基于承灾能力评价分析的城市抗震防灾规划编制研究——以东莞市中心城区及松山湖开发区为例*

何 萍，聂树明，王 挺，茅程晨

(1.广东省地震局 广东省破坏性地震应急研究中心,广东 广州510070；2.东莞市城建规划设计院，广东 东莞523000)

抗震防灾规划是减轻城市灾害损失的重要途径，是提高城市防震减灾能力的重要手段，该规划在城市规划建设初始就把提高城市抗震防灾能力纳入视野，对城市的土地利用规划、工程建设场地选址及房屋、工程设施、设备、生命线系统抗震和防止次生灾害等内容做出规划，在城市的改造和发展规划中,不断融入抗震防灾的对策,为合理、安全、经济的抗震设防提供了基础[1-2]。

本文首次将城市承灾能力评价方法引入规划编制，将规划区视为潜在地震灾害承灾体，先进行规划区的承灾能力的分析，进而再进行城市用地抗震适宜性评价、城区建筑抗震防灾规划、基础设施抗震防灾规划、次生灾害防御、避险疏散场所规划等方面详细内容的编制，并注意与城市发展总体规划及其它专项规划之间的衔接。通过研究发现基于城市承灾能力评价的抗震防灾规划编制方法易于找到规划区抗震防灾的重点及难点，有利于规划的顺利编制实施。图1为规划编制技术路线图。

图1 规划编制技术路线图

1 规划区承灾能力评价指标体系的建立

Carreno 等[3]发展了一种整体评价的概念框架来进行城市地震灾害风险的分析。但由于城市防震减灾能力的研究涉及诸多学科，国内外并没有一种合理的公认的定义。目前学术界比较接受的防震减灾能力是指一个城市确保其地震安全的能力。根据地震灾害对一个城市造成破坏和损失的特点,用以下三个方面来判断一个城市对地震的安全性:①一次地震中人员伤亡的数量;②一次地震中的经济损失的多少;③震后为了恢复社会正常的生产和生活秩序所必须的恢复时间长短。有了防震减灾能力的概念，如何评价城市防震减灾能力是当今社会对地震工程和地震科学提出的一个需要迫切解决的极具挑战性的课题。

图2 城市防震减灾能力层次分析体系结构图[4]

谢礼立院士等人2000年综合并发展了目前城市防震减灾研究工作成果，在国家973计划(国家重点基础研究发展规划)项目中，率先开展了“防震减灾能力评价与评价指标体系的建立”课题的研究，并提出了一套具体的城市防震减灾能力评价方法[4](图2)。此后一些专家[5-11]先后分别在谢礼立的研究基础上提出自己的评价指标体系，并给出了相应的权限值。

根据《(GB 50413-2007)城市抗震防灾规划标准》对抗震防灾规划编制提出的具体要求，结合前人的研究基础[12-13]以及资料来源的方便性,本文提出以下城市承灾能力评价指标体系，并建立承灾能力评价指标定量化方法。城市承灾因子的评价指标的定量化借鉴了郑宇等人的研究成果[6-11]。表1为城市承灾能力评价体系及量化标准。通过各指标的合理量化和权重量化计算,可以分别得到规划区城市社会发展指标、地震危险性指标、工程抗震能力指标、生命线系统的抗震能力指标、地震次生灾害风险指标、政府灾害管理能力指标、救灾能力指标和恢复能力指数。将每个指标与抗震防灾规划的编制重点关联起来，有利于规划要点及规划时限的确定。表中的各项指标及权重的确定可以根据不同规划区的情况不同而进行相应的调整。

2 评价指标体系的计算方法

评价体系的计算公式为：

(1)

式中：n为C的评价因子个数，ρi为第i个评价因子的权重。

(2)

式中：n为B的评价因子个数，m为Bi评价因子的子因子个数，ρi是Bij评价子因子的权重。

(3)

式中：n为E的评价因子个数，m为Ei评价因子的子因子个数，ρi是Eij评价子因子的权重。

(4)

