徐柏剛，唐 建

（大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116024）

1 背景

地震是“由地球的內(nèi)動(dòng)力作用而引起的一種地質(zhì)現(xiàn)象”［1］。我國(guó)位于世界兩大地震帶中的太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，既存在板塊內(nèi)部地震又存在板塊邊緣地震。地震活動(dòng)具有頻率高和影響范圍大的特點(diǎn)。

1.1 社區(qū)韌性防災(zāi)理念

近年來(lái)，我國(guó)各地發(fā)生了多起地震，災(zāi)害造成重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失［2］。如何在地震發(fā)生后保證普通居民可以安全與高效的進(jìn)行避難，是衡量城市防災(zāi)能力的重要體現(xiàn)之一。

“韌性防災(zāi)”起源于“韌性城市”（Resilience City）的概念。其主要指城市系統(tǒng)能夠化解和抵御各種自然災(zāi)害的沖擊，并使受災(zāi)地區(qū)可以快速的恢復(fù)正常?！绊g性防災(zāi)”不同于以往通過(guò)防災(zāi)設(shè)防來(lái)減輕災(zāi)害損失的思想，其更加偏向于強(qiáng)調(diào)受災(zāi)地區(qū)面對(duì)災(zāi)害時(shí)的抗災(zāi)性與抵御災(zāi)害的能力［3］。目前，“韌性防災(zāi)”是防災(zāi)規(guī)劃設(shè)計(jì)與研究領(lǐng)域的重要方向及熱點(diǎn)之一。

1.2 老舊社區(qū)韌性防災(zāi)現(xiàn)狀及內(nèi)涵

老舊社區(qū)普遍建筑的建設(shè)年代久遠(yuǎn)，規(guī)劃布局落后、基礎(chǔ)設(shè)施短缺、居民年齡偏大、收入較低、人口密度及入住率較高［4］。以“韌性防災(zāi)”理念作為老舊社區(qū)防災(zāi)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，最大限度的激發(fā)出老舊社區(qū)自身的防災(zāi)能力，對(duì)于震后提升城市整體的防災(zāi)能力、減少人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失具有十分重要的意義。

老舊社區(qū)的“韌性防災(zāi)”建設(shè)體現(xiàn)于災(zāi)前準(zhǔn)備、災(zāi)時(shí)減災(zāi)與災(zāi)后恢復(fù)重建三個(gè)部分。災(zāi)前準(zhǔn)備部分，包含通過(guò)培訓(xùn)普通居民的防災(zāi)能力并建立災(zāi)時(shí)救災(zāi)自愿者體系等多項(xiàng)措施以增強(qiáng)老舊社區(qū)的防災(zāi)能力。災(zāi)時(shí)減災(zāi)部分，通過(guò)完善與合理布局老舊社區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)最大化的消減各種災(zāi)害的沖擊。災(zāi)后恢復(fù)重建部分，包含重建與修復(fù)各類防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施，恢復(fù)老舊社區(qū)的承災(zāi)能力與防災(zāi)體系等多項(xiàng)措施。該研究的研究過(guò)程與成果主要用來(lái)提升老舊社區(qū)的災(zāi)時(shí)減災(zāi)能力。

1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究

1.3.1 關(guān)于“韌性社區(qū)”防災(zāi)的相關(guān)研究

（1）針對(duì)“韌性社區(qū)”防災(zāi)的基礎(chǔ)研究

BULLEY［5］通過(guò)改進(jìn)社區(qū)自身NGO組織的管理能力，以提升由于貧富差距和文化差距所影響的社區(qū)防災(zāi)能力；舒誠(chéng)憶［6］從資本投入角度對(duì)社區(qū)韌性進(jìn)行度量研究，拓展了現(xiàn)有“韌性社區(qū)”的研究范圍；孫美玲［7］通過(guò)構(gòu)建社區(qū)自身的防災(zāi)與災(zāi)時(shí)營(yíng)救組織，增強(qiáng)社區(qū)的防災(zāi)能力與韌性；俞澤昊［8］從社區(qū)的代際融合及資源回收角度，提出了改進(jìn)社區(qū)韌性能力的方法。

