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东日本地震学校类避难场所启用分析及启示

2022-11-28张秀彦李轶杰王志涛

关键词:防灾场所抗震

张秀彦,李轶杰,王志涛

(1.北京财贸职业学院 建筑工程管理学院,北京 101126;2.北京工业大学 城市建设学部,北京 100124)

我国地域辽阔,特殊的地理位置、复杂的地形和不稳定的季风气候等条件导致孕灾环境异常复杂,致灾因子多种多样,也使我国成为世界上自然灾害最为严重的国家之一,历史上多次灾害使我国人民生命财产和经济社会发展蒙受了巨大的损失。2020年全年我国各种自然灾害共造成1.38亿人次受灾,591人因灾死亡或失踪,589.1万人次紧急转移安置[1],避难场所作为灾害发生后为灾民提供安定居所的主要场所,显得尤为重要。从近些年的一些灾害,如2008年汶川地震、2010年玉树地震等发生后的避难情况可以看出,我国避难场所规划建设无论从数量规模上还是功能维系上均不完善,难以满足灾后避难的实际需求。

由于灾害频发,日本在避难场所建设方面具有较为成熟的经验,我国一些学者也对其进行了研究与总结。彭锐等[2]归纳了日本避难场所的规划设计原则与要求,研究了其发展策略,并获得针对我国防灾规划的启示;李文静等[3]对日本福祉避难所的规划建设流程进行了分析,指出了我国老龄化社会背景下避难场所建设策略;王滢等[4]对日本城镇海啸避难场所规划建设进行了研究,提出了我国沿海城市避难场所规划建设对策。近年来,一些学者开始探索为中小学校增设避难场所的功能,一方面为提高中小学校抵抗灾害的能力,另一方面,也可以在灾害发生后为灾民提供一个相对安全舒适的避难场所。郑婷等[5]从校园的规模与选址以及规划设计方面提出了学校避难场所的建设要求;李达[6]论述了将学校作为避难场所的重要性,并提出了提高学校建筑防灾能力的规划建设对策;张广亮等[7]调查研究了中小学作为避难场所存在的问题并提出了解决对策。可以看出,针对避难场所的研究多是从规划设计与建设策略视角开展的,对于实际灾害中避难场所启用与使用过程中存在的问题分析与经验借鉴仍显不足。

目前我国避难场所多以公园、广场等室外场所为主,能适应极端天气、提供更长时间避难需求的室内避难场所尚处于起步阶段。依托中小学校、体育馆等大型公共建筑,建设抗灾性能高、避难功能完善的室内避难场所是现代化城镇防灾减灾工作的发展趋势。文章主要通过对东日本大地震后中小学作为避难场所使用过程中出现的问题进行分析,以期对我国中小学避难场所规划建设提出具有借鉴意义的经验。

1 东日本大地震后中小学作为避难场所的利用情况

2011年3月11日,日本东北部太平洋海域发生9.0级大地震,地震引发巨大海啸,对日本东北部岩手县、宫城县、福岛县造成毁灭性破坏,并引发福岛第一核电站核泄漏。据调查,本次地震对灾害区域的中小学造成了广泛的破坏,从北海道到和歌山县的22个县,约7 988所学校受到了地震不同程度的影响。除地震之外,海啸也对学校造成了严重影响,根据文部科学省对岩手县、宫城县、福岛县共3 127所学校的调查显示,约有71所学校被海啸引起的洪水淹没,如图1所示。

图1 受海啸影响遭受破坏的学校

虽然学校在此次地震中遭受了较为严重的破坏,但是很多未被损毁的中小学校在灾后仍然承担起了避难场所的功能,为受灾群众提供了安全的庇护场所。

1.1 使用的数量多

东日本大地震后作为避难场所的学校数量比例较高,根据文部科学省于2012年1月对受灾三县(岩手县、宫城县、福岛县)的幼儿园、小学、中学、高等学校、特别支援学校共1 717所学校的调查结果来看,此次震灾中作为避难场所使用的学校高达525所,约占被调查学校总数的30.6%[8]。

从学校类别看,小学、中学与高等学校近4成被作为避难场所使用如图2所示,其中小学数量最多,达到了273所;其次为中学,约132所;高等学校约68所。从学校的地域分布来看,沿海地区作为避难场所使用的学校比例要高于内陆区域,达到了50.7%,约330所如图3所示。从与避难场所指定的关系来看,在地震发生之前就已经被指定为避难场所的学校,灾后约43.4%作为避难场所使用;在地震发生之后被指定为避难场所的学校,约73.7%作为避难场所使用;未被指定为避难场所的学校,约12.5%作为避难场所使用如图4所示[9]。