式中：n为L的评价因子个数，m为Li评价因子的子因子个数，ρi是Lij评价子因子的权重。

(5)

式中：n为S的评价因子个数,m为Si评价因子的子因子个数，ρi是Sij评价子因子的权重。

(6)

式中：n为R的评价因子个数，m为Ri评价因子的子因子个数，ρi是Rij评价因子的权重。城市承灾能力评价指标即为：

A=ρ1C+ρ2B+ρ3E+ρ4L+ρ5S+ρ6R。

(7)

根据前人的研究结果及抗震防灾规划编制标准以及规划组成部分的重要性[10-11,14-20]，得出以下城市承灾能力评价指标的权重(表2)。

在规划区承灾能力评价中，城市发展受地震影响指标C得分越低说明城市经济发达，人口密集，受地震灾害的影响大，得分越高说明城市经济不发达，受地震影响小。地震危险性指标B得分越高说明规划区面临的地震风险越小，建设用地抗震适宜性好，越低则反之。建构筑物抗震能力指标E、生命线系统的抗震能力指标L、潜在地震次生灾害风险指标S、应急救助与恢复重建能力指标R则得分越高，表明承灾能力越强。规划区承灾能力评价总指标A，最大值为1，A越大，说明规划区现阶段承为能力越强，越低则能力越弱。

3 方法应用

3.1 规划区的基本概况

2013年东莞中心城区及松山湖开发区陆域总面积为279.5km2，总人口为126.20万人，其中户籍人口44.17万人。根据《东莞市市域总体规划(2005-2020)》，到2030年为止，规划区内人口将达到190万人。东莞市将发展成为现代制造业名城、珠三角核心地区的重要城市、可持续发展的和谐城市；中心城区为市域政治、经济、科技、文化及商贸服务中心，公路枢纽，高新技术产业研究和发展基地。其中心城区发展成为区域综合服务中心、东莞市行政文化中心、高品质生态宜居城区；将松山湖开发区发展成为国家科技创新中心、生态发展示范区[21-22]。

表1 规划区承灾能力评价指标体系的构成及定量方法

续表1

目标层系统层(评价指标)状态层(评价因子及权重值 )变量层(评价子因子及权重值)定量分的确定方法及标准在抗震防灾规划编制中的作用文物建筑E24(0.1)全部已进行抗震加固的为1,80%以上已加固的为0.8,50%～80%设为0.5, 50%以下为0生命线系统的抗震能力L交通系统L1(0.2)结构易损性L11(0.5)全部设防为1,80%以上设防为0.8,50%～80%设防为0.5, 50%以下设防为0连通性L12(0.5)交通系统震害预测连通性计算,在遭遇规划区基本设防烈度时受到破坏即为0,完好为1供水系统L2(0.2)结构易损性L21(0.5)全部设防为1,80%以上设防为0.8,50%～80%设防为0.5, 50%以下设防为0连通性L22(0.5)供水系统震害预测连通性计算,在遭遇规划区基本设防烈度时受到破坏即为0,完好为1供电系统L3(0.2)结构易损性L31(0.5)全部设防为1,80%以上设防为0.8,50%～80%设防为0.5, 50%以下设防为0连通性L32(0.5)供电系统震害预测连通性计算,在遭遇规划区基本设防烈度时受到破坏即为0,完好为1供气系统L4(0.2)结构易损性L41(0.5)全部设防为1,80%以上设防为0.8,50%～80%设防为0.5, 50%以下设防为0连通性L42(0.5)供气系统震害预测连通性计算,在遭遇规划区基本设防烈度时受到破坏即为0,完好为1通信系统L5(0.2)结构易损性L51(0.5)全部设防为1,80%以上设防为0.8,50%～80%设防为0.5, 50%以下设防为0对规划中生命线系统抗震防灾规划编制起引导作用,找出目前规划区内的生命线系统的抗震薄弱环节。潜在次生灾害风险源S火灾风险隐患S1(0.2)老旧民房集中区木质建筑百分比S11(0.4)5%及以上取定量分 0;每少1%,定量分加 0.2生活燃气的使用率S12(0.4)瓶装燃气占规划区用户40%以下为0,否则为1火灾风险源危害性分析S13(0.2)危害性大的风险源占2个以上为0.5,以下为1易燃易爆风险隐患S2(0.3)风险源的种类个数S21(0.4)城市内化工厂、油库、大型加油站的数目多(>100),取定量分为 0;数目一般多(10～100),取定量分为 0.5;很少或没有(﹤10),取1风险源的空间分布S22(0.4)人员密集区内风险源的每平方千米大于5取值为0,小于5取值为0.5,没有取值为1风险源的危害性S23(0.2)危害性大的风险源占2个以上为0.5,以下为1人口密度S3(0.1)人口密度影响S31(1.0)以 1000 人/km2为标准,此时取定量分0.5;以此类推,人口密度每少 100 人,定量分加 0.1;每多 100人,定量分减 0.1建筑密度S4(0.1)建筑密度影响S41(1.0)以 m2/km2为标准,此时取定量分0.5;以此类推,建筑密度每少 100m2,定量分加 0.1;每多 100 m2,定量分减 0.1水库和堤坝的设防能S5(0.2水库的抗震能力S51(0.6)全部设防为1,建筑年代久远全部采取抗震加固措施为0.8,建筑年代久远采取抗震加固措施占总数70%为0.5,总数70%以下为0堤坝的抗震能力S52(0.4)全部设防为1,建筑年代久远全部采取抗震加固措施为0.8,建筑年代久远采取抗震加固措施占总数70%为0.5,总数70%以下为0对规划中次生灾害防灾规划编制起引导作用,找出目前规划区内的潜在危险源的特征,以获得更好的减灾规划措施。

