本文所用应急避难场所数据,主要是按照2008年中国地震局发布的《地震应急避难场所场址及配套设施(GB21734—2008)》标准来统计。数据来源于北京市地震局的实际调查统计资料,截至2016年12月,北京市应急避难场所共有120个。

本文所用人口数据为由北京市2010年第六次全国人口普查主要数据公报中公里格网化(1×1 km)的2010年北京市人口格网数据。

国内外关于不同级别的应急避难场所服务半径的规划标准并不完全一致,一般规定紧急避难场所的服务半径为500～1 500 m,步行5～10 min到达; 固定避难场所为2 000～5 000 m,步行0.5～1.0 h到达(苏幼坡,刘瑞兴,2004b)。参考上述标准,笔者将中国地震局确定的3类不同级别的地震应急避难场所的服务半径分别定义为3 000 m(Ⅰ类)、2 000 m(Ⅱ类)和500 m(Ⅲ类),并以此为依据进行避难场所服务范围面积的计算。

基于不同级别应急避难场所的服务半径,利用ArcGIS空间分析技术中的缓冲区分析,通过计算缓冲区面积来确定不同级别避难场所的服务范围。之后,结合2010年北京市公里格网的人口数据,再利用ArcGIS空间分析工具中“区域分析”来统计不同避难场所服务范围内的常住人口覆盖程度。

城市应急避难场所不仅是民众用于躲避灾难的最重要的安全场所,也是一项城市公共服务设施,因而其规划建设除了考虑民众到达设施的便利性外,还应关注不同地点民众实际享有避难场所的公平性与合理性。在参考已有研究的基础上(苏幼坡,刘瑞兴,2004b; 刘少丽,2012; 史晓瑞等,2016; 周玉科等,2018),本文从可达性、公平性和效率性3个方面来评估北京市不同区(县)现有应急避难场所的服务效能。由于应急避难场所的主要服务对象为需要避难的人,因而在对避难场所服务效能的具体评价指标选择上均以服务区内的人口为基本设计参数。

应急避难场所的可达性A,以避难场所的服务人口比P,即应急避难场所服务范围所覆盖的人口数占研究区域总人口的比例来衡量。具体表达式为:

P=(P_TS)/(P_T)(d_ij≤r)(1)

式中:P_TS为所有应急避难场所服务范围内的总人口数; P_T为研究区域内的总人口数; r为应急避难场所提供服务的最大半径。

应急避难场所空间分布的公平性J,以研究区域内人均可达的有效应急避难场所面积(S_P)来衡量。应急避难场所的有效面积指扣除房屋、设施、道路、水面及树木等面积后可用于应急安置的有效面积,具体表达式为:

S_P=(S_T)/(P_TS)(d_ij≤r)(2)

式中:S_T为研究区域内所有应急避难场所的有效总面积; P_TS为所有应急避难场所服务范围内的总人口数。

应急避难场所服务的效率性E,以避难场所的服务容量比C,即研究区域内所有应急避难场所设计容量之和与区域内人口总数的比值来衡量。具体表达式为:

C=(P_Td)/(P_T)(3)

式中:P_Td为研究区域内所有应急避难场所总设计人口容量,P_T为研究区域内的总人口数。

同时,还构建了避难场所综合服务指数S_I,来衡量不同区县地震应急避难场所的综合服务效能:

S_I=w₁A+w₂J+w₃E(4)

式中:w代表评估服务效能的不同方面的权重。

避难场所综合服务效能各权重的确定,采取的是专家打分法。评分范围是0～1,分值越高,代表其对综合服务效能评估的重要性越高。通过专家对3个方面重要性的打分,可以得到其权重平均值分别为w₁=0.50,w₂=0.25,w₃=0.25。相对于其他2个方面,避难场所的应急可达性,应是其综合服务效能中的首要保证环节。

为保证计算标准的统一,在计算避难场所综合服务指数时,对其各评价指标进行了无量纲标准化,即以各指标的最大值为基值进行标准化处理,以消除指标量纲差异的影响。

为提供城市应急避难场所优化建议,本文还提出了城市避难场所服务面积缺口指标,即一定服务半径下,研究区避难人口所需避难场所面积与现有应急避难场所有效避难面积之间的差。其具体表达公式如下:

S_G=S_N-∑S_T(d_ij≤r)(5)

式中:S_G为避难场所服务配置缺口面积; S_N为研究区域内避难人口所需避难场所面积; ∑S_T为现有应急避难场所有效避难面积总和; r为应急避难场所的服务半径。当S_G>0时,表明该区域的避难场所存在服务人口配置缺口。

