城市安全空间设计研究:兼议城市防灾公园规划设计的指标配置

摘要：现代化城市是一个复杂性极高的大系统，在制约城市可持续发展的变量中安全要素至关重要，本文从城市应提供的安全备灾空间入手，借鉴发达国家的先进做法，研究了围绕城市安全必须的避难空间。防灾公园，应急疏散途径等规划设计思路，相信对我国开展系统化城市安全备灾的空间设计有一定启发意义。

关键词：城市安全发　展安全空间与容量　安全奥运　安全规划设计　指标研究

中图分类号：X821

文献标识码：B

文章编号：1004-8537(2007)09-0164-08

2007年7月建设部出台关于加强城市综合防灾减灾工作的若干意见的措施，2007年10月的“世界人居日”的主题也被确定为“安全的城市，公正的城市”，8月8日北京刚刚迎来的2008年奥运会倒计时一周年“好运北京”的测试，各级奥组委官员也都将“安全奥运”目标的实现视为成功奥运会的标志。国内外事故与灾害的现状发展一再证明，面对城市化发展的新格局，城市安全风险与日俱增，使原来安全的城市、原来安全的空间、原来尚宜居的城市面临无法摆脱的灾变及隐患。在国内外诸届安全城市及安全社区评价中，愈来愈多的共识是没有安全何谈城市品质，没有安全何谈城市的可持续发展。2007年8月7日～8日，“中美灾害防御研讨会”在北京召开，笔者的大会论文是“我国城市大型工程项目安全风险评价的理论与实践”，现结合研究心得及国内大中城市开展的城市综合减灾规划编制及愈来愈成为现实的城市安全设计“活动”(如唐山市规划局组办的“唐山遗址纪念公园”概念设计国际竞赛2007年5月10日～7月23日)做些研讨希望拙作能为城市设计的可持续发展探索些思路及建议，希望这是一篇对规划师、建筑师、工程师及景观设计师都有用的文字。

城市灾害风险源及安全发展

城市安全发展是指城市现代化进程以安全为准则的发展和建设思路。安全发展不排斥经济发展及增长，但它追求的是建立在能把控全局下的城市可持续发展的有安全减灾规划的城市布局。安全城市的内涵从不同学科及需要看可以有不同的理解：

①从灾害学看，安全城市的提出，体现着人们防灾、减灾的愿望。安全城市提出了如何预防灾害、减少灾害带来的损失，使城市社会健康可持续的发展。

②从心理学看，安全城市反映了城市居民的安全心理需求，按马斯洛的需要层次论，一旦生理得到满足便产生了安全需求，城市安全是居民安全生存的基本表征。

③从社会学看，安全城市的建立符合社会可靠运行和协调发展的时代需求。事实上，城市社会结构各部分的平衡与和谐关系，是社会正常运转的基本条件，一旦出现紊乱及不协调将造成城市不安全“病态”，因此城市安全及其控制十分必要。