续表1

目标层系统层(评价指标)状态层(评价因子及权重值 )变量层(评价子因子及权重值)定量分的确定方法及标准在抗震防灾规划编制中的作用城市内涝风险S6(0.1)近3年城市发生内涝灾害的次数年发生率S61(0.5)近3年城市发生内涝灾害的次数年发生率小于本省城市内涝数的取值为1,否则为0近3年城市遭遇暴雨的年发生率S62(0.5)近3年城市发生内涝灾害的次数年发生率小于本省暴雨率为1,大于为0.5应急救助与恢复重建能力R避难场所的容灾能力R1(0.2)现有绿地规划R11(0.2)全国人均公园绿地面积达13.5 m2作为评定指标,大于13.5 m2,定量得分为1;小于13.5 m2定量得分为0避难场所的个数R21(0.4)人均避难面积小于1 m2为0,否则为1避难场所的空间分布R22(0.4)在规划区内分布均匀,每个行政区均有设置,得1分;不均匀,过于集中,得0消防能力R2(0.2)消防建筑的抗震能力R21(0.4)抽查数据中全部达到基本设防为1,60%以上设防为0.5,低于60%设防为0消防单位的空间布局R22(0.2)每个消防站的责任区面积平均能达到6 km2,取值为 1,8～10 km2为 0.5,否则为0消防员人数据及装备R23(0.4)每万人消防员人数在10以上的取值为1,人数在5～10之间的取值为0.5,5以下为0医院救治能力R3(0.2)医院数量及空间分布R31(0.2)每 10 万人享有的病床数(0.5): 当每 10 万居民的病床数达到 750 张以上时,取定量分为 1。当每 10万居民的病床数小于 350 张时,取定量分为 0。其数量则以插值计算救护人数及救护能力R32(0.4)每 10 万人享有的医生数(0.5): 若城市内平均每10 万人享有100 名以上的医生时,取定量分为 1;若平均仅有 100 名以下的医生时,取定量分为 0。其中数量则以插值计算医院建构筑物的抗震能力R33(0.4)全部采用提高1度设防措施为1,50%以上采用提高1度设防措施设防为0.8,80%采用基本设防为0.5, 80%以下采用基本设防为0物资存储能力R4(0.2)物资存储场所的抗震能力R41(0.6)全部达到基本设防烈度为1,50%以上为0.8以下为0物资存储能力R42(0.4)若区域内无物资储备,无为0,有则为1抢险救灾能力R5(0.2)抢险救灾单位的抗震能力R51(1.0)若存在军队与武警部队,专业救灾队伍及各种行业抢险救伍,定量分为1,存在两种,定量分为0.7,若只存在其中一种定量分为0.5对规划区内现有应急救助能力进行评估,查找薄弱环节,引导规划的编制重点

