高 潔， 陳 天， 劉 暢

(1. 天津大學(xué)建筑學(xué)院， 天津300072； 2. 中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 北京100044)

根據(jù)近5年我國(guó)沿海省份濱海地區(qū)自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示(見(jiàn)表1)，我國(guó)濱海地區(qū)的自然災(zāi)害主要為風(fēng)暴潮、海浪及海冰等。人員傷亡和巨額經(jīng)濟(jì)損失主要來(lái)自于風(fēng)暴潮、海浪引發(fā)的海水入侵和洪水淹沒(méi)(見(jiàn)表2)。洪澇災(zāi)害多伴隨著風(fēng)暴潮和海浪發(fā)生，同時(shí)導(dǎo)致內(nèi)河發(fā)生海水倒灌并使濱海土地鹽漬化不斷加劇[1]。我國(guó)濱海地區(qū)布局了大量的濱海工業(yè)新區(qū)，大規(guī)模的如天津?yàn)I海新區(qū)、小規(guī)模的如臺(tái)州和溫州等地的濱海工業(yè)園區(qū)。從遼寧的大連、營(yíng)口延伸到廣西的北海、欽州，在上述濱海新區(qū)或工業(yè)園區(qū)的規(guī)劃之初，由于對(duì)氣候變化考慮不足，海平面上升和海洋氣象災(zāi)害加劇可能引發(fā)重大的災(zāi)害和環(huán)境影響[1]。

面對(duì)當(dāng)前氣候變化的巨大挑戰(zhàn)，濱海城市防災(zāi)減災(zāi)主要可以從3個(gè)層面提升：一是傳統(tǒng)方式，即加強(qiáng)沿海岸線的工程防護(hù)結(jié)構(gòu)并提升新建建筑的防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)；二是制定具有長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的空間防災(zāi)規(guī)劃，量化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)并制定相關(guān)策略，降低濱海高密度地區(qū)的易受災(zāi)性；三是建立完善的城市綜合防災(zāi)管理體制，提升災(zāi)害應(yīng)急管理能力并提高風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。20世紀(jì)90年代中后期，我國(guó)在傳統(tǒng)工程性減災(zāi)措施方面采取了多項(xiàng)行動(dòng)，建立了高標(biāo)準(zhǔn)海塘近萬(wàn)千米，這些措施在抵御近岸或登陸型的臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等災(zāi)害的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。但隨著海域利用活動(dòng)的增多、海岸帶經(jīng)濟(jì)密度持續(xù)增大，承災(zāi)體對(duì)致災(zāi)因子的風(fēng)險(xiǎn)暴露增大，致使?jié)撛陲L(fēng)險(xiǎn)趨高[2]。因此，濱海城市在做好傳統(tǒng)防災(zāi)措施的基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷提升空間防災(zāi)規(guī)劃以及綜合防災(zāi)管理體制的水平。同時(shí)，風(fēng)暴潮、海浪及洪澇等災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)性、低控制性以及可預(yù)期性也使得研究應(yīng)急疏散具有重要意義[3]。在這一背景下，筆者擬通過(guò)對(duì)《忒修斯項(xiàng)目(2009—2013)》實(shí)施框架的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述與分析，探索災(zāi)前情景評(píng)估方法，以及如何利用災(zāi)前預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋構(gòu)建疏散決策支持系統(tǒng)，并利用模擬實(shí)現(xiàn)方案優(yōu)化選擇，以期對(duì)我國(guó)在氣候變化背景下濱海城市應(yīng)急疏散問(wèn)題上產(chǎn)生有益啟示，提升規(guī)劃實(shí)施的效果。

表1 2011—2015年我國(guó)沿海省份自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失

資料來(lái)源：根據(jù)各年份全國(guó)海洋災(zāi)害公報(bào)整理。

表2 濱海城市主要自然災(zāi)害類(lèi)型、定義、成因以及危害[4]