（2）針對(duì)“韌性社區(qū)”防災(zāi)的定量研究

國(guó)外方面，CUTTER等［9］建立地方防災(zāi)能力模型（DROP），該模型以地震災(zāi)害為基礎(chǔ)，可以用來(lái)改進(jìn)社區(qū)的防災(zāi)能力；COHEN等［10］建立社區(qū)防災(zāi)能力的評(píng)估模型（CCRAM），該模型以“防災(zāi)準(zhǔn)備”等六個(gè)因素作為考察點(diǎn)，研究結(jié)論可以作為評(píng)價(jià)社區(qū)防災(zāi)“韌性”能力強(qiáng)弱的依據(jù)。國(guó)內(nèi)方面，楊雅婷［11］以地震災(zāi)害為基礎(chǔ)，從穩(wěn)定性、冗余度、效率性及適應(yīng)性四個(gè)方面對(duì)韌性社區(qū)進(jìn)行闡釋，運(yùn)用層次分析法來(lái)確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，得出相應(yīng)的改進(jìn)策略；姚世民［12］運(yùn)用空間句法方法，結(jié)合Depthmap軟件進(jìn)行震后道路層級(jí)的分析，得出各個(gè)等級(jí)道路的震后實(shí)際情況。

1.3.2 基于“韌性防災(zāi)”理念下的老舊社區(qū)避難場(chǎng)地布局的相關(guān)研究

基于“韌性防災(zāi)”理念下的避難場(chǎng)地優(yōu)化布局即是在老舊社區(qū)中尋找可改進(jìn)與合適的場(chǎng)地與空間。日本學(xué)者OKUBO等［13］通過(guò)分析加德滿都老舊社區(qū)在2015年尼泊爾大地震后的實(shí)際情況，運(yùn)用設(shè)計(jì)手法把傳統(tǒng)庭院與避難場(chǎng)地進(jìn)行綜合利用，以提升社區(qū)的整體防災(zāi)能力。我國(guó)學(xué)者陳宣先［14］運(yùn)用李克特量表法建立了山地城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。同時(shí)以風(fēng)險(xiǎn)值作為權(quán)重系數(shù)，創(chuàng)建了避難場(chǎng)地選址模型，并運(yùn)用Lingo軟件編程得出沙壩老舊社區(qū)避難場(chǎng)地的最佳布局方案；楊哲飚［15］選取四川某縣作為研究對(duì)象，提出一種考慮層間位移角和面外加速度耦合影響的地震墜物實(shí)驗(yàn)方法并運(yùn)用BIM與VR場(chǎng)景進(jìn)行仿真模擬，繼而依此技術(shù)手段對(duì)老舊社區(qū)內(nèi)的避難場(chǎng)地布局提供定量分析。

整體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外以地震災(zāi)害為基礎(chǔ)，依托“韌性社區(qū)”理念，在社區(qū)的組織結(jié)構(gòu)、運(yùn)行規(guī)則與模式等方面的相關(guān)研究較多；在定量仿真模擬分析和計(jì)算模型等方面的相關(guān)研究有一定的技術(shù)創(chuàng)新，但把這些技術(shù)應(yīng)用于老舊社區(qū)避難場(chǎng)地方面的研究則處于起步階段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的相關(guān)研究成果均較少。

2 老舊社區(qū)避難場(chǎng)地韌性防災(zāi)基礎(chǔ)研究

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

2.1.1 現(xiàn)狀建筑老舊程度劃分

根據(jù)日本等防災(zāi)發(fā)達(dá)國(guó)家依據(jù)多次地震災(zāi)后建筑倒塌的實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際建筑建設(shè)情況。可以把大連工人村社區(qū)現(xiàn)有建筑劃分為5個(gè)等級(jí)，即A類（1959年以前）、B類（1960年～1980年）、C類（1981年～2000年）、D類（2001年～2020年）和E類（無(wú)法準(zhǔn)確確定建成年代）如圖1所示。

圖1 現(xiàn)狀建筑老舊程度劃分（以大連工人村社區(qū)為例）Fig.1 Existing building aging degree division（Dalian Workers Village community）