表2 城市承灾能力评价指标的权重

3.2 规划区的地震风险简要分析

规划区地处东南沿海地震带中部，地震活动空间上主要沿泉州—汕头、邵武—河源、从化—阳江断裂带分布，从整个东南沿海地区而言，在强震分布上呈现自东南沿海向西北内陆逐步减弱的现象，即7级以上大震的发生都在沿海一带[23]。对规划区有影响的历史地震东部来自潮汕地区，北部来自河源和赣南地区[24]，西部来自阳江地区，东南部来自海丰及其南部的海域。根据历史地震宏观等震线资料，以规划区为中心外扩150 km区域内有7次对东莞市中心城区及松山湖开发区造成烈度Ⅳ～Ⅵ度的影响。1970年以来地震观测结果表明，现代仪器记录小震震中与历史破坏性地震震中空间分布特征基本相同，破坏性地震集中区也是现代小震集中区，且范围有所扩大。区内小地震在两个地区较为集中，一是河源小震震群在区域内较为显著；二是在海岸沿线附近，大致成带状，其中又在恩平和台山形成小震群。广州、佛山一带小震并不集中发生，肇庆小震虽多，但未成群。以规划区为中心外扩150 km范围内1970年以来地震活动强度未超过M5.0。

在《(GB 18306-2015)中国地震动峰值加速度区划图》中，规划区内万江街道的大汾村、新村、新谷涌村、简沙洲村、新和村、流涌尾村，南城街道的白马村、石鼓村、袁屋边村地震基本烈度为Ⅶ度、Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度0.10 g，其余片区地震基本烈度为Ⅵ度、Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度0.05 g。

3.3 规划区承灾能力分析计算

现将上述建立的城市承灾能力评估模型，结合规划编制时收集的各类资料，应用于规划区。关于具体的指标取值过程在此不一一详述。下面将列出规划区的变量取值表及评价分析结果(表3)。最后,计算得出规划区总体承灾能力=0.78。

该评价结果表明，目前规划区总体防震减灾能力为中上水平，因此在规划编制中应以提高承灾能力为目标，查找评价指标中评价因子得分率较低的原因，提出有针对性的减灾措施，注意与总规与其它分项规划的衔接。

表3 规划区承灾能力指标变量值

3.4 规划目标及编制纲要的确定

根据规划区的发展定位，在地震风险分析的基础上，结合当前规划区承灾能力的分析判断，围绕防震减灾的具体要求，制订了以下编制目标，以提升规划区防震减灾能力，未雨绸缪，减少地震灾害风险。具体目标如下所示。

(1)新建、改建、扩建和经过抗震加固的建设工程，万江、南城的西南片区应全部达到抵御地震烈度为Ⅶ度抗震设防要求；其余片区应全部达到抵御地震烈度为Ⅵ度抗震设防要求。

(2)万江、南城的西南片区当遭受地震烈度为Ⅶ度、其余片区当遭受地震烈度为Ⅵ度的地震影响时，城市基础设施基本正常，一般建设工程可能发生破坏但基本不影响城市整体功能，重要工矿企业能很快恢复生产或运营。万江、南城的西南片区当遭受地震烈度为Ⅷ度、其余片区当遭受地震烈度为Ⅶ度的地震影响时，城市功能基本不瘫痪，重要建筑和重要的城市基础设施不遭受严重破坏，不发生严重的次生灾害；应急保障基础设施可有效维持运转，人员可有效疏散，城市防灾救灾基本功能正常或可快速恢复。