一、 忒修斯項(xiàng)目背景

在全球范圍內(nèi)，由于氣候變化導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性日益增加，對(duì)濱海保護(hù)的態(tài)度也逐漸轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的洪水和侵蝕的結(jié)構(gòu)性防御防洪轉(zhuǎn)向“為空間騰出空間”，開(kāi)發(fā)和評(píng)估保護(hù)濱海地區(qū)免受侵蝕、洪水和環(huán)境損害的創(chuàng)新技術(shù)和方法，通過(guò)系統(tǒng)的方法提供低風(fēng)險(xiǎn)的人造海岸和健康的濱海生境，以適應(yīng)不斷發(fā)展的濱海地區(qū)。忒修斯研究項(xiàng)目是由歐盟委員會(huì)資助的海岸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和減排項(xiàng)目中最大的綜合項(xiàng)目，由31個(gè)合作機(jī)構(gòu)組成。該項(xiàng)目源起主要有以下4個(gè)方面：1)歐洲濱海地區(qū)人口眾多，經(jīng)濟(jì)上至關(guān)重要的大片地段已經(jīng)受到海岸侵蝕和淹沒(méi)的威脅；2)氣候變化和海平面上升將會(huì)增加淹沒(méi)和侵蝕的頻率和嚴(yán)重程度，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化也增加了受威脅的資產(chǎn)值，對(duì)于極端事件，需要實(shí)施非結(jié)構(gòu)性措施以確保對(duì)人口的保護(hù)；3)管理這些風(fēng)險(xiǎn)的既有方法以犧牲濱海生境為代價(jià)維護(hù)人身安全，與可持續(xù)發(fā)展的理念相違背，且一直存在技術(shù)故障或人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)；4)歐洲尚未制定綜合方法來(lái)評(píng)估和管理日益嚴(yán)重的侵蝕和洪水風(fēng)險(xiǎn)。忒修斯將開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的方法為人類(lèi)提供低風(fēng)險(xiǎn)的海岸，這些項(xiàng)目將直接用于實(shí)際的國(guó)防規(guī)劃，為居民、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供保護(hù)。為了有效改進(jìn)洪水的風(fēng)險(xiǎn)管理，項(xiàng)目在全歐洲確定了的8個(gè)研究點(diǎn)，包括波蘭赫爾半島、德國(guó)易北河口、荷蘭斯海爾德河口、英國(guó)普利茅斯到Exe河口、保加利亞瓦爾納海岸、意大利波河三角洲和毗鄰的海岸、法國(guó)吉倫特河口以及西班牙桑坦德海岸。

疏散雖然可以提升沿海城市的防災(zāi)韌性，但是，準(zhǔn)備不足的疏散可能比災(zāi)害直接造成的損失更多。因此，在災(zāi)難發(fā)生之前，決策者必須考慮到其實(shí)際后果。忒修斯項(xiàng)目框架中提出了決策支持方法，并得到用于評(píng)估預(yù)防性疏散安全性的軟件工具的支持。

二、 濱海城市應(yīng)急疏散特性

大規(guī)模疏散在空間和時(shí)間維度都是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，其主要目標(biāo)即在災(zāi)害發(fā)生前的有限時(shí)間內(nèi)向安全地點(diǎn)轉(zhuǎn)移最多人數(shù)。在空間維度，可以通過(guò)災(zāi)害發(fā)生階段及疏散目的地的不同劃分疏散類(lèi)型，具體包括預(yù)防性疏散、避護(hù)所避護(hù)、就地避護(hù)，以及災(zāi)時(shí)救援和逃生，疏散形式表現(xiàn)為水平疏散及垂直疏散[5]。在時(shí)間維度，疏散過(guò)程可劃分為預(yù)警、決策、警報(bào)、疏散、避護(hù)、返家6個(gè)階段(見(jiàn)圖1)。除上述共性外，濱海城市應(yīng)急疏散包括以下特性。

1. 支持?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)雜性

疏散管理的主要挑戰(zhàn)是通過(guò)更有效的支持工具整合不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，并將不同階段的危機(jī)管理轉(zhuǎn)化為支持服務(wù)的能力。OSIRIS是最早的可操作危機(jī)管理工具之一[6]，它整合了災(zāi)害特征分析、地區(qū)易受災(zāi)性分析和防災(zāi)規(guī)劃，由災(zāi)害數(shù)據(jù)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理支持系統(tǒng)組成，既可用于災(zāi)前模擬，亦可用于災(zāi)時(shí)管理。在預(yù)警階段，OSIRIS可為決策者提供技術(shù)路線模擬洪澇情景、預(yù)測(cè)易受災(zāi)設(shè)施并制定臨時(shí)行動(dòng)計(jì)劃。在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，可根據(jù)空間數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)水文預(yù)測(cè)模擬災(zāi)情并優(yōu)化行動(dòng)計(jì)劃。OSIRIS中還可安裝如1D淺水水動(dòng)力模型等插件來(lái)計(jì)算洪水地圖，或者如Itineris等模塊檢測(cè)道路中斷情況并選擇優(yōu)化疏散路線[7]。與內(nèi)陸地區(qū)相比，濱海城市大規(guī)模疏散在人口、交通、物流等方面涉及到更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)及模擬過(guò)程，可由ArcGIS實(shí)驗(yàn)后再通過(guò)OSIRIS平臺(tái)集成為決策支持工具。

