城市地震應急避難場所適宜性評價
——以天津市中心城區為例1

蘇建鋒 張慶斌

1）中國地震局第一監測中心，天津 300180 2）中晉環境科技有限公司，山西 030002

引言

地震應急避難場所是政府和社會為應對地震等突發公共事件，經規劃和建設的具有應急避難和緊急疏散功能的安全場所，在提高城市綜合防災能力、減輕震災損失、保障城市安全等方面發揮著重要作用。目前，我國大多數城市出臺了防震減災法律法規和地震應急避難場所建設標準，并建成多個符合自身城市特點的地震應急避難場所。基于“平災結合”原則，我國地震應急避難場所大多選擇公園、綠地、廣場、體育場館和學校操場等現有空間作為場地，進行相應配套設施建設（楊爽等，2013；郭興利等，2017）。依托這些場地建設的避難場所可能存在規劃布局與建設安全性不合理等問題，需要對其進行適宜性評價，以檢驗其布局的合理性及避震疏散服務能力，了解城市應急避難現狀，提高城市應急避難場所的防震減災能力，為城市應急避難場所規劃布局及合理性提供決策參考。

城市地震應急避難場所適宜性評價是需解決多目標、多準則的復雜決策問題。在有限資料的情況下，利用多個評估準則和指標數據評估各避難場所的適宜程度，進而得出合理建議，供政府及相關部門決策參考。隨著科學技術的不斷進步發展，應急避難場所適宜性評價理論研究和實踐工作取得了一定成果，適宜性評價方法也在不斷改進和完善中，選擇合適的評價方法對適宜性評價成果的科學性、合理性至關重要。目前專家學者提出的避難場所適宜性評價方法主要包括以下幾種：（1）層次分析法，如熊焰等（2014）利用層次分析法，構建了應急避難場所減災能力評價體系，并以北京市朝陽區應急避難場所為例進行應用評價；（2）灰色關聯法，如周玉科等（2018）基于安全性、可達性、有效性原則，建立了適宜性評價指標，并采用改進的灰色關聯模型對福州市應急避難場所在不同地震烈度下的適宜性進行評價，取得了良好的效果；（3）基于加權Voronoi 圖法，如王女英（2017）采用加權Voronoi 圖法測算應急避難場所空間可達性，并劃分其服務區范圍，該研究方法在沈陽市得到了應用評估；（4）2SFCA 模型法，如葉明武等（2008）采用2SFCA 模型法，以上海市中心城區公園為例，研究其應急避難服務與城市居民避難需求之間的平衡關系，并給出研究成果和建議。這些評價方法及采用的模型雖不相同，但通過對應急避難場所評價指標定性或定量的解析研究及相應的案例實證，已驗證了其可行性和科學性。

基于上述研究，本文以天津市中心城區為例，通過地震應急避難場所數據和實地調研成果，從有效性、可達性、安全性3 個方面構建了適宜性評價指標體系，運用熵值權重結合灰色關聯分析模型和GIS 空間分析，對天津市中心城區地震應急避難場所進行適宜性評價，就應急避難場所空間分布的合理性給出建議，用于指導城市應急避難場所規劃建設及應急管理。

1 評價指標選取

評價指標選取是衡量城市地震應急避難場所適宜性的主要依據，直接影響評價模型的科學性和評價結果。由于指標本身特性，不同指標對避難場所適宜性的影響不同。呈正相關的指標，其評估值越高，避難場所適宜性越好；呈負相關的指標，其評估值越低，避難場所適宜性越好（周玉科等，2018；張佳瑜等，2019；宋英華等，2019）。因此綜合國內外防震避難研究成果及《地震應急避難場所場址及配套設施》（GB 21734?2008）（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局等，2008）和相關文件要求，本文從有效性、可達性、安全性3 個方面選取可容納人數、距醫療機構距離、活斷層距離等10 個指標構建城市地震應急避難場所適宜性評價指標體系（表1）。

表1 評價指標體系Table 1 Evaluation index system

（1）有效性指發生地震災害時避難場所供給能力的強弱。避難場所出入口個數越多，災時越能快速地將居民疏散到場所內進行避難；避難場所可容納人數、有效面積比越高，則避難場所開放空間越大，供給能力越強，有效性越好。

