基于情景分析的城市消防安全韌性研究

劉晅亞

新時期城市火災風險與消防安全特點

隨著我國改革開發不斷深入，城市化、工業化加快推進，現在已經進入高質量發展階段，經濟社會發展進入新常態，城市發展也由增量建設轉向存量提質階段。

我國城市建設發展過程中，功能化建筑規模與區域產業聚集度不斷提高，大型商業與交通樞紐綜合體、高層甚至超高層建筑、規模化地下空間建筑，以及多功能復雜結構新型建筑種類多、規模龐大、數量高，工業、化工以及倉儲物流與加工等產業園區建設如火如荼。如上海超過100米的超高層建筑已有400多棟，成為全球高層建筑數量最多的城市。上海中心大廈高度達632米；武漢光谷中心城超大地下空間已達到51.6萬平方米；首都國際機場T3航站樓長2900米，寬790米，總建筑面積達到100萬平方米；南京化學工業園規劃面積達到100平方千米，入駐企業達到300多家。

城市也在不斷向地下空間延伸，向著城市區域一體化的城市群、都市圈方向發展，宜居、綠色、韌性、智慧、安全已成為當今城市發展的主要目標。

但在城市化發展及城市人口不斷增長的過程中，也出現了資源枯竭、環境惡化、住房緊張、土地稀缺、交通擁擠等一系列問題，嚴重制約了城市的安全、和諧發展。

伴隨著我國城市經濟和建設快速發展，以及全球氣候變化影響和極端天氣增多，各類災害事故多發頻發或成為常態，城市災害事故也呈現出風險隱患復雜多變、易發多發的態勢。

在人員密集的高層建筑、地下空間、大型商業綜合體、地下軌道交通等場所，一旦發生火災事故，極易造成群死群傷。城市中存在大量老舊高層建筑，工業園區消防設施設備老化，管理不完善，火災風險隱患突出；大型商業綜合體客流量大、功能復雜；地鐵、車庫等地下空間建筑體量大，人流密度大、空間封閉，救援疏散難度大。

近)來，城市火災、爆炸、內澇、建筑坍塌等事故災害多發，造成大量人員傷亡和財產損失，消防安全形勢依然嚴峻。

據統計，2011)至2021)，我國城市發生重大火災20起，死亡253人，分別占重大火災總數的69%，死亡總人數的67%；發生較大火災332起，死亡1176人，分別占較大火災總數的42%，死亡總人數的41%。如2018)四川達州好一新商貿城“6·1”重大火災撲救66小時，共調集了1000多名消防員，219輛消防車參與撲救，導致人員傷亡和重大經濟損失，社會影響惡劣（圖1）；2021)河北石家莊“3·9”眾鑫大廈火災、遼寧大連“8·27”凱旋大廈火災，因外墻保溫材料問題，短時間內便形成立體猛烈燃燒。

圖1 四川達州好一新商貿城火災現場

此外，由于極端氣候和地質災害引發的城市災害事故也頻繁發生，如北京“7·21"、鄭州“7·20”特大暴雨災害引發城市內澇，造成大量人員傷亡，暴露出城市地鐵、地下建筑等場所人員疏散救援困難等問題。

新時期城市發展面臨的消防安全風險主要包括：一是城市經濟社會快速發展對火災防控、災害事故救援帶來新的壓力，傳統“高低大化、老幼古標”場所發生災害事故風險增加，災害事故防控與應急救援難度加大。二是光伏、儲能電站、加氫站等新技術、新材料、新業態不斷積累新風險，并與城市傳統安全風險交織疊加，消防安全風險隱患逐漸凸顯。三是隨著氣候變化與極端天氣不斷出現，以及新冠肺炎等疫情的不確定性因素，防范遏制重特大災害事故壓力越來越大，城市災害事故防范處置難度不斷增大，城市消防安全工作面臨嚴峻挑戰。

韌性城市建設與消防安全韌性評估

（一）韌性城市建設與發展

為有效防范和應對城市災害事故的發生，需要通過系統化建設提高城市應對災害事故的韌性，以實現：一是在突發災害事故發生之前，城市災害預警防范系統可有效預測、預警并進行防范；二是在災害事故發生時，城市應急系統可做出迅速響應、有效處置、動態反饋并能維持城市各系統正常運行發展，并在災害事故發生后進行快速恢復。

近)來，由于極端天氣、自然災害、疫情傳播等突發事件頻發，人們開始廣泛關注韌性城市建設，并開展了大量理論與實踐研究，制定出臺了有關推進韌性城市建設的指導意見、安全韌性城市評價標準等法律法規。