图3 规划区内建筑工程抗震性能分布图

图4 抗震能力薄弱地区房屋改造规划控制单元分布

图5 主城区内应急避险道路薄弱环节示意图

图6 为规划区潜在地震次生灾害分布图

规划章节与之相关的承灾能力评价指标问题导向与之衔接的其它规划城市用地抗震性能评价地震危险性指标B=0.65规划区虽然只是广东地级市的中心城区,但由于其经济发展,制造业发达,一旦遭受地震灾害受的损失较大,很难自恢复。减灾的目标应相对较高。受区域地震影响,地震风险较高,受中远震的影响较大,城市用地抗震防灾类型的确定,是规划编制的基础。《东莞市城市总体规划(2016-2030年)》、《东莞市域城镇体系规划(2005-2020)》、《中国·东莞松山湖科技产业园总体规划》建筑抗震防灾规划建构筑物抗震能力指标E=0.55从现有建构筑物抗震能力指标E=0.55,显示出建筑物的抗震能力不高,现有城市建筑存在抗震薄弱环节,这些薄弱环节削弱了规划区目前的地震承灾能力,因此如何具体找出这些薄弱环节,制订有针对性的规划改造方案是本次规划编制的重点。《东莞市三旧改造专项规划》基础设施抗震防灾规划生命线系统的抗震能力指标L=0.85生命线系统的抗震能力较好,但在基础设施抗震防灾规划中应侧重系统的连通性及自恢复能力的建设规划。《东莞市综合交通运输体系规划(2013-2030)》《东莞市城镇供水专项规划(2012-2030)》《东莞市水运发展规划》《东莞城市电网饱和网架规划》《东莞市域燃气专项规划》《东莞市中心城区消防专项规划(2016-2030)》地震次生灾害防御抵御潜在地震次生灾害风险指标S=0.46由于规划区内工厂林立,人口密集,潜在次生灾害源较多,须关注特别突出的风险源,有针对性地编制地震次生灾害防御。《东莞市水资源综合规划》、《东莞市水乡河网区水系综合规划》、《东莞市域燃气专项规划》、《东莞市中心城区消防专项规划(2016-2030)》避震疏散场所与疏散通道规划应急救助与恢复重建能力指标R=0.41从应急救助与恢复重建能力指标看出,规划区在应急救助及恢复重建能力提升方面存在较大的发展空间,具体体现在城市地震应急避护场所的建设及消防救援能力的建设与城市抗震防灾的要求不相符,应在避震疏散场所与疏散通道规划有所侧重的加强及体现。《广东省应急避护场所建设规划纲要(2013—2020年)》、《东莞市“小山小湖”保护利用工作方案》《东莞市综合交通运输体系规划(2013-2030)》、《东莞市应急避护场所建设规划》(2016-2030)

为了使抗震防灾规划的编制成果能更好地提升规划区地震灾害承受能力，更好地实现规划目标，根据规划区承灾能力的计算结果，在规划编制之初制订了表4所列出的编制纲要，以方便在规划编制中紧紧围绕问题的导向，并且能够更好地与其它规划衔接，落地。

3.5 规划编制的部分成果

图3为规划区内建筑工程抗震性能分布图；图4为抗震能力薄弱地区房屋改造规划控制单元分布；图5为主城区内应急避险道路薄弱环节示意图；图6为规划区潜在地震次生灾害分布图。

4 结论

抗震防灾规划是一项专业性较强的专项规划，抗震防灾规划的编制及实施涉及的单位、行业相当广泛。基础数据、资料的详实可靠是规划顺利编制的基石。编制的方法也是规划能否顺利完成的重要保障[25]。基于城市承灾能力评价分析的抗震防灾规划规划设计方法,将规划设计实施作为有机整体，编制过程中将规划区视为潜在地震灾害承灾体，先进行承灾能力的分析，得到规划区承灾因子及其权重，根据当前规划区城市建设在防震减灾中存在的具体问题及潜在风险，在规划编制中突出重点，注重规划区抗震防灾薄弱环节的查找，使得规划的编制更有针对性及可行性。