疏散專項(xiàng)模型可以分為兩類(lèi)：特定災(zāi)害分析模型和疏散支持模型。災(zāi)害分析類(lèi)模型主要分析災(zāi)害的物理特征及影響以確定疏散地區(qū)、路徑、避難場(chǎng)所位置等問(wèn)題。疏散支持類(lèi)模型主要用于對(duì)疏散通訊或者其他疏散時(shí)間分析以優(yōu)化交通策略。洪水地圖是災(zāi)害分析類(lèi)模型中最常見(jiàn)的模型，用于確定潛在疏散地區(qū)[8]，如英格蘭及威爾士環(huán)保局洪水地圖、荷蘭的LIZARD-Fooding等。疏散支持類(lèi)模型可分為3類(lèi)：疏散行為模型、交通模型以及疏散路徑圖[9]。疏散行為模型包括警報(bào)發(fā)布過(guò)程模擬、疏散行為模擬、避難行為模擬等。交通模型包括基于交通流的模型、基于主體的模型以及情景模擬模型(見(jiàn)表3)。既有研究中主要應(yīng)用GIS繪制疏散地圖，進(jìn)行疏散路線、避難場(chǎng)所規(guī)劃等。模擬數(shù)據(jù)與GIS的整合可以從時(shí)間和空間維度模擬情景假設(shè)，滿足疏散決策支持體系的大部分需求。

表3 交通模型描述

資料來(lái)源：根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]和[12]整理。

綜上所述，決策支持?jǐn)?shù)據(jù)包括預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、交通承載力、人口特征、避難場(chǎng)所容量等，由于這些數(shù)據(jù)本身具有不確定性甚至彼此矛盾，確定決定性因素及閾值的難度大大增加。因此，對(duì)于管理者而言，在疏散決策中需要制定清晰的工作框架并通過(guò)不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析、整理、選擇整合為綜合指標(biāo)體系。主導(dǎo)指標(biāo)的選擇主要與疏散類(lèi)型、疏散通訊、撤離時(shí)間、可用物資的組織以及物流管理相關(guān)。

2. 情景模擬的多樣性

盡管災(zāi)害響應(yīng)的組織機(jī)制不同，但大多數(shù)國(guó)家均授權(quán)編制了相關(guān)防災(zāi)規(guī)劃，并基于對(duì)災(zāi)情的總結(jié)，在政策導(dǎo)向中提出對(duì)疏散規(guī)劃的建議[13-14]，各國(guó)濱海城市也相繼出臺(tái)了“氣候變化管理專項(xiàng)規(guī)劃”以應(yīng)對(duì)海平面上升等氣候變化現(xiàn)象引發(fā)的不利影響(見(jiàn)表2)。美國(guó)于1995年制定了《颶風(fēng)疏散技術(shù)指南》進(jìn)行災(zāi)害分析、易受災(zāi)性分析、人群行為模式分析、避難場(chǎng)所以及交通分析。加拿大針對(duì)高密度地區(qū)制定了《高度城市化地區(qū)撤離規(guī)劃》，明確了疏散相關(guān)因素、相關(guān)人員及主要職能、疏散決策步驟及主要任務(wù)和實(shí)施條件。歐盟于2004年制定了針對(duì)洪澇災(zāi)害的《歐洲共同體FP6 洪澇場(chǎng)地項(xiàng)目》，提出在危機(jī)管理中納入對(duì)相關(guān)權(quán)益者的組織協(xié)調(diào)，需要針對(duì)不同的疏散情景設(shè)計(jì)行動(dòng)方案，災(zāi)前準(zhǔn)備階段確定最主要的疏散路線、防災(zāi)避難場(chǎng)所以及人群行為模式，并對(duì)預(yù)警階段的疏散決策分析、避難場(chǎng)所以及物資供應(yīng)、疏散階段的通訊問(wèn)題進(jìn)行了探討。澳大利亞災(zāi)害管理局于2005年頒布了《疏散規(guī)劃》，明確了災(zāi)害級(jí)別，制定了多主體沖突下的災(zāi)害管理策略以及社區(qū)和個(gè)人支持服務(wù)。新西蘭民防與應(yīng)急管理部于2008年制定了《大規(guī)模疏散規(guī)劃》，將疏散分為決策、警報(bào)、疏散、避護(hù)以及返家階段，并對(duì)每個(gè)階段的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，同時(shí)要求規(guī)劃前期需要考慮弱勢(shì)群體的特殊需要。