2012)，國際標準化組織（ISO）批準成立了城市可持續發展標準化技術委員會（ISO/TC 268 Sustainable development in communities），陸續發布和研制了城市可持續發展系列標準技術文件，提出了城市面對沖擊時的韌性恢復力指標，通過維持、改善城市服務和生活質量來實現可持續發展，采取包容和協作治理方法提高城市的韌性，從經濟、教育、能源、環境和氣候變化、財政等18個方面，提出增強城市韌性發展的74項指標，以確保電力、水、電信、廢物管理、衛生、食品分發、金融服務和緊急服務等城市管理運行。

同)，聯合國減災署發布了《讓城市更具韌性報告》（Making Cities Resilient Report），提出了10項提升城市韌性的措施，通過了制定預算、公開和更新抗災能力數據、維護應急基礎設施、評估重點設施安全性能、開展相關教育培訓等指標，并基于城市韌性特點，從城市行政管理、健康福祉、經濟社會、基礎設施環境等多層面構建了韌性城市多級評價指標。

基于韌性城市建設思路，各國也分別制訂了相應的韌性城市發展規劃，開展了相關實踐，提升城市應對災害事故的韌性水平。日本出臺了《國土強韌化基本計劃》推進城市空間規劃及防災減災規劃，通過建設韌性社區，維持社區在災后正常運作，確保城市功能正常和運行安全。

上海針對高密度人口、城市系統功能和地理空間、氣侯氣象特點，開展了上海韌性城市評估戰略研究，制訂了《上海市城市總體規劃（2017—2035)）》，提出以實現城市安全治理體系和治理能力現代化，構建城市運行安全和安全生產保障能力顯著增強，市民安全素質明顯提升，具備應對發展中各種風險、有快速修復能力的“韌性城市”建設目標。通過實行城市安全風險分級分類管控，制定風險治理清單，強化城市電網風險管控，深化隱患排查治理，建立健全城市應急管理體系，加強自然災害防御，推進智慧氣象和自然災害綜合監測預警體系建設等措施推進韌性城市建設。

2021)11月，北京市政府為防范應對自然災害、安全生產、公共衛生等領域的重大災害，持續提升城市整體韌性，保障人民群眾生命財產安全，頒布出臺了《關于加快推進韌性城市建設的指導意見》，對加快推進韌性城市建設制定了工作原則、實現目標，并就統籌拓展城市空間韌性、強化城市工程韌性、提升城市管理韌性、培育城市社會韌性提出了具體實現路徑和方法，并對相應韌性建設提出了具體的保障措施。這個指導意見對開展韌性城市建設給出了可操作性的指導意見和遵循，對加速我國韌性城市建設和發展具有重要的參考意義和價值。

為進一步深入了解城市安全狀況，推進創建安全韌性城市，并持續改進管理工具和評價依據，及時發現和掌握創建安全韌性城市工作的不足和薄弱環節，識別城市系統脆弱性，從而采取針對性改進措施，國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會于2021)11月份發布了國家標準《GB/T 40947—2021安全韌性城市評價指南》，并于2022)5月正式實施。

該標準從韌性城市評價目的和原則、評價內容和指標、評價方法、打分與計算方法上進行規定，并提供了規范性的“安全韌性城市建設指標考核評價表”，資料性的“定量指標計算方法”，以及“安全韌性城市評價報告”的格式內容。該標準圍繞城市系統在災害環境中的承受、適應和恢復特性，聚焦城市人員安全韌性、城市設施安全韌性和城市管理安全韌性，針對45項定量指標和26項定性指標，構建了三級評價指標體系，通過建立打分評價方法和評價依據，為各級政府及相關管理部門、第三方機構開展安全韌性城市評價活動提供了參考和方法。該標準作為韌性城市系統、宏觀層面的評價指南，為韌性城市整體能力建設和規劃，以及橫向比較和分析提供了有效的方法和遵循。但對韌性城市具體功能性建設內容和針對性的城市功能韌性評價卻缺乏細化、可操作的指導和依據。

（二）消防安全韌性要點與評估

火災、燃氣爆炸、內澇以及建筑坍塌都是城市常見的災害事故類型，對標新時期“全災種、大應急”的職能業務需求，消防救援力量已成為城市災害事故應急處置的主要力量。作為韌性城市建設的重要內容，消防安全韌性對預防和應對城市火災、工業災害事故，以及開展災害事故應急救援起著決定性作用。

