城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能安全內(nèi)涵及其影響因素分析

1、城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能安全內(nèi)涵及其影響因素分析1 引 言 現(xiàn)代化城市具有生產(chǎn)集中、人口集中、建造集中和財(cái)寶集中等基本特點(diǎn)，城市功能表現(xiàn)出高相關(guān)性和依靠性，災(zāi)難危急源多，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，易引發(fā)次生災(zāi)難，致使受災(zāi)持續(xù)時(shí)光和災(zāi)后恢復(fù)時(shí)光過長，綜合損失迅速增長。 如表 1 所示，20222022 年洪澇、旱災(zāi)、火災(zāi)和地震等災(zāi)難對我國造成的損失居高不下，2022 年損失更是遠(yuǎn)超常年，城市災(zāi)難凸顯。提高城市防災(zāi)功能水平具有現(xiàn)實(shí)迫切性。能持續(xù)滿意功能要求的基礎(chǔ)設(shè)施是城市系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)1，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施具有抵御突發(fā)災(zāi)難的功能，有效滿意該功能要求是最經(jīng)濟(jì)、最平安又非常有效的防災(zāi)減災(zāi)

2、措施，是提高城市和區(qū)域防災(zāi)水平的基礎(chǔ)。因此，研究和評價(jià)城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施的功能平安，對城市防災(zāi)減災(zāi)具有重要作用。 表1 20222022年全國災(zāi)情比較 2 城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安內(nèi)涵分析 2.1 功能平安相關(guān)問題研究綜述 國內(nèi)外學(xué)者對防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安問題研究較少，也沒有明確的定義，關(guān)于功能平安（functional safety）的研究主要集中在工業(yè)工程和土木工程領(lǐng)域。在工業(yè)工程領(lǐng)域，史學(xué)玲、鄧意3認(rèn)為功能平安是以系統(tǒng)功能的牢靠執(zhí)行來保證平安，即通過合適的技術(shù)與管理措施，把平安相關(guān)系統(tǒng)的整體風(fēng)險(xiǎn)控制在要求的目標(biāo)之內(nèi)；IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)4定義功能完整性水平為一定時(shí)光、一定條件下，平安系

3、統(tǒng)能執(zhí)行規(guī)定的平安功能的概率；蔡天富、張景林5提出用平安性表示平安系統(tǒng)的某一平安因素在某一等級耗散結(jié)構(gòu)下完成規(guī)定平安功能的能力，用盡成其平安功能的概率即平安度來量化平安性，并提出以系統(tǒng)熵分析平安度可以解釋和判定平安系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在土木工程領(lǐng)域，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是在一定經(jīng)濟(jì)條件下，保證結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)能滿意所預(yù)期的平安性、適用性和耐久性等各種功能要求，對這些功能的度量稱為結(jié)構(gòu)的平安度，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)光內(nèi)、規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率6。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)為綜合基本變量建立結(jié)構(gòu)功能函數(shù)，以牢靠度理論綜合運(yùn)用概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)方法定量計(jì)算結(jié)構(gòu)平安度7。 綜上所述，

4、目前關(guān)于功能平安的研究僅僅關(guān)注工程領(lǐng)域，鮮見城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安研究。作為提高城市防災(zāi)水平的基礎(chǔ)，界定防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安內(nèi)涵、研究和評價(jià)全壽命周期內(nèi)的功能平安問題，可以豐盛和進(jìn)展功能平安理論體系，也將推進(jìn)城市防災(zāi)減災(zāi)策略的進(jìn)展。 2.2 城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安內(nèi)涵 同工程結(jié)構(gòu)和各種平安系統(tǒng)一樣，城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的首要目的是保證在一定條件下，滿意預(yù)定的功能要求。筆者認(rèn)為，城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施的功能平安可以定義為：防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滿意規(guī)定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，通過合適的技術(shù)與管理措施，有效執(zhí)行系統(tǒng)功能，預(yù)防災(zāi)難發(fā)生或使災(zāi)難降低在預(yù)定水平之內(nèi)。一旦防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能在任何環(huán)節(jié)上滯后或失效，一次尋常的災(zāi)難，

5、都可能導(dǎo)致城市遭遇巨大災(zāi)害。城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能不僅體現(xiàn)在具備抵御突發(fā)災(zāi)難的能力，而且在全壽命周期內(nèi)，具有滿意城市經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)展的動態(tài)需求，保障城市系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和促進(jìn)城市持續(xù)進(jìn)展的能力。 從系統(tǒng)科學(xué)角度，城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括城市抗震防震設(shè)施、城市防洪排澇等防汛設(shè)施、城市消防設(shè)施、城市人防戰(zhàn)備設(shè)施8和城市救災(zāi)生命線工程等，是一個(gè)多要素、多層次的大系統(tǒng)。 城市抗震防震設(shè)施功能平安，應(yīng)指建造物或其他構(gòu)筑物的抗震設(shè)防滿意該地要求，避震疏散通道和疏散場所等切實(shí)可用，當(dāng)遭受小震影響時(shí)，城市功能正常，建造風(fēng)貌保持完好，建設(shè)工程一般不發(fā)生破壞，人民生產(chǎn)和生活基本不受影響；當(dāng)遭受中震影響時(shí)，城市生命線工程系統(tǒng)

