作者简介
刘晅亚,应急管理部天津消防研究所第一研究室主任、研究员,中国灾害防御协会风险分析专业委员会理事会理事。主要从事消防战略、火灾风险、火灾成因分析、石油化工火灾与爆炸防治技术及实验模拟技术等方面研究,承担、参与国家及省部级科研项目 30 余项,发表论文 80 多篇,其中 SCI、EI 收录 20 余篇 ;参编国家及行业、团体标准 4 项,主编《火灾成因调查技术与方法》等著作 6 部,发明专利 10 余项,项目成果荣获公安部科技进步二等奖 1 项、中国消防协会科学技术创新三等奖 2 项。
一、新时期城市火灾风险与消防安全特点
随着我国改革开发不断深入,城市化、工业化加快推进,现在已经进入高质量发展阶段,经济社会发展进入新常态,城市发展也由增量建设转向存量提质阶段。
我国城市建设发展过程中,功能化建筑规模与区域产业聚集度不断提高,大型商业与交通枢纽综合体、高层甚至超高层建筑、规模化地下空间建筑,以及多功能复杂结构新型建筑种类多、规模庞大、数量高,工业、化工以及仓储物流与加工等产业园区建设如火如荼。如上海超过 100米的超高层建筑已有 400 多栋,成为全球高层建筑数量最多的城市。上海中心大厦高度达 632 米;武汉光谷中心城超大地下空间已达到 51.6 万平方米 ;首都国际机场 T3 航站楼长 2900 米,宽790 米,总建筑面积达到 100 万平方米 ;南京化学工业园规划面积达到 100 平方千米,入驻企业达到 300 多家。
城市也在不断向地下空间延伸,向着城市区域一体化的城市群、都市圈方向发展,宜居、绿色、韧性、智慧、安全已成为当今城市发展的主要目标。但在城市化发展及城市人口不断增长的过程中,也出现了资源枯竭、环境恶化、住房紧张、土地稀缺、交通拥挤等一系列问题,严重制约了城市的安全、和谐发展。
伴随着我国城市经济和建设快速发展,以及全球气候变化影响和极端天气增多,各类灾害事故多发频发或成为常态,城市灾害事故也呈现出风险隐患复杂多变、易发多发的态势。
在人员密集的高层建筑、地下空间、大型商业综合体、地下轨道交通等场所,一旦发生火灾事故,极易造成群死群伤。城市中存在大量老旧高层建筑,工业园区消防设施设备老化,管理不完善,火灾风险隐患突出 ;大型商业综合体客流量大、功能复杂;地铁、车库等地下空间建筑体量大,人流密度大、空间封闭,救援疏散难度大。
近年来,城市火灾、爆炸、内涝、建筑坍塌等事故灾害多发,造成大量人员伤亡和财产损失,消防安全形势依然严峻。
据统计,2011 年至 2021 年,我国城市发生重大火灾 20 起,死亡 253 人,分别占重大火灾总数的 69%,死亡总人数的 67%;发生较大火灾 332 起,死亡 1176 人,分别占较大火灾总数的 42%,死亡总人数的41%。如 2018 年四川达州好一新商贸城“6·1”重大火灾扑救 66 小时,共调集了 1000 多名消防员,219 辆消防车参与扑救,导致人员伤亡和重大经济损失,社会影响恶劣(图 1);2021 年河北石家庄“3·9”众鑫大厦火灾、辽宁大连“8·27”凯旋大厦火灾,因外墙保温材料问题,短时间内便形成立体猛烈燃烧。
此外,由于极端气候和地质灾害引发的城市灾害事故也频繁发生,如北京“7·21"、郑州“7·20”特大暴雨灾害引发城市内涝,造成大量人员伤亡,暴露出城市地铁、地下建筑等场所人员疏散救援困难等问题。
新时期城市发展面临的消防安全风险主要包括 :一是城市经济社会快速发展对火灾防控、灾害事故救援带来新的压力,传统“高低大化、老幼古标”场所发生灾害事故风险增加,灾害事故防控与应急救援难度加大。二是光伏、储能电站、加氢站等新技术、新材料、新业态不断积累新风险,并与城市传统安全风险交织叠加,消防安全风险隐患逐渐凸显。三是随着气候变化与极端天气不断出现,以及新冠肺炎等疫情的不确定性因素,防范遏制重特大灾害事故压力越来越大,城市灾害事故防范处置难度不断增大,城市消防安全工作面临严峻挑战。
二、韧性城市建设****与消防安全韧性评估
(一)韧性城市建设与发展
