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多灾种影响下的西南民族村寨应急疏散空间韧性规划方法——基于贵州省凯里市下司镇清江村的实证检验.pdf

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资源描述

1、54规划与建设PLANNINGANDCONSTRUCTION现代城市研究城2024.03文章编号:1 0 0 9-6 0 0 0(2 0 2 4)0 3-0 0 54-0 7中图分类号:TU984文献标识码:Bdoi:10.3969/j.issn.1009-6000.2024.03.008基金项目:国家重点研发计划项目“多灾种灾变空间耦合下的应急疏散空间韧性规划技术与示范”(2 0 2 0 YFD1100702);国家自然科学基金面上项目“乡村人居环境的韧性空间结构理论与规划方法研究”(51 8 7 8 558);四川省哲社重点研究基地“社会发展与社会风险控制研究中心”2 0 2 3年度项目资

2、助“社会韧性视域下西南民族村寨防灾减灾能力”(SR23A11);成都市哲学社会科学研究基地特大城市精细化治理研究基地项目(TD2024Z03)。作者简介:王超深,四川大学建筑与环境学院,博士、副研究员,四川省哲社重点研究基地“社会发展与社会风险控制研究中心”研究员,主要研究方向为城乡规划与设计、交通规划与设计;赵炜,通信作者,四川大学建筑与环境学院,博士、教授、博士生导师,主要研究方向为城乡韧性规划、城乡规划与设计;张莉,四川大学建筑与环境学院,博士研究生,主要研究方向为城乡韧性规划。多灾种影响下的西南民族村寨应急疏散空间韧性规划方法基于贵州省凯里市下司镇清江村的实证检验Study on th

3、e Planning Method of Emergency EvacuationSpace in Southwest Ethnic Villages Considering theInfluence of Multiple Disasters:Empirical Test Based onQingjiang Village,Xiasi Town,Kaili City,Guizhou Province王超深赵炜张莉WANG Chaoshen ZHAO Wei ZHANG Li摘要:传统的应急疏散空间规划主要关注避难场所布局,对疏散通道的关注严重不足,且避难场所选址缺少对多灾种及灾种间相互影响的

4、综合考量,对人群疏散行为特征关注较少。针对上述问题,文章将应急疏散空间划分为避难场所和疏散通道两个层面,并从多灾种综合防御的视角进行避难场所的空间选址,给出了考虑多灾种影响的疏散通道重要性和脆弱性指标评价体系,提出了基于经验研判和仿真检验相结合的应急疏散空间规划方法通过对贵州省清江村的实证检验,发现该方法在灾害类型多的民族地区有较强的适用性,能够明显提升村寨疏散效率;通过应急演练的方式能够有效地加强民众对灾害及避难场所的认知,能够明显地提升村寨的社会韧性关键词:综合防灾;避难场所;疏散通道;仿真检验;韧性规划Abstract:The traditional emergency evacuati

5、on space planning mainly focuses on the spatial layout ofshelters,and the attention to evacuation passages is seriously insufficient.Moreover,the location of shelterslacks the comprehensive consideration based on multi disaster and the interaction between disaster types,and the attention to the char

6、acteristics of crowd evacuation behavior is also insufficient.In view of the aboveproblems,the emergency evacuation space is divided into two space levels,namely,refuge and evacuationpassage,and the space location of refuge is selected from the perspective of multi hazard comprehensivedefense.The ev

7、aluation system of the importance and vulnerability of evacuation routes is proposed,whichcan better judge the lifeline evacuation routes.Based on the regional behavior characteristics and parametersobtained from evacuation drills,an emergency evacuation space planning method based on the combinatio

8、nof qualitative research and simulation testing is proposed.Through the empirical test of Qingjiang village,Guizhou province,it is found that this method has strong adaptability in ethnic areas with many disastertypes,and can significantly improve the village evacuation efficiency.Key words:comprehe

9、nsive disaster prevention;shelters;escape route;simulation assessment;resilientplanning55多灾种影响下的西南民族村寨应急疏散空间韧性规划方法基于贵州省凯里市下司镇清江村的实证检验王超深赵炜张莉0引言西南地区是我国地震、滑坡、泥石流、暴雨等自然灾害较为频发的地区之一四,灾害破坏严重,影响范围大。该地区也是少数民族最为集中的地区,根据第七次全国人口普查数据计算,至2 0 2 0 年底,西南地区少数民族人口约占全国的3 2.3%,包含了3 6个世居少数民族。受地形地貌条件和严峻的人地关系影响,西南地区民族村寨多布

