李开兵LI Kai-bing
（湖北省长江产业投资集团有限公司，武汉430060）
摘要院本章基于情景分析法，对震后交通需求进行了初步分析，提出道路网络防灾评价指标，构建了城市道路防灾规划基本流程，提出了道路防灾等级概念，为城市道路网络的抗震防灾规划提供了新的视角和可行方法。
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关键词 院道路；防灾；规划
中图分类号院TU984 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0152-02
0 引言
城市道路系统是城市抗震救灾系统的重要组成部分，震后应急救援活动都依赖道路系统的正常运行。由于道路系统本身也受到地震的损害，如何增强道路系统的抗震性能，从而满足震后交通需求，保证灾区救灾、救护和物资运输的高效性，是一个十分重要的课题。
1 道路系统防灾评价指标
地震往往造成道路通行能力下降，甚至完全阻塞。因此，路段是否连通是评价路网抗震防灾性能的主要指标，也即路段通行是否安全。而在地震应急救援中，救援车辆的路径选择不仅考虑路段是否连通，也十分关注路段的通行效率。因此，路网的抗震防灾评价需要综合考虑安全性和效率性。安全性是目前评价震后道路性能最常用的指标，此类指标主要是震前对道路防灾条件进行评估。效率性主要考虑地震救援过程中的时间。由于震后道路缩减可能导致道路通行能力下降，假定交通量不变，路段的饱和度必然提高，从而使得旅行时间延滞。因此，震后救援交通兼顾安全和效率，才能充分发挥道路防灾的功能。过去地震防灾的焦点是根据道路易损性评估震后道路的连通概率，给出路网的薄弱环节，而较少考虑地震发生时的实际交通需求。本章以单一路段为基本单元，综合考虑安全和效率指标，基于震时交通需求，分别考虑路段完好、部分阻塞和完全阻塞情况下的震后交通服务性能，给出合理的路网抗震性能评价。
2 基于震后交通需求的防灾路网
根据震后交通活动的特点和优先级，本文将震后应急救援的交通需求归纳为市政抢修、物资供应、消防救火、医疗救护等四类。基于用户均衡分配理论，将震后救援活动的交通需求分配到路段上，得出路段的使用次数和路段交通量，进而得出基于防灾性能的路段重要性。同时根据城市重要设施点、救援点的层次性，根据震后交通服务要求（如路网的连通可靠性、救援效率性和服务覆盖性等），得出城市道路网络防灾规划的总体框架，从而为道路防灾设施的建设提供了依据，如图1 所示。
3 道路系统防灾规划
对于具体城市来说，城市重要设施和防救灾据点是已定的，城市本身的防救灾空间系统的层次性也是划分好的。防灾系统的层次性越高，其防灾功能越强。因此，在一定的地震作用和道路投资约束下，首先要保证连接最高层次防灾系统的道路保持畅通，其次保证连接较低层次防灾系统的道路畅通，依次类推。因此，在进行道路防灾规划时，首先进行城市其它防灾空间系统的层次划分，然后通过道路系统连接这些设施点，进行路网性能评价和道路防灾等级划分。
同时，在城市道路防灾规划时，如何判断基于防灾功能的路段重要度是一个很困难的问题。已有的研究仅仅从路网的连通可靠度的角度来评判路段的重要度，难以反映路段防灾功能的重要度。本文根据震后交通需求特点，计算了震后交通需求的空间分布，得到震后路段的救援交通量和路段使用次数，并根据震后救援效率得到路段的重要度指标。因此，城市道路网络防灾规划的思路是：首先根据城市现有重大设施和其它防灾空间系统的层次性，确定道路防灾功能的层次性；其次是基于震后交通需求特点，计算震后路段的交通量和路段的重要度指标，作为第二层次的指标。则城市道路的防灾等级计算如下：
RI=琢Ra+茁Rc （1）
式中，RI 为道路的防灾等级，初步分为高、中、普通、低四个等级；Ra 为基于震后救援效率的路段重要度；Rc 为路段的层次性，由路段连接的城市防救灾系统的层次性决定，一般按照防灾规模、防灾功能等划分为十分重要、重要、一般等级别；琢，茁为相应的指标权重，琢+茁=1。
根据城市道路的防灾等级，可以初步给出不同地震烈度下，需要保证的道路通行能力，以保证城市震后尽快恢复运转。
本文以某市路网为例，运用GIS 系统，分层给出消防队、医院、市政抢修公司和物资供应站等特殊设施的位置；同时将道路划分为主干路、次干路和支路，给出路段编号、节点编号和路段长度等。按照城市地理区位、行政区划和人口密度等，将城市路网划分为15 个交通小区，如图2 所示。根据震后交通服务性能要求，基于连通可靠度、行程时间可靠度等指标，采用Dijkstra 演算法寻找震后救灾活动的最短路径，找出震后路网关键路段和薄弱环节。
以震后消防救援为例，当地震作用下，消防车辆难以通行的路段，称为该路段完全阻塞。根据路网完好状态下的路段消防交通量排序，假定249 号路段为完全阻塞。计算表明，249 号路段的完全阻塞导致路网交通量的分布发生了变化，消防车辆到达各着火点的最小行程时间也发生了变化。表1 给出路网状态完好与路段完全阻塞下的最佳救援点和最小行程时间。通过累计震后消防队与交通小区的最小行程时间，可以得出249 号路段对震后消防救火效率的影响程度为（75原68）/68越0.1029。同样道理，可以求出每个路段阻塞造成的消防救火效率的延误程度，从而得出基于震后消防活动的路段重要度排序。图3 为基于路段阻塞的消防救火最佳路线分布示意图。
综合分析上述四类震后救灾活动可以发现，基于不同的应急救援活动，其路段重要度的排序是不同的，上述研究结论为各个职能部门的路网抗震防灾性能改造提供了思路。地震发生后，上述四类应急救援需求可能会同时产生，并相互之间影响。因此，综合考虑震后四类救援交通需求特点，评价路段对于震后应急救援效率的影响，找出应急救援中的关键路段，对于城市抗震防灾规划具有更加实际的意义。
4 结论
本文构建了城市道路网络抗震防灾规划基本流程，综合考虑路段重要度和路段层次性指标，提出了城市道路防灾等级理念。然后，论文基于安全和效率指标，以某市路网为例，运用GIS 探讨了震后救援疏散最优路径问题，结果显示能够较准确地判断震后救援的关键路段。在我国现有防救灾设施建设投资总量偏低的约束下，结合城市具体情况和地震危险性分析结果，合理区分城市道路防灾系统的等级，做到有点有面，有主有次的提升道路防救灾能力，具有较好的现实意义。