图2 各类学校被作为避难场所使用的比例

图3 不同区域学校作为避难场所使用的比例

图4 不同学校作为避难场所使用的比例

由以上数据可以看出,日本的各类学校在灾后避难生活中发挥了极大的作用,其中小学与中学是学校类避难场所的主要类型,这与其数量多、分布范围广的特点是密不可分的。其次,沿海地区是此次灾害的重灾区,不仅遭受地震带来的直接破坏,还受到了海啸的冲击,因此受灾人数相对较多。同样从数据上来看,沿海区域的避难场所数量远多于内部区域,约为内部区域的1.8倍,这也与地震灾害的影响程度是相关的。再次,本次调查的学校中,在震前被指定为避难场所的有940所,本次灾害发生后,这940所学校中,有将近一半的学校承担了避难场所的功能,约占本次所有学校避难场所的78%,这表明预先规划的学校避难场所,由于先期的防灾设施配备和应急预案的完善,在灾害发生后确实可以很好的发挥避难场所的作用。

1.2 使用的时间长

由于此次灾害严重,灾后恢复时间较长,学校作为避难场所使用的时间也相应延长。从2011年3月11日发生地震到2011年10月,也就是在灾害发生7个月后,仍有21所学校作为避难场所使用,直至11月才全部恢复正常学校功能。这期间,从灾害发生到3月中旬,是学校作为避难场所使用的高峰期,大部分学校在4月中旬结束避难功能,小学利用时间最长,一直持续到11月初,中学和高等学校分别持续到10月中旬与10月上旬如图5所示[9]。由此可以看出,在灾害发生初期避难场所需求最大,数天之后,随着救灾活动的有序开展以及余震的消失,部分房屋未受到损坏的居民会选择返回家中,此时避难场所需求会相应减少,房屋受到损毁的无家可归人员会继续留在避难场所。同时,通过居民避难的反应也可以发现,目前我国中长期避难场所规划中对于预期避难人口规模估计采用房屋破坏状态的评估方式是合理的。

图5 各类学校灾后作为避难场所使用的时间

1.3 主要利用室内空间

2012年1月,日本文部科学省对福岛县、宫城县(仙台市立除外)作为避难场所的525所学校进行了调查。调查发现,学校作为避难所使用的设施当中,体育馆利用率最高,达到了70.1%,其次是普通教室,达到了34.9%,特别教室为33.3%,具体如图6所示[9]。

图6 作为避难所使用的建筑设施类型

由图6可知,日本对中小学设施的利用主要以室内空间为主,运动场地与绿化空间基本没有涉及。分析其可能的原因:①日本人口相对较少,室内空间可以满足避难的需要;②室内避难可以减少搭建帐篷的环节,以缩短安置避难者的时间,尽快平复避难者的心绪;③室内空间的避难生活与日常生活空间较为接近,各种通信广播、通风取暖、制冷设备等也比较完善方便,比起帐篷更有舒适感和安全感;④为了避免占用教育活动恢复后学生的运动空间,也避免了搭建、拆除帐篷所耗费的人力物力;⑤室外可用的避难场地会用于在必要时搭建临时住宅使用,因此中长期避难一般会选择在室内进行。

1.4 设施设备等出现问题较多

通过调查发现,在此次地震中,中小学作为避难场所使用时,各项设施设备出现了不同程度的问题,其中厕所问题的比例最高,达到了74.7%;其次,供暖设备、供水净水设备、通信设备等出现问题的比例也相对较高,如图7所示。分析其原因:①地震可能造成输水管网的损坏,导致供水出现问题,厕所可能会出现无法冲水等问题;②地震造成的房屋倒塌、树木倾倒等问题都会造成对通信设备的毁坏,震后环境恶劣,也可能造成信号不稳定,从而导致通信设备的故障;③此次地震发生在3月份,天气相对较冷,假如供暖系统受到损坏,短时间内无法修复,也会造成学校供暖设备功能丧失;④对于电力供应设备与广播设备的问题,也都可能因震灾过于严重而导致功能发挥大打折扣。通过以上分析可以看出,日本的中小学校在抗震性能方面有极强的优势,但是在实际作为避难场所使用时,中小学设施设备的功能延续仍然是其薄弱环节,难以从容应对重大灾难后的避难生活需要。

