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日本的防灾计划评述


【信息时间:2010/12/31  阅读次数:【我要打印】【关闭】

江苏省城市规划设计研究院 规划研究所  陈鼎超

 

城市防灾规划的定义及其必要性

(一)什么是城市防灾规划
何谓城市防灾规划,狭义的说就是试图解决城市规划中与综合防灾相关的设施的设计、规划、建设发展等问题的方法。但在日本广义的城市防灾规划被称为“城市防灾计划”,它囊括了很多方面,主要包括:情报的收集传递、紧急救援、医疗救护、次生灾害防御、避难诱导、消防、紧急运输以及事后的重建复兴等方面。并且这些方面必须依照灾害对策基本法根据当地制定的地域防灾计划及规划开展。这些计划不受城市限制,是法定的综合而具体的防灾规划。
针对城市防灾,都道府县防灾会议制定的称为“都道府县地域防灾计划”,它与市区村防灾会议制定的“市区村地域防灾计划”都是基于中央防灾会议制定的“防灾基本计划”而制定并修改实施的。国家及指定地区的政府机关、相关部门有义务开展针对防灾计划的“防灾业务计划”工作。
城市防灾规划至少应该包括以下几个方面:1、防止火灾扩大的城市街区防火区划计划(不燃建筑物和绿地等隔断带规划);2、灾害发生时担负了抗灾活动中心机能的防灾中心规划;3、作为避难场地及避难路径的大型公园、宽阔道路规划;4、临时避难场所、固定避难设施等各种避难、收容设施规划;5、为了运送物资和人员进出而规划的紧急运输通道和物流据点;6、提高区域防灾能力的防灾街区改造规划;7、构成城市主要功能的设施规划;8、针对灾区重建的城市复兴规划。
(二)为什么要开展城市防灾规划
城市防灾规划的必要性主要源于以下两个原因:
1、 临震预报的困难性
目前相当长一段时期内,成功预测地震的现实可能不大,对于这一点已在日本逐渐成为共识。向教育、科学、运动、与文化部提供咨询的地质委员会改变了过去试图针对长达30年的短期预测地震的政策,而把重心移向了针对可能发生大地震的地区的长期预告。
HERP(促进地震研究总部)的计划进一步促进了独立于地震预测的灾难预防技术的研究与发展、进一步强调了通过卫星观测对地震发生的基础研究,比如基于全球定位系统的研究。
东京大学的地震学教授Mitsuhiro Matsuura 认为:即使预测项目把重心移到了长期预测上,仍然难以保证此类预测的现实可能性,地震研究的目的不是预测什么时候地震要发生,而是理解其发生的科学机理。
通过该计划的呼吁,日本建立了一个收集与分析本国地震研究数据的数据中心,其主要目的是为研究人员提供信息,但也同时对公众开放。
2、 构筑物抗震率的不确定性
在地震预报的难题难以攻克的背景下,城市防灾工作的重点放在了城市单体建筑的结构抗震的研究和实施中。日本从抗震结构的技术角度基本能做到建设工程小震不坏、中震可修、大震不倒。
但日本同样存在着分布广泛的“合法的不合格房屋”,这就要谈及建筑物的抗震达标率。而在日本影响这一比率的原因主要有以下2点:
(1)技术层面:抗震结构的技术发展经历了一个漫长的研究实践过程的,在此过程中建设的大量建筑物的抗震级别参差不齐。
(2)规范层面:规范的制定实施往往滞后于技术的发展,即使技术取得了突破,将其纳入规范往往还有比较长的时间,这也在客观上增加了抗震不达标房屋的数量。