本文假定以研究区避难场所服务范围内的覆盖人口数为全部所需避难人口数。根据国内外避难场所的规划设计标准,一般人均有效避难面积设计为1～3 m²,据此本文所用3类不同级别的地震应急避难场所的人均有效避难面积分别按2 m²(Ⅰ类)、1.5 m²(Ⅱ类)和1 m²(Ⅲ类),并以此为依据计算避难人口所需避难场所面积。依据避难场所服务配置缺口,结合城市人口分布和现有避难场所的空间布局,即可给出未来城市应急避难场所建设优化的参考建议。

《地震应急避难场所场址及配套设施(GB21734—2008)》中,按照场所设施配置和可安置受助人员天数,将地震应急避难场所分为3类:Ⅰ类地震应急避难场所,具备综合设施配置,可安置受助人员30天以上; Ⅱ类地震应急避难场所,具备一般设施配置,可安置受助人员10～30天; Ⅲ类地震应急避难场所,具备基本设施配置,可安置受助人员10天以内。按此标准,截至2016年12月,北京市统计在案的应急避难场所共有120个,包括Ⅰ类应急避难场所11个,Ⅱ类47个,Ⅲ类62个,总面积达1 831.45万m²(图1)。

图1 北京市应急避难场所空间分布图
Fig.1 Spatial distribution of emergency shelters in Beijing

在120个应急避难场所中,包括75个公园、25个学校操场、7个城市广场、6个绿地、6个体育场和1个停车场。就避难场所数量的区域分布看,昌平区、大兴区、通州区、房山区和朝阳区最多,分别为20,15,12,11,11个; 平谷、延庆、顺义和怀柔区的应急避难场所数量较少。就面积分布(图1)看,朝阳区、昌平区和大兴区最高,分别达980.08万m²,171.85万m²和107.76万m²; 平谷区和怀柔区的应急避难场所面积最低,分别只有1.03万m²和10.86万m²。就不同等级的避难场所数量分布看,Ⅰ类避难场所主要在朝阳区,共5个; Ⅱ类主要位于昌平区,共19个; Ⅲ类避难场所主要位于房山区和通州区,各有11个(表1)。北京市现有的应急避难场所分布具有明显的空间不均匀性。

表1 北京市应急避难场所基本信息
Tab.1 Basic informations of emergency shelters in Beijing

图2表明,在限定的服务半径范围内,北京市现有应急避难场所的总服务面积为807.32 km²,占区域总面积的4.92%。就服务面积的绝对值看(表2),昌平区(185.14 km²)、朝阳区(165.24 km²)和大兴区(60.56 km²)避难场所总的服务面积最大,这与其拥有的避难场所的总面积最高也基本一致。从服务面积(S_S)占区域总面积(S_A)的比例看,东城区(55.33%)、西城区(41.56%)和朝阳区(36.31%)的服务面积比例最高,也反映出这3个区避难场所的服务范围在区域内相对最广。

图2 北京市应急避难场所服务范围与人口分布
Fig.2 Service range of emergency shelter and population distribution in Beijing

从图2可见,北京市人口分布也具有显著的空间不均匀性。2016年北京市常住人口密度平均为1 324人/ km²。作为首都功能核心区的西城区(2.49万人/km²)和东城区(2.10万人/km²)区域人口密度最高; 城市功能扩展区的朝阳区、海淀区、石景山区和丰台区,平均人口密度也在0.81万人/km²; 而其他区域的人口密度则均在0.17万人/km²以下; 人口密度最低的延庆区和怀柔区,分别只有164人/km²和185人/km²。

从区域人口覆盖度(表2)看,在限定的服务半径范围内,北京市现有应急避难场所服务面积所覆盖人口总数为634.44万人,单位服务面积所覆盖的平均人口数为0.79人/m²。朝阳区(191.86万)、昌平区(100.66万)、海淀区(84.24万)避难场所服务范围所覆盖的总人口数最高; 而延庆区(0.56万)、顺义区(3.34万)和房山区(4.47万)避难场所服务范围所覆盖的总人口数最低。但从单位服务面积所覆盖的人口(P_TS/S_S)看,西城区(2.83人/m²)、东城区(1.97人/m²)和海淀区(1.58人/m²)是避难场所服务范围覆盖人口密度最高的区域; 而延庆区(0.01人/m²)、房山区(0.30人/m²)和门头沟区(0.43人/m²)则是最低的区域。

从综合服务效能指数(图3a)看,以指数分布自然断裂点0.2,0.4和0.6为分界点,北京市16个区的地震应急避难场所综合服务效能 大体可以分为4个层级:昌平和门头沟区地震应急避难场所的综合服务效能最高,其综合服务指数

表2 北京市应急避难场所服务面积与人口覆盖度
Tab.2 Service scope of emergency shelters and population coverage in Beijing

分别达到0.65和0.60; 朝阳、东城、西城和延庆综合服务效能次之; 大兴、石景山、海淀和怀柔区的综合指数较低(0.2～0.4); 通州、丰台、房山、密云、顺义和平谷区应急避难场所的综合服务效能指数最低,均低于0.2。

