基于微观个体避难行为的城市小微开敞空间应急救灾效能评价——以西安市为例

陈 晨，程 林，窦 睿 音

(1.西安外国语大学旅游学院·人文地理研究所，陕西 西安 710128；2.陕西师范大学地理科学与旅游学院，陕西 西安 710119)

0 引言

城市化进程导致环境与景观类要素日益拥挤，城区蔓延式扩展，开敞空间不断被吞噬挤压。城市人工要素的集中和对自然空间的排斥，使城市空间紧缩、土地资源饱和、空间结构复杂化。目前，在高密度中心城区建设大中型避难场所已不切实际，而在低密度城市外围仅靠增加大中型避难场所规划总面积，无法满足中心城区居民的紧急避难需求，也不利于居民避难的空间公平。小微开敞空间是一种基于人本尺度的小范围公共开敞空间，也是承载居民日常活动以及居民最方便接触、最容易接近和感知的空间实体[1，2]，具有较强的空间适应性和可塑性，能广泛渗透于高密度城市建成区[3]，形成居民的临时避难地，进而弥补大型避难场所在空间布局上的局限性，缓解避难场所供给的紧张程度，保障居民应急避难的空间公平，提高应急避难的便捷度和效率，对于完善城市防灾减灾体系、构建城市安全环境具有一定的现实意义。

西方学者多从人道主义视角对避难场所适宜性开展评估。Sanderson等将避难场所的适宜性总结为避难环境的安全性和舒适性、医疗卫生条件、社会关系以及居民的适应能力和隐私[4，5]；居民的心理稳定性[6]、地方文化及生活方式也被认为是避难场所应急救灾效率的重要影响因素[7]；Bashawri等将以上研究中关于避难场所适宜性的影响因素归纳为环境因素和社会文化因素，前者包括外部环境响应机制，如避难环境的安全性和舒适性、医疗卫生条件等，后者涉及文化差异、社会关系等[8]；Choi进一步构建出包含安全性、人体健康、社会性及舒适性四方面的避难场所适宜性评价体系，包含保护物、预防措施、医疗卫生设施、弱势群体、可达性、面积等10个亚类指标[9]；Kim等根据居民避难过程中形成的功能分区(出入口区域、应急服务区、避难生活区以及针对弱势群体的特殊服务区)，开展避难场所适宜性评估[10]。国内学者更关注避难场所应急救灾能力的客观评价。早期，吴宗之等侧重从避难场所实体空间内部的规划设计模式、软件环境及硬件设施等方面构建评价体系[11，12]并进行实证研究[13-15]；马亚杰等进一步增加环境安全、规模安全及道路安全等指标[16]并给出评分标准[17，18]；王江波构建了“安全性—可达性—规模容量—应急设施—应急管理”五位一体的评价体系[19]。避难场所应急救灾能力不仅取决于其内部结构，还受城市自然和建成环境因素的综合影响，因此，相关研究多利用RS解译技术提取用地类型、道路、建筑及开敞空间等地理要素，并在人口分布基础上，结合GIS空间分析法评价避难场所[20-27]。季珏等通过构建居民应急疏散行为模型评价避难场所的服务效率[28]；周玉科等采用改进灰色关联模型测度不同地震烈度下应急避难场所的适宜性[29]；胡映洁等从时间和容量半径两个维度探讨社区现状空间的应急疏散能力[30]；张威涛等从灾害脆弱性视角构建城市“竖向避难场所”可靠性评价模型[31]；基于白天与夜间城市人口空间分布的避难场所救灾效率差异也备受关注[32]。此外，关于避难场所可达性的评估研究也较丰富，研究方法主要有两步移动搜寻法(2SFCA)及其改进模型[33，34]以及交通网络中心性模型[35，36]。

综上，针对城市避难场所的评估研究内容较丰富，对于提高避难场所应急救灾能力与居民应急疏散效率具有一定的现实意义，但在城市由增量规划到存量规划的重大转型阶段，小微开敞空间灾时发挥的实际应急救灾意义仍未受到充分关注。已有研究通常采用供需比(避难场所实际可容纳人口数(即避难场所实测面积除以个体空间占用面积)与一定服务范围内人口数之比)、人均可达面积、服务范围等指标对避难场所开展客观评价，评价方法相对简单可行，评价结果能揭示避难场所应急救灾能力的空间特征。然而，受个体感知能力、灾时心理特征、对灾害的认知、社会关系等因素的影响，居民的实际避难行为特征存在个体或群体差异，避难场所应急救灾能力和实际利用情况或与已有评价结果不符。因此，仅通过客观指标而不考虑居民实际避难行为特征的避难场所评估研究有待完善。因此，本文针对西安市地震事件，通过选取典型研究区进行现场走访与问卷调查，借助GIS技术识别适于紧急避难的小微开敞空间，并精细化测度小微开敞空间的容灾能力和可达性；最后，基于个体避难行为的微观调查，分析小微开敞空间的实际应急效能，以期揭示微观个体实际避难行为视角下城市小微开敞空间在临时紧急避难中的重要意义，为城市小微开敞空间识别及其灾时应急救灾能力评价、城市避难场所的合理布局和防灾减灾体系的完善以及居民应急疏散和防灾减灾策略的制定提供依据。

