基于微觀個體避難行為的城市小微開敞空間應急救災效能評價
——以西安市為例

陳 晨，程 林，竇 睿 音

(1.西安外國語大學旅游學院·人文地理研究所，陜西 西安 710128；2.陜西師范大學地理科學與旅游學院，陜西 西安 710119)

0 引言

城市化進程導致環境與景觀類要素日益擁擠，城區蔓延式擴展，開敞空間不斷被吞噬擠壓。城市人工要素的集中和對自然空間的排斥，使城市空間緊縮、土地資源飽和、空間結構復雜化。目前，在高密度中心城區建設大中型避難場所已不切實際，而在低密度城市外圍僅靠增加大中型避難場所規劃總面積，無法滿足中心城區居民的緊急避難需求，也不利于居民避難的空間公平。小微開敞空間是一種基于人本尺度的小范圍公共開敞空間，也是承載居民日常活動以及居民最方便接觸、最容易接近和感知的空間實體[1，2]，具有較強的空間適應性和可塑性，能廣泛滲透于高密度城市建成區[3]，形成居民的臨時避難地，進而彌補大型避難場所在空間布局上的局限性，緩解避難場所供給的緊張程度，保障居民應急避難的空間公平，提高應急避難的便捷度和效率，對于完善城市防災減災體系、構建城市安全環境具有一定的現實意義。

西方學者多從人道主義視角對避難場所適宜性開展評估。Sanderson等將避難場所的適宜性總結為避難環境的安全性和舒適性、醫療衛生條件、社會關系以及居民的適應能力和隱私[4，5]；居民的心理穩定性[6]、地方文化及生活方式也被認為是避難場所應急救災效率的重要影響因素[7]；Bashawri等將以上研究中關于避難場所適宜性的影響因素歸納為環境因素和社會文化因素，前者包括外部環境響應機制，如避難環境的安全性和舒適性、醫療衛生條件等，后者涉及文化差異、社會關系等[8]；Choi進一步構建出包含安全性、人體健康、社會性及舒適性四方面的避難場所適宜性評價體系，包含保護物、預防措施、醫療衛生設施、弱勢群體、可達性、面積等10個亞類指標[9]；Kim等根據居民避難過程中形成的功能分區(出入口區域、應急服務區、避難生活區以及針對弱勢群體的特殊服務區)，開展避難場所適宜性評估[10]。國內學者更關注避難場所應急救災能力的客觀評價。早期，吳宗之等側重從避難場所實體空間內部的規劃設計模式、軟件環境及硬件設施等方面構建評價體系[11，12]并進行實證研究[13-15]；馬亞杰等進一步增加環境安全、規模安全及道路安全等指標[16]并給出評分標準[17，18]；王江波構建了“安全性—可達性—規模容量—應急設施—應急管理”五位一體的評價體系[19]。避難場所應急救災能力不僅取決于其內部結構，還受城市自然和建成環境因素的綜合影響，因此，相關研究多利用RS解譯技術提取用地類型、道路、建筑及開敞空間等地理要素，并在人口分布基礎上，結合GIS空間分析法評價避難場所[20-27]。季玨等通過構建居民應急疏散行為模型評價避難場所的服務效率[28]；周玉科等采用改進灰色關聯模型測度不同地震烈度下應急避難場所的適宜性[29]；胡映潔等從時間和容量半徑兩個維度探討社區現狀空間的應急疏散能力[30]；張威濤等從災害脆弱性視角構建城市“豎向避難場所”可靠性評價模型[31]；基于白天與夜間城市人口空間分布的避難場所救災效率差異也備受關注[32]。此外，關于避難場所可達性的評估研究也較豐富，研究方法主要有兩步移動搜尋法(2SFCA)及其改進模型[33，34]以及交通網絡中心性模型[35，36]。

綜上，針對城市避難場所的評估研究內容較豐富，對于提高避難場所應急救災能力與居民應急疏散效率具有一定的現實意義，但在城市由增量規劃到存量規劃的重大轉型階段，小微開敞空間災時發揮的實際應急救災意義仍未受到充分關注。已有研究通常采用供需比(避難場所實際可容納人口數(即避難場所實測面積除以個體空間占用面積)與一定服務范圍內人口數之比)、人均可達面積、服務范圍等指標對避難場所開展客觀評價，評價方法相對簡單可行，評價結果能揭示避難場所應急救災能力的空間特征。然而，受個體感知能力、災時心理特征、對災害的認知、社會關系等因素的影響，居民的實際避難行為特征存在個體或群體差異，避難場所應急救災能力和實際利用情況或與已有評價結果不符。因此，僅通過客觀指標而不考慮居民實際避難行為特征的避難場所評估研究有待完善。因此，本文針對西安市地震事件，通過選取典型研究區進行現場走訪與問卷調查，借助GIS技術識別適于緊急避難的小微開敞空間，并精細化測度小微開敞空間的容災能力和可達性；最后，基于個體避難行為的微觀調查，分析小微開敞空間的實際應急效能，以期揭示微觀個體實際避難行為視角下城市小微開敞空間在臨時緊急避難中的重要意義，為城市小微開敞空間識別及其災時應急救災能力評價、城市避難場所的合理布局和防災減災體系的完善以及居民應急疏散和防災減災策略的制定提供依據。