2.1.2 現(xiàn)狀社區(qū)人群構(gòu)成

老舊社區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀人口組成特點(diǎn)及密度將直接影響震后的避難情況。對(duì)比新建社區(qū)，老舊社區(qū)因?yàn)閰^(qū)位優(yōu)勢(shì)及房租相對(duì)便宜等原因，導(dǎo)致社區(qū)內(nèi)部存在著一定數(shù)量的外來(lái)居民，同時(shí)老舊社區(qū)內(nèi)的老年居住者比例也相對(duì)較高。

2.2 防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施分析

2.2.1 避難道路

避難道路指各種災(zāi)害發(fā)生后，可以用于居民及各種車輛進(jìn)行疏散避難的道路。目前世界通行做法為在進(jìn)行場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，除非個(gè)別地區(qū)設(shè)置專用的避難道路，一般情況下均考慮將場(chǎng)地內(nèi)的交通性道路與避難道路合并并統(tǒng)一進(jìn)行考慮。我國(guó)老舊社區(qū)建成年代基本位于改革開放前，因此現(xiàn)有道路寬度普遍較窄，同時(shí)由于社區(qū)內(nèi)存在一定的私搭亂建，因此部分路段會(huì)更加狹窄［16］。

2.2.2 避難場(chǎng)地

地震災(zāi)害具有發(fā)生突然、破壞力大以及伴隨次生災(zāi)害的特點(diǎn)，因此需要布置一定數(shù)量的避難場(chǎng)地。此類避難場(chǎng)地是臨時(shí)性的，因此不需要配置相應(yīng)的防災(zāi)配套設(shè)施，其用途是用來(lái)保證普通居民災(zāi)后可以躲避災(zāi)害的沖擊，及作為向更高層級(jí)避難場(chǎng)所轉(zhuǎn)移的臨時(shí)安置點(diǎn)。老舊社區(qū)一般存在無(wú)法提供足夠的室外公共空間及路網(wǎng)布局較為混亂的問(wèn)題［17］，因此可以考慮把臨街空地、學(xué)校場(chǎng)地及社區(qū)公園作為臨時(shí)避難場(chǎng)地如圖2所示［18-19］。老舊社區(qū)內(nèi)避難場(chǎng)地建設(shè)的質(zhì)量與數(shù)量，將會(huì)直接決定與體現(xiàn)所在社區(qū)的防災(zāi)能力與水平。

圖2 老舊社區(qū)的臨時(shí)避難場(chǎng)地（以大連工人村社區(qū)為例）Fig.2 Old communities’emergency shelter（Dalian Workers Village community）

2.3 地震災(zāi)害影響情況分析

2.3.1 建筑倒塌情況

地震發(fā)生后，避難道路路面覆蓋大量建筑瓦礫并且機(jī)動(dòng)車輛也基本喪失了行動(dòng)能力，因此災(zāi)后普通居民的避難只能以步行為主。目前，震后建筑倒塌產(chǎn)生的瓦礫范圍，還不能完全準(zhǔn)確的進(jìn)行預(yù)測(cè)［20］。我國(guó)學(xué)者田青蕓等［21］和馬東輝等［22］以建筑物上部樓層傾倒模型為基礎(chǔ)，結(jié)合動(dòng)力學(xué)分析，得出基于建筑高度的震后瓦礫分布范圍統(tǒng)計(jì)表。日本學(xué)者兼重直毅和今井健太郎等以過(guò)往地震災(zāi)后實(shí)地考察作為依據(jù)，經(jīng)過(guò)分析與推算，得出在7.5級(jí)地震的情況下，建筑瓦礫的主要覆蓋范圍為建筑高度的0.5～0.6之間，包括日本高知縣在內(nèi)，許多日本城市的防災(zāi)文件也均以此數(shù)據(jù)作為防災(zāi)的基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)［23-25］。對(duì)比國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果并進(jìn)行互相校準(zhǔn)，該研究選擇建筑高度的0.58作為現(xiàn)狀建筑倒塌后瓦礫的流出范圍。