为有效防范和应对城市灾害事故的发生,需要通过系统化建设提高城市应对灾害事故的韧性,以实现 :一是在突发灾害事故发生之前,城市灾害预警防范系统可有效预测、预警并进行防范 ;二是在灾害事故发生时,城市应急系统可做出迅速响应、有效处置、动态反馈并能维持城市各系统正常运行发展,并在灾害事故发生后进行快速恢复。
近年来,由于极端天气、自然灾害、疫情传播等突发事件频发,人们开始广泛关注韧性城市建设,并开展了大量理论与实践研究,制定出台了有关推进韧性城市建设的指导意见、安全韧性城市评价标准等法律法规。
2012 年,国际标准化组织(ISO)批准成立了城市可持续发展标准化技术委员会(ISO/TC 268 Sustainable development in communities),陆续发布和研制了城市可持续发展系列标准技术文件,提出了城市面对冲击时的韧性恢复力指标,通过维持、改善城市服务和生活质量来实现可持续发展,采取包容和协作治理方法提高城市的韧性,从经济、教育、能源、环境和气候变化、财政等 18 个方面,提出增强城市韧性发展的 74 项指标,以确保电力、水、电信、废物管理、卫生、食品分发、金融服务和紧急服务等城市管理运行。
同年,联合国减灾署发布了《让城市更具韧性报告》(Making Cities Resilient Report),提出了 10 项提升城市韧性的措施,通过了制定预算、公开和更新抗灾能力数据、维护应急基础设施、评估重点设施安全性能、开展相关教育培训等指标,并基于城市韧性特点,从城市行政管理、健康福祉、经济社会、基础设施环境等多层面构建了韧性城市多级评价指标。
基于韧性城市建设思路,各国也分别制订了相应的韧性城市发展规划,开展了相关实践,提升城市应对灾害事故的韧性水平。日本出台了《国土强韧化基本计划》推进城市空间规划及防灾减灾规划,通过建设韧性社区,维持社区在灾后正常运作,确保城市功能正常和运行安全。
上海针对高密度人口、城市系统功能和地理空间、气侯气象特点,开展了上海韧性城市评估战略研究,制订了《上海市城市总体规划(2017—2035 年)》,提出以实现城市安全治理体系和治理能力现代化,构建城市运行安全和安全生产保障能力显著增强,市民安全素质明显提升,具备应对发展中各种风险、有快速修复能力的“韧性城市”建设目标。
通过实行城市安全风险分级分类管控,制定风险治理清单,强化城市电网风险管控,深化隐患排查治理,建立健全城市应急管理体系,加强自然灾害防御,推进智慧气象和自然灾害综合监测预警体系建设等措施推进韧性城市建设。
2021 年 11 月,北京市政府为防范应对自然灾害、安全生产、公共卫生等领域的重大灾害,持续提升城市整体韧性,保障人民群众生命财产安全,颁布出台了《关于加快推进韧性城市建设的指导意见》,对加快推进韧性城市建设制定了工作原则、实现目标,并就统筹拓展城市空间韧性、强化城市工程韧性、提升城市管理韧性、培育城市社会韧性提出了具体实现路径和方法,并对相应韧性建设提出了具体的保障措施。这个指导意见对开展韧性城市建设给出了可操作性的指导意见和遵循,对加速我国韧性城市建设和发展具有重要的参考意义和价值。
为进一步深入了解城市安全状况,推进创建安全韧性城市,并持续改进管理工具和评价依据,及时发现和掌握创建安全韧性城市工作的不足和薄弱环节,识别城市系统脆弱性,从而采取针对性改进措施,国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于 2021 年 11 月份发布了国家标准《GB/T40947—2021 安全韧性城市评价指南》,并于 2022 年 5 月正式实施。
该标准从韧性城市评价目的和原则、评价内容和指标、评价方法、打分与计算方法上进行规定,并提供了规范性的“安全韧性城市建设指标考核评价表”,资料性的“定量指标计算方法”,以及“安全韧性城市评价报告”的格式内容。该标准围绕城市系统在灾害环境中的承受、适应和恢复特性,聚焦城市人员安全韧性、城市设施安全韧性和城市管理安全韧性,针对 45 项定量指标和 26 项定性指标,构建了三级评价指标体系,通过建立打分评价方法和评价依据,为各级政府及相关管理部门、第三方机构开展安全韧性城市评价活动提供了参考和方法。