1 研究區與數據

西安市位于華北地震帶西端，區內發育構造活動強烈的秦嶺北緣大斷裂帶(圖1a)，該斷裂帶引發了人類歷史上死亡人數最多的華縣大地震。因此，從西安市選取研究區具有一定的代表性。2017年8月8日晚9點，四川九寨溝發生7.0級地震，西安市震感強烈，居民紛紛外出避難，由于人員密集、驚慌等原因，許多居民并未到達城市中規劃建成的大中型避難場所，而是聚集于居住小區內及周邊的樓宇間空地、街邊、小型廣場和公共綠地。在此背景下，本研究于2018年4-7月選取軍干所(老舊居住小區)、師大家屬院(單位大院)、南方星座(中檔商業小區)及八里村(城中村)4個典型小區(圖1b)展開調查，研究區還包含已規劃建成的大(曲江國際會展中心)、中(明德門社區廣場)型避難場所以及不同規模的公共開敞空間，具體以城市主干道、快速路及環線等大型線形障礙為研究邊界。

圖1 華北地震帶、研究區域與案例小區的分布Fig.1 Distribution of North China seismic belt and location of the study area and sample residential complexes

采用問卷—深度訪談—行為地圖相結合方法對居民的基本社會經濟屬性和避難行為(避難目的地和路徑)進行隨機抽樣入戶調查，每份調查問卷配套一幅行為地圖，用以采集居民的避難目的地和路徑。受訪對象共計200人，完成問卷200份(包括200份行為地圖)且均有效，其中，軍干所49份，八里村55份，南方星座50份，師大家屬院46份。另外，結合戶外調查和遙感影像采集用地類型、道路格局與路寬、建筑分布與建筑層數/層高、加油(氣)站分布等環境要素，地質斷裂帶數據源于文獻[37]。

2 研究方法

2.1 小微開敞空間識別

(1)小微開敞空間界定與識別。在一個連續的城市公共空間環境中，小微開敞空間的規模難以通過具體的量化標準進行明確劃分，但一個明確的空間尺度范圍界定標準有利于小微開敞空間的識別和分析。根據《城市居住區規劃設計規范》，小游園最小面積應為4 000 m2[38]，杭州、深圳等城市將微型社區公園的面積標準定為1 000～4 000 m2，文獻[39,40]提及歐美國家約70%的代表性城市廣場面積在2 500～4 000 m2之間，因此，本文小微開敞空間的面積上限取4 000 m2[41]。據此，借助GIS矢量數據空間疊加工具排除研究區所有建筑實體，以提取開敞空間，然后排除面積大于4 000 m2的開敞空間(包括已規劃建成的大中型避難場所和公園綠地)，篩選出小微開敞空間。

(2)適于緊急避難的小微開敞空間界定與識別。地震發生時能為居民提供臨時緊急避難的小微開敞空間還應具備安全性和有效性兩個基本特征[42]。從安全性角度講，小微開敞空間不應受到城市環境中任何危險源及其最大波及范圍的影響。本文研究區的危險源包括高大建筑物、加油(氣)站及地質斷裂帶。根據文獻[42]中的建筑物倒塌范圍計算模型、加油(氣)站設計與施工規范以及地質斷裂帶安全避讓距離，采用GIS緩沖區分析工具計算所有建筑物的最大倒塌范圍、加油(氣)站的最大波及范圍以及地質斷裂帶的最佳避讓范圍，以此作為危險源可能的最大波及范圍。從有效性角度講，小微開敞空間應排除無效開敞空間(即不適于居民避難的空間)，研究區無效開敞空間包括陵園遺址、開發建設中的用地及道路。道路被視為無效開敞空間的原因在于：1)當遇到震級較高的地震時，道路是重要的應急疏散和救援通道，其暢通性尤為重要；2)當遇到震級較小的地震或有震感時，道路仍有車輛行駛，特別是人口高度密集化的中心城區，其車流量有可能較大。綜上，從已篩選出的小微開敞空間中剔除所有危險源最大波及范圍內的小微開敞空間和無效開敞空間，得到適于居民緊急避難且安全有效的小微開敞空間(下文簡稱“小微開敞空間”)。