2.3.2 避難道路堵塞情況

避難道路被建筑瓦礫完全覆蓋，其通行能力極低。避難道路被建筑瓦礫部分覆蓋，其通行能力會(huì)有一定程度的折減如圖3所示。

圖3 震后建筑倒塌范圍Fig.3 Building collapse rangedue to earthquake

目前，我國(guó)針對(duì)道路在瓦礫不完全覆蓋下通行率的相關(guān)研究較少，日本等國(guó)家的研究經(jīng)驗(yàn)相對(duì)比較豐富與成熟。通過(guò)對(duì)比多個(gè)現(xiàn)存的道路閉塞率計(jì)算公式及公式適用的城市形態(tài)，該研究選用日本學(xué)者源貴志的研究結(jié)果，該公式相對(duì)比較符合老舊社區(qū)的實(shí)際情況［26］。

式中：r為沿街老舊建筑比例；n為影響避難道路的沿街建筑物數(shù)量；P2為道路閉塞率。

3 基于地震災(zāi)害的老舊社區(qū)避難場(chǎng)地韌性防災(zāi)定量分析的體系構(gòu)建

3.1 多智能體仿真模擬技術(shù)及特點(diǎn)

把多智能體仿真模擬技術(shù)應(yīng)用于地震災(zāi)害分析和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)等研究方面，可以有效的提升研究的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，是近年來(lái)地震災(zāi)害學(xué)和城市規(guī)劃等領(lǐng)域重要的定量分析手法之一。

針對(duì)多智能體仿真模擬平臺(tái)主要有兩種類型：一種是應(yīng)用型的仿真模擬平臺(tái)，即仿真模擬平臺(tái)已經(jīng)預(yù)先設(shè)定好相應(yīng)的程序與用途，使用者只能按照既定的程序運(yùn)行相應(yīng)的模擬，但其具有缺乏可拓展性的缺點(diǎn)；另一種為具有底層開發(fā)功能的仿真模擬平臺(tái)，包括Artisoc、SWARM、Repast Simphony/J和Netlogo等，Repast Simphony等仿真模擬平臺(tái)在可拓展性上具有一定的優(yōu)勢(shì)。以GIS為基礎(chǔ)信息平臺(tái)，在Repast Simphony多智能體仿真模擬平臺(tái)具有智能體之間互相影響以及與周邊環(huán)境互相影響的特點(diǎn)，因此根據(jù)具體研究條件及需求通過(guò)編程來(lái)設(shè)定各個(gè)智能體的行為模式，可以更加真實(shí)的表現(xiàn)出老舊社區(qū)普通居民震后避難的實(shí)際情況。

3.2 基于多智能體的震后老舊社區(qū)避難場(chǎng)地仿真模擬定量分析體系構(gòu)建

以老舊社區(qū)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在Repast Simphony仿真模擬平臺(tái)上依據(jù)研究需求進(jìn)行二次開發(fā)。整個(gè)仿真模擬運(yùn)行體系結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分，即：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段、仿真模擬運(yùn)行階段與韌性防災(zāi)避難場(chǎng)地規(guī)劃方法試驗(yàn)階段如圖4所示。

圖4 老舊社區(qū)多智能體仿真模擬運(yùn)行體系Fig.4 Multi-agent simulation operating system for old communities

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段主要依托GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)調(diào)取現(xiàn)狀老舊社區(qū)的建筑與道路數(shù)據(jù)，計(jì)算震后現(xiàn)狀建筑的倒塌程度及社區(qū)內(nèi)道路的堵塞程度，并以此作為仿真模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

仿真模擬運(yùn)行階段，首先在Repast Simphony平臺(tái)中，通過(guò)二次編程建立整個(gè)仿真模擬體系，在場(chǎng)地內(nèi)隨機(jī)生成多種類型多智能體，各類多智能體代表不同種類的人群并被賦予不同的避難速度，然后通過(guò)Dijkstra算法（最短路徑算法）自行尋找最近的避難場(chǎng)地，最終在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入避難場(chǎng)地的多智能體即被確認(rèn)為成功完成整個(gè)避難行為過(guò)程。此方法在過(guò)往單一智能體之間相互影響的情況下，建立多智能體塊的概念，使多智能體群之間再次進(jìn)行互相影響，互相學(xué)習(xí)，以體現(xiàn)出老舊社區(qū)中普通群眾的從眾心理。