（2）可達性指避難場所與居民點及各服務設施點互相通達的難易程度。與醫療機構、消防據點、公安機關等服務設施距離越近，災時救援效率越高。根據道路等級對避難場所周邊疏散道路進行賦值，道路等級越高，居民到達避難場所時間越短，則評分越高，可達性越好。

（3）安全性指避難場所本身及周邊環境在地震災害發生時受到次生災害的影響最小、危險性最低，以有效保護有避難需求的居民不受到二次傷害。與活斷層、重大危險源和周邊建筑物這些隱患點距離越遠，建筑物高度越低，危險系數越低，安全性越好。活斷層指海河斷裂帶，重大危險源指城區廣泛分布的加油站，周邊建筑物指避難場所周邊200 m 以內的建筑物。

GIS 空間分析方法在應急避難場所評價指標計算分析等方面起著非常重要的作用。GIS 技術可對收集到的不同數據要素進行配準、整合，構建評價指標屬性數據庫；GIS 網絡分析法最佳路徑搜尋技術可獲得救援服務設施與避難場所的最短距離數據；GIS 服務區范圍技術可獲得避難場所服務范圍分布情況；GIS 緩沖區分析法可以獲得重大危險源危險程度范圍等（蘇建鋒等，2017；魏本勇等，2019；姜連艷，2019）。

2 適宜性評價模型構建

熵值權重法是以指標熵值計算各評價指標權重算法，數值差異越大其權重越重，在指標體系中的重要性越大。灰色關聯分析法是多目標決策分析過程，能夠給出各避難場所之間關聯程度，是經典的評價分析方法（熊焰等，2014；杜亞男等，2020）。本文采用熵值權重與灰色關聯分析相結合的模型對地震應急避難場所進行適宜性評價，根據模型的計算結果進行排序，得出各避難場所適宜性優劣情況和評價結果，評價步驟如下：

（1）評價指標數據處理

首先確定參考序列，列出各評價指標數據序列為Xi={Xi(k)|k=1,2,3,···,n}(i=1,2,3,···,m)（m為應急避難場所個數），從各評價指標屬性中選擇最優值確定為參考序列X0。由于各評價指標統計量綱不同，需要對初始指標數據序列進行無量綱化處理，根據評價指標性質，數據處理形式可分為上限效果測度和下限效果測度，其中正向指標可用上限效果測度：

負向指標可用下限效果測度：

式中，rij為第i個避難場所第j個指標屬性值，由式（1）、（2）可生成灰色序列表。

（2）熵值權重Wj的計算

3 實例應用

3.1 研究區概況

天津市地處華北平原東北部，東臨渤海、北依燕山，經濟發展迅速，城市人口稠密，是中國北方最大的沿海開放城市、環渤海地區經濟中心和國際性綜合交通樞紐，素有“河海要沖”和“畿輔門戶”之稱，是京津冀一體化中重要的一級。天津市地處華北地震帶和高烈度區，轄區活斷層分布復雜，其中海河斷裂帶直接穿過中心城區，地震災害威脅較嚴重。

中心城區是天津市核心地帶和發祥地，下轄6 個區，面積約173 km2，常住人口密度高達25 104 人/km2，是全市人口分布最密集的地區，人口和規模的空前膨脹給城市應對突發公共事件的能力帶來嚴峻考驗，而應急避難場所將成為保障城市安全和防震減災的重要設施。天津市作為首都圈地震重點監視防御區，非常重視應急避難場所的建設。天津市中心城區已建成配套設施并投入使用的應急避難場所共12 處，總避難面積約350.1 萬m2，避難人口約68.5 萬（劉瑞瑞等，2015），具體情況如表2 所示。

表2 天津市中心城區應急避難場所基本信息Table 2 Basic information table of emergency sheltersof the central city ofTianjin

3.2 適宜性評價分析

本文對天津市中心城區12 處應急避難場所適宜性進行評價，評價模型中的指標權重可衡量該指標對綜合評價的影響程度，可為應急避難場所適宜性評價提供重要依據。將收集到的天津市中心城區應急避難場所數據進行分析整理與計算，可獲得各評價指標數據序列（表3），根據指標的最優值確定參考序列，運用式（1）、（2）、（3）對評價指標數據進行處理與計算，得到的指標權重結果如表4 所示；運用式（4）、（5）計算灰色關聯系數并與熵值權重進行加權運算，得到適宜性評價結果（表5），并對其進行評價分析。