从服务效能评估的可达性来看,延庆区、房山区和门头沟区的人均可达有效避难场所的面积最高,其中,延庆区人均达到55.36 m²,房山区和门头沟区人均也分别达到6.80 m²和2.92 m²; 人均可达有效避难场所面积最低的地区分别是丰台区、海淀区和西城区,其人均面积分别为0.19 m²,0.33 m²和0.40 m²(图3b)。

由避难场所服务人口比(图3c)可见,昌平区(0.61)、朝阳区(0.54)和东城区(0.50)应急避难场所服务范围所覆盖的人数均达到了其区域总人口数的50%及以上,其服务人口比例最高; 而延庆区(0.02)、平谷区(0.02)和顺义区(0.04)应急避难场所的服务人口比最低,均未超过其区域总人口的5%。

从现有应急避难场所的服务容量看(图3d),门头沟区、延庆区和昌平区应急避难场所设计的避难容量占区域人口总数的比例最高,分别达到60%,41%和35%; 而平谷区(0.01)、顺义区(0.02)和丰台区(0.02)避难场所的服务容量比最低,即相对于其区域人口总数,区域内应急避难场所设计的避难容量最低。

图3 北京市应急避难场所服务效能
Fig.3 Service efficacy of emergency shelter in Beijing

从图3可以看出,城市避难场所的服务效能受多方面因素影响:有效避难场所面积、避难场所服务人口数量、区域人口总数等。如延庆区,如果单看其人均有效可达避难场所面积,其值最高,反映出其人均有效可利用的避难场所面积最大; 但其服务人口,只占区域总人口的2%。出现这种现象的原因是其区域内地震应急避难场所的有效面积不低(31万m²),但其场所位置相对偏僻,与区域内人口密度的分布并不一致,导致其避难场所在服务半径范围内所能覆盖的人口数只有0.56万人,为全市最低,也就产生了人均有效可达避难场所面积高而实际服务人口比低的现象。因而,在对城市应急避难场所布局进行合理性评估时,必须综合考虑多方面的因素,不能单纯以绝对面积和数量作为唯一衡量标准。

对北京市不同区(县)应急避难场所服务配置缺口进行评估发现,总体上北京市应急避难场所有效避难面积只能满足47.28%的避难需求。由图4可见,北京市应急避难场所服务配置缺口大致可以分为4个层级:朝阳区为第一层级,属于服务配置缺口面积最高的区,为192.44万m²; 海淀、西城、大兴、丰台、昌平和东城区为第二层级,属于服务配置缺口面积次高区,其缺口面积为50～100万m²; 密云、怀柔、通州、顺义、石景山和平谷区为第三层级,属于服务配置面积与需求面积相差不大区,其缺口面积为0.5～10万m²; 门头沟、房山和延庆区为第四层级,属于服务配置面积无缺口区,即服务配置面积能够满足服务范围所覆盖人口的需求面积。

避难场所的规划与区域人口分布的统一,是发挥避难场所避灾与安置功能的基础。虽然图2中北京市避难场所分布与人口分布趋势基本吻合,避难场所基本集中于人口密集区,但其总体设计容量远低于需求容量,且区域间差异明显。从图4中可以看出,首都功能核心区和城市功能扩展区,基本都是避难场所服务配置缺口面积较高的区域,因为这些地区人口密度最高,其对避难场所服务配置的需求也最高。这些区域除了可以适当增加和开发利用新的应急避难场所(如绿地、公园和广场外),还可以通过城市部分功能外迁的方式,疏散一部分人口,以降低区域人口密度。对于城市发展新区和生态涵养发展区,由于人口密度总体较低,其对避难场所服务配置的需求也相对较低,因而这些区域避难场所的服务配置缺口面积相对较小,也有个别地区(如延庆区、房山区等)现有的避难场所服务配置面积已基本满足区域服务覆盖人口的避难需求。对于这些地区,除了充分利用现有避难场所空间,提高其综合服务效能外,也需要继续适当增加和开发利用新的避难场所点,以承接首都功能核心区的人口外溢,适应未来区域人口的变化。

图4 北京市应急避难场所服务配置缺口
Fig.4 Service configuration gap of emergency shelter service in Beijing

同时,城市避难场所的服务效能受多方面因素的影响,应该全面考虑其空间布局的公平性、可达性和效率性。另外,可用作避难场所规划设计的空敞地空间冗余度、区域地形地貌条件、备用避难场所的安全性等,也都是制约应急避难场所规划布局的客观因素,在避难场所规划建设时都应该加以考虑。总之,在进行城市避难场所的规划布局时,应该以城市人口分布为基本依据,以基本避难需求为导向,以避难场所的可达性为基本保障,兼顾布局的公平性和效率性,以最低的投入成本,获得最高的利用效率,满足最广的需求。