急救援设施位置大于 设施种类小于 种得 分应急管理完备性应急预案完整性应急演练频率有完备的应急预案指挥合理得 分有完备的应急预案指挥一般得 分有完备的应急预案指挥不合理得 分无完备的应急预案指挥不合理得 分应急演练组织有序演练频率高得 分应急演练组织有序演练频率一般得 分应急演练组织有序演练频率低得 分应急演练组织无序演练频率低得 分.防灾避难场所效能评价结果通过梳理相关文献中评价等级的选取规律结合相关专家的意见将避难场所防灾效能评价结果分为“优秀”“良好”“合格”“不合格”和“极差”个等级分别对应、)、)、)和)的数值区间并将防灾避难场所效能得分与数值区间相对应针对性地提出具体的优化措施和改进意见如表 所示 实证分析.研究区状况与数据来源 区位于城市繁华地带人口密度大若有灾害发生将会产生大量的无家可归的避难人员选取 区内的、处避难场所作为研究对象 处避难场所基于“平灾结合”的理念在原有设施的基础上增设防灾减灾设施而使其武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月表 避难场所防灾效能评级表评定等级 数值区间等级描述优化建议优秀能很好地满足应急避难需求保持适当完善)良好满足一般的避难需求适当加强)合格稍微满足基本的避难需求视情况加强)不合格不能很好地满足基本的避难需求加强)极差不满足基本的避难需求急需加强形成避难空间且均作为居民日常主要休闲、娱乐的活动场地其建设现状在指标量化上具有一定的可比性 在选取 区内的避难场所时考虑相关专家的建议避难场所选取具有一定可行性与典型性可支撑笔者的实证研究空间句法的轴线模型被广泛应用于偏小尺度的城市设计研究中但其缺乏对实际距离的考虑线段模型在其基础上加入了米制距离和角度模型弥补了轴线模型空间尺度的缺陷适用于偏大尺度的城市设计研究 遵循“轴线数量最少”的原则在 软件平台上将城市道路和场所内部的道路数据进行矢量化处理导入空间句法软件 中分别生成线段模型和轴线模型进行运算研究以 避难场所为例列举避难场所功能区布局合理性评价过程如图 所示选用线段模型从区域尺度量化避难场所的区域可达性选用轴线模型分析单体避难场所的功能区布局合理性 此外通过 地图和实地调研获取研究所需的基础地理数据库、兴趣点等数据图 空间句法评价分析.效能评价过程.评价指标的赋值计算与分析根据专家打分和效能指标权重计算结果并实地考察 所避难场所进行打分得到各避难场所评价指标得分结果如表 所示表 避难场所效能评价打分汇总表对象场所安全性区域可达性人均避难面积设施类型完整性设施系统安全性设施识别性空间集聚性空间渗透性功能协同性平灾转换难易程度可用资源便利性应急预案完整性应急演练频率()在场所有效性评价方面 区位于风景保护区内四周多为绿地和水体且周边建筑多为低层建筑建筑倒塌范围小于现状道路红线宽度与两侧建筑后退红线距离即使建筑发生倒塌对场所安全性影响较低 和 因远离灾害危险源、临近城市主干道且相邻道路区域整合度较高、人均有效避难面积大于 /人而获得较高分值、和 在 缓冲区范围内分布有加油站具有潜在危险性场所临近的道路平均宽度介于 之间且整合度处于中等水平人均避难面积不足 /人得分较低()在设施配置系统性方面、配备了以上的防灾设施设施质量较好并具有清晰的应急标识得分较高 和 设施配置低于但质量良好且有清晰的应急标识得分中等 自身配置的设施低于 设施陈旧且应急标识不明显而扣除部分分值得分较低()在功能布局合理性方面 和 的应急宿住区位于场所中可达性较高的区域具有渗透要求的应急物资储备区和应急管理区位于空间连接度较高的区域道路呈环状且协同度值大于.得分较高、和 的具有渗透和集聚作用的功能区位于场所整合度和连接度中等的区域且协同度较低得分较低()在平灾转换可行性方面 避难场所在第 卷 第 期吴金峰等:基于 和空间句法的避难场所防灾效能评价研究 可达性范围内分布有 处医院和 处派出所场所内分布有大型体育馆和体育用房且大部分空间为草坪或硬质铺装灾时易于完成平灾转换得分较高、和 避难场所在公园的基础上改造而来场所内部分布有配套用房且场地平整、可利用面积均大于 在 范围内均分布有医院和消防站等设施得分中等是以广场为基础建造的防灾避难场所在 范围内仅有 处可利用救灾资源得分较低()在应急管理完备性方面通过与场所应急管理人员沟通发现 处防灾避难场所均有一定的应急预案和应急演练在指标上差异不大其中 结合自身现状更新应急预案进而提升了应急演练的频率得分较高.