④从文化学看，安全城市社会的形成不仅靠管理的控制，也源于公众文化的自觉，任何突发事件下的冲突矛盾都有赖于城市公众安全文化素质下的融合。

⑤从经济学上看城市安全即指保证城市协调有序高效运行，现在的建设顾及长远、现在的发展考虑国计民生的未来，城市的灾害损失及其社会保障的最优调整等问题。

城市安全的综合减灾概念注重城市的全面发展能力的建设。以北京为例，政府颁布的“十一五”城市综合减灾应急规划将北京城市灾害分成4大类、42种，但现实中这些灾害的防御基本上有了相应的管理部门，相反对于潜在的城市发展负面效应及其潜在危险与损失我们的估计却不足。从人文系统看，脆弱性可理解为人们遭受有害物质的威胁可能性，它包括社区的化学品含量和生态环境状况以及人们应付应急事件的能力，人类的脆弱性是因居住并生栖地遭受灾害风险的费用与效益的函数；社会的脆弱性指各社会群体或整个社会易因风险事件、灾害等造成的各种潜在的损失；从自然系统看，城市脆弱性的生态环境至少应包括三个特征即稳定性差、变化机率高、幅度；大抗干扰能力差敏感性差；向着不利于城市生存发展的方向演化等。城市以其巨大的物质积累形式表现为社会的载体，其复杂性表示为，城市子系统数量巨大、层次众多、关联复杂；城市系统生成、发展的演化过程复杂；城市系统与外部环境之间关联复杂等。基于此，城市系统表现为规则与不规则、稳定与不稳定，确定性与随机性的结合。埃德加・莫兰认为：复杂思维没有方法论但它可以有它的方法。所以，对城市设计，尤其是安全设计而言完全可以用数学物理方法来研究，并抓住制约城市安全的主要变量。城市安全风险评价的程度就是评价特密危害性事件在单位时间内出现的概率和损失的严重度。现有城市人为灾害的评介基本上采用国家安全生产监督管理总局的标准(评价分级、分级控制等)，其依据是对可能导致的事故后果予以评价以预测事故灾害发生的死亡半径(R)为主要评价指标即：

R≥200m　级重大危险源

100m≤R＜200m　二级重大危险源

50≤R

R＜50m　四级重大危险源

事实上，城市安全不仅要评价危险源的危险程度，更重要的是评价其是否在可接受的范围内。城市安全的可承受风险的依据一是法律义务，二是城市安全控制及管理的方针。灾变风险是否可接受，与风险高低无关重在风险控制计划的执行，重在城市是否具备对危害的积极应对与自消除能力。

现在城市系统中脆弱性与承载力不足的现象日益增多，从总体上降低了城市防灾减灾的本质安全能力。2005年笔者在编制完成《北京城市总体规划》(2004～2020年)防灾篇时已经从空间布局上提出要研究城市安全容量问题。从城市安全的视角看城市的承载力越强越好，因为它可以使脆弱性减低。可事实上，承载力越大相当于无形中为安全增大了安全裕度无疑更多花费投资，反之，要减少可承载力脆弱性上升，等于降低了安全裕度，因而可造成更大的经济损失甚至危及人们的生命安全，影响城市稳定发展。值得注意，当前我国大中城市的综合减灾应急管理正面临如下问题：

①应急管理的基本概念、特点、分类，应急管理体系的构成、运行机制等。

②突发事件发生、发展、演化的机理：包括对于不同类型事件的机理分析，从发生、扩展、蔓延、衍生、转化、耦合等多个角度出发审视突发事件的规律性。

③高效的动态应急管理：基于网络计划的方法和对事件发展的动态评估，采用不完全信息动态博弈的数学模型，通过对网络结构进行动态调整实现资源的优化配置和事件造成灾难的消减。

