防灾科技学院应急避难场所设计与规划

3 假定条件下的防灾科技学院避难场所设计 综合防灾科技学院的建筑分布特点，我们可以通过数学建模的方法，建立一些假定条件
下，理想状态中的模型，从而解决应急避难场所的选址问题。 下面是防灾科技学院主要建筑简易图，为了使问题方便化，我们作了几条假设： （1）校园内道路假设为直道，没有曲折，忽略一些“无人问津”的小道，道路以线段
（一）供电是市政解决，设计复杂的电路线路问题，我们不予考虑； （二）物资发放点，针对于灾民的最基本生理需求； （三）指挥部是负责应急避难场所的管理工作，承担着发布最新消息，统计伤亡人数和 初步损失的任务； （四）应急医疗则负责治疗灾民，不仅是肉体之伤，还包括心理上的创伤； （五）消防可以和供水点结合在一起，一是防止火灾二次灾害的发生，二是向灾区提供 水源。 对于以上提到的二、三、四、五点，这是需要我们规划的，考虑的因素应有： 1、物资发放点、指挥部到各需求点的距离； 2、指挥部周围的安全系数要高，不宜人多； 3、应急医疗要选取在交通方便的地势，涉及到伤员运输问题； 4、消防和取水处尽量安排在人群较多的地方。 对于到需求点的距离尽可能让更多的人满意，我们可以利用运筹中最短路的知识解决选 址问题。为了方便分析问题，我们将临时避难居住区分为了大的四个区，记为 P1，P2，P3， P4 区，相应的居住人口数为 H1，H2，H3，H4，各个分区的中心到 C，E，F，I（P5,6,7,8） 点的距离 X (ij)用下面的路矩阵形式表示：
A 小路 S(i)
小路
B
O
C
小路
P1 D
E
小F路
G
小路
小路
N
I
H P2
小路
J K
P3 L
小路
M
P4
S(i):各建筑到达 主干道路的时间 i:表示A,B,C---
防灾科技学院南校区简易图示
接下来，我们讨论的问题是临时居住区能够提供的服务人数是多少呢。 我小组将防灾科技学院的各建筑占地面积作出统计（面积数值“向下取整取零”，例如： 283.7 我们记为 280，1879.2 我们记为 1870）。统计数据如下表：
1 防灾科技学院南校区可作为避难场所的建筑和场地分析 当地震发生时，学校内部可供利用的避难场所主要有以下两种类型： （1）学校的空旷场地。例如，操场，绿地等； （2）学校校舍。例如，教室，宿舍，场馆等。 防灾科技学院南校区建筑物有：（从南至北次序）办公楼、四号楼、学生公寓、五号楼、
食堂、篮球场、教工公寓、医务室、图书馆、操场、体育馆、六号楼。从这些场地和建筑的 可利用条件来看，可考虑的次序为：
Y(65) 0 Y(67) Y(68)
P7 Y(35) Y(36) Y(37) Y(38)
Y(75) Y(76) 0 Y(78)
P8 Y(45) Y(46) Y(47) Y(48)
Y(85) Y(86) Y(87) 0
之前我们已经将分区的人数记为，H1，-- ，H4。那么应急避难中需要转移的人数公式
南校区各建筑的占地面积
建筑物名称
建筑面积（平方 米）
层数
占地面积（平方 米）
B
9743
5
1960
A
4500
5
900
D
4865
4
1220
M
16975
12
1450
O
3569
2
1800
N
1268
2
630
H
4800
5
960
G
3000
2
1500
K
16000
1
16000
J
13069
2
6550
L
S（待测）
1
S（待测）
I
13361
5
2700
E
1900
1
1900
C
6800
4
1700
F
2100
1
2100
（红色标记的为临时居住区，未标记的为其他功能区）
计算临时居住区的总面积，得到： A+B+D+G+H+K+L+M+N+O=39389+S（待测） ------单位：平方米，全部居住区面积 然后，根据历次地震灾害后灾民的人均占地面积（需要经验统计，目前我小组还没有这 方面的数据），暂且设为 S（人均），于是： 应急避难临时居民区的饱和人数为：[39389+S（待测）] / S（人均） ------单位：人 我们计算出临时居住区的饱和人数后，要与防灾科技学院南校区的现有居住人数进行比
从防灾科技学院现有的建筑分布特点来看，人群集中地（A、B、C、D、H、I、M）大 致沿主干道路，分散在校园四周，这样的分布有以下几条合理的理由：