该标准作为韧性城市系统、宏观层面的评价指南,为韧性城市整体能力建设和规划,以及横向比较和分析提供了有效的方法和遵循。但对韧性城市具体功能性建设内容和针对性的城市功能韧性评价却缺乏细化、可操作的指导和依据。
(二)消防安全韧性要点与评估
火灾、燃气爆炸、内涝以及建筑坍塌都是城市常见的灾害事故类型,对标新时期“全灾种、大应急”的职能业务需求,消防救援力量已成为城市灾害事故应急处置的主要力量。作为韧性城市建设的重要内容,消防安全韧性对预防和应对城市火灾、工业灾害事故,以及开展灾害事故应急救援起着决定性作用。
对于消防安全韧性,国内外研究人员多以建筑单体或区域建筑为对象,认为消防安全韧性主要是指建筑单体或区域建筑在遭遇火灾的情况下,依托内部系统功能的应对和适应能力对灾害事故起到缓冲和迟滞作用,不对整个建筑单体或区域建筑整体功能形成灾难性影响,从而能在灾后迅速恢复到原有正常状态的能力。
其中,建筑单体或区域建筑的防火设计、消防设施、消防安全管理、消防救援力量以及应急预案与应急响应机制等对消防安全韧性具有重要影响,对应了火灾等灾害事故应对处置全过程的灾前准备、灾中响应、灾后恢复和长期稳定四个阶段。
针对城市火灾、爆炸、内涝等灾害事故的偶发性及其演化发展过程的内在机制、规律以及防控、救援处置的特点,无论是单体建筑或区域建筑群,其整体消防安全韧性及其要素所具备的特点主要包括 :抗扰性、冗余性、迅速性、智慧性等(图 2)。
抗扰性(Robustness):城市内单体建筑或区域性建筑群防火等防灾设计充分,能够防止火灾等灾害事故发生,并阻止灾害事故蔓延发展,抵御灾害事故所产生的损害,维护建筑主体结构及维持内部各系统能保持较为完整的状态,使灾害事故损害减到最小。
提高城市建筑的抗扰性措施主要包括 :
第一,广泛使用环保阻燃材料、抗震防涝设计,减少火灾等事故安全隐患,提升建筑及场所自身的防火防灾性能,提高建筑构件及结构耐火抗震以及结构安全性能,保证火灾等灾害事故过程中建筑使用功能和建筑结构不受损害。
第二,加强消防安全监督与防火防灾检查,提高建筑内部构件及消防设施、防灾设施的可靠性及有效性,保障初早期灾害事故的精准识别以及快速高效处置,使其具备承受一定程度灾害事故的抵御能力。
第三,提高建筑及场所消防安全、防灾管理水平,对建筑内部的人员加强消防安全与防灾知识教育和技能培训,使其具有足够的心理和知识技能储备,以防范与应对灾害事故发生。冗余性(Redundancy):为使城市建筑具备持续性的防灾安全性能,保障建筑设施在遭受破坏后有额外相同功能的组件进行替代,从而使建筑功能在灾害事故作用下能持续正常发挥。
例如完善建筑消防应急保障与防灾设施、备用应急供电和消防给水、防灾物资,保障灾害事故初期的有效应对,储备足够的应急救援装备,设置完善多样的逃生避难设施、物资及救援逃生工具,保障人员的安全疏散 ;配置合理的应急服务设施,包括依据建筑所处地理位置合理设置应急医疗和消防救援力量,以保障可持续性灭火救援能力,提高应急救援效率。
迅速性(Rapidity):指建筑消防设施或应急救援力量对灾害事故的响应速度和效率,尤其对初早期火灾事故,具备快速响应、高效隔离以及灭火处置等能力,具备扑救初起火灾能力,可有效防止火灾发生、阻止火灾进一步蔓延发展,防止次生灾害的发生。
城市建筑消防安全韧性、迅速性涉及火灾探测报警设备、固定消防设施、应急疏散设施、消防救援力的应急响应与处置效率等,主要表现在初早期火灾探测感知速度快、应急响应速度快、救援疏散速度快、处置效率高、火灾控制速度快、建筑内部设备功能恢复快等。
智慧性(Resourcefulness):随着智慧消防与智慧城市融合发展,基于物联网、大数据、云计算等信息技术手段,建筑灾害事故风险隐患智能识别、灾害事故风险预测预警与智能感知,以及城市灾害事故风险管控等消防业务相结合,提高消防安全管理智能化水平与能力,可有效防范灾害事故风险,以实现灾害事故隐患识别感知与消除,对风险进行有效管控,防范灾害事故发生。另外,依托物联网感知识别技术,提高消防设施的智能化水平,提高系统可靠性,从而有效提高针对灾害事故的综合防控与早期应急处置能力。基于信息化、智能化手段措施,加强防灾感知的监测预警与事故早期应急响应能力,可进一步提高城市建筑消防安全韧性水平。