10、局于山地、临河地带,村寨建筑普遍具有布局紧凑、密度高的特征 2,民族村寨避难场所缺失问题更加突出,不利于防灾减灾。在避难场所选址及应急疏散方面,既有研究主要集中在高密度城区,乡村地区关注较少。近年来少量学者开始从多灾种视角进行避难场所选址布局研究 3;在规划或布局方案的评价方面,主要包括建立指标体系进行评价4,或采用覆盖率模型5、可达性模型1 6等进行评价。国内外学者对人流疏散进行了大量的基础研究,主要包括疏散行为特征分析门、社会力模型参数修订等8,但诸多行为参数的获取主要基于事前的访谈调查,与事件发生时恐慌心理条件下疏散行为仍有较大差别,仅有少量学者利用现代信息采集与解析技术获取灾害条件下疏

11、散地点和速度等特征1 9。总体来看,国内外学者对乡村地区避难场所的规划选址及评价缺少足够的学术关注,且选址对多灾种考虑不足,不能适应“多灾种、大应急”的综合防灾减灾方针。此外,既有研究大多将避难场所和应急疏散单独研究,但在实际避灾行为中,居民对避难场所的感知、风险感知与疏散行为存在复杂的双向互馈机制,国内外对避难场所与疏散行为关系缺少系统考量,导致疏散效率偏低。对西南民族村寨避难场所的整体研究较少 1 2-1 3,少量文献从区域尺度对村庄多灾种风险进行了评估1 1 4-1 5,没有从微观的视角分析不同灾种对村寨的影响形式及避难需求,而避难场所的缺失或设置不合理,往往会加剧灾害的危害程度1 6。

12、总体来看,相较于城区应急疏散空间研究,我国对民族村寨应急疏散空间研究更加薄弱,既有的规划方法没有深人考虑西南民族村寨面临的更加多元的灾害类型和复杂的避难需求,对其独特的社会空间结构和应急疏散行为缺少关注。针对上述研究不足,本文将应急疏散空间划分为避难场所和应急疏散通道,从避难链的视角研究村寨应急疏散空间规划方法问题,从多灾种的视角分析避难空间选址的合理性问题。本文同时考虑避难场所选址及实际应急疏散行为特征,通过应急演练的方式使居民对避难场所空间位置和潜在风险形成前期认知,同时,将基于多源信息手段获取的疏散行为参数纳人社会力模型中,进行更加精准化的仿真检验,以评价避难场所选址及规模的合理性,形成

13、一套更加完备的应急疏散空间规划方法。1应急疏散空间规划影响因素分析影响应急避难场所选址及疏散效率的因素主要包括灾害类型、村寨聚落特征和人群结构特征3 个方面1 7 对于不同灾种对应急疏散空间规划的影响,国内外研究整体较少,应急疏散应系统考虑避难场所位置、疏散通道稳健性等,在此进行重点论述。1.1自然灾害特征西南民族村寨面临的自然灾害类型主要包括地震、崩塌、泥石流、滑坡、洪水等,同时,其建筑类型中有大量的竹木建筑,也普遍面临严峻的防火形势。上述灾害之间存在复杂的相互影响机制,往往会形成灾害链(d i s a s t e r c h a i n)或灾害遭遇(disastercompound),大幅

14、加重灾害危害程度1 8。例如,地震灾害发生后,往往会诱发滑坡,也会加大火灾发生的概率,在存在山谷风的条件下,火势更加难以控制;持续的暴雨会大幅增加滑坡、泥石流等灾害的发生概率。因此,避难场所设置应综合考虑不同灾种的影响,使其具备抵抗多灾种的防御能力,以节约用地和建设成本,应对多灾种同时发生时带来的不利影响(表1)。1.2聚落空间特征(1)西南民族村寨多建于河谷、山腰、坡顶等地带,以贵州省少数民族村寨布局为例,有“侗族住山脚,苗族住山腰,瑶族住山顶”的聚落分布特征,同一地区不同位置聚落面临灾害条件有较大差异;受紧张的人地关系影响,房屋建筑密度往往较大,避难场所选址先天不足。(2)西南民族村寨中,