可以看出，既有研究在規(guī)劃階段主要確定防災(zāi)避難場(chǎng)所的位置以及安全疏散路線。然而，基于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，由于情景模擬無(wú)法預(yù)測(cè)所有可能性，防災(zāi)避難場(chǎng)所及疏散路線的規(guī)劃并不能保證災(zāi)時(shí)應(yīng)急疏散的順利進(jìn)行，相關(guān)管理部門(mén)仍然需要面對(duì)很多緊急情況。相比內(nèi)陸地區(qū)的情景模擬，濱海及河口城市的洪澇模擬更加復(fù)雜，考慮到上游參數(shù)時(shí)情景模式會(huì)更加多樣。濱海地區(qū)的模擬中需要加入海平面上升以及風(fēng)暴頻率和強(qiáng)度變化等參數(shù)，用于評(píng)估災(zāi)害程度的全局海平面高度應(yīng)是基于強(qiáng)風(fēng)和低氣壓產(chǎn)生的潮流、海浪和風(fēng)暴潮等因素疊加的結(jié)果。

3. 決策評(píng)估的時(shí)效性

疏散決策的難點(diǎn)在于評(píng)估疏散過(guò)程中的人員及經(jīng)濟(jì)損失，決策者需要明確的決策標(biāo)準(zhǔn)和行動(dòng)級(jí)別框架以確保災(zāi)時(shí)疏散的順利實(shí)施。次生災(zāi)害及其他人為不可測(cè)因素增加了決策評(píng)估的難度，評(píng)估過(guò)程中對(duì)某項(xiàng)因素考慮的缺失可能導(dǎo)致全局的失敗，例如美國(guó)2005年Rita颶風(fēng)以及2012年Sandy超級(jí)颶風(fēng)之后出現(xiàn)了嚴(yán)重燃料短缺問(wèn)題。由于長(zhǎng)期受到洪澇、風(fēng)暴潮和海水入侵等威脅，荷蘭將疏散規(guī)劃納入到綜合防災(zāi)體系中，當(dāng)局對(duì)疏散時(shí)間的控制能力決定了歷史上多次疏散的順利實(shí)施。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，決策者面臨著立即啟動(dòng)疏散或等待更確切預(yù)測(cè)的選擇。但是，決策所需時(shí)間越多，用于實(shí)施疏散的時(shí)間越少，也將導(dǎo)致疏散效率的急劇下降。

三、 忒修斯項(xiàng)目疏散決策體系剖析

針對(duì)濱海及河口城市疏散決策的多樣性及復(fù)雜性，忒修斯項(xiàng)目建立起基于濱海地區(qū)特異性的決策模型，模擬疏散方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，確定所需的數(shù)據(jù)及輸出結(jié)果。疏散管理主要包括規(guī)劃、決策和實(shí)施3個(gè)階段，在確保數(shù)據(jù)和資源有效性的前提下，擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題有：1)在規(guī)劃階段，如何盡可能詳實(shí)地模擬災(zāi)時(shí)情景并優(yōu)化疏散規(guī)劃；2)在決策階段，如何利用預(yù)報(bào)和其他實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷是否疏散；3)在實(shí)施階段，如何利用相關(guān)技術(shù)手段協(xié)調(diào)實(shí)際疏散過(guò)程中的資源配置及人員管理(見(jiàn)表4)。其中，針對(duì)不同區(qū)域不同人群結(jié)合災(zāi)害預(yù)測(cè)及人群易受災(zāi)性進(jìn)行疏散必要性評(píng)估是疏散決策體系構(gòu)建的第一步(見(jiàn)圖2)。

表4 疏散管理的關(guān)鍵性問(wèn)題

資料來(lái)源：作者根據(jù)忒修斯項(xiàng)目官網(wǎng)整理。

資料來(lái)源：作者根據(jù)忒修斯項(xiàng)目官網(wǎng)整理。

1. 構(gòu)建疏散模型

(1) SADT主體概念模型。對(duì)于最核心的疏散決策體系的構(gòu)建，忒修斯項(xiàng)目利用結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)技術(shù)(structured analysis and design technique, SADT)將疏散規(guī)劃分成若干層次明確的子任務(wù)，確定每個(gè)級(jí)別任務(wù)的邏輯序列以及輸入-輸出數(shù)據(jù)，并通過(guò)ARCGIS得出每個(gè)階段的空間映射圖。根據(jù)OSIRIS方法[15]整合災(zāi)情分析(A1)、地區(qū)易受災(zāi)性分析(A2)、行動(dòng)計(jì)劃(A3～A6)以及優(yōu)化輸出(A7)，將疏散規(guī)劃分為7個(gè)交互漸進(jìn)的步驟(見(jiàn)圖3)。