（1）对于集中地的人群来说，主干道路是学院的中心轴，一旦发生较大等级的地震时， 利于人群的疏散和转移，不至于造成人群的拥堵，是一条极其重要的“生命线”；
（2）对于指挥人员来说，主干道路是一切救援车辆的必经之路，命令的发布以及物资 的调配可以及时到达人群当中。
防灾科技学院应急避难场所 设计与规划报告
制作人：毛帅 学号：115053134 小组其他成员：
王啸、季益胜、 蔡海亭 古今、刘华东、孟祥雨
防灾科技学院应急避难场所设计与规划
近些年，我国自然灾害频繁发生，自汶川地震、玉树地震和雅安地震发生后，有关应急 避难场所的话题成为了一大热点，尤其在学术界，这两年关于应急避难场所的研究层出不穷， 主要集中于城市应急避难场所的设计，关于对学校的应急避难场所设计鲜有耳闻。学校作为 公共场所，聚集了少则几百几千人，多则上万人，一旦发生地震灾害，就会造成极大的人员 伤亡和经济损失。针对于此，本人选择了就读的院校---防灾科技学院（南校区）作为研究对 象，从不同的建筑用地及功能的角度出发，结合我国的城市规划的现状和相关标准进行比对， 研究防灾科技学院应急避难场所设计与规划，从而提出适宜于防灾科技学院在面对地震灾害 时应采取的对策。 0 引言
经过加固，有着钢混色彩的 B 楼和砖混构造的 C 楼
②同等楼层，同等建筑类型，不同保护措施
问
楼底设有减震装置的 A 楼和未设有类似装置的 C 楼
题
③建筑出入口数量的不均匀分布
B 楼开放的出入口有三个，I 楼的出入口有三个，C 楼的出入口只有一个
分
出口，但是 C 楼居住人数却远多于 B 楼
④校园道路上缺乏相应的指示牌
P1 P2 P3 P4
P5
P6
P7 P8
P1
0
oo oo oo X(15) X(16) X(17) X(18)
P2
oo 0
oo oo X(25) X(26) X(27) X(28)
P3
oo oo 0
oo X(35) X(36) X(37) X(38)
P4
oo oo oo 0
X(45) X(46) X(47) X(48)
P5 X(15) X(16) X(17) X(18)
0
X(56) X(57) X(58)
P6 X(25) X(26) X(27) X(28)
X(65) 0 X(67) X(68)
P7 X(35) X(36) X(37) X(38)
X(75) X(76) 0 X(78)
P8 X(45) X(46) X(47) X(48)
较，若供大于求，则这样的应急避难临时居住区是合理的，地震时灾民都会各得其所；相反 的是，若供不应求，则这样的设置还需进一步改进，通过改进模型，或是在实际中将人员转 移至其他安全地区，使得灾民的生命安全得到保障。
对于其他未标记的点，我们称之为其他功能区。在满足“住”的需求之后，灾民还有其 他方面的，必要的需求，例如：供电、供水、物资发放、抗震救灾指挥部、应急医疗、应急 消防等。其中，
（3）除道路外，内部地区（红色线条范围内）是一些操场、篮球场、绿地等空旷地区， 没有楼房的设立，这样的话，为人群提供了宽阔的临时避难基地。
上文我们提到防灾科技学院建筑分布的合理性，可以概括为“中心空，四周满，由外到 内的疏散”。与此同时，我们也要清楚地看到，目前还存在着一些问题。如下：
①同等楼层，不同的建筑类型
操场（空地）
体育馆
食堂Hale Waihona Puke Baidu
办公楼
教室
公寓楼（师生） 生）
图书馆
医务室
对于可利用的校内场地和建筑，根据应急避难场所的平灾结合原则，我们又可将其分为： （1）平灾转换方便的，灾后可立即投入使用的。例如，操场，体育馆，宿舍； （2）平灾转换较便的，灾后需要整理的。例如，食堂，办公楼，教室； （3）平灾难以转换的，不适合作为避难场所。例如：图书馆，医务室。
利用公式
d (1) ij
min
d (0) ij
,
d (0) i1
d (0) 1j
d (2) ij
min
d (1) ij
,
d (1) i2
d (1) 2j
……
最终迭代得到：
P1 P2 P3 P4
P5
P6
P7 P8
P1
0 Y(12) Y(13) Y(14) Y(15) Y(16) Y(17) Y(18)