15、竹木结构房屋比例高,在渝东南、黔东南、黔中、滇南与滇西南等地区大量分布,尤其以苗族、侗族和傣族民居为典型,火灾隐患大。(3)山地地区村寨的内部通道往往具有狭窄、坡度大、连通性差等特点,在强震灾害下,受两侧或单侧山体、建筑物或构造物倒塌、坠落等影响,有更强的脆弱性。1.3人群结构特征与城市及经济发达的平原地区乡表1典型灾害特征及对应急疏散空间影响类型典型特征对应急疏散空间的需求难以准确地短时预测,灾害速度快,反应时间短;高等级避难场所需求大,高等级地震震中地区应设置固定避难场所;疏散路径可靠度应提高,防地震地震破坏力大,尤其是处于断裂带上的构造物止两侧建筑及其他构造物倒塌或坠落影响崩塌难以预警,

16、来势快,几乎没有避难时间泥石流避难场所应布局在不受崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害影响的村寨外围地区提前预警水平明显提升,但避难不及时易造成严重的后果滑坡技术上能够提前预警,大型山洪对村寨临河及低洼地区易洪水避难场所布局在不受(特)大洪水影响的高处构成较大的安全隐惠灾害影响较小的情况下以村寨内部避难为主,火灾失控前向外部地区疏散,疏散路径应满火灾有较强的随机性,难以提前预判其发生时间、地点和影响足短时高密度人群行走需求56规划与建设PLANNINGANDCONSTRUCTION现代城市研究2024.03村相比,西南民族村寨老年人和儿童比例高,且受教育水平整体较低。受个人体能、对灾害的认知不足等因素

17、影响,应对灾害能力大幅低于青壮年及高技能群体。2应急疏散空间规划方法评述与优化2.1既有规划方法存在的问题为准确把握既有应急疏散空间规划方法存在的问题,研究团队对四川省?山州喜德县热水河流域村寨、四川省甘孜州乡城县硕曲河流域村寨贵州省黔东南州凯里市下司镇清江村、贵州省雷山县西江镇南贵村等展开了详细的调研,涉及藏族、彝族、苗族、侗族等西南地区主要的少数民族村寨,其中对清江村进行了多轮应急疏散演练。本研究从微观尺度上对既有规划确定的应急疏散空间使用效能进行了评价及反思,发现既有应急疏散空间规划存在以下主要问题:(1)既有的应急疏散空间规划关注对象主要集中在避难场所层面,对与避难场所联系的疏散通道关

18、注较少,而疏散通道的脆弱性对疏散效率影响大,很大程度上影响了避难场所功能的正常发挥。清江村的疏散演练显示,村民在选择避难场所时,并没有按照既有规划确定的分区向相应避难场所集中。事后访谈获悉其重要原因是规划确定的疏散路线不够合理,例如,疏散路径存在坡度大、连续起伏、宽度过窄等障碍,与实际疏散需求不一致。地震烈度较高且多发地区的村寨,疏散通道也面临两侧构造物脱落或倾斜,导致疏散通道功能基本丧失的问题,通过近年来震后视频影像的解析 1 9,发现这一问题较为普遍和突出。(2)在避难场所选址方面,既有规划方法大多仅考虑了村寨面临的主要灾害风险,鲜有文献从多灾种的视角进行研究,对灾害链和灾害遭遇关注更加不

19、足。此外,在避难场所选址的合理性评价方面,既有方法主要基于GIS进行简单评价,仅评价某时耗条件下的人口覆盖率或基于人口覆盖率目标逆向确定避难场所位置和数量,不能准确反映居民疏散需求,例如,疏散演练显示跨越过境公路的避难场所难以承担紧急避难需求。(3)既有的规划方法基本没有考虑人群的疏散行为特征。西南民族村寨老幼弱残人群比例高,决定了其恐慌条件下疏散行为有明显的独特性疏散演练显示,由于缺少日常演练及疏散标识引导,疏散中人群“跟随效应”更加明显,既定的避难场所使用率差距较大。2.2应急疏散空间韧性规划方法(1)规划思路的转变。不同的灾种对村寨影响范围和程度存在较大差异,对避难场所选址要求也不一致。

20、因此,从提升规划避难场所安全性和使用效率的视角,应统筹考虑可能面临的多种灾害及灾变效应影响,村寨内部避难场所选址重点考虑地震、洪水、火灾等影响,对于破坏力巨大、应灾时间短、影响范围难以估量的滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害,应基于有限的预警信息进行提前疏散转移。同时考虑不同灾种之间的相互影响,按照发生严重灾害链及灾害遭遇的不利情景,对避难场所进行规划布局,提升避难场所应对灾变效应的安全余性。避难场所选址应充分考虑居民平时的集聚习惯,做到平灾结合。应急疏散空间划分为避难场所和疏散通道两个层面,试图更加全面地提升应急疏散效率。西南地区典型灾种相互影响关系如图1 所示灾害链式发生或同时发生形成明显的灾变