A1：明確預(yù)報(bào)參數(shù)及災(zāi)害場(chǎng)景。涉及界定不同洪澇重現(xiàn)期的受災(zāi)范圍、洪水漲幅及發(fā)展動(dòng)態(tài)等，可利用二維數(shù)學(xué)模型TELEMAC2D計(jì)算并繪制矢量地圖，預(yù)測(cè)濱海地區(qū)當(dāng)前(1960—2010年)、近期(2010—2040年)、中期(2040—2070年)和遠(yuǎn)期(2070—2100年)的氣候變化情況[16]。遠(yuǎn)期洪澇地圖不適用于當(dāng)前疏散方案的編制，但可以為下階段疏散問(wèn)題的演變提供參考。

A2：明確受災(zāi)地區(qū)人口及環(huán)境特征。確定不同地區(qū)人群分布和社會(huì)屬性，結(jié)合人口數(shù)據(jù)與住宅數(shù)據(jù)估測(cè)在疏散階段需要撤離的人數(shù)。任務(wù)A1和A2的結(jié)果可以顯示出每個(gè)模擬情境下災(zāi)區(qū)建筑、人群和交通網(wǎng)絡(luò)的情況。

A3：明確行動(dòng)級(jí)別以及其他策略數(shù)據(jù)。主要包括部門(mén)分工、公共交通方式、通訊方式等數(shù)據(jù)，與居民行為相關(guān)的數(shù)據(jù)主要根據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦膯?wèn)卷調(diào)查和訪談所得。結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查及前期研究可以估測(cè)出自主疏散和集體疏散的人口比率。同時(shí)區(qū)分預(yù)警和疏散階段，針對(duì)不同人群和部門(mén)形成一系列行動(dòng)和建議清單。如在預(yù)警階段，警察需要準(zhǔn)備車(chē)輛，在管轄區(qū)域中設(shè)置通信設(shè)備，并檢查其性能。在疏散階段，需要幫助人們撤離街道、在已撤離區(qū)域執(zhí)法，檢查受威脅地區(qū)是否已清空，確保匯合點(diǎn)的安全等。

A4：確定疏散策略，明確危機(jī)管理中的優(yōu)先選項(xiàng)。根據(jù)災(zāi)害強(qiáng)度、地區(qū)易受災(zāi)性(商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、人口密集的居住區(qū)及人煙稀少的居住區(qū))和疏散容量等劃定分區(qū)，針對(duì)不同區(qū)域制定垂直和水平疏散相結(jié)合的方案。垂直疏散用于存在能夠安全轉(zhuǎn)移人群的高層建筑區(qū)域；水平疏散是傳統(tǒng)的疏散模式，即將人們轉(zhuǎn)移到洪澇區(qū)域之外。

A5：確定疏散場(chǎng)景并驗(yàn)證不同災(zāi)害場(chǎng)景和行動(dòng)級(jí)別中的可行性措施和限制。行動(dòng)級(jí)別有助于確定疏散集合點(diǎn)及疏散人員的援助措施，用于定位人群的建筑數(shù)據(jù)有助于確定潛在的防災(zāi)避難場(chǎng)所區(qū)位。估測(cè)不同類(lèi)型道路上的車(chē)行速度，考慮到可能的出口以及避難場(chǎng)所的容量，使用Dijkstra算法計(jì)算從易受災(zāi)地區(qū)的起點(diǎn)至最近可用的避難場(chǎng)所的最短路線。空間維度的模擬可以通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)，時(shí)間維度須通過(guò)專門(mén)的仿真工具計(jì)算得到。

A6：根據(jù)不同行動(dòng)級(jí)別優(yōu)化場(chǎng)景和策略，主要根據(jù)不同設(shè)定參數(shù)下的疏散時(shí)間衡量場(chǎng)景的可行性并進(jìn)行優(yōu)化。

A7：基于實(shí)際事件的經(jīng)驗(yàn)反饋不斷完善疏散方案，通過(guò)模糊邏輯法、MatLab和ARCGis實(shí)現(xiàn)基于多準(zhǔn)則方法的決策，輸出最終的疏散地圖。相較于針對(duì)災(zāi)害和易受災(zāi)性數(shù)據(jù)的經(jīng)典地圖，疏散地圖添加了疏散管理的第三層映射，并在空間和時(shí)間維度為決策做準(zhǔn)備。

(2) 關(guān)鍵性策略的選擇。SADT模型建立起了決策體系的主體邏輯框架及所需數(shù)據(jù)目錄，該方法的核心內(nèi)容適用于濱海及河口城市不同的洪澇情景，也適用于其他類(lèi)似的自然災(zāi)害。決策體系的主要目標(biāo)是幫助決策者確定他們能夠支配的行動(dòng)級(jí)別并做出最佳策略選擇，決策體系中關(guān)鍵性策略的選擇可以歸納為4部分：一是空間和時(shí)間上的選擇；二是就地避護(hù)與轉(zhuǎn)移避護(hù)的組合優(yōu)化；三是特殊人群疏散過(guò)程中公共交通方式、線路以及協(xié)助人員的選擇；四是策略和通信手段的選擇。確定關(guān)鍵性策略選擇后，需要制定詳細(xì)的疏散方案(A5)，并針對(duì)可用資源量、避難場(chǎng)所容量以及疏散時(shí)間等驗(yàn)證方案的可行性。