④受灾人群管理问题：包括处在灾害中的人群的运动模型、行为模型、心理状况分析等。

⑤事件与机构的分类分级问题：更科学合理的应急管理过程中(而非事后)的分类分级尤其重要，根据这

一分级思想才有更准确的响应策略。

城市空间安全容量的理念与研究思路

1，城市安全容量的概念

城市化所导致城市地区人口及财产的聚集，是产生城市承灾体脆弱性及易损性的主要原因。城市地区受灾害的冲击频率和强度在加快加大，城市系统中自然环境、经济、人文条件对灾害承载力是有一定限度的。提出城市安全容量(承载力)指标对搞清城市致灾因子的承载、超载等情况相当重要，不仅可以指导城市灾害防御及治理等工作，实现城市安全体系中各项承载力的提升，控制灾害冲击影响力，还可根据城市安全容量结构在保证城市安全的前提下，降低灾害损失，缓解灾害冲击力，促进城市地区社会经济可持续发展和确保城市安全，在此基础上可考虑安全GDP的指标及概念。以安全GDP为基准的灾损估算及评估能充分体现灾害给城市地区安全运转造成的影响和给整个城市的社会，经济、环境的发展造成的影响。安全GDP的计算的原理及方法体现在“现行国民经济核算体系(SNA)核心指标GDP的基础上考虑城市安全运转因素，对GDP指标做出某些修正计算而产生的一个新的总量指标”。而为真实反映城市灾害给城市地区安全运转带来的冲击和影响，必须正确核算单个城市的安全GDP。通常情况下城市地区涉及安全运转的费用包括城市备灾的费用、城市灾害治理的费用、城市救灾的费用、灾害恢复的费用及在灾害所造成的直接经济损失等，进一步城市安全容量可确切定义为城市承载力(Disaster Carrying CapacityDCC)，系指城市灾害在一段时期内不会对城市环境、社会、文化、经济等安全保障系统带来无法接受的不利影响的最高限度，可将之量化为城市对灾害的最大容忍度。据此，可建立城市安全容量(Secunrity Capacity，SC)指标。事实上，现代城市安全减灾评价中，可把反映安全容量规模的各种参数的相关属性归到可承载的多灾种多重次的致灾因子变量这一统一量纲。它同样可表现为一个“阈值”，超过这个“阈值”将影响到城市安全系统功能的正常发挥。城市安全容量可描述为可容忍多重次，不同强度、不同冲击类型和方面的致灾因子度量，可用多重灾害致灾因子量(Mutil-StrikeQuantity)来描述致灾因子对城市安全产生影响的值。城市安全系统在这里是一个开放的、复杂的而又相对脆弱的系统，它的各个组成部分相互作用是保持各部分之间相互协调发展的基础。而城市安全保障系统是一个可持续发展的系统，单个致灾因子量在这一系统中的变化是一个从产生、发展到逐步消亡的过程，可用日志统计方程描述系统中因子量的变化机制。

2．城市安全容量的理论应用

(1)城市人口增长的安全承载力

城市人口是城市安全承载中经受的一个重要因子。城市人口对城市安全运转构成威胁，城市安全容量表现为对城市人口的容量。城市化的结果是促使城市地区容纳更多的人口，但城市容纳人口的能力并不是无限制的城市空间是有限的，除了用于城市居民的日常居所、工作和娱乐空间等外还应具备能用来进行灾害防护或对灾害的发生能够直接、间接起到防御作用的灾害防御空间；在灾害发生时能用于进行灾害救援的灾害应急空间等。同时，当人口达到一定的程度，将对城市自然、环境、经济等各项承载力造成压力，从而影响城市安全运转。城市地区能容纳人口的容量指标仍可表示为USCCp，即人口总数对城市造成的压力超出城市各项目承载力的某个最小项，那么城市安全容量将处于超载运转状态。人口对城市安全容量的冲击变量定义为PSQ(People SecurityQuantity)，假设城市各项承载力相对于人口的冲击不随时间而发展，即城市地区安全资源对人口的容纳能力不随时间而改变，并且这种假设是相当保守的，因为人口的增加必然导致城市安全资源的急速耗费，这种备份资源必然会随人口的增加而急剧下降使得，这样在城市人口冲击下的城市安全容量要做出动态调整。即随时问的推移城市人口的增加使得城市各项安全承载力下降，从而导致PSQ与(最大人口承载容量)提前触线，从而可算出城市地区安全容量条件下的最大人口数量，即城市人口达到最大安全容量允许值时，必须采取措施限制人口总数。

(2)优化裕度设计增强安全承载力

通常结构的安全保障就是在预计寿命中，一直保持具有充分支撑设计载荷的能力。但在城市生命线的供电系统中不仅要考虑电力设备本身的设计安全裕度，还要考虑系统的运行安全裕度。如在电力系统的正常运行中，要求实行运行的极值电压与系统能够承受的极限电压之间有一定的调节范围，通常将这一范围称作为电压安全裕度。而发电机的无功出力作为系统重要的无功储备，能够及时快速地响应无功电压波动，这已是系统电压安全的重要保证，一般可将发电机无功功率的7％～8％留做正常运行或事故情况下的备用容量。同样，变压器等关键设备的雷电过电压保护的安全裕度，对于中性点绝缘为60kV电压等级的变压器应选用安全裕度因数1.6左右的雷电过压保护装置。而核电系统由于其高风险性，在进行安全评估时考虑的安全参数比一般电力系统多得多。