21、效应,加剧灾害的破坏效应(2)规划方法概述。在避难场所的选址方面,考虑不利条件下的灾害影响情景,研究灾害对避难场所及聚落承灾体的影响,提出可选择的避难场所选址方案,基于GIS工具进行覆盖率、可达性等的初步评价,给出拟推荐的选址方案。在疏散通道方面,综合考虑不同灾种对路网自身物理属性以及两侧建筑承灾体的影响,建立指标体系评价不同路段的重要性和脆弱性,进而识别村寨内部最重要的疏散通道生命线,对其进行重点加固防护和管理,保证在灾害发生时有更高的可靠性。在避难场所推荐选址和疏散通道生命线确定后,基于各个村寨人群年龄、性别、智残等社会结构特征,通过行人仿真软件AnyLogic设置相应的疏散参数进行疏散仿

22、真检验。如果仿真结果不满足规划目标,则对避难场所选址和疏散通道进行再选址和再优化,直至满足规划目标。规划目标的制定主要考虑短时间内人员能够安全、快速地疏散至避难场所,其核心影响因素是最长疏散时间,国内相关规范虽然没有明确提出至避难场所最长疏散时间的要求,但在相关规范中提出了近似概念。例如,建筑设计防火规范(GB50016-2014)根据耐火等级和建筑类型,将最长疏散时间规定为1.5 7 s,但这一疏散时间仅考虑了人员脱离危险区的最短时间,没有考虑至避难场所的疏散时间。防灾避难场所设计规范(GB51143-2015)和城市社区应急避难场所建设标准(建标1 8 0-2 0 1 7)规定避难场所的最

23、大服务距离均为不超过0.5km,这一数值的由来主要基于主次干路间距确定,按照灾难来临时正常人平均疏散速度计算,其疏散时间为5min左右。乡村地区建成区长轴一般在0.5km以下,小于城市干路间距,由于乡村地区居民老龄化特征明显,且普遍有较大比例的妇幼残障人群,其疏散速度一般慢于城市地区。本文从最大限度保障居民生命安全的角度出发,认为乡村地区最长疏散时间也应控制在5min以内,即5min内人员应基本疏散完毕。通过优化避难场所空间选址、提升通道疏散效率等多种方式,在可用的场地数量约束和建设资金约束条件下,力争在可接受的时间内疏散更多的人,具体包括增加避难场所数量并使其空间分布更加均匀、增加避难场所对

24、外出人口数量和通道宽度、增设应急疏散标识标牌、实施单向疏散演练提高疏散效率等。上述规划方法同时考虑不同灾种及灾种间相互影响,更加全面地考虑了灾种对各类承灾体的影响,统筹考虑了避难空间选址和疏散通道匹配性57注:本指标体系仅考虑主要灾种,各地区可根据灾害情况进行适当增减道路坡度 5%脆弱性45%道路坡度 2 0%道路自身10道路坡度2 0%100年一遇没B350年一遇淹没洪水影响1020年一遇淹没弱性木质建筑比例 40%通道脆240%木质建筑比例 8 0%火灾影响10木质建筑比例8 0%两侧无危险体两侧有可能的危险体地震影响10两侧有明显的危险体无桥梁的路段性4含有一般桥梁组团连通10含有重要桥

25、梁置单侧有出人口310两侧有出人口出入口设2.5路面宽度 0,2)m路面宽度 2.5m要性道路宽度7.5路面宽度 5,1 0)m通道重210路面宽度 1 0,+8 0)m200,+80m以上150,200】m 路径内所连通性i6100,150】m 路径内与避难场850,100】m 路径内100,50m路径内指标赋值/分指标分类影响因子权重影响因子分类表2疏散通道重要性与脆弱性评价指标体系多灾种影响下的西南民族村寨应急疏散空间韧性规划方法基于贵州省凯里市下司镇清江村的实证检验王超深赵炜张莉问题,并借助仿真软件考虑人群疏散行为特征,更加贴近真实的需求场景。其技术路线图如图2 所示。2.3应急疏散通