(3) 主要難點(diǎn)支持手段?；谏衔膶?duì)濱海城市應(yīng)急疏散特性的分析，從危機(jī)準(zhǔn)備到實(shí)時(shí)管理的主要難點(diǎn)在于如何根據(jù)復(fù)雜多變的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整方案，具體到實(shí)踐主要有3個(gè)問(wèn)題：第一，如何基于洪水和疏散情景確定實(shí)時(shí)危機(jī)級(jí)別？第二，如何在多準(zhǔn)則和不斷變化的情景下決定是否疏散？第三，如果決定疏散，考慮到實(shí)時(shí)情況及發(fā)展趨勢(shì)，如何調(diào)整策略和計(jì)劃？

第一個(gè)問(wèn)題和第三個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)OSIRIS-Inundation工具解決，并在吉倫特河口的忒修斯項(xiàng)目中得到實(shí)踐[15]。第二個(gè)問(wèn)題主要通過(guò)模糊邏輯法的多準(zhǔn)則決策支持方法和工具進(jìn)行深入研究。多準(zhǔn)則方法允許將疏散影響的多樣化特性考慮在內(nèi)，模糊邏輯可在統(tǒng)一的框架中整合定性因素(專家判斷、決策影響等)與定量因素(預(yù)期洪水高度等)，為決策者提供整體建議[16]。

2. 數(shù)據(jù)特征及分類(lèi)

如上文所述，疏散過(guò)程涉及到的數(shù)據(jù)在來(lái)源、特性及形式各有不同，要建構(gòu)完整的決策體系，需要在主體模型的基礎(chǔ)上理順數(shù)據(jù)目錄。忒修斯項(xiàng)目將所需數(shù)據(jù)分為兩類(lèi)：一是限制類(lèi)因素，如災(zāi)害預(yù)報(bào)類(lèi)數(shù)據(jù)、受災(zāi)地區(qū)人口數(shù)據(jù)和可用資源數(shù)據(jù)等；二是影響疏散的主導(dǎo)因素，如受災(zāi)地區(qū)建筑數(shù)據(jù)、受災(zāi)地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、相關(guān)組織人員信息以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等?？紤]到獲取所有數(shù)據(jù)的難度，實(shí)際操作中需要區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的重要程度(關(guān)鍵、次級(jí)、可選)。疏散規(guī)劃中必須獲得關(guān)鍵信息，如該地區(qū)疏散的總?cè)藬?shù)；盡量獲取次級(jí)信息，若難度很大，則可以根據(jù)全局統(tǒng)計(jì)得出一個(gè)合理的近似值，如汽車(chē)保有量的統(tǒng)計(jì)；可選信息用于完善疏散規(guī)劃。當(dāng)?shù)乇尘把芯考皞€(gè)案研究的相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過(guò)問(wèn)卷進(jìn)行估算統(tǒng)計(jì)，如當(dāng)?shù)厣嫠?jīng)濟(jì)特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知、特殊人群的數(shù)量及分布、疏散警報(bào)下人們的行為以及最有效的通訊工具等。

3. 模擬及優(yōu)化

時(shí)間是疏散中最關(guān)鍵的因素，既有研究中利用交通模型估算特定地區(qū)疏散指令發(fā)出后人群撤離所需時(shí)間，其中宏觀交通模型側(cè)重于計(jì)算每一段交通網(wǎng)絡(luò)中的流量，微觀交通模型主要用于模擬每輛車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。忒修斯項(xiàng)目借鑒荷蘭洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃中的疏散計(jì)算器，并利用Serapis軟件模擬疏散時(shí)間并優(yōu)化情景方案。與其他盡可能精確模擬所有車(chē)輛運(yùn)行情況的軟件不同，該軟件主要研究大型疏散中的主要困難，以區(qū)分不同類(lèi)別疏散者的特殊需求，并能夠得到疏散者分布等信息。