图7 学校设施设备出现问题的比例

1.5 注重相邻避难所之间的功能分担

日本在灾后避难方面,鼓励学校与其他公共设施之间,进行防灾功能分担,根据实际情况,防灾负责部、学校管理者等相关人士联系在一起进行创新研究。如相邻小学、中学均作为避难场所的情况下可以事先明确,在灾害发生后哪一方的操场、室内运动场是作为教育活动使用?哪一方的教室、室内运动场作为避难空间使用?再比如,假如学校的物资储备只能够保证避难人员极短时间内的生活,而防灾仓库可以将物资送达学校以保证避难人员的需要,那么学校就会事先与市町村、都道府县的防灾仓库建立合作关系。

在东日本大地震中,宫城县气仙沼小学、气仙沼中学、气仙沼市民会馆通过功能分担,实现了良好的避难效果如图8所示。地震发生后,三者都被用作避难场所,中学、小学室内体育场馆承担总部功能,校舍被用作避难场所的避难空间。之后,为了能实现气仙沼小学的重新开课,以及受海啸影响的南气仙沼小学入住,需将在小学校舍里避难的受灾群众转移出校舍。因此,2011年4月16日,在小学和中学室内运动场的避难所总部功能空间,分别缩小到室内运动场的舞台部分,以确保室内体育场的入住空间。在中学校舍中,没有作为避难所开放的部分,重新开始了教育活动。灾后恢复时期,由于临时住宅建设用地不足,需在中小学校园内留出临时住宅建设用地。为了保证必要的教育活动所需的运动空间,选择保留小学校园的常态教学功能,小学的庭院供小学、中学共同使用,中学的体育课程和社团活动、运动会等活动也将顺利进行。而中学校园作为临时住宅用地,直到2014年仍在使用[10]。

图8 4月21日前后教育活动重新开始时避难场所等设施的利用情况

1.6 学校的教职员工积极参与避难工作

学校避难场所的主体起初是由教职员工运营,此后转为由市町村职员、居民自治团体等运营为主,大约占到全部学校避难场所的43.6%,由教职员工为主体的运营占26.9%。在避难所运营过程中,40.4%的学校是全体职员参与避难所运营,21.9%的学校是半数以上职员参与避难所运营。在其从事的运营工作中,与避难处及相关机关进行联系调整工作的比例最高,达到了77%,其次物资、避难所管理等工作如图9所示[9]。

图9 避难所中教职员工承担各类型的工作的比例

由以上数据可以看出,学校的教职员工在避难场所运营方面起到了至关重要的作用。灾害发生时,教职员工需要负责指挥学生避难以保证学生的安全,而后受灾群众开始进入学校避难。这时,社会处于极度混乱的状态,政府难以保证为各个学校避难所安排组织人员,因此作为对学校情况熟悉的教职员工,为避难场所的顺利开展及运营工作提供了极大的帮助。这对于我国避难场所的运维管理以及灾后初期的避难场所开放使用过程中的高效管理提供了借鉴。

2 对我国中小学避难场所规划建设的启示

我国由于地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间,也是地震灾害多发国家之一。改革开放以来我国城市化进程快速发展,大城市人口高度集聚,然而与之相适应的防灾避难场所建设却仍显不足,一旦发生灾害,大量受灾群众的避难生活面临着严峻的考验。通过对东日本大地震后中小学作为避难场所使用情况的统计分析,在我国避难场所相对短缺且实际避难经验不足的情况下,日本中小学避难场所规划建设及使用的经验对我国具有重要借鉴意义。

2.1 提高中小学建筑物的抗震性能

中小学校在灾后作为避难场所的首要条件是学校的建筑物具有较高的抗震性能,能够抵御地震带来的结构破坏。日本从1950年就开始在法律层面对中小学建筑物提出要求。从1950年的学校建筑抗震性能要达到普通建筑物的1.25倍,到1980年的学校建筑要在7级地震中损坏程度可修复,再到2008年的政府对学校抗震加固的财政补贴提高的二分之一[11],可以看出,日本非常重视中小学校的抗震性能,并且这些法律政策都起到了切实有效的作用。从日本文部科学省2008年对公立学校设施的耐震化修改状况中可以看出,中小学的平均耐震化率为仅62.3%如图10所示。而2017年文部科学省发布的《关于公立学校设施耐震修改状况跟进调查结果》显示,中小学的平均耐震化率达到了98.8%如图11所示。也就是说,日本用不到10年的时间,将中小学的耐震化率提高了36.5%[12]。这一方面保障了中小学生等弱势群体在灾害发生后的生命安全,同时也使中小学校舍起到避难安置的作用,提高中小学建筑的结构抗震性能的成效可以说是一举两得。