26、道评价疏散通道可靠性很大程度上影响了疏散效率,尤其是两侧服务人口较多的重要通道是整个村寨的生命线对其两侧建筑与构造物应进行更强的加固处理。本文拟建立客观的指标评价体系,判别村寨内部各道路的重要性和脆弱性,通过指标体系准确判别重要性高但又脆弱的路段,以此提前进行优化。一般认为道路的重要性受到节点和基本路段两个层面的影响 2 0。从疏散的视角看,对基本路段而言,通道的重要性与避难场所连通性、便捷性存在明显的关联关系,因此,从距离避难场所的空间距离、路幅宽度、出人口设置3个方面分别进行赋值评价,赋值整体上服从等差数列特征;对于节点而言,一般认为拥有桥梁或隧道的路段更加重要 2 0,从与避难场所的连通

27、性、道路宽度、出入口设置和组团连通性4个大风降雨浓雾大气圈固态降水业态降水(水圈)少冰苞暴雪早暴雨+传染病火洪滑泥石漆地+生物圈君石画灾坝坡地质灾清疏散+写教援+潮塌+十低温阴南图1西南地区典型灾种相互影响关系注:黑色加粗的灾变效应应重点关注。地囊地质灾害洪水火灾其他灾者各灾种鹅含关系详见图灾害特性承灾体特征建筑承灾体路网承灾体可利用避难场地通道重要性通道脆弱性避雄场所选址方案NY避难场所GIS评价疏散通道生命线推荐选址NNAnyLogic检验Y应您疏做空间最终方案图2应急疏散空间规划技术路线图方面评价疏散通道的重要性。西南民族村寨内部道路主要为土路或石质铺装路面,少量路面为水泥路面,其自身脆

28、弱性主要与道路坡度有较大关系,同时,受周边建筑体可能导致的垮塌、坠物等影响 2 1,周边建筑物安全性和稳定性对疏散通道有更大的影响 2。而建筑承灾体和道路承灾体均受地质灾害、洪水、地震、火灾等影响,这些灾害发生时,若上述承灾体脆弱性较差,则可能导致更加严重的次生灾害,且往往以灾害链的形式呈现。在不同灾害相互影响的基础上,考虑各灾种对道路的破坏影响,建立脆弱性指标评价体系。疏散通道重要性和脆弱性评价指标体系如表2 所示。3案例探讨:基于贵州省清江村的实证检验3.1清江村案例概况贵州省凯里市下司镇清江村地处河谷地带,西侧为高山、东侧为清江。村落面积约1 1.57 hm,建筑布局紧凑,建筑密度达到8

29、 0%,室外开空间较少(图3)。居民以苗寨、么佬族为主,常住人口规模近2 0 0 0 人,6 0 岁以上老人和1 2 岁以下的儿童占总人口比例接近40%,平日有少量的旅游人员。从孕灾环境特征看,清江村面临地震、滑坡(崩塌)、洪水、火灾等多种灾害影响,作为研究案例具有较强的典型性。3.2多灾种影响及避难场所初步选址清江村地处贵阳一玉屏(普安)断裂带外围地区 2 3,近2 0 0 年来已发生多次6 级左右的地震,是贵州省除昭通及其周边地区之外地震最为频发的地区 2 4,地震是清江村应急疏散空间规划应予以重点考虑的灾种。清江村东侧为清江,2 0 年一遇的洪水可能淹没沿江建筑1 2 楼底层空间,洪水淹

30、没线范围内的空地不宜作为避难场所。西北角为不稳定斜坡,在强震条件下,易发生滑坡或崩塌灾害,其西侧的农田不宜作为避难场所,西侧道路不宜作为对外疏散通道。此外,清江村是中国传统村落,其传统民居以木构件为主,近期新建民居大都为砖58规划与建设PLANNINGAND CONSTRUCTION现代城市研究城2024.03混或框架结构,外墙贴木,老旧建筑和新建筑均有较大的防火压力,老街区疏散通道较窄,火灾产生的烟雾影响疏散效率也应重点考量。基于清江村的地理环境,结合灾害评估报告判断,清江村应急疏散空间规划考量的灾种依次是地震、火灾、洪水和滑坡(崩塌)。图3 中的1 一3 号避难场所理论上具备作为临时避难场

31、所的条件(图4)。通过GIS工具分析,基于最大化覆盖范围法计算,1 一3 号避难场所能够实现清江村疏散居民的全覆盖,其中1 号和3 号避难场所承担了9 7%的疏散人流,2 号避难场所承担了3%。由此可以看出,1 号和3 号避难场所更适合配置较多的应灾设施,提高避难场所使用效率。3.3疏散通道问题判别综合考虑灾害承灾体的建筑质量与抗震性、防火性等性能参数,结合现场调研情况,对各路段进行赋值打1图例滑坡、期场区域20年一遇洪水海没线避难场所图3清江村主要灾害与避难场所空间分布图(优化前)图例道路重要性2.15,3.433.43,4.70)4.70,5.975.97,7.24025501001502