(1) 模擬機(jī)制。Serapis將疏散所有人群所需的時(shí)間分為3個(gè)階段：一是發(fā)布洪水警報(bào)至人群從家中撤離的時(shí)間；二是人群從家中撤離至擁堵點(diǎn)后的等待時(shí)間；三是駕車(chē)經(jīng)過(guò)擁堵點(diǎn)離開(kāi)災(zāi)害潛在區(qū)域所需的最短時(shí)間。所需數(shù)據(jù)包括：1)疏散人口數(shù)量，通過(guò)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得，確定能夠利用私家車(chē)撤離的人數(shù)，以及需要利用公共交通工具撤離的特殊人群數(shù)量(獨(dú)居老人、住院病人等)；2)從警報(bào)發(fā)布到撤離的時(shí)間，該時(shí)間會(huì)有個(gè)體差異，可用概率函數(shù)模擬。時(shí)間取決于通知到所有居民的時(shí)間、居民自身準(zhǔn)備情況以及對(duì)疏散緊急度的了解和撤離意愿度；3)交通時(shí)間，取決于撤離地點(diǎn)和疏散區(qū)出口的距離和平均速度，需考慮到疏散中交通行為與常態(tài)下的區(qū)別，使用Itineris軟件可計(jì)算出通過(guò)道路網(wǎng)從每個(gè)疏散區(qū)域至每個(gè)出口所需的時(shí)間，Itineris能夠利用Dijsktra算法和A*算法計(jì)算被自然災(zāi)害損壞的交通網(wǎng)絡(luò)中兩點(diǎn)間最短的交通時(shí)間[17]；4)出口數(shù)量，出口較少會(huì)增大擁堵幾率，基于道路容量和預(yù)期交通流量模擬交通擁堵的時(shí)間。

(2) 過(guò)程優(yōu)化。Serapis模擬結(jié)果描述了自疏散命令下達(dá)后及時(shí)抵達(dá)疏散地區(qū)出口車(chē)輛的百分比。以圖4為例，左側(cè)曲線為開(kāi)始撤離的車(chē)輛；中間曲線為到達(dá)出口的車(chē)輛，可以看出人群從開(kāi)始撤離至疏散口所需時(shí)間較短；右側(cè)曲線為所有撤離完畢的車(chē)輛。可以看出，本例中出口不足以支持所有車(chē)輛順利通過(guò)，交通堵塞時(shí)間過(guò)長(zhǎng)?？v線為洪澇開(kāi)始的時(shí)間，此時(shí)部分居民無(wú)法及時(shí)撤離災(zāi)害區(qū)域且暴露在戶外，人們的生命安全會(huì)受到更大的威脅。優(yōu)化方法有以下幾種：1)增加每輛撤離車(chē)輛中的人數(shù)，減少撤離車(chē)輛總數(shù)，以降低曲線的水平漸近線，與縱線的交匯值會(huì)更接近；2)通過(guò)有效預(yù)警系統(tǒng)縮短撤離時(shí)間，使所有曲線左移；3)通過(guò)不同出口的設(shè)置使車(chē)輛分布更加合理從而縮短通行和等待時(shí)間，以減少擁堵并使最右側(cè)的曲線向左移動(dòng)；4)提升道路容量，如充分利用單行道等。

四、 結(jié) 語(yǔ)

從2009年發(fā)布第一個(gè)指導(dǎo)框架，到2013年發(fā)布的建設(shè)指南，忒修斯項(xiàng)目逐步構(gòu)建了包括確定預(yù)報(bào)情景參數(shù)、地區(qū)人口及環(huán)境特征、行動(dòng)級(jí)別以及其他策略數(shù)據(jù)、疏散策略及優(yōu)先選項(xiàng)、疏散場(chǎng)景及可行性、實(shí)施級(jí)別及策略優(yōu)化、反饋及實(shí)施7個(gè)交互漸進(jìn)任務(wù)組成的決策體系。從最初提出的主體概念模型，到集中于關(guān)鍵性策略及難點(diǎn)的技術(shù)手段的研究，再擴(kuò)展到通過(guò)水力模擬、現(xiàn)有條件或未來(lái)氣候變化的考量模擬可能的洪水情景，并檢驗(yàn)決策支持系統(tǒng)，反映出疏散決策體系是個(gè)龐大且構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)。要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)符合地區(qū)需求利于推廣使用的系統(tǒng)，需要依據(jù)地區(qū)及數(shù)據(jù)特點(diǎn)逐步對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行突破，研究和設(shè)計(jì)針對(duì)性更強(qiáng)的系統(tǒng)架構(gòu)與功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及軟件是決策體系的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性、表達(dá)的精確性和簡(jiǎn)明性決定著決策系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)資源的豐富程度、精確性以及實(shí)時(shí)更新能力決定著決策系統(tǒng)的實(shí)效性。在數(shù)據(jù)維護(hù)和軟件開(kāi)發(fā)的機(jī)制方面，可以借鑒忒修斯項(xiàng)目的做法，借助國(guó)家及地方數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)能力，聯(lián)合各級(jí)科研人員及相關(guān)多學(xué)科專家共同維護(hù)與更新數(shù)據(jù)庫(kù)。建立科學(xué)的審核機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行周期性的更新和反饋。