应该说，虽然现在成功应用于城市系统的安全容量的承载力方法并不普及，且安全容量中诸如安全裕度的概念本质上内涵还较模糊、安全裕度的定义也不统一，但它丝毫不可动摇在开展安全裕度研究上的进程。具体讲，围绕城市安全容量及承载力增强的目标，应大力推进安全裕度的研究，其思路是：其一，明确安全裕度的内涵与外延，给出公众能普通接受的安全裕度的科学定义，其二，建立起安全裕度评价理论，进行定量风险评价和安全评价，其三，安全裕度设计是实施安全设计的关键环节，而核心是要开展安全裕度的设计与计算，其四进一步要完善系统有效的安全运行理论 它对于实际系统的安全监控和防止事故的发生自有重要作用。

(3)城市安全容量的风险规划思想

城市安全防灾空间：城市灾害研究的本质在于构建一个有安全空间的城市环境。现实中城市的盲目发展使城市空间远远不能满足城市防灾的需要，安全城市构建中的防灾空间不仅仅是要有应急救灾功能空间，更要强调城市对突发事件的灾害预防与防护空间结构形态的准备。具体讲，城市防灾空间至少有两层含义；其一，要具有良好的防灾能力的城市空间形态与结构其二，具有防灾功能的城市物质空间即包括城市外部空间、地下空间与设施(建筑物)空间。因此，城市防灾空间不单单是城市物质空间也包括城市发展因素与防灾要求综合作用下形成的城市防灾空间结构 它是城市防灾减灾所有活动在城市地域上的表现，是安全城市的物质载体。对一个城市而言，其空间防灾功能至

少表现在：

①城市道路要提供必要的防灾空间：避难通道，紧急避难地遮断火灾隔离带，救援通道等。

②城市广场、公园等的防灾空间：延缓火势蔓延带，临时避难所，重建家园复兴地点，多功能分洪区，卫生隔离地，罹难者临时掩埋地及灾害教育，管理、指挥场所等。

③城市水系与滨水空间的防灾：蓄水防旱，防洪提岸，缓冲隔离应急水源等。

城市地下空间的防灾设置：防空防灾一体化，临时避难，生命线系统的保护，救灾设备与物资储备等。

大量事故灾例都说明，城市是各类灾害的承载体，因此无论是严格意义下的环境事件、安全事件都影响着城市。目前，我国的环境保护与安全生产相关的法律法规中，对具有安全风险和潜在重大环境危害的工程项目既要进行安全评价也要进行环境风险评价。但事实上，环境风险评价与安全风险评价在理论基础上既在相同点，也有相异点。就城市现状看：环境风险是指城市环境产生的或通过城市环境传递的，对人类健康和福利产生不利影响，同时又具有某些不确定性的危害事件。环境风险评估是指对项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故(一般不指自然灾害)引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏、或突出事件产生的新的有毒有害物质，所造成的对人身安全与环境的影响和损害进行评估，提出防范、应急与减缓措施的过程。而安全风险评价是利用系统工程方法对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小，提出相应的安全对策措施，以达到工程、系统安全的过程。城市安全的综合减灾研究，不仅要研究环境致灾、事故致灾的不同特点，还要研究其相关性尤其要在价值理论上建立它们的哲学观念。

在工程哲学意义上讲，价值被概括为反映主体需求与客体满足主体需要之间的一种特定关系。城市的环境价值源于环境的资源性而城市的所有发展变化都建筑在环境基础上环境价值理论说明环境有效用价值是可以计量的。安全风险评价和环境风险评价的量化评价指标都是以人为本对人服务的价值理论基础之上的科学。安全风险评价中，价值理论应用的重点以场所界内的事物及人员价值作为评价重点如工厂、社区、学校、公共场所等。安全风险评估重点在对固有的价值和人员生命价值在风险条件下的可接受性评价：而在环境风险评价中重点在于周围外环境的潜在价值的评介。在基本界定了两者的差异与关联性后要明确的是：必须提高风险评价的认识水平在城市安全发展战略中贯彻“实践应用预防优先的原则”，最大限度地降低可控的事故发生的概率及各类自然灾害发生后的影响力，努力实现城市安全发展的可靠的量化标准及最优配置，从根本上为安全城市建设提供充分必要条件。