评价指标综合得分将避难场所评价指标得分乘以各自的权重得到避难场所准则层各指标得分和综合效能得分结果如表 所示 所避难场所综合效能得分处于合格的数值区间范围内基本满足灾时的避难需求表 避难场所效能综合得分对象场所有效性.设施配置系统性.功能布局合理性.平灾转换可行性.应急管理完备性.综合得分.评定等级.结果与分析 区内 所避难场所的综合效能得分分别为.、.、.、.和.按表 防灾避难场所效能评价表分级都处于合格级别能满足基本的避难需求但在应对突发灾害的能力方面稍有欠缺应视具体情况对防灾避难场所的综合效能进行加强 从综合得分来看和 防灾避难场所得分比较高其所处的空间位置在区域内具有较高的可达性自身设施类型相对完整且质量较好应急避难功能区协作能力强并为避难人员提供充足的避难面积满足其基本的生活需求在日后建设中应协调防灾功能与空间特性的适配度增设防灾功能标识牌做好防灾应急预案和应急演练组织工作、和 防灾避难场所综合效能得分较低其所处的空间位置区域整合度偏低且自身面积较小在服务区范围内可利用的资源种类和数量较少附属设施质量较差不满足平灾快速转换的要求内部道路规划复杂导致避难人员流动相对不自由不便于使用各项防灾设施在今后的防灾建设工作中应增加相应的应急基础设施和救灾物资储备疏通主要交通要道促进各功能区之间协同合作 结论()系统地解析避难场所防灾效能内涵、分析避难需求和归纳避难场所建设要点构建了避难场所防灾效能评价指标体系并采用层次分析法建立避难场所防灾效能评价层级模型得到评价指标权重构建完善的避难场所防灾效能评价理论体系()基于 和空间句法等技术对研究区内的防灾避难场所建设现状进行量化分析发现位于场所有效性较高的区域、设施配置完善、功能协同性强、资源利用便利的避难场所综合服务效能得分较高 在今后的避难场所建设实践中应采用差异化原则针对性地提高场所防灾效能重点关注权重值较大和评价得分较低的指标()研究仅从防灾效能角度探讨避难场所物质空间建设的问题而对避难场所的建设管理、周边环境等其他非物质空间影响因素的研究不够深入在日后研究中应充分考虑空间因素与非物资空间因素之间的相互作用提高避难场所建设的科学性参考文献:周爱华谌丽朱海勇等.社区尺度的北京中心城区应急避难场所布局合理性研究.安全与环境学报():.崔亚鸽潘辉谭文浩等.城市防灾公园绿地服务的绩效评价:以福州市中心主城区为例.闽江学院学报():.季婉婧曲建升徐丽.基于 和 技术的兰州市应急避难场所减灾能力评价.遥感技术与应用():.陈明洁吕飞.基于社会网络分析的苏州古城区应急避难场所布局优化研究.城市发展研究():.刘玉琪胡庆武程钢等.基于灰色关联分析与熵值权重的避难所适宜性评价.武汉理工大学学报(信息与管理工程版)():.武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月 吴宗之黄典剑蔡嗣经等.基于模糊集值理论的城市应急避难所应急适应能力评价方法研究.安全与环境学报():.王江波戴慎志苟爱萍.城市避难场所应急服务能力评价方法与规划应对.规划师():.屠梦慈朱颖.基于空间句法的城市防灾公园空间可达性分析:以苏州桐泾公园为例.中国城市林业():.李端杰王梦晗王洁宁.基于应急避险行为模拟的城市公园边界空间优化:以济南市泉城公园为例.风景园林():.杜一平.智力资源管理效能的评估研究.大连:大连理工大学.刘滨谊吴敏.“网络效能”与城市绿地生态网络空间格局形态的关联分析.中国园林():.王云才申佳可象伟宁.基于生态系统服务的景观空间绩效评价体系.风景园林():.陈明利陈川南.体育馆作为应急避难场所的发展及功能研究.武汉理工大学学报(信息与管理工程版)():.曹珂彭祥宇王雨琪等.使用者视角下城市应急避难场所适用性评价研究:以重庆市沙坪坝区为例.安全与环境工程():.中国地震局.地震防灾避难场所及配套设施设计规范:.北京:中国标准出版社:.中华人民共和国住房和城乡建设部.防灾避难场所设计规范:.北京:中国建筑工业出版社:.徐嵩曾坚任兰红.基于可达性分析的山地村镇防灾避难场所研究:以阜平县不老树村为例.建筑学报():.屠梦慈.基于空间句法的防灾公园空间分析与优化.苏州:苏州科技大学.李倩刘兴诏连欣欣等.基于空间句法的福州南台岛公园绿地可达性研究.广西师范大学学报(自然科学版)():.张愚王建国.再论“空间句法”.建筑师():.:.().:.第 卷 第 期吴金峰等:基于 和空间句法的避难场所防灾效能评价研究