1 研究区与数据

西安市位于华北地震带西端，区内发育构造活动强烈的秦岭北缘大断裂带(图1a)，该断裂带引发了人类历史上死亡人数最多的华县大地震。因此，从西安市选取研究区具有一定的代表性。2017年8月8日晚9点，四川九寨沟发生7.0级地震，西安市震感强烈，居民纷纷外出避难，由于人员密集、惊慌等原因，许多居民并未到达城市中规划建成的大中型避难场所，而是聚集于居住小区内及周边的楼宇间空地、街边、小型广场和公共绿地。在此背景下，本研究于2018年4-7月选取军干所(老旧居住小区)、师大家属院(单位大院)、南方星座(中档商业小区)及八里村(城中村)4个典型小区(图1b)展开调查，研究区还包含已规划建成的大(曲江国际会展中心)、中(明德门社区广场)型避难场所以及不同规模的公共开敞空间，具体以城市主干道、快速路及环线等大型线形障碍为研究边界。

图1 华北地震带、研究区域与案例小区的分布Fig.1 Distribution of North China seismic belt and location of the study area and sample residential complexes

采用问卷—深度访谈—行为地图相结合方法对居民的基本社会经济属性和避难行为(避难目的地和路径)进行随机抽样入户调查，每份调查问卷配套一幅行为地图，用以采集居民的避难目的地和路径。受访对象共计200人，完成问卷200份(包括200份行为地图)且均有效，其中，军干所49份，八里村55份，南方星座50份，师大家属院46份。另外，结合户外调查和遥感影像采集用地类型、道路格局与路宽、建筑分布与建筑层数/层高、加油(气)站分布等环境要素，地质断裂带数据源于文献[37]。

2 研究方法

2.1 小微开敞空间识别

(1)小微开敞空间界定与识别。在一个连续的城市公共空间环境中，小微开敞空间的规模难以通过具体的量化标准进行明确划分，但一个明确的空间尺度范围界定标准有利于小微开敞空间的识别和分析。根据《城市居住区规划设计规范》，小游园最小面积应为4 000 m2[38]，杭州、深圳等城市将微型社区公园的面积标准定为1 000～4 000 m2，文献[39,40]提及欧美国家约70%的代表性城市广场面积在2 500～4 000 m2之间，因此，本文小微开敞空间的面积上限取4 000 m2[41]。据此，借助GIS矢量数据空间叠加工具排除研究区所有建筑实体，以提取开敞空间，然后排除面积大于4 000 m2的开敞空间(包括已规划建成的大中型避难场所和公园绿地)，筛选出小微开敞空间。

(2)适于紧急避难的小微开敞空间界定与识别。地震发生时能为居民提供临时紧急避难的小微开敞空间还应具备安全性和有效性两个基本特征[42]。从安全性角度讲，小微开敞空间不应受到城市环境中任何危险源及其最大波及范围的影响。本文研究区的危险源包括高大建筑物、加油(气)站及地质断裂带。根据文献[42]中的建筑物倒塌范围计算模型、加油(气)站设计与施工规范以及地质断裂带安全避让距离，采用GIS缓冲区分析工具计算所有建筑物的最大倒塌范围、加油(气)站的最大波及范围以及地质断裂带的最佳避让范围，以此作为危险源可能的最大波及范围。从有效性角度讲，小微开敞空间应排除无效开敞空间(即不适于居民避难的空间)，研究区无效开敞空间包括陵园遗址、开发建设中的用地及道路。道路被视为无效开敞空间的原因在于：1)当遇到震级较高的地震时，道路是重要的应急疏散和救援通道，其畅通性尤为重要；2)当遇到震级较小的地震或有震感时，道路仍有车辆行驶，特别是人口高度密集化的中心城区，其车流量有可能较大。综上，从已筛选出的小微开敞空间中剔除所有危险源最大波及范围内的小微开敞空间和无效开敞空间，得到适于居民紧急避难且安全有效的小微开敞空间(下文简称“小微开敞空间”)。