城市防灾公园安全空间设计研究

1．城市大型社会群体活动事故灾祸成因分析

城市大型社会群体活动指主办方利用大型场所，面向社会公众的国内外体育赛事、演出、展览、招聘会游园庆祝活动等，由于其人，财、物相对集中，如果监管不力且场所本身存在先天事故隐患，再加上突发灾变或恐怖骚乱等，极易酿成灾事。在《安全奥运论》一书中笔者曾归纳了公共场所踩踏事件数十起。

另据统计，自1983～2004年间我国在大型公众文体活动中发生伤亡事故近百起，死亡近千人，其中因管理工作疏忽造成拥挤踩踏事件占48％而由于场所环境设计欠当，疏散通道窄、照明系统故障等不符合安全设计要求的事故占22％，可见场地和设备致灾是建筑师、工程师不容忽略的安全原则。对建筑师尤其要对易发生踩踏事件的场所划分有明确的认识：

体育场馆：由于体育场馆内人群负荷过大，聚骤聚散，极易引发不测事故，中外观众的过激行为更是导致事故踩踏的重要原因。要注意目前我国对建筑物的安全评估是处方式规范标准，即针对不同建筑物所属的类型给出疏散的最大距离、宽度等指标。但此方法不能针对每一幢建筑及环境给出疏散安全性的最优选择方案必须依靠性能化评估方法予以调整。

中小学校园：校园内人员集中，中小学生逃生自救能力差，踩踏事故多发。在50起校园踩踏事故中，几乎80％发生在楼梯及楼梯口，促成事故的原因有人群快速流动(放学)占38.5％，下课及课间操占40％。 公共场所：宗教场所、文娱场所、展览场等，事故原因多为通道不畅未提供充足的安全空间，人流变化速度剧烈等。

要研究社会活动聚集场所疏散模型。社会活动公众聚集场所内，人员密度大，安全出口较少，安全隐患大。大到发生地震、火灾、爆炸、毒气等突发事件，小到断电、人群情绪激动引发骚乱等突发事件都易导致人群聚集和逃散恐慌的出现。一般情况下人的动机、行为、目的三者的指向是一致的即使在过程中出现三者指向的偏移，人的生理系统会通过反馈自动修正心理与行为系统。但在灾害场景下 由于远离安全地带的焦虑与对灾难的恐惧交织在一起，“心理――行为”系统将会发生异常变化。

2．安全避灾场所的指标设置

一般的认同是城市防灾行政区防灾社区防灾的层次，但三者的空间范围、研究内容、成果形式、适用范围不同。从避难时序看，社区防灾空间(基层防灾之一)为第一避难阶段(灾后半日)，和第二避难阶段前期(灾后一日～三日)提供紧急疏散和应急避难空间，通过预选规划的避难道路在最短时间内将人们转移到具有安全保证的预定避难区域，等待高层次营救。北京已在此方面做出探索，已建成19个应急避难场所，计划为2008年奥运会在2010年前再建不同规模的高级应急避难场所百余个，其原则是“均衡布局，就近避难，平灾结合功能完备”(见表1)。

3．城市防灾公园规划设计要点

(1)要研究灾害条件下人的应急避难行为

表2给出日本城市防灾专家的总结归纳(见表2)。

(2)基于城市公园绿地的防灾系统构成

在日本防灾规划设计通常设定三个目标。第一要确保生命安危第二是尽可能保障财产少损失；第三是必须建立起充分的可应对城市灾害的应急减灾对策，这三个要点构成城市公园绿地防灾空间的主干。

(3)针对不同风险程度的设计

风险等级可以指导建筑场地内各个安全要素的性能标准如最小的车辆缓冲距离，良好照明和易于监控的整个场地等。一个高风险等级的地段则可能需要更大的安全缓冲距离及安全备用空间这其中场地安全对策的制定至关重要(见表3)。

(4)城市防灾公园的分类及设施

表4为日本防灾公园的基本分类。

表5为日本防灾公园主要设施。

表6给出中国台北市防灾空间六个子系统。