忒修斯項(xiàng)目建立的決策體系并不是統(tǒng)一的決策路徑，針對(duì)不同的試點(diǎn)具備參數(shù)變異及偏離機(jī)制。事實(shí)上，不同城市的區(qū)域文化背景迥異，面臨的災(zāi)害類(lèi)型及強(qiáng)度差異顯著。因此需要根據(jù)當(dāng)?shù)貫?zāi)害特征，建立更具有針對(duì)性的本地決策體系，從而有效發(fā)揮應(yīng)急疏散決策體系在城市災(zāi)害綜合管理系統(tǒng)中所起的作用，逐步促進(jìn)城市災(zāi)害綜合管理能力的提高[18]。

[1] 歐陽(yáng)麗，戴慎志，包存寬，等. 氣候變化背景下城市綜合防災(zāi)規(guī)劃自適應(yīng)研究[J]. 災(zāi)害學(xué)，2010, 25(10)： 58-62.

[2] 葉 濤，郭衛(wèi)平，史培軍. 1990 年以來(lái)中國(guó)海洋災(zāi)害系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)特征分析及其綜合風(fēng)險(xiǎn)管理[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2005 (6)：65-70.

[3] 彭宗超，薛文軍，方 曼. 風(fēng)險(xiǎn)治理視角下的城市地鐵恐怖應(yīng)急準(zhǔn)備研究：以北京市為例[J]. 城市發(fā)展研究，2014，21(7)：119-124.

[4] 馮祥源.濱海城市綜合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理[D].天津：天津大學(xué)建筑學(xué)院，2014.

[5] Kolen B, Helsloot I. Time needed to evacuate the Netherlands in the event of large-scale flooding：Strategies and consequences[J].Disasters, 2012, 36(4): 700-722.

[6] Morel G, Hissel F, Aunay S, et al. OSIRIS-Multirisques：Une méthode et un outil d'aide à la décision pour les communes soumises aux risques majeurs[J].Cybergeo:EuropeanJournalofGeography，2009(2)：88-101.

[7] Morel G, Hissel F. The impact of flooding on transport networks and optimization of action plans in a decision support tool[J].WITTransactionsonEcologyandtheEnvironment，2010(133)：215-226.

[8] Vinet F, Lumbroso D, Defossez S, et al. A comparative analysis of the loss of life during two recent floods in France: The sea surge caused by the storm and the flash flood [J].Naturalhazards, 2012, 61(3): 1179-1201.

[9] Wallingford H R. Flood Hazard research centre and risk and policy analysts Ltd, 2006[J].FloodRisktoPeople, 2006(2)：215-226.

[10] Jonkman S N，Bokarjova M，Kok M，et al. Integrated hydrodynamic and economic modelling of flood damage in the Netherlands[J].EcologicalEconomics, 2008, 66(1): 77-90.

[11] Wolshon B, Urbina E, Wilmot C, et al. Review of policies and practices for hurricane evacuation I：Transportation planning, preparedness, and response[J].NaturalHazardsReview, 2005, 6(3): 129-142.

[12] Lindell M K, Hwang S N. Households' perceived personal risk and responses in a multihazard environment[J].RiskAnalysis, 2008, 28(2): 539-556.

[13] Litman T. Lessons from Katrina and Rita：What major disasters can teach transportation planners[J].JournalofTransportationEngineering, 2006, 132(1): 11-18.

[14] Townsend F F. The Federal Response to Hurricane Katrina：Lessons Learned[R]. Washington: The White House, 2006.

[15] Monbaliu J, Chen Z, Felts D, et al. Risk assessment of estuaries under climate change: Lessons from Western Europe[J].CoastalEngineering, 2014(87)：32-49.

[16] Morel G, Hissel F. OSIRIS-Inondation：Un outil d'aide à la réalisation du plan communal de sauvegarde et de gestion de crise inondation[C]// Colloque S H F.RisquesD'inondationenIledeFrance,100ansaprèslescruesde1910. 2010: 24-25.

[17] JIA X J, Morel G, Hissel F, et al. Fuzzy logic based decision support for mass evacuation of coastal cities prone to submersion in the context of climate change[J].InternationalConferenceOnEvacuationModelingAndManagement-ICEM, 2012(2):167-169.

[18] 楊翼舲，張利華，黃寶榮，等. 城市災(zāi)害應(yīng)急能力自評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其實(shí)證研究[J]. 城市發(fā)展研究，2010，17(11)：118-124.