2.2 小微开敞空间容灾能力测度

建筑容积率是反映土地利用强度的有效指标，本文借鉴建筑容积率指标内涵，采用建筑—小微开敞空间面积比(总建筑面积与小微开敞空间面积之比)衡量小微开敞空间的容灾能力。一定区域范围内，建筑—小微开敞空间面积比越大，单位面积小微开敞空间内建筑面积越大，说明该区域小微开敞空间承载的人口规模及应急救灾压力越大，容灾能力越弱。本文研究区尺度小，难以获取精细化的人口数据，同时，研究区为高密度城市建成区，建筑多为人员密集的一般民用建筑，其建筑规模与人口规模呈正相关，因此，相比以往研究中的供需比，建筑—小微开敞空间面积比弥补了人口规模、个体空间占用面积(根据个体站立或坐卧等姿势的空间占用面积理论或经验值估算)及服务范围(根据最佳逃生时间、速度及避难距离等理论或经验值估算)预测中存在的偏差，能更精细地反映小微开敞空间的容灾能力。本文将研究区划分为50 m×50 m格网，通过现场调查获取各格网内的建筑分布、层数/层高及单层建筑面积，并根据小微开敞空间提取结果，计算各格网的建筑—小微开敞空间面积比，进而测度小微开敞空间的容灾能力，并分析其空间分布特征。

2.3 小微开敞空间可达性和实际应急效能测度

小微开敞空间可达性指居民从起始点(一般为住所)到达小微开敞空间克服障碍的难易程度，空间距离是最典型的障碍因素。居民紧急避难主要遵循“就近原则”，如果小微开敞空间能满足居民就近避难的需求，说明小微开敞空间的可达性好、应急效能高。据此，本文采用邻近度(设施与其服务对象的空间邻近程度)测度小微开敞空间的可达性，计算公式为：

(1)

式中：Ci为设施i的邻近度；N为服务对象数量；dij为设施i与其服务对象j之间的最短距离，由路网距离衡量。

小微开敞空间的实际应急效能一方面在于居民实际选择的避难目的地是否位于小微开敞空间内，位于小微开敞空间内的避难目的地越多，小微开敞空间的实际应急效能越高；另一方面体现为居民到达小微开敞空间的避难路径长度。本文采用居民避难时产生的过剩避难距离(Excess Evacuation Distance，EED)百分比(式(2))测度小微开敞空间的实际应急效能。EED越小，表明居民避难产生的过剩避难距离越短，居民实际选择的避难目的地与距住所最近的小微开敞空间越接近，二者的空间匹配性越好，相应小微开敞空间的实际应急效能越高。

EED=(Da-Dc)/Da×100%

(2)

式中：Da为居民实际到其选择的避难目的地的避难路径长度；Dc为居民住所到其最近小微开敞空间的最短路网距离。

3 结果分析

3.1 小微开敞空间的类型结构

据统计，研究区小微开敞空间总面积8.52 km2，占研究区的74.48%(图2a，彩图见附录4)。其中，受建筑物最大倒塌范围影响的小微开敞空间面积占比50.35%，受地质断裂带影响的面积占比12.44%，受加油(气)站影响的面积仅占0.9%；无效开敞空间面积2.13 km2，占比约25%，主要为道路(面积占比19.37%)。安全有效的小微开敞空间由绿地、楼宇间空地、校园内空地及公共停车场组成(图2b)，总面积2.41 km2，占研究区的21.07%，其中，楼宇间空地占比最高(55.19%)，其次为校园内空地(34.02%)。

图2 危险源及其最大影响范围、无效开敞空间与安全有效的小微开敞空间Fig.2 Hazard source and its maximum influence scope,invalid open spaces and the safe and effective small-micro open spaces

3.2 小微开敞空间的容灾能力与可达性

研究区建筑—小微开敞空间面积比为7.39，表明小微开敞空间容灾能力总体较弱，同时，小微开敞空间容灾能力空间差异明显(图3a，彩图见附录4)。根据典型小区的调查结果(表2)，别墅及高档住宅区域公共开敞空间规模较大，建筑—小微开敞空间面积比较小，小微开敞空间容灾能力较强，且距其越近，建筑密度越小，小微开敞空间占比越高，小微开敞空间容灾能力越强。然而，此类区域属于“封闭式”街区，其附近虽有大规模公共开敞空间，但因与小区隔离布局，导致其公共开敞空间可达性较差(图3b)。相反，城中村、老旧居住小区及单位大院内部和周边区域建筑密集且开敞空间有限，小微开敞空间容灾能力较弱(表2)，且距其越近，建筑密度越大，小微开敞空间占比越小，应急救灾压力越大，容灾能力越弱。但此类区域属于开放式街区，建筑与开敞空间交错布局，融合度较高，因此其小微开敞空间可达性较好。道路沿线区域建筑密度相对较大，人员密集，建筑—小微开敞空间面积比偏高，导致此类区域小微开敞空间应急救灾压力较大，容灾能力较弱，但交通便捷性高使其小微开敞空间可达性好。