對于消防安全韌性，國內外研究人員多以建筑單體或區域建筑為對象，認為消防安全韌性主要是指建筑單體或區域建筑在遭遇火災的情況下，依托內部系統功能的應對和適應能力對災害事故起到緩沖和遲滯作用，不對整個建筑單體或區域建筑整體功能形成災難性影響，從而能在災后迅速恢復到原有正常狀態的能力。

其中，建筑單體或區域建筑的防火設計、消防設施、消防安全管理、消防救援力量以及應急預案與應急響應機制等對消防安全韌性具有重要影響，對應了火災等災害事故應對處置全過程的災前準備、災中響應、災后恢復和長期穩定四個階段。

針對城市火災、爆炸、內澇等災害事故的偶發性及其演化發展過程的內在機制、規律以及防控、救援處置的特點，無論是單體建筑或區域建筑群，其整體消防安全韌性及其要素所具備的特點主要包括：抗擾性、冗余性、迅速性、智慧性等（圖2）。

圖2 消防韌性特點及作用過程（王夢瑤，2020）

抗擾性（Robustness）：城市內單體建筑或區域性建筑群防火等防災設計充分，能夠防止火災等災害事故發生，并阻止災害事故蔓延發展，抵御災害事故所產生的損害，維護建筑主體結構及維持內部各系統能保持較為完整的狀態，使災害事故損害減到最小。

提高城市建筑的抗擾性措施主要包括：第一，廣泛使用環保阻燃材料、抗震防澇設計，減少火災等事故安全隱患，提升建筑及場所自身的防火防災性能，提高建筑構件及結構耐火抗震以及結構安全性能，保證火災等災害事故過程中建筑使用功能和建筑結構不受損害。第二，加強消防安全監督與防火防災檢查，提高建筑內部構件及消防設施、防災設施的可靠性及有效性，保障初早期災害事故的精準識別以及快速高效處置，使其具備承受一定程度災害事故的抵御能力。第三，提高建筑及場所消防安全、防災管理水平，對建筑內部的人員加強消防安全與防災知識教育和技能培訓，使其具有足夠的心理和知識技能儲備，以防范與應對災害事故發生。

冗余性（Redundancy）：為使城市建筑具備持續性的防災安全性能，保障建筑設施在遭受破壞后有額外相同功能的組件進行替代，從而使建筑功能在災害事故作用下能持續正常發揮。

例如完善建筑消防應急保障與防災設施、備用應急供電和消防給水、防災物資，保障災害事故初期的有效應對，儲備足夠的應急救援裝備，設置完善多樣的逃生避難設施、物資及救援逃生工具，保障人員的安全疏散；配置合理的應急服務設施，包括依據建筑所處地理位置合理設置應急醫療和消防救援力量，以保障可持續性滅火救援能力，提高應急救援效率。

迅速性（Rapidity）：指建筑消防設施或應急救援力量對災害事故的響應速度和效率，尤其對初早期火災事故，具備快速響應、高效隔離以及滅火處置等能力，具備撲救初起火災能力，可有效防止火災發生、阻止火災進一步蔓延發展，防止次生災害的發生。

城市建筑消防安全韌性、迅速性涉及火災探測報警設備、固定消防設施、應急疏散設施、消防救援力的應急響應與處置效率等，主要表現在初早期火災探測感知速度快、應急響應速度快、救援疏散速度快、處置效率高、火災控制速度快、建筑內部設備功能恢復快等。

智慧性（Resourcefulness）：隨著智慧消防與智慧城市融合發展，基于物聯網、大數據、云計算等信息技術手段，建筑災害事故風險隱患智能識別、災害事故風險預測預警與智能感知，以及城市災害事故風險管控等消防業務相結合，提高消防安全管理智能化水平與能力，可有效防范災害事故風險，以實現災害事故隱患識別感知與消除，對風險進行有效管控，防范災害事故發生。另外，依托物聯網感知識別技術，提高消防設施的智能化水平，提高系統可靠性，從而有效提高針對災害事故的綜合防控與早期應急處置能力。基于信息化、智能化手段措施，加強防災感知的監測預警與事故早期應急響應能力，可進一步提高城市建筑消防安全韌性水平。

城市消防安全韌性面對突發火災等災情時具備防范、抵抗、吸收和恢復能力，針對消防安全韌性特點和影響因素特征，從“災前應對、災中適應、災后恢復”三個角度來構建消防安全韌性評估指標體系，即應對能力、適應能力、恢復能力。