32、007.24,8.50地形底图图5疏散通道重要性分。对于、权重因子的确定,采用专家打分的方法确定,重要性和脆弱性权重系数分别为0.6 和0.4,1、2、3、4这4个影响因子权重分别为0.3 8、0.3 2、0.1 7 和0.1 3,I、2、3、4这4个影响因子权重分别为0.22、0.44、0.2 3 和0.1 1。重要性计算公式为V=Z=t,脆弱性计算公式为V,=Zt,公式中i为疏散通道的数量,、分别为权重系数。得到的疏散通道重要性和脆弱性评价结果分别如图5和图6 所示,生命线疏散通道主要包括东南端内部通道及芦笙广场南侧通道(综合得分大于5.59 的路段需重点改善,见图7)。可以看出,将与外围

33、市政道路或过境公路相连的部分较宽的街道确定为生命线疏散通道不一定适合。例如,位于清江村中部的两条西北一东南走向街道,虽然其服务于两侧居民,但是在更大的空间范围内,受路网连通性、可识别性等影响,疏散演练显示外围地区更大规模的人流疏散没有选择该通道,因此,难以纳入生命线疏散通道。清江村当前疏散通道改造紧迫性最强的路段主要分布在村落的最东南端,其重要性取值在8.0 左右,脆弱性取值在5.5左右,均处于最高的层级,这一地区也是清江村人口密度最大的区域,改造必要性较强,对于疏散通道生命线改造包括以下主要措施:第一,对两侧危险体进行加固或清除;第二,增加夜间照明灯。此外,在优化前整个清江村无应急疏散标识系

34、统,居民不知道避难场所具体位置,在老街狭窄通道内,易出现双向疏散导致效率低下的问题为此,研究团队在避难场所增设了地点标识,在外围地区增设了指引标识(图8),并进行了安全教育、宣讲与疏散演练,使居民能更加准确、快速、安全地进行疏散。滑坡村寨西北端疏散西北端农田不能承(崩)通道阻断担紧急避难功能诱发至连通度较高的避1-3号避难场老街部分疏散通道6级地震难场所,4号避难所能更好地应阻塞影响大场所功能受限对多灾种,50诱发诱发年一遇的洪水老街片区烟雾大,向火势小、烟雾少对3 号避难场火灾影响疏散效率的2 号、3 号避难场所可能有影响所或外围地区转移20年一遇沿河栈道全部淹没,居家或转移至高处,洪水通过

35、江背面出入口3号避难场所存在疏散不可靠性图4清江村主要灾害类型对应急疏散空间规划的综合影响图例道路脆弱性(1.20,1.71)(1.71,2.71)2.71,3.413.41,4.71025501001502004.71,6.40m二地形底图图6疏散通道脆弱性图例道路通道评价2.30,2.98)2.98,3.673,67,4.634.63,5.5902550.1001502005.59,6.96地形底图图7生命线通道识别59多灾种影响下的西南民族村寨应急疏散空间韧性规划方法基于贵州省凯里市下司镇清江村的实证检验王超深赵炜张莉3.4基于仿真检验的规划方案评价综合考虑清江村面临的灾种,认为地震灾害

36、具有影响范围大、致灾后果严重的特征,与火灾、地质灾害洪水等相比,对应急疏散有更高的要求,且地震灾害是西南地区重点防御的自然灾害之一,具有较强的典型性。因此,研究团队以发生6 级地震为假设情景,进行了多轮疏散演练。假定全部人员均疏散至1 一3 号避难场所,通过空地一体的技术获取地域化的疏散速度、反应时间等疏散行为参数,利用AnyLogic软件对应急疏散空间规划方案进行仿真检验。根据王波涛的古建筑震害评价方法 2 1,片区动峰值加速度为0.0 5g,清江村内部桥梁不会出现垮塌或不能通行的情况。根据震害对道路交通的影响模型 2 5测算后认为,清江村内部不会出现道路阻塞情况。东南端的部分区域巷道宽度较