图3 建筑—小微开敞空间面积比与可达性Fig.3 Area ratio of buildings to small-micro open spaces and accessibility of small-micro open spaces

表2 不同缓冲区范围内典型小区建筑—小微开敞空间面积比Table 2 Area ratio of buildings to small-micro open spaces in typical residential areas within different buffer zones

3.3 基于个体避难行为的小微开敞空间应急效能

由问卷调查结果可知，168位外出避难的居民(约84%的居民灾时采取避难行为)中，有157位(占比93.45%)选择的避难目的地位于小微开敞空间范围内(图4a,彩图见附录4)，其中有115位居民(占比73.25%)的避难目的地位于其居住小区500 m缓冲区范围内的小微开敞空间内，说明多数居民的避难目的地邻近其住所。同时，居民实际选择的避难路径长度(图4b)和过剩避难距离百分比(图5)整体较小，即居民避难目的地与住所最近的小微开敞空间较接近，空间匹配性较高。因此，对于能广泛渗透于人口和建筑高度密集区且居民最方便接触、最易接近和感知的小微开敞空间而言，其灾时实际应急效能较高，是居民临时紧急避难的主要目的地。

图5 居民的过剩避难距离百分比Fig.5 Percentage of excess evacuation distance of residents

4 结论

城市小微开敞空间能缓解人口和建筑密集区避难场所供给的紧张程度，保障居民避难的安全性、效率及空间公平。然而，城市小微开敞空间灾时实际发挥的应急救灾意义尚未受到充分关注，同时，考虑居民避难行为特征的避难场所应急救灾效率评估研究有待补充和完善。因此，针对西安市地震事件，选择典型研究区，利用GIS技术识别适于紧急避难的小微开敞空间；其次，将研究区划分为50 m×50 m的格网单元，通过现场走访和问卷调查计算格网单元内建筑—小微开敞空间面积比，以衡量小微开敞空间的容灾能力；然后，根据“就近避难”的基本避难原则，采用邻近度指标测度小微开敞空间的可达性；最后，基于个体避难路径和避难目的地等避难行为特征的微观调查，分析小微开敞空间的实际应急效能。结果表明：1)研究区可用于紧急避难的小微开敞空间由绿地、楼宇间空地、校园内空地及公共停车场组成，其中楼宇间空地占主体。2)小微开敞空间容灾能力整体较弱，空间差异明显，其中，城中村、老旧居住小区、单位大院及道路沿线区域小微开敞空间较弱，且距其越近，建筑密度越大，小微开敞空间占比越低，容灾能力越弱，但其属于开放街区模式，可达性较好；相反，别墅和高档住宅区小微空间容灾能力较强，且距其越近，建筑密度越小，小微开敞空间占比越高，容灾能力越强，但其多为“封闭式”街区，可达性较差。3)多数居民灾时选择外出避难，而能广泛渗透于人口和建筑密集区，且居民最方便接触、最易接近和感知的小微开敞空间成为居民临时避难的主要目的地，即邻近居住小区的小微开敞空间灾时实际应急效能较高。

居民灾时第一时间做出的避难行为通常属于个体在感知到灾害危险性后的自发性避难行为，受个体心理和生理特征影响，就近避难通常是最典型的特征。因此，邻近或渗透于居住区且日常生活中使用频率较高的各类开敞空间构成居民能第一时间到达的重要避难地。未来应尝试以城市既有空间资源为突破口，进一步在存量环境中识别各种潜在的、有利于节约土地资源的公共开敞空间类型，尤其应重视小尺度公共开敞空间在应急救灾方面的微更新价值。同时，将小尺度公共开敞空间概念的深入研究和当前避难场所规划建设面临的困境相结合，开展公共开敞空间避难设计，探讨公共开敞空间与城市防灾减灾体系建设的关联性，挖掘小微公共开敞空间的应急救灾意义，弥补大中型避难场所在空间布局上的局限和数量上的失衡。