华东师范大学殷杰教授团队Nature Water发表沿海城市风暴洪水应急疏散战略规划最新研究成果

发布者:张益杰发布时间:2024-03-19浏览次数:10


01 论文摘要

居住在沿海城市地区的老年人是受风暴洪水影响的重点脆弱人群。然而,大多数沿海城市现有的风暴洪水应急预案往往缺乏对需要特别护理和帮助的老年群体的疏散规划,成为当前国际社会面临的重要挑战。本研究发展了一种结合应急疏散区划、疏散路径规划和避难场所优化为一体的应急疏散战略规划体系,以上海和纽约两个沿海大都市为代表,对比分析了两种不同社会体系和应急体制下高风险人群的应急疏散效率,为全球沿海城市风暴洪水应急预案编制和管理决策提供了重要的参考依据。


02 问题与背景

台风风暴潮引发的海岸洪水是影响沿海城市地区最主要的自然灾害,而老年人则是风暴洪水灾害的主要受灾和致死人群。2005年,卡特里娜飓风导致的遇难者中71%是60岁以上老人、近一半是75岁以上。2022年,美国新奥尔良市编制了城市疏散援助规划(草案),在飓风登陆前为65岁以上老年人群的提供直接的疏散转移服务。然而,大多数沿海城市现有的飓风或洪水应急预案主要面向一般居民和市民,没有考虑脆弱群体的特殊需求。因此,编制科学、有效的应急预案并合理设置避难场所和疏散路径,在台风登陆前为行动不便的老人提供应急疏散援助服务显得尤为迫切。


03 研究框架

本研究首先借鉴纽约市飓风疏散区划方案,通过风暴洪水情景分析与风险评估结果对上海市风暴洪水疏散区进行划分,初步计算了两个城市疏散区人口结构及现有避难场所有效容量。其次,在纽约和上海市居民风暴洪水风险感知与疏散行为问卷调查的基础上,深入理解脆弱人群的应急避难需求,通过多目标优化和地理网络空间分析获取两个城市疏散区内老年人群和避难场所的最优分配方案,并确定疏散路径通量(人数)和疏散时间。在此基础上,针对上海市现有应急避难场所容量不足和空间分布不均等问题,分别提出了以最少投入满足现状避难需求为目标的优化方案一和以最快就近疏散避难人群为目标的优化方案二(图1)。


图1 沿海城市风暴洪水应急疏散战略规划理论框


04 主要研究发现

研究发现98%的上海居民愿意响应政府的疏散指令、74%的选择前往政府指定的避难场所、82%的老年人需要政府提供的应急疏散援助,而纽约市仅有约1/3的居民在桑迪飓风期间遵照指令离开疏散区、其中2%的居民选择待在疏散中心避险。在此基础上,依据两个城市6个应急疏散区内总人口和老年人口数,以及现有避难场所布局和容量发现,纽约市现有避难场所可以满足紧急状况下的疏散安置需求,且绝大多数人可以在较短时间内有序转移,而上海市现有应急避难场所配置和风暴洪水疏散需求存在一定的空间错配,难以满足脆弱人群的避难需求并可能导致整体疏散时间大幅延长(图2、3)。两种避难场所优化方案可以满足当前上海市风暴洪水应急疏散的供需矛盾,优化方案二在疏散效率和公平性方面明显胜过优化方案一。优化方案二通过在上海市中心城区周边以及崇明岛等关键区域部署避难所,分摊主要疏散路径通量,有效缓解了长距离疏散的交通压力,使90%的避难人员在基线交通条件下的旅行时间显著减少,应急疏散效率较优化方案一提升了三倍以上(图4)。上述研究发现揭示了纽约市和上海市应急疏散格局的显著差异及优化路径,为全球沿海城市风暴洪水应急疏散规划提供了系统性的分析框架和重要参考。


图2 上海和纽约市风暴洪水人群应急疏散O-D分配方案


图3 上海和纽约市风暴洪水疏散路径通量(人数)和疏散时间对比


图4 两种优化方案下上海市风暴洪水疏散路径通量(人数)和疏散时间对比


05 下一步研究

未来,仍需进一步考虑气候变化、海岸城市化和适应性措施对沿海城市风暴洪水应急疏散规划的综合影响。结合智能体模型开展人群疏散行为的建模,以及利用智能交通系统和反向车流措施等可以有效提高沿海城市风暴洪水应急疏散的可靠性与适用性,从而发展更加公平、高效的应急响应规划,为实现联合国可持续发展目标(1.5, 9.1, 11.5, 11.b和13.1)做出重要贡献。



作者简介

殷杰,华东师范大学地理科学学院/风险管理研究院教授,主要从事城市洪涝灾害研究。在Nature、Nature Sustainability、Nature Water、中国科学:地球科学等国内外期刊发表论文70余篇。担任Journal of Flood Risk Management和International Journal of Disaster Risk Science等期刊编委。先后获得中国地理学会青年科技奖(2019)、中国地理科学十大研究进展(2021)和上海市青年五四奖章(2022)。