城市消防安全韧性面对突发火灾等灾情时具备防范、抵抗、吸收和恢复能力,针对消防安全韧性特点和影响因素特征,从“灾前应对、灾中适应、灾后恢复”三个角度来构建消防安全韧性评估指标体系,即应对能力、适应能力、恢复能力。
城市区域消防安全韧性则涉及区域内不同类型建筑消防安全韧性,以及灾害事故蔓延隔断韧性能力。针对消防安全韧性能力,结合相关评价参数以及历史灾害事故案例及其演化规律特点的指标,进而确定建筑单体以及区域消防安全韧性评估指标体系。
三、基于情景分析的****消防韧性构建与规划
当前针对城市建筑消防安全特点,基于能力的消防韧性建设主要参照“城市消防站设计规范”“建筑消防设施通用规范”“自动喷水灭火系统设计规范”等相关标准或规范,从宏观上构建消防安全体系。由于所参照的消防标准规范主要是针对城市火灾风险特点建立的基本设防要求,基于能力的消防韧性对于常规风险水平的火灾事故具有一定的灾害防控与事故应急的韧性能力。
但对于类似大震或洪涝引发的连锁次生事故的重特大灾害事故或巨灾事故,当前消防能力建设仅靠自身往往很难有效应对。城市重特大灾害事故或巨灾事故对城市的安全发展以及城市居民的生命财产安全会构成极大威胁。加强城市重特大灾害事故和巨灾的应急管理能力建设,提高针对性的消防韧性对增强城市消防安全管理水平具有重要意义。
情景(Scenario)分析作为灾害事故演化特点分析的方法,在灾害事故趋势研判、风险评估以及政策分析领域等起着重要的作用。
对重特大灾害事故通过场景假设、灾害事故发展演化及次生灾害预测、后果模拟等手段生成可能的情景,并分析情景后果对城市安全产生的影响,系统分析城市脆弱性特点及其影响因素,对完善城市韧性建设,提高城市针对重特大灾害事故或巨灾事故的韧性能力具有重要意义。由于重特大灾害事故或巨灾事故的破坏性强和影响范围广,城市在提高本身重特大灾害事故或巨灾防范和应对能力的同时,往往还需要周边力量协同应对与支持。
因此,基于情景分析的重特大灾害事故或巨灾事故的消防安全韧性建设除了常规消防安全韧性能力外,涉及的内容还主要包括 :(1)重特大灾害事故或巨灾事故防护隔离能力 ;(2)应急救援能力 ;(3)信息通信与决策指挥能力 ;(4)重特大灾害事故或巨灾事故应急物资保障能力 ;(5)应急响应与处置能力 ;(6)区域协同应急管控能力。考虑到韧性城市建设体系特点,基于情景分析消防安全韧性体系关系如图 3 所示。
针对重特大灾害事故或巨灾事故开展情景分析,梳理灾害事故演化发展过程,通过对初始灾害事故的预警感知,分析其作用的承载体的脆弱性特点,预测其可能产生的次生连锁灾害,并对重特大灾害事故后果进行预警,加强对初始灾害事故及承载体的有效防护隔离,迅速开展相关应急救援处置,从而可构建起针对重特大灾害事故的适灾能力。
此外,加强区域协同应急管控能力、应急响应与处置能力、应急物资保障能力、信息通信与决策指挥能力可进一步完善针对重特大灾害事故的适灾能力。事后恢复能力通过对事故致灾成因的深入分析和总结,提高重特大灾害事故风险应对和控制能力,则可进一步提升和加强城市消防安全韧性的适灾能力,从而减轻未来可能的重特大灾害事故产生的后果。
基于灾害事故情景分析,可进一步明确在灾害事故防治过程中的薄弱环节,为针对性的消防韧性构建明确重点方向和内容,为相应的消防韧性规划提供参考。基于情景分析的消防韧性规划的思路如图 4 所示。
通过对承灾体灾害事故风险及脆弱性分析,明确其可能的事故场景,并开展情景分析,确定灾害事故初始事件及成因,明确灾害事故发展、次生链生灾害事故过程,以及灾害事故后果。根据所分析的灾害事故场景及情景演化过程,提出针对性消防韧性措施,以保障在灾害事故不同阶段达到防范、抑制、消除以及防护、隔离以及恢复等目的。
结语
本文通过对新时期城市火灾风险与消防安全特点的分析,指出了城市消防安全工作面临严峻的挑战。在对当前韧性城市建设发展趋势总结分析的基础上,分析了其中消防安全韧性的要点、特点规律以及消防韧性评估的基本思路方法。
针对当前消防韧性建设存在的问题,本文提出了基于情景分析消防韧性构建方法,以推动完善韧性城市针对重特大灾害事故或巨灾事故的消防韧性,进一步提高城市应对重特大灾害事故或巨灾的能力。
来源: 地震三点通