2.2 小微開敞空間容災能力測度

建筑容積率是反映土地利用強度的有效指標，本文借鑒建筑容積率指標內涵，采用建筑—小微開敞空間面積比(總建筑面積與小微開敞空間面積之比)衡量小微開敞空間的容災能力。一定區域范圍內，建筑—小微開敞空間面積比越大，單位面積小微開敞空間內建筑面積越大，說明該區域小微開敞空間承載的人口規模及應急救災壓力越大，容災能力越弱。本文研究區尺度小，難以獲取精細化的人口數據，同時，研究區為高密度城市建成區，建筑多為人員密集的一般民用建筑，其建筑規模與人口規模呈正相關，因此，相比以往研究中的供需比，建筑—小微開敞空間面積比彌補了人口規模、個體空間占用面積(根據個體站立或坐臥等姿勢的空間占用面積理論或經驗值估算)及服務范圍(根據最佳逃生時間、速度及避難距離等理論或經驗值估算)預測中存在的偏差，能更精細地反映小微開敞空間的容災能力。本文將研究區劃分為50 m×50 m格網，通過現場調查獲取各格網內的建筑分布、層數/層高及單層建筑面積，并根據小微開敞空間提取結果，計算各格網的建筑—小微開敞空間面積比，進而測度小微開敞空間的容災能力，并分析其空間分布特征。

2.3 小微開敞空間可達性和實際應急效能測度

小微開敞空間可達性指居民從起始點(一般為住所)到達小微開敞空間克服障礙的難易程度，空間距離是最典型的障礙因素。居民緊急避難主要遵循“就近原則”，如果小微開敞空間能滿足居民就近避難的需求，說明小微開敞空間的可達性好、應急效能高。據此，本文采用鄰近度(設施與其服務對象的空間鄰近程度)測度小微開敞空間的可達性，計算公式為：

(1)

式中：Ci為設施i的鄰近度；N為服務對象數量；dij為設施i與其服務對象j之間的最短距離，由路網距離衡量。

小微開敞空間的實際應急效能一方面在于居民實際選擇的避難目的地是否位于小微開敞空間內，位于小微開敞空間內的避難目的地越多，小微開敞空間的實際應急效能越高；另一方面體現為居民到達小微開敞空間的避難路徑長度。本文采用居民避難時產生的過剩避難距離(Excess Evacuation Distance，EED)百分比(式(2))測度小微開敞空間的實際應急效能。EED越小，表明居民避難產生的過剩避難距離越短，居民實際選擇的避難目的地與距住所最近的小微開敞空間越接近，二者的空間匹配性越好，相應小微開敞空間的實際應急效能越高。

EED=(Da-Dc)/Da×100%

(2)

式中：Da為居民實際到其選擇的避難目的地的避難路徑長度；Dc為居民住所到其最近小微開敞空間的最短路網距離。

3 結果分析

3.1 小微開敞空間的類型結構

據統計，研究區小微開敞空間總面積8.52 km2，占研究區的74.48%(圖2a，彩圖見附錄4)。其中，受建筑物最大倒塌范圍影響的小微開敞空間面積占比50.35%，受地質斷裂帶影響的面積占比12.44%，受加油(氣)站影響的面積僅占0.9%；無效開敞空間面積2.13 km2，占比約25%，主要為道路(面積占比19.37%)。安全有效的小微開敞空間由綠地、樓宇間空地、校園內空地及公共停車場組成(圖2b)，總面積2.41 km2，占研究區的21.07%，其中，樓宇間空地占比最高(55.19%)，其次為校園內空地(34.02%)。

圖2 危險源及其最大影響范圍、無效開敞空間與安全有效的小微開敞空間Fig.2 Hazard source and its maximum influence scope,invalid open spaces and the safe and effective small-micro open spaces