城市防灾的重点问题探析

(一)地形条件与灾害
地形就是地表的形态和性质的表现。一般都是由于地壳变动、火山活动、水流侵蚀、地下水、风、波浪、冰川的流动而对地表形成的侵蚀和移动,或是地表受到挤压变形所形成的。这些自然的力量引发了大雨、台风、地震、火山爆发等一系列灾害,导致了地形的变化。可以说地形是受到自然灾害的不断影响而形成或改变的。
通过现在的地形和地层可以了解过去的灾害史。另一方面现在的地质地貌也决定了今后可能发生的灾害的风险度和危险域。由不同的自然力量形成的各式各样的地形地貌决定了其特有的地址特性,在地震中其振幅也就各不相同。
地表的起伏变化,河流的地势高低等一些基本的地质地貌是比较容易直接观测到的,这也就成了判断区域灾害风险度比较简单而实用的方法。
(二)避难、转移与土地利用
1、避难与灾害情报
灾害发生时采取的紧急避难行动包括以下几个过程:(1)对危险的发生和临近的认知;(2)避难的必要性和对损失的评价;(3)避难的意识决定;(4)避难行为的实施。有效开展避难行为的基础是对各类场所、土地、地域的灾害风险性的了解,以及对应灾害性质的理解。灾害的具体状况根据不同的时间地点而各不相同。仅仅依据警报、避难指示或是事前掌握的避难情报是不够的,自身的判断也是必不可少的。对于山体滑坡,山区的暴雨等局部性高强度灾害尤为如此。
在日本如果发生自然灾害,警报、速报以及各种灾害情报会通过各种途径向公众发布。这就要针对不同灾害分清各类情报、警报的必要性和有效性。对于必要性,主要是指危险的接近速度快、构造物等硬件手段难以抑制,对人身危险度大的的灾害(如海啸)。而有效性主要针对把握了危险区域范围,灾害发生到危险到达的时间比较长,威胁度便于确认的灾害(如台风)。相反对于预知可能性低、危险接近速度快的灾害(如地震),不能过度依赖警报和速报。
对于发生并正在不断接近的灾害现象,判断现在所处的地方是否安全是最重要的。危险的种类和程度依据场所的不同而各异。当确认生命受到极大威胁的时候,积极避难的方向和场所就尤为关键了。例如感受到强烈地震动后,海岸附近居住的居民考虑到海啸的危险必须向内陆高地转移,但此时同时要注意地震导致的山体滑坡。因此事前规划出应对不同灾害的避难场所及避难路径是十分必要的(如图1)。
2、避难的阻碍及促进因素
每个人在面对警报、避难指示或者直面危险的时候行动方式都是不同的,这取决于个人的因素。而影响避难的因素主要有以下几点:
(1)灾害经验:有直接经历灾害的经验,往往危险意识比较高,对危险的反应比较敏锐,这促成了避难的很大的动力。但也会造成本人过度敏感,稍有风吹草动即紧急避难。
(2)个人属性:年龄、性别、教育程度、职业、人种、宗教等个人属性也影响了人的避难行为。一般老人往往表现出不愿避难的倾向。
(3)家族因素:灾难发生时,希望整个家族集体避难,分开居住的情况下,往往采取先汇合再集体避难的方式。只有孩子的家庭呈现出行动迅速,而有老人或病人的家庭则行动迟缓。
(4)时刻:深夜时分,状况的把握、情报的传递、避难行动的实行都受到限制,灾害对人的伤害往往比较严重。但近年来生活习惯的改变,时刻的影响正变的越来越小。
(5)他人的行动:邻居及附近的居民是否避难是影响自身行动的一个关键因素,特别是对情况不明了的时候。
(6)领导的存在:如果具有影响力并具备保护大家生命财产安全的责任心的领导者(区长、消防队长、警察等)挺身而出,全员避难的成功性更高。
(7)地区的态势:山村聚落往往有对灾害经验的传承,对自己村落的守卫意识较强,对避难是有利的。相反城市地区常常避难行动迟缓。