“韌性防災(zāi)”避難場(chǎng)地規(guī)劃方法試驗(yàn)階段即按照研究需求在GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中分別新增多類避難場(chǎng)地并進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果并進(jìn)行優(yōu)劣對(duì)比分析。

4 震后避難場(chǎng)地韌性防災(zāi)規(guī)劃研究——以大連市工人村社區(qū)為例

4.1 大連工人村社區(qū)概況

大連工人村社區(qū)位于大連市東部，隸屬于大連香爐礁街道，占地總面積0.38 km2。該社區(qū)始建于1954年，當(dāng)時(shí)是以蘇聯(lián)模式為基礎(chǔ)進(jìn)行的規(guī)劃設(shè)計(jì)，其建設(shè)的主要目的是為其周邊的大連造船廠職工及家屬提供必要的住所。大連工人村社區(qū)主要是由多層住宅建筑構(gòu)成。由于居住位置位于老城區(qū)、周邊商業(yè)、醫(yī)療等公共服務(wù)配套設(shè)施齊全并且房屋出租租金較低，因此，除了本社區(qū)的原有長(zhǎng)期居民以外，還有一些城市外來(lái)居民居住于此。

4.2 仿真模擬環(huán)境設(shè)定

工人村社區(qū)位于大連市香爐礁街道的東南部，大連市位于郯城-營(yíng)口地震帶的東側(cè)，1975年海城大地震即發(fā)生于該地震帶所在區(qū)域。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大連地區(qū)曾發(fā)生7級(jí)以上地震3次，該區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有再次發(fā)生7級(jí)以上地震的可能性［27］，因此大連市的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)十分嚴(yán)重。

按照本地區(qū)地震災(zāi)害可能出現(xiàn)的破壞情況，該研究設(shè)定的地震為7.5級(jí)。需要避難人口數(shù)按照社區(qū)內(nèi)的人口數(shù)峰值進(jìn)行設(shè)定，以日本政府通行的震后避難時(shí)間1小時(shí)來(lái)控制避難完成時(shí)間。代表普通居民的智能體通過(guò)尋找周邊最近的避難場(chǎng)地并成功進(jìn)入避難場(chǎng)地即為完成整個(gè)避難過(guò)程。

4.3 仿真模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

4.3.1 現(xiàn)狀工人村社區(qū)建筑情況

工人村內(nèi)現(xiàn)存的建筑大部分建設(shè)時(shí)間為20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)90年代之間。住宅戶型普遍較小，建筑面積很少超過(guò)80 m2，大部分戶型的建筑面積為60 m2以下。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，現(xiàn)狀大部分建筑為磚混結(jié)構(gòu)，少部分高層建筑為框架結(jié)構(gòu)。由于建設(shè)時(shí)間較久，缺乏維護(hù)等原因，導(dǎo)致建筑自身防災(zāi)能力相對(duì)較弱。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，工人村社區(qū)內(nèi)現(xiàn)有A類建筑65棟，B類建筑147棟，C類建筑74棟，D類建筑23棟，E類建筑15棟。

4.3.2 工人村社區(qū)現(xiàn)狀人口情況

目前，我國(guó)的人口統(tǒng)計(jì)只是按照社區(qū)戶數(shù)及單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此只存在一組較為準(zhǔn)確的人口數(shù)據(jù)，各個(gè)時(shí)間段的具體人口數(shù)量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)。由于工人村社區(qū)居民主要為大連低收入人群及外來(lái)務(wù)工人員，因此住房空置率很低。根據(jù)第六次人口普查統(tǒng)計(jì)，大連工人村社區(qū)主要居住戶數(shù)為3 211戶，居住人口為10 200人，其中包含正常人群與受照顧群體（14歲以下兒童與65歲以上的老人）。其中常住居民8 558人（正常人群6 897人和受照顧群體1 661人），外來(lái)居民占總居住人口的比例為16.1%，約1 642人（正常人群1 323人和受照顧群體319人）［28］。同時(shí)依據(jù)2021年大連市統(tǒng)計(jì)年鑒，工人村社區(qū)內(nèi)現(xiàn)有3所小學(xué)與1所中學(xué)，因此存在著2 862人的固定流動(dòng)人群（其中小學(xué)生1 758人、中學(xué)生900人和教職人員204人）。按照地震時(shí)人口數(shù)最多的原則，大連工人村社區(qū)內(nèi)需要避難的人數(shù)為13 062人，其中受照顧群體為4 038人。（包含社區(qū)內(nèi)的3所小學(xué)全部學(xué)生及1所中學(xué)的初一全部學(xué)生）