表3 天津市中心城區地震應急避難場所適宜性評價指標數據Table 3 The index data of earthquake emergency shelter suitability evaluation of the central city of Tianjin

表5 天津市中心城區地震應急避難場所適宜性評價結果Table 5 The earthquake emergency shelter suitability assessment of the central city of Tianjin

由表4 可知避難場所的可容納人數對避難場所適宜性評價結果貢獻最大，其次為活斷層距離、重大危險源距離、醫療機構距離、公安機關距離，這些評價指標在適宜性評價中的重要程度較大。

表4 指標權重結果Table 4 Index weight value

根據適宜性評價結果Ri分布情況，結合相關學者研究成果經驗，適宜性評價成果等級劃分為：適宜（Ri≥0.55）、較適宜（0.50≤Ri＜0.55）、較不適宜（Ri＜0.50）。

水上公園和北寧公園屬于適宜等級，這類應急避難場所有效性、可達性和安全性整體較好，空間位置合理，避難空間較大，可容納人數和交通通達度較高，且接近公共救援服務設施，災后能盡快開展應急救援工作；中心公園、睦南公園、河東公園、中山門公園、王串場公園和紅橋公園屬于較適宜等級，這類應急避難場所適宜性較好，空間位置相對合理，但避難空間較小，可容納人數較少；銀河廣場、人民公園、長虹公園和西沽公園屬于較不適宜等級，這類應急避難場所共同點是安全性較差，距活斷層和危險源距離較近，部分地區距醫療機構、消防據點、公安關也相對較遠。

評價結果表明，天津市中心城區現有12 處地震應急避難場所中有2 處達到了適宜等級，6 處達到了較適宜等級，其他4 處均為較不適宜等級，地震應急避難場所適宜性等級分布如圖1 所示。天津市中心城區大部分應急避難場所適宜性較好，應急避難場所可容納人數較少，可達性和安全性較差是導致部分應急避難場所適宜性水平偏低的主要原因。

本文運用GIS 技術緩沖區分析法結合城區人口密度分布情況，對天津市中心城區應急避難場所分布情況進行研究，結果表明中心城區應急避難場所分布較集中，雖然每個行政區均分布2 個應急避難場所，但避難場所服務范圍覆蓋率與場所周邊居民避震疏散需求量相比仍有較大差距。由圖1 可知城區中部和東南部是避難場所服務范圍缺口面積較大的區域，而城區中南部避難場所服務重疊率偏高，不利于避難場所的高效率利用，加上城區人口高度集中，常住人口密度高達25 104 人/km2，使得實際人均有效避難面積嚴重偏低，僅0.81 m2，遠低于國家最低標準1.5 m2。結合適宜性評價結果發現，由于避難場所可容納人數的限制及應急管理信息化建設的滯后，導致城市居民的實際避難需求仍得不到滿足且有較大差距。因此，應急避難場所可容納人數亟需提高，重點是提高應急避難場所的數量供給和適宜性，加強應急避難場所空間布局與居民避震疏散需求的協調統一，促進應急管理業務信息化、現代化，以滿足城市居民對緊急疏散空間的迫切需求，從而增強城市整體防災減災能力，這對促進防震減災業務信息化、現代化具有重要的現實意義。

圖1 天津中心城區地震應急避難場所適宜性分布圖Fig. 1 Suitability distribution ofthe earthquake emergency shelter in the central city of Tianjin

4 結論

城市地震應急避難場所是保障城市安全的重要公共服務設施，對其適宜性進行評價是城市防震減災體系的重要組成部分。本文基于GIS 空間分析技術，從有效性、可達性和安全性3 個方面構建了評價指標體系，采用熵值權重與灰色關聯分析法相結合的評價模型對天津市中心城區現有12 處地震應急避難場所進行適宜性評價。評價結果給出了天津市中心城區地震應急避難場所適宜程度及應急避難場所的綜合情況和應急避難能力現狀，有利于提高城市應急避難場所規劃建設的合理性和應急管理水平，更好地發揮應急避難服務功能，更好地服務人民。