(8)灾害的种类:看得见摸得着的灾害(如火山喷发),使人积极避难。特别对于有一定前兆,但袭来速度较慢的灾害(滑坡,泥石流等),往往能很成功的避难。
基于避难行为学的研究能帮助我们更好的设置避难路径、避难所标识以及避难场所,方便我们开展城市防灾教育宣传工作。
3、居住群落的移动
从灾害高风险地区转移出来,是保护人民生命财产安全釜底抽薪的方法,可称为彻底的永久性的避难。但是,迁移不仅需要花费大量的人力、物力和财力,而且对于长期居住在这里,习惯了当地生活的人们来说,在预测的大灾害到来之前就背井离乡,一般来说是比较难以接受的。因此由灾害导致的大迁移往往都是在灾害发生之后才进行的。
日本的三陆海岸面对着海沟型巨大地震频发的海洋区域,频频受到海啸的侵袭。1896年的大海啸致使约2.2万人丧生,这次灾害中受灾的一部分居民开始了迁移,但大多数仍然坚持在原地重建。37年后的1933年大海啸再次袭来,3000余人遇难。海啸中海浪的高度高达数十米,防洪堤的作用很有限,因此向高海拔地区的迁移成了最有效果的方式。自这次灾害开始,政府积极推行了迁移的政策,岩手·宫城两县共98个村落、8000多户集体迁移,另外还有部分家庭个别迁移。在政策的实施过程中,即便是在高危险地区居住的居民也不是很响应,由于迁往内陆高地,他们赖以生存的渔业活动将受到很大影响。
为了防灾目的的迁移应该是在大灾难来临之前实施的,而迁移最大的障碍就是高额的经济负担,为了有效的降低成本,促进高危地区的迁移,日本制定了“防灾整体迁移事业”和“危险住宅迁移事业”等相关制度。前者对于自发迁出危险区域的居民提供补助,收购其原有宅基地,做好新宅基地的三通一平。但是仅仅是出于对个人住宅安全的考虑是不能强制居民迁出的,第二项制度就是针对这个问题,根据防灾设施的建设需要和城市规划的总体要求,依据《土地收用法》给予全额补偿而强制其迁往安全地区。
4、用地的制度和管理
各类型的用地应根据该区域的灾害风险度来开发利用,特别是应极力避免在高危险地区居住,这也是有效的防患于未然的方法。但是这类和用地相关的问题往往比较棘手,难以实现。为了抑制对危险区域的用地规划,日本通过法律规范、税收、资金援助、保险制度等手段实施诱导。
根据建筑基准法第39条的规定,由地方公共团体指定灾害危险区,在该区域内可以禁止建设或限制相关建设。在1959年的伊势湾台风中严重受灾的名古屋市临海部分地区,依据该条例划分了四个区域,明确在第一类区域中禁止建造木结构房屋,所有地坪高度要高于海平面4m以上。
新城市规划法中提到,为了防止城市无序化发展,协调中心城区的规划发展,对于可能发生洪涝、海啸等灾害的区域或是该区域的建设可能引起其他区域的积水的,不得划入城市街区规划。依据这条法规,可以在某些程度上抑制灾害危险区的建设,但城市化改造还受到各方面因素的影响,如用地的需求、地价上扬导致的城区扩大倾向等,使得一部分城市规划中没有很好的考虑防灾的观点。
通过税费、公费援助等行政面的手段,使灾害危险区域的用地成本提高,以此来抑制该区域的建设这一手段还没有实施。地震保险往往也是根据广域的地震活动,将全国的都道府县划分为4个区域,保险费用各不相同,但还无法细致到依据不同的地质条件来收取相关费用。不过,费用的差额也相当客观,最高的东京、神奈川、静冈是最低的道县的3倍多。
在美国,依据水灾的不同危险级别将全国细分为30个区块,收取不同的保险费,以此来降低受灾的可能性。为了控制水灾危险区内建设新的建筑,针对新建的建筑物收取高额保险费,并且禁止危险区内的一切开发行为,规定建造方必须使用耐洪水结构。
世界范围来看,希望从城市防灾的角度来制约城市规划是非常困难的,因此制定完善的应对机制和策略,充分考虑区域防灾的方方面面是十分必要的。