程家喻［29］通過(guò)對(duì)唐山大地震震后建筑倒塌情況的分析，換算得出在7.5級(jí)地震下的建筑倒塌比率為28.09%；傅征祥［30］也根據(jù)唐山大地震得出在無(wú)特殊地震預(yù)報(bào)下的地震人員傷亡計(jì)算公式：

式中：Log（RD）為死亡率；RBC為建筑倒塌率。

大連工人村社區(qū)內(nèi)建筑建設(shè)年代、建筑層數(shù)、建筑結(jié)構(gòu)與發(fā)生唐山大地震時(shí)期唐山市內(nèi)的社區(qū)情況相仿，因此該研究選用程家喻與傅征祥的研究結(jié)論作為研究基礎(chǔ)，根據(jù)公式（2）估算得出大連工人村社區(qū)震后直接死亡人數(shù)為606人，需要避難人數(shù)為12 456人（常住居民8 161人、外來(lái)居民1 566人和固定流動(dòng)人群2 729人），其中受照顧群體共3 851人（常住居民受照顧群體1 584人、外來(lái)居民受照顧群體304人和固定流動(dòng)人群受照顧群體1 962人）。

4.3.3 工人村社區(qū)現(xiàn)狀避難道路情況

根據(jù)公式（1）可以得出工人村社區(qū)在7.5級(jí)地震設(shè)定下各條道路的閉塞率如圖5所示。繼而分析可以得出：震后工人村社區(qū)內(nèi)宅間路大部分為完全堵塞狀態(tài)，只有少數(shù)的宅間路可以通行。主干路與次干路有一定程度的堵塞，震后會(huì)減緩普通居民在其上的避難行走速度。

圖5 大連工人村老舊社區(qū)震后道路閉塞率Fig.5 Road congestion rate of Dalian Workers Village community after the earthquake

4.3.4 工人村社區(qū)現(xiàn)狀避難場(chǎng)地情況

根據(jù)大連工人村社區(qū)的實(shí)際情況，三種類型的避難場(chǎng)地共有6塊（圖6中1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)和6號(hào)為學(xué)校場(chǎng)地，3號(hào)為臨街空地和4號(hào)為社區(qū)公園）總面積為6 951 m2。社區(qū)內(nèi)的1所中學(xué)與小學(xué)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地為主要的避難場(chǎng)地，最大的面積為2 669 m2。一旦發(fā)生地震災(zāi)害，如果按照1 m2/人的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算［31］，社區(qū)還缺少將近5 500人的避難空間，工人村社區(qū)現(xiàn)存的避難場(chǎng)地?zé)o法滿足普通居民基本的地震災(zāi)害避難需求，同時(shí)現(xiàn)狀避難場(chǎng)地主要分布于社區(qū)的北部，社區(qū)人口較多的東南部及西南部則分布很少如圖6所示。

圖6 大連工人村老舊社區(qū)現(xiàn)狀及新增避難場(chǎng)地Fig.6 Current and new emergency shelters of Dalian Workers Village community

4.3.5 工人村社區(qū)現(xiàn)狀居民避難情況

有瓦礫覆蓋的道路，道路可通行寬度會(huì)有一定程度的縮減，通行能力會(huì)有顯著的降低，各類居民通過(guò)其進(jìn)行避難的步行速度會(huì)有一定的折減；對(duì)于完全堵塞的道路，居民只能在建筑瓦礫上面步行，因此步行速度會(huì)極其緩慢。