6、和重要設(shè)施基本正常，一般建設(shè)工程可能發(fā)生破壞但基本不影響城市整體功能；當(dāng)遭受大震影響時(shí)，重要建造、大型公共設(shè)施和小學(xué)等人員密集建造基本不發(fā)生危及生命平安的破壞，要害系統(tǒng)和城市生命線工程系統(tǒng)不遭遇嚴(yán)峻破壞，不發(fā)生嚴(yán)峻的次生災(zāi)難，城市功能基本不癱瘓。 城市防汛設(shè)施功能平安，應(yīng)指水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)、排洪溝渠、防洪閘和排澇設(shè)施等防汛工程設(shè)施符合規(guī)定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，汛期來暫時(shí)，能有效供應(yīng)抵御災(zāi)難的功能，削減洪澇災(zāi)難給人民的生命財(cái)產(chǎn)、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等方面帶來的損失，充分發(fā)揮水利工程的保障作用。 城市消防設(shè)施功能平安，應(yīng)指城市總體布局、功能分區(qū)、消防站設(shè)置、消防車通道、消防給水和消防通訊等方面符合消防平安的

7、要求，排解隱患，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能快速控制并盡可能排解事故造成的危害，為城市人民的生產(chǎn)發(fā)明良好的平安環(huán)境。 城市人防戰(zhàn)備設(shè)施功能平安，應(yīng)指已修建或使用的人防工程設(shè)施保持良好狀態(tài)，平時(shí)能滿意城市動態(tài)需求，在災(zāi)難來暫時(shí)能有效掩蔽人員和供應(yīng)物資等，增加城市防備自然災(zāi)難和突發(fā)事故災(zāi)難的能力，削減對城市生活生產(chǎn)造成的損失，確保城市正常運(yùn)行。 城市救災(zāi)生命線工程設(shè)施功能平安，應(yīng)指電、水溫和等生命線和設(shè)備系統(tǒng)后備充沛，具有一定自我保障能力，不因?yàn)?zāi)難影響而導(dǎo)致囫圇城市功能癱瘓。 城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)是一個(gè)多要素、多層次的復(fù)雜大系統(tǒng)，在高度集中的城市化區(qū)域里，各要素的功能平安嚴(yán)峻影響囫圇體系的功能平安。只要各要素

8、都能有效滿意其功能平安，發(fā)生災(zāi)難或引發(fā)次生災(zāi)難時(shí)，囫圇系統(tǒng)仍能滿意防災(zāi)要求，城市平安就有了保障。 3 基于 ANP 的城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安影響因素分析 3.1 城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安的ANP結(jié)構(gòu) 城市基礎(chǔ)設(shè)施包括城市能源動力系統(tǒng)、城市水資源系統(tǒng)、城市道路交通系統(tǒng)、城市郵電通信系統(tǒng)、城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和城市防災(zāi)系統(tǒng)。人們通常只重視能直接帶來經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目，如道路、能源等，輕蔑防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，導(dǎo)致我國城市整體防災(zāi)抗災(zāi)能力不強(qiáng)、防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安存在問題。影響城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)功能平安的因素眾多，這些因素具有隨機(jī)性、迷糊性和動態(tài)性特征，務(wù)必系統(tǒng)全面地加以考慮，進(jìn)而合理選取一些互相聯(lián)系的指

9、標(biāo)作為綜合分析的依據(jù)。對于大型建設(shè)工程項(xiàng)目，從全壽命周期角度考慮問題具有整體性、全面性、系統(tǒng)性的優(yōu)點(diǎn)9，因此，應(yīng)以全壽命周期管理理念為指導(dǎo)，分析城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施在計(jì)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)過程中影響其功能平安的因素。因?yàn)榉罏?zāi)基礎(chǔ)設(shè)施大系統(tǒng)中各要素在全壽命周期的每一階段都存在影響其功能平安的因素，各內(nèi)部元素之間可能是依存的，互相影響、互相支撐，低層元素對高層元素亦有支配作用，即存在反饋，因此囫圇防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的功能平安問題具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征。 常規(guī)的層次分析法 （AHP，Analytical HierarchyProcess）在系統(tǒng)決策分析中得到了廣泛應(yīng)用，其核心是將系統(tǒng)劃分層次，綜合運(yùn)

10、用定性和定量指標(biāo)，集成專家的學(xué)問和閱歷，但是只考慮了上層元素對下層元素的支配作用，認(rèn)為同一層次中的元素彼此自立，這種遞階層次結(jié)構(gòu)給處理系統(tǒng)問題帶來了便利，卻限制了它在復(fù)雜決策問題中的應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP，Analytic Network Process）在 AHP 的基礎(chǔ)上充分考慮系統(tǒng)內(nèi)部諸要素的層次性、依靠性、反饋性及完整性，利用超矩陣對各互相影響的因素舉行綜合分析得出其混合權(quán)重，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)給處理復(fù)雜問題帶來了便利，可以利用它來精確描述城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安的層次結(jié)構(gòu)。 ANP 法將系統(tǒng)元素劃分為兩大部分10。第一部分為控制層，包括問題目標(biāo)及決策準(zhǔn)則。全部的決策準(zhǔn)則均被認(rèn)為是彼此自立，只受目標(biāo)元素支配，每個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重均可用傳統(tǒng) AHP 法獲得。其次部分為網(wǎng)絡(luò)層，由受控制層支配的全部元素組成，內(nèi)部是相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 以城市防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施功能平安為目標(biāo)，基于系統(tǒng)構(gòu)成分析