3.2 小微開敞空間的容災能力與可達性

研究區建筑—小微開敞空間面積比為7.39，表明小微開敞空間容災能力總體較弱，同時，小微開敞空間容災能力空間差異明顯(圖3a，彩圖見附錄4)。根據典型小區的調查結果(表2)，別墅及高檔住宅區域公共開敞空間規模較大，建筑—小微開敞空間面積比較小，小微開敞空間容災能力較強，且距其越近，建筑密度越小，小微開敞空間占比越高，小微開敞空間容災能力越強。然而，此類區域屬于“封閉式”街區，其附近雖有大規模公共開敞空間，但因與小區隔離布局，導致其公共開敞空間可達性較差(圖3b)。相反，城中村、老舊居住小區及單位大院內部和周邊區域建筑密集且開敞空間有限，小微開敞空間容災能力較弱(表2)，且距其越近，建筑密度越大，小微開敞空間占比越小，應急救災壓力越大，容災能力越弱。但此類區域屬于開放式街區，建筑與開敞空間交錯布局，融合度較高，因此其小微開敞空間可達性較好。道路沿線區域建筑密度相對較大，人員密集，建筑—小微開敞空間面積比偏高，導致此類區域小微開敞空間應急救災壓力較大，容災能力較弱，但交通便捷性高使其小微開敞空間可達性好。

圖3 建筑—小微開敞空間面積比與可達性Fig.3 Area ratio of buildings to small-micro open spaces and accessibility of small-micro open spaces

表2 不同緩沖區范圍內典型小區建筑—小微開敞空間面積比Table 2 Area ratio of buildings to small-micro open spaces in typical residential areas within different buffer zones

3.3 基于個體避難行為的小微開敞空間應急效能

由問卷調查結果可知，168位外出避難的居民(約84%的居民災時采取避難行為)中，有157位(占比93.45%)選擇的避難目的地位于小微開敞空間范圍內(圖4a,彩圖見附錄4)，其中有115位居民(占比73.25%)的避難目的地位于其居住小區500 m緩沖區范圍內的小微開敞空間內，說明多數居民的避難目的地鄰近其住所。同時，居民實際選擇的避難路徑長度(圖4b)和過剩避難距離百分比(圖5)整體較小，即居民避難目的地與住所最近的小微開敞空間較接近，空間匹配性較高。因此，對于能廣泛滲透于人口和建筑高度密集區且居民最方便接觸、最易接近和感知的小微開敞空間而言，其災時實際應急效能較高，是居民臨時緊急避難的主要目的地。

圖5 居民的過剩避難距離百分比Fig.5 Percentage of excess evacuation distance of residents

4 結論

城市小微開敞空間能緩解人口和建筑密集區避難場所供給的緊張程度，保障居民避難的安全性、效率及空間公平。然而，城市小微開敞空間災時實際發揮的應急救災意義尚未受到充分關注，同時，考慮居民避難行為特征的避難場所應急救災效率評估研究有待補充和完善。因此，針對西安市地震事件，選擇典型研究區，利用GIS技術識別適于緊急避難的小微開敞空間；其次，將研究區劃分為50 m×50 m的格網單元，通過現場走訪和問卷調查計算格網單元內建筑—小微開敞空間面積比，以衡量小微開敞空間的容災能力；然后，根據“就近避難”的基本避難原則，采用鄰近度指標測度小微開敞空間的可達性；最后，基于個體避難路徑和避難目的地等避難行為特征的微觀調查，分析小微開敞空間的實際應急效能。結果表明：1)研究區可用于緊急避難的小微開敞空間由綠地、樓宇間空地、校園內空地及公共停車場組成，其中樓宇間空地占主體。2)小微開敞空間容災能力整體較弱，空間差異明顯，其中，城中村、老舊居住小區、單位大院及道路沿線區域小微開敞空間較弱，且距其越近，建筑密度越大，小微開敞空間占比越低，容災能力越弱，但其屬于開放街區模式，可達性較好；相反，別墅和高檔住宅區小微空間容災能力較強，且距其越近，建筑密度越小，小微開敞空間占比越高，容災能力越強，但其多為“封閉式”街區，可達性較差。3)多數居民災時選擇外出避難，而能廣泛滲透于人口和建筑密集區，且居民最方便接觸、最易接近和感知的小微開敞空間成為居民臨時避難的主要目的地，即鄰近居住小區的小微開敞空間災時實際應急效能較高。

居民災時第一時間做出的避難行為通常屬于個體在感知到災害危險性后的自發性避難行為，受個體心理和生理特征影響，就近避難通常是最典型的特征。因此，鄰近或滲透于居住區且日常生活中使用頻率較高的各類開敞空間構成居民能第一時間到達的重要避難地。未來應嘗試以城市既有空間資源為突破口，進一步在存量環境中識別各種潛在的、有利于節約土地資源的公共開敞空間類型，尤其應重視小尺度公共開敞空間在應急救災方面的微更新價值。同時，將小尺度公共開敞空間概念的深入研究和當前避難場所規劃建設面臨的困境相結合，開展公共開敞空間避難設計，探討公共開敞空間與城市防災減災體系建設的關聯性，挖掘小微公共開敞空間的應急救災意義，彌補大中型避難場所在空間布局上的局限和數量上的失衡。