工人村社區(qū)內(nèi)的居民由常住居民（包含外來(lái)居民）及固定流動(dòng)人群兩種類型組成，兩種類型內(nèi)均包含有一定數(shù)量的弱勢(shì)群體，因此由于不同類型居民內(nèi)的弱勢(shì)群體災(zāi)后辨別道路能力及避難行動(dòng)能力差異很小，因此該研究把常住居民（包含外來(lái)居民）及固定流動(dòng)人群內(nèi)的弱勢(shì)群體進(jìn)行統(tǒng)一考慮；常住居民中的正常人群與外來(lái)居民中的正常人群由于對(duì)社區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀環(huán)境認(rèn)識(shí)的差異會(huì)間接的影響震后人群的步行速度，因此該研究對(duì)社區(qū)內(nèi)所有人群的避難速度劃分為三種類型。

當(dāng)前，我國(guó)缺乏針對(duì)震后各類人群避難速度的相關(guān)研究，因此該研究從居民的身體素質(zhì)和文化認(rèn)知水平等方面進(jìn)行考慮，同時(shí)綜合分析現(xiàn)有的研究成果，最終選用竹島小一郎的研究結(jié)論做為該研究中各類人群的基礎(chǔ)避難速度［31］，同時(shí)根據(jù)我國(guó)居民的實(shí)際情況及工人村社區(qū)不同類型居民震后避難行為的特點(diǎn)，對(duì)各類人群的基礎(chǔ)避難速度進(jìn)行了一定的修正見表1。

表1 大連工人村老舊社區(qū)現(xiàn)狀人群避難速度Table 1 Evacuation rate of Dalian Workers Village community residents

5 震后大連工人村老舊社區(qū)仿真模擬定量分析研究

5.1 仿真模擬過(guò)程及結(jié)果

大連工人村社區(qū)需要避難的人口總數(shù)為12 456人，依據(jù)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力，按照1（智能體個(gè)數(shù)）：20（實(shí)際需要避難人口數(shù)）比例在Repast Simphony平臺(tái)中分別生成相應(yīng)的三類人群多智能體（常住居民409個(gè)、外來(lái)居民79個(gè)和弱勢(shì)群體137個(gè)），并隨機(jī)分布于工人村的老舊社區(qū)中。對(duì)于學(xué)校和市場(chǎng)等地點(diǎn)，增加30%的弱勢(shì)群體多智能體分布密度來(lái)體現(xiàn)其人口分布的特殊性。

運(yùn)用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)及Repast Simphony仿真模擬平臺(tái)對(duì)大連工人村社區(qū)進(jìn)行多次仿真模擬實(shí)驗(yàn)并得出具體數(shù)據(jù)如圖7-8所示，結(jié)論如下：

圖7 大連工人村老舊社區(qū)仿真模擬過(guò)程Fig.7 Simulation process of Dalian Workers Village community

（1）當(dāng)7.5級(jí)地震發(fā)生后，大連工人村社區(qū)在人口數(shù)量最大的情況下避難成功率為52.85%，弱勢(shì)群體與社區(qū)外來(lái)居民由于自身的原因，在各個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的避難成功率均低于社區(qū)內(nèi)的正常人群。

圖8 大連工人村老舊社區(qū)現(xiàn)狀避難成功率Fig.8 Summary of Dalian Workers Village community residents’evacuation success rate

（2）災(zāi)害發(fā)生的最開始10分鐘內(nèi)，由于避難場(chǎng)地主要分布于工人村社區(qū)的東部與北部，因此距離較近的居民可以就近快速的進(jìn)入避難場(chǎng)地避難。該時(shí)間段內(nèi)各類人群的避難成功率均處于整個(gè)模擬過(guò)程的最高值。10分鐘～30分鐘的時(shí)間段內(nèi)，盡管整體避難成功率有所下降，但仍然處于整個(gè)模擬過(guò)程的相對(duì)較高水平；30分鐘～60分鐘的時(shí)間段內(nèi)，由于工人村社區(qū)內(nèi)有些避難場(chǎng)地已經(jīng)達(dá)到了可容許避難人數(shù)的上限，因此避難成功率的增速開始逐漸下降，并且增速下降的速率也在加快。50分鐘～60分鐘時(shí)間段內(nèi)，避難成功率雖然整體上還在增加，但是增速僅僅為2%。