城市灾害风险度评估

(一)何谓城市灾害风险度评估
一方面,对于成熟型都市,城市灾害风险度评估可以表示出城市受灾情况下何处容易受到何种程度的打击,是城市潜在风险的标尺,也是城市防灾改造进程的重要指标。基于这样的分析,积极改造加固必要的设施,改善需要改善的街区。
另一方面,对于发展型都市,城市灾害风险度评估是城市综合防灾规划的根本,它通过对城市的物理属性和社会属性的分析研究,详细区分出城市各部分在不同灾害情况的抗灾能力,为城市改造和新城市规划提供详实可靠的数据和理论支持。
在日本,灾害风险度评估与城市规划的关系如图3所示。
(二)城市灾害风险度评估流程
日本的城市建设已经基本形成,城市灾害风险度评估主要是针对现状的分析评估,着重沿着城市总体层面和街区层面展开。(图4)
(三)城市灾害风险度评估图
依据上面的评估方法和评估流程,我们可以初步得到综合灾害风险评估图(图5)

防灾规划的具体实施步骤

防灾规划中包括以下几个层面:
1、特定防灾机能:地震发生时,能确保避难和次生灾害不扩大。
2、地区防灾设施:为达到特定防灾机能而规划的主要道路、公园等。
3、特定地区防灾设施:建筑物和其他特殊工作物邻近时,为确保特定机能而规划的设施。
4、特定建筑物地区规划:针对“特定地区防灾设施”以及相关建筑物的规划。
5、防灾街区及地区整备规划:对地区防灾设施区域以外的防灾街区区域制定的规划。
为了针对不同城市的情况,制定切实可行的,并能在大灾中充分发挥作用的城市综合防灾规划,我们需要建立几个基础图层:1、地质地貌图层;2、城市构筑物图层;3、社会属性图层;4、法律法规等限制条件图层等。依据这几个基础图层,借助GIS系统平台,将承载了各类数据的图层叠加分析,以得到最终的城市综合防灾规划图。
(一)地质地貌图层
这一图层揭示了规划区域范围内的地球物理属性,帮助我们做出地震危险性评估。
城市综合防灾的基础就是针对这个地区或区域内会发生何种灾害,会造成多大程度的损害的灾害风险地质地貌评估。对于地震来说,同一震源区域反复发生地震的海沟型地震和主要的活断层是主要的研究对象,今后30年发生大地震的概率直接影响到规划布局。日本也依此绘制了30年内可能发生震度6级以上的震动区示意图。
地震发生的概率是基于大地震平均发生周期和最后一次该地区地震的发生时间来分析得出的。在平均周期这一时间点概率最高,向两边离开这一时点,概率降低(如图6)。因此该地震区的地震平均周期越长,30年内发生大地震的概率越低。海沟型巨大地震的平均周期大约是100-400年,那么30年内发生的概率就比较大。但内陆的活动断层引发的地震平均发生间隔在数千年不等,其30年内发生的概率就很小。
除了通过地质图层我们可以了解地震周期、中长期预报,帮助我们设定远景规划目标、强度、方向等,我们还可以通过该图层大致了解地震的影响范围,例如里氏7级地震的情况下,震度6级以上的区域大约能达到30km的范围,这有助于我们城镇规划布局。
(二) 城市构筑物图层
这一图层揭示了规划区域范围内的构筑物的基本属性,依据建立的指标评价体系可以帮助我们做出构筑物危险性评估以及避难困难度评估。
为了建立这一数据图层,首先要建立可评价的指标体系,其中包括构筑物的结构、年代、层数、用途、高度等一系列评价指标,将各指标值输入GIS平台,借助该平台直观的划分每座构筑物的应对不同灾害的风险程度。将数据综合起来,就是一张市域的构筑物灾害风险度标识图。它将最大程度的帮助我们了解需要改建、加固或是充分安全的构筑物以及相关区域,甚至方便我们在灾后统计受损建筑物及分析其受损程度,为重建规划提供不可或缺的依据。
这一看似简单的分析过程,其实需要相当大的人力物力,可能需要几年、甚至十几年的积累。此外,由于城市发展迅猛,每年的修编也是必不可少的。一般来说这一图层的建立需要通过以下几个步骤:
1、 绘制或购买具备了构筑物位置的地理信息情报系统(GIS)的地图。
2、依靠现有档案和实地调查相结合掌握市域范围内所有建筑物的基本属性。
3、将各属性数据录入GIS地图,并依据各指标将各类属性数据分类(用颜色区分)。
4、将各分类数据叠加,综合分析出市域范围内各个构筑物的灾害风险度,不同区域的避难难易度和救援困难度。
此外我们还应考虑几个问题:
1、震级和住宅损坏数(全损数加上半损数的1/2)的关系
震级揭示了地震的强度,内陆型地震中,住宅损坏数和震级有很大的关系(如图7)。主震发生在城市、山区和其他区域的情况下,可以看出明显的直线回归关系。震中位于不同位置,住宅损毁数是有很大差异的,城市要比山区高两个数量级。究其原因,除了城市的住宅本来就明显多于山区部,另一个重要的因素是,山地的地质条件(多为岩石)决定了其固有周期短,与一般住宅难以产生共振,建筑物的受损情况也就不那么严重了。
2、最大加速度和住宅损坏率的关系
建筑物的损毁主要是受到地震的强烈震动,那么住宅的受损率应该和最大加速度有着密切关系(如图8)建筑的损毁率还直接关系到次生灾害(如火灾)的发生以及受灾人员的逃生。
3、住宅损坏率和死亡人数的关系
住宅的损毁是导致人员丧生的主要原因。根据1870年以来日本城市地区发生的地震灾害中,住宅损毁率和人员死亡率的分析,看出住宅的损毁与人员的生死密切相关(如图9)
(三)社会属性图层
社会属性主要包括了,人口、政治经济、文化等方面。
针对人口,日本调查记录了城市人口在一天中每两小时的密度分布情况,以此来判断应对不同时间段发生的地震灾害的避难场所、逃生路径、救援方法、救援力量分布等一系列灾害应急体系的指标。
针对重要的政治经济设施,未建成的应合理避让危险区域,已经建成的应加固或移建。
对于文化设施,主要包括各级文物单位已经具有特殊价值的构筑物,应提高设防标准,需加固的应加固并进行防次生灾害处理。
(四)法律法规等限制条件图层
此图层主要是参考图层,根据相关法律法规,划分出不同区域的建设限制和要求。
综合叠加这几个基础图层,着重考虑规划区的物理属性,分析得到最后的市域抗震防灾规划图。这一切实可靠的综合防灾图可以极大程度的帮助我们把握城市现状,指导未来城市建设,震时掌握受灾情况,调配救援力量和物资。是城市抗震防灾规划不可缺少的基础工作。

城市规划和防灾规划是两个既矛盾又统一的方面(图10),在具体的实施过程中单独考虑城市规划将会置人民生命财产于不顾,而单纯从防灾规划出发又会产生浪费大量资源等情况,不利于建设集约型社会。因此城市防灾规划就是在这两者之间的一种协调和妥协,在尽可能保证人民生命财产安全的前提下,使城市保持可持续发展的良好态势。