应急避难场所是人们在受灾时躲避灾难、临时居住的安全场所。2008 年新出台的国家标 准《地震应急避难场所、场址及配套设施》（国标）将地震应急避难场所定义为“为应对地 震等突发事件，经规划、建设，具有应急避难生活服务设施，可供居民紧急疏散、临时生活 的安全场所”，并对地震应急场所的等级、场地选择、安全性、配套设施等作了明确的规定， 提出了分等级、分层次规划建设应急避难场所的要求。大致分为：临时避难场所、短期避难 场所、中长期避难场所和长期安置。介于防灾科技学院（南校区）的规模和性质，长期安置 显然不合理，以下所设计的避难场所仅是满足临时、短期、中长期的需求。
综上所述，绘制如下简易图。 其中，我们定义：A，B，C---N，O 为建筑的标号，用 i 表示；S(i)为各建筑到达主干 道路的距离。红色区域含义为：该区域处于学院的四周，在这一区域，我们遵循防灾科技学 院分布特点，将其设为人员临时居住区，居住区为单层，并在每个人员居住区设立一个应急 的临时卫生间。
至于，应急医疗的选址，我们将其建立在 C 点，它是四个点中离校园出入口距离最近 的，遇到特殊情况时，可以及时地将患病人员送至附近的医院。
将最后一个点设为消防和取水处。模型建立完毕。
4 模型存在的问题及不足 在这里我将建模过程中存在的问题列举出来： （1）模型相应的程序编写还未完成； （2）分区并未包含全部防灾科技学院南校区，遗漏地区可能包含一些重要避难场所； （3）模型还需进一步优化，例如消防和取水处的选址与物资发放处矛盾时，是重视人
i4，n 8
为：
(Hi * Pn) 。于是我们将其中的最小值：Min {人数 1，人数 2，人数 3，人数 4 }
i1，n 1
取出，对应的 Cos {P5，P6，P7，P8}点，我们将其作为物资发放点，指挥部的备选点。两
者中至于选哪个，要结合地震来临时的震级，带来的损失来看，如果损失严重的，则优先选 择指挥部；如果损失情况一般，则优先选择物资发放点。把其中的第二小的数值对应的点作 为另一者的选址。
标记； （2）校园内建筑群（师生公寓楼等）记为单一建筑，校园内建筑“点化”，即所有建筑
全部以“点”标记； （3）校园内建筑附带的花园、停车场等，将其与建筑看作整体研究； （4）将 M 楼东边的停车场视为空地（灾害发生后经过简单整理，可以迅速“升级”为
空地），M 楼西边的未利用的地域同样视为空地（该地域平整，无大型障碍物，化为空地的 范畴）。
P2
-- 0
--
--
Y(25) Y(26) Y(27) Y(28)
P3
- - --
0
--
Y(35) Y(36) Y(37) Y(38)
P4
-- --
--
0
Y(45) Y(46) Y(47) Y(48)
P5 Y(15) Y(16) Y(17) Y(18)
0
Y(56) Y(57) Y(58)
P6 Y(25) Y(26) Y(27) Y(28)
析
没有指示牌，无形中制造了慌乱和无序
⑤一些消火栓、防火帘等安全设施无法起到应有的保护作用
或是人为破坏，或是线路故障
⑥不予一一列举，等等
这些问题影响到了人员应急疏散的质量，包括：人员最佳的疏散路线（最短路问题）， 每个隔间具体人员疏散量（最大流问题），人流速度、密度等，这在后文关于制定合理的应 急疏散方案有进一步介绍。
2 防灾科技学院主要建筑优、劣势分析 下图是我小组绘制的防灾科技学院南校区理想分布图：
小路
小路
建筑物 2
A
C
小路
建筑物 2
小路
D 建筑物 2
E 仓库
小路
小路
I
小路
建筑物 2
小路
J 建筑物 2
体育场
建筑物 2 B
F 建筑物 2G
建筑物 2 H
K
主
L
干
小路
道
M
路
建筑物 1
防灾科技学院南校区主要建筑分布图
X(85) X(86) X(87) 0
我们规定： D（0）：
其中的任一元素表示相应两点间无转接点时最短路路长； 一阶路矩阵 D（1）： 其中的元素表示相应两点间可能以点 P1 为转接点的所有路中路最短的路的路长； K 阶路矩阵 D（K）： 其中的元素表示相应两点间可能以点 P1,P2,----Pk 为转接点的所有路中路长最短的路的 路长。 n 阶路矩阵 D(n) 其中的元素 X(ij)就是可能以点 P1,P2----Pn 为转接点的所有路中路长最短的路的路长。 根据以下公式；