37、窄,两侧瓦片坠落会使路面平整性受到影响,因此在仿真中将周边居民疏散速度下调。水平移动速度根据相关研究成果 2 6-2 7 和本次疏散演练获取的参数确定,3 类人群的疏散速度如表3 所示,其整体上服从正态分布。将速度参数纳人AnyLogic仿真软件中,采用经典的社会力模型进行仿真,人群中个体的实时行为受个体的主观意识、个体之间以及障碍物这3 方面因素的影响,考虑疏散中人群的相互影响,更加接近真实情况。通过多次仿真,发现在避难场所初步选址中确定的1 一3 号避难场所使用效率差异较大,2 号避难场所南侧虽然有较大的人口密度,但是疏散通道为陡坡台阶式步道,影响了居民选择,其承载的疏散人数较少。从仿真结

38、果看,仅需要设置1 号和3 号两处避难场所即可基本满足疏散要求,最大疏散时长为6.2 min,疏散时间超过5min的人数仅为3 5人左右,不足总人口的2%,平均疏散时长为3.4min(图9)。考虑到清江村拥有较大数量需要帮助的特殊人群,这一结果也能满足疏散目标要求。通过对比分析发现,设置3处避难场所与设置2 处的最大疏散时间和平均疏散时间均接近,因此在同等建设资金条件下,显然设置2 处避难场所拥有更高的效益。从人流集聚角度看,短期集聚量最大的区域主要集中在3 号避难场所外围,这与避难场所仅有2 条主要的对外通道有较大关系,仿真结果印证了这一片区疏散通道的重要性。这一片区疏散通道脆弱性也很突出,

39、若对其进行改造,如增加避难场所与北侧居住区联系通道、增加既有通道的宽度后,仿真显示前3 min该避难场所疏散人数有近1 0%的增加,疏散效率明显提升。清江村优化后的应急疏散空间最终方案如图1 0 所示,包括设置2处固定避难场所,设置2 条重要的疏散通道。4结论本文提出的考虑多灾种影响及人下司古镇应急避难场所Emergency ShelterETa.避难场所地点标识b.疏散通道指引标识图8增设的各类应急疏散标识实拍图表3各类型人员期望疏散速度值人群类型数量/人速度分布值/m/s)最快速度期望值/m/s)普通人群3000(1.04,1.56)1.50不需要帮助的特殊人群100(0.64,0.96)

40、0.80需要帮助的特殊人群300(0.46,0.68)0.57高1.50高1.501.251251.001.000.750.750.500.500.250.25低0.0 0低-0.0 0墙程度拥堵程度1600140012003010020925030035040045050055060065070075080050 100 150280290300 35046450500550600630 700750800(a)面疏散开始(b)疏散中1.501.501.251.251.001.000.750.750.500.500.250.250.00低L0.00焖墙程度铜墙提度20020091801502

41、00290303046045050050600650元700750800飘条人贩2300250300350.400450500550600.690730750800(c)疏散接近结束(d)疏散完成图9基于1 号和3 号避难场所的疏散仿真过程60规划与建设PLANNINGAND CONSTRUCTION现代城市研究2024.03群疏散行为特征的应急疏散空间韧性规划方法,在自然灾害类型较多的西南民族村寨地区有更强的适用性。与既有规划方法相比,本文提出的应急疏散空间规划韧性方法具有以下典型特征:统筹考虑避难场所选址与应急疏散通道设置问题,形成更加完整的应急疏散空间规划体系,更加真实地响应了人群避难行

42、为需求;按照平灾结合的原则,全面考虑多灾种对应急疏散空间的影响,提升避难场所抵御灾害的能力,体现工程韧性思维;提出了疏散通道重要性和脆弱性指标评价体系,能够更加客观地判定疏散通道生命线工程,便于更好地提前进行工程改善,提升安全余性;提出了基于疏散演练与仿真检验相结合的应急疏散空间评估方法,更加准确地评估应急疏散空间规划合理性问题,在此过程中,群众通过参加应急疏散演练,大幅提升了社会韧性。注释:避难链考虑灾害来临时,人群如何从居所或其他所在的位置,安全、快速地转移至避难场所,更加关注人群疏散行为特征,第七次全国人口普查数据显示,这4个民族人口总量占西南世居少数民族(不包括壮族)总量的7 1%,具

43、有较强的代表性。城市主次干路的路网密度一般在2 km/km,由此计算干路间距在1 km左右,居住于中段的居民最大疏散距离为50 0 m左右。2550m图例固定避难场所紧急避难场所水体主要疏散流线次要疏散流线清江图1 0清江村应急疏散空间最终方案(优化后)选取典型用户发放手持GPS设备,并采用无人机全程录像的方式,获取其不同时刻的行走轨迹,演练结束后进行解析,获取主要疏散行为的参数特征。参考文献:川尹云鹤,韩项,邓浩宇,等.中国西南地区地震一滑坡一泥石流灾害链风险防范措施框架研究 J.灾害学,2 0 2 1,3 6(3):7 7-8 4.2熊峰,吴潇,柳金峰,等.西南民族村寨防灾综合技术研究构想