城市區域消防安全韌性則涉及區域內不同類型建筑消防安全韌性，以及災害事故蔓延隔斷韌性能力。針對消防安全韌性能力，結合相關評價參數以及歷史災害事故案例及其演化規律特點的指標，進而確定建筑單體以及區域消防安全韌性評估指標體系。

基于情景分析的消防韌性構建與規劃

當前針對城市建筑消防安全特點，基于能力的消防韌性建設主要參照“城市消防站設計規范”“建筑消防設施通用規范”“自動噴水滅火系統設計規范”等相關標準或規范，從宏觀上構建消防安全體系。由于所參照的消防標準規范主要是針對城市火災風險特點建立的基本設防要求，基于能力的消防韌性對于常規風險水平的火災事故具有一定的災害防控與事故應急的韌性能力。

但對于類似大震或洪澇引發的連鎖次生事故的重特大災害事故或巨災事故，當前消防能力建設僅靠自身往往很難有效應對。城市重特大災害事故或巨災事故對城市的安全發展以及城市居民的生命財產安全會構成極大威脅。加強城市重特大災害事故和巨災的應急管理能力建設，提高針對性的消防韌性對增強城市消防安全管理水平具有重要意義。

情景（Scenario）分析作為災害事故演化特點分析的方法，在災害事故趨勢研判、風險評估以及政策分析領域等起著重要的作用。

對重特大災害事故通過場景假設、災害事故發展演化及次生災害預測、后果模擬等手段生成可能的情景，并分析情景后果對城市安全產生的影響，系統分析城市脆弱性特點及其影響因素，對完善城市韌性建設，提高城市針對重特大災害事故或巨災事故的韌性能力具有重要意義。由于重特大災害事故或巨災事故的破壞性強和影響范圍廣，城市在提高本身重特大災害事故或巨災防范和應對能力的同時，往往還需要周邊力量協同應對與支持。

因此，基于情景分析的重特大災害事故或巨災事故的消防安全韌性建設除了常規消防安全韌性能力外，涉及的內容還主要包括：（1）重特大災害事故或巨災事故防護隔離能力；（2）應急救援能力；（3）信息通信與決策指揮能力；（4）重特大災害事故或巨災事故應急物資保障能力；（5）應急響應與處置能力；（6）區域協同應急管控能力。考慮到韌性城市建設體系特點，基于情景分析消防安全韌性體系關系如圖3所示。

圖3 基于情景分析消防安全韌性體系關系圖

針對重特大災害事故或巨災事故開展情景分析，梳理災害事故演化發展過程，通過對初始災害事故的預警感知，分析其作用的承載體的脆弱性特點，預測其可能產生的次生連鎖災害，并對重特大災害事故后果進行預警，加強對初始災害事故及承載體的有效防護隔離，迅速開展相關應急救援處置，從而可構建起針對重特大災害事故的適災能力。

此外，加強區域協同應急管控能力、應急響應與處置能力、應急物資保障能力、信息通信與決策指揮能力可進一步完善針對重特大災害事故的適災能力。事后恢復能力通過對事故致災成因的深入分析和總結，提高重特大災害事故風險應對和控制能力，則可進一步提升和加強城市消防安全韌性的適災能力，從而減輕未來可能的重特大災害事故產生的后果。

基于災害事故情景分析，可進一步明確在災害事故防治過程中的薄弱環節，為針對性的消防韌性構建明確重點方向和內容，為相應的消防韌性規劃提供參考。基于情景分析的消防韌性規劃的思路如圖4所示。

圖4 基于情景分析的消防韌性規劃思路

通過對承災體災害事故風險及脆弱性分析，明確其可能的事故場景，并開展情景分析，確定災害事故初始事件及成因，明確災害事故發展、次生鏈生災害事故過程，以及災害事故后果。根據所分析的災害事故場景及情景演化過程，提出針對性消防韌性措施，以保障在災害事故不同階段達到防范、抑制、消除以及防護、隔離以及恢復等目的。

結語

本文通過對新時期城市火災風險與消防安全特點的分析，指出了城市消防安全工作面臨嚴峻的挑戰。在對當前韌性城市建設發展趨勢總結分析的基礎上，分析了其中消防安全韌性的要點、特點規律以及消防韌性評估的基本思路方法。

針對當前消防韌性建設存在的問題，本文提出了基于情景分析消防韌性構建方法，以推動完善韌性城市針對重特大災害事故或巨災事故的消防韌性，進一步提高城市應對重特大災害事故或巨災的能力。