（3）在震后1個(gè)小時(shí)的時(shí)限內(nèi)，將近6 000名各類人群可以完成避難。剩余的各類人群，由于避難場(chǎng)地的現(xiàn)有容量及避難距離等原因，無(wú)法按時(shí)完成災(zāi)后避難。

5.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與分析

5.2.1 避難場(chǎng)地規(guī)劃改建方案設(shè)計(jì)

根據(jù)大連工人村社區(qū)的實(shí)際情況，從改建工程的可行性及降低改建強(qiáng)度的角度出發(fā)，以現(xiàn)狀建筑倒塌情況做為分析的基礎(chǔ)，按照同時(shí)滿足未被建筑瓦礫覆蓋及場(chǎng)地允許被改建這兩個(gè)條件，尋找可以做為兩類新增避難場(chǎng)地的備選地塊。通過(guò)與多名規(guī)劃專家、現(xiàn)狀社區(qū)居民進(jìn)行分析與討論，在新增相同避難場(chǎng)地面積的情況下，提出新增集中性避難場(chǎng)地與新增分散型避難場(chǎng)地兩種改建方案如圖6所示。

5.2.2 改建方案數(shù)據(jù)分析

通過(guò)多智能體仿真模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種新增避難場(chǎng)地改進(jìn)方案進(jìn)行分析并得出具體數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。在1個(gè)小時(shí)內(nèi)，新增兩類避難場(chǎng)地類型對(duì)于大連工人村老舊社區(qū)的避難成功率均有所提升。但是在新增一定的避難場(chǎng)地面積（＜500㎡）時(shí)，新增集中型避難場(chǎng)地對(duì)于整體的避難成功率提升相對(duì)較高；但是如果社區(qū)內(nèi)擁有可以進(jìn)行較大新增與改建避難場(chǎng)地的條件時(shí)，每新增一處分散型避難場(chǎng)地都可以有效的提升整體的避難成功率。當(dāng)老舊社區(qū)內(nèi)可以增加的避難場(chǎng)地面積超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，新增分散型避難場(chǎng)地比新增集中型避難場(chǎng)地對(duì)于避難成功率的提升效果要更加明顯。

表2 新增避難場(chǎng)地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)具體數(shù)據(jù)Table 2 Date of new emergency shelters experiment

6 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)大連工人村老舊社區(qū)進(jìn)行多智能體仿真模擬實(shí)驗(yàn)。整個(gè)模擬過(guò)程可以清晰與準(zhǔn)確的展現(xiàn)出在7.5級(jí)地震發(fā)生后工人村社區(qū)各種類型人群的避難情況。模擬實(shí)驗(yàn)獲取的各類型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。研究方法與結(jié)論可以作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用于地震及韌性社區(qū)的其他相關(guān)研究中。

（2）近年來(lái)，盡管我國(guó)政府及學(xué)者越來(lái)越重視老舊社區(qū)的相關(guān)防災(zāi)與避難問(wèn)題。但我國(guó)老舊社區(qū)還是很難完全滿足震后普通居民的避難需求。以大連工人村老舊社區(qū)為例，根據(jù)仿真模擬實(shí)驗(yàn)，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，現(xiàn)狀1小時(shí)內(nèi)的普通居民避難成功率只有52.85%，老舊社區(qū)的防災(zāi)能力亟需進(jìn)一步的提升。

（3）基于韌性防災(zāi)理念的老舊社區(qū)避難場(chǎng)地規(guī)劃改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。以仿真模擬定量分析為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)計(jì)新增相同面積的“分散型”與“集中型”避難場(chǎng)地。得出在現(xiàn)有老舊社區(qū)改建能力有限時(shí)，新增集中型避難場(chǎng)地對(duì)于提升震后避難成功率的效果相對(duì)較好；當(dāng)現(xiàn)有老舊社區(qū)具有較好的改建條件時(shí)，新增多處分散型避難場(chǎng)地可以更好的提升老舊社區(qū)的防災(zāi)能力。