44、与成果展望 J.工程科学与技术,2 0 2 1,53(4):1 3-2 2.3范晨璟.多灾种综合应对的避难场所选址优化方法研究 D南京:南京大学,2 0 1 6.4苏浩然.基于GIS的城市应急避难场所空间布局评价方法研究 D.兰州:中国地震局兰州地震研究所,2 0 2 1.5范晨璟,翟国方,姚凤君,等.公共设施区位理论视角下的避震空间体系规划:以常熟市为例.规划师,2 0 1 4(8):43-49.6王威,苏经宇,马东辉,等.城市避震疏散场所选址的时间满意覆盖模型 J.上海交通大学学报,2 0 1 4,48(1):1 54-1 58.7谢秉磊,张鹃鹏,钟琦,等.泥石流灾害下居民疏散行为影响因素

45、分析 J.交通信息与安全,2 0 2 0,3 8(5):2 0-3 0.8关文玲,李树颖,董呈杰.紧急状况下人员恐慌动力学模型及仿真研究 J.安全与环境学报,2 0 2 1,2 1(2):7 46-7 51.9姚珍珍.基于强化学习与深度残差网络学习的人群疏散仿真方法研究 D.济南:山东师范大学,2 0 2 0.10余肖禹,谢科范,梁本部.应急避难场所感知与疏散行为的关系研究 J.管理学报,2 0 2 0,1 7(6):9 3 1-9 3 6.11MCMANUS P,WALMSLEY J,ARGENT N,et al.Rural community and rural resilience:wh

46、at isimportant to farmers in keeping their country townsalive?Jj.Journal of rural studies,2012,28(1):20-29.12王志.农村突发公共事件应急管理问题研究:基于汶川8.0 级地震绵阳灾区的调研报告.灾害学,2 0 1 0,2 5(3):1 0 4-1 0 9.13王瑛,史培军,王静爱.中国农村地震灾害特点及减灾对策 J.自然灾害学报,2 0 0 5,1 4(1):8 2-8 9.14凌子健,翟国方,吴浩田.我国农村社区韧性的评估方法及提升研究:以阜宁6 23龙卷风灾区为例 J.城市建筑,2 0

47、 1 7(2 1):1 0-1 6.15王嘉君,何亚伯,杨琳,等.基于GIS的山区村镇多灾种耦合风险评估 J.中国地质灾害与防治学报,2 0 1 8,2 9(1):1 0 2-1 1 2.16石朋亮.传统村落防灾减灾能力评价研究:以涉县南漫驼村为例 D.石家庄:河北师范大学,2 0 2 1.17王滢.基于疏散行为的滨海城市避难空间规划策略研究 D.天津:天津大学,2 0 1 6.18史培军,吕丽莉,汪明,等.灾害系统:灾害群、灾害链、灾害遭遇 J.自然灾害学报,2 0 1 4,2 3(6):1-1 1.19周军学,基于视频分析技术的地震应急中人群紧急避险疏散效率研究 D.北京:中国地震局地质研

48、究所,2 0 2 0.20高梦起,李德华,张军,等.基于可靠度的区域公路网瓶颈路段识别研究 J.交通运输工程与信息学报,2 0 1 1,9(3):53-58.21王波涛.宜宾市区古建筑物震害预测及保护对策 D.重庆:重庆大学,2 0 0 5.22曹亚豪.基于供需分析的震后城市医疗救援系统可靠性研究 D.昆明:云南大学2 0 2 2.23王尚彦.贵州的断裂与地震.地质力学学报,2 0 1 6,2 2(3):43 0-43 8.24王尚彦,梁操,纪星星,等.贵州地震的分布、分区和区划 J.贵州地质,2 0 1 7,3 4(1)1-8.25杨相杰,张明媛,张娟,等.考虑建筑地震倒塌影响的道路交通系统风险评估 J.系统工程,2 0 2 2(6):9 3-1 0 2.26李俊梅,胡成,李炎锋,等.不同类型疏散通道人群密度对行走速度的影响研究 J.建筑科学,2 0 1 4,3 0(8):1 2 2-1 2 9.27原志路.基于改进社会力模型的行人流疏散仿真研究 D.长春:吉林大学,2 0 1 7.

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