图10 2008年以来日本中小学耐震化率

图11 2017年以来日本中小学耐震化率

我国政府一直非常关注中小学建筑抗震能力的提升,特别是2008年汶川地震后对《建筑工程抗震设防分类标准》进行了修订,其中规定:“幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类”,同时实施了全国中小学校舍安全工程,大幅提高了中小学校建筑的抗震能力。由于地震灾害具有较大的不确定性,超过设防水准的大地震时有发生,中小学校建筑抗震能力的保障工作需要久久为功。实际上我国已于2013年发布了《关于建立中小学校舍安全保障长效机制的意见》,为提高中小学校舍安全管理水平和防灾减灾能力提供了制度保障。结合日本的经验,我国应重视对中小学建筑抗震性的常态调查与维护工作,结合地区差异落实中小学校舍安全资金与来源途径,编制中小学校抗震鉴定与加固使用手册及相关案例集,并结合避难场所的需求稳步推进中小学校建筑的安全建设。

2.2 合理的避难空间与教育空间分配

从东日本大地震中学校避难人数的变化来看,随着灾后恢复工作的有序开展,一般在灾害发生一个月后,避难者人数就会大大减少。这时可以将仍需避难的灾民集中起来,进入长期避难阶段,而学生也可以开展教育活动。目前我国在防灾规划中已充分重视利用中小学校进行避难场所建设,但多关注于避难规模的要求,对于场所内部避难功能空间的划分要求仍显不足。从日本经验来看,灾后随着时间的推移教育活动会逐渐恢复,这也是提升受灾群众信心的重要方面,而合理的教育空间和避难空间分配对于保障教育活动和避难安置的时空一致性有着重要作用。因此需要在灾前制定合理的避难场所使用计划方案,划分教育空间、避难空间及应急转换方案,两部分空间在使用时相互独立,互不干扰。保证给学生预留一定的运动空间,同时还要保证灾民居住空间转移次数较少,转移路线相对简单,既给学生创造相对良好的学习环境,也可减少因转移居住空间给避难者带来的负担。

2.3 尽可能利用室内空间避难

日本在灾后选择中小学作为避难场所时,大部分都选择体育馆、教室作为避难空间,很少选择操场与绿地,而我国目前广泛建设的室外避难场所多以公园绿地为主,也在多次灾害中表现出种种弊端,特别是灾后出现的诸如大风、降温等极端天气的情况。相比日本来说,我国的人口数量较大,发生灾害时,需要避难的人口也相对较多,因此需要通过对避难人口所需避难空间,以及学校可用避难面积的合理估算,进行避难空间分配,尽可能优先使用体育馆、教室等室内空间进行避难生活。为了充分发挥中小学避难场所的功能,可以划定一定范围的室外空间用作停车场,供有需要的人员在私家车内进行避难。

2.4 学校设施设备需满足灾时避难的需求

目前,我国规范中对中小学建筑抗震设防类别的规定从保障建筑结构的抗震能力出发,而建筑中天花板、照明器具、家具等在地震中的破坏仍会对内部人员的安全带来巨大风险。同时,从保障灾后中小学避难功能实现角度来看,其配套的供水、供电、排水以及通讯等基础设施的安全考虑也尚显不足。从东日本大地震中可以看出,即使日本经历过多次灾害,但学校避难场所的设施设备还是出现了不同程度的问题。以出现问题最多的厕所为例,避难人员多是短期生活于此,对于厕所的使用要求会与家庭厕所有类似之处,由于使用时长、男女比例及老年人使用要求等多方面因素会导致厕所数量不足。因此在规划学校避难场所时,要同步估算学校可容纳的避难人员数量,并依据规范核算需要配备的厕所数量并有一定的冗余,日本在厕所配置数量上的要求为灾难发生之初,大约每50名避难者1个,在避难时间延长的情况下,大约每20名避难者1个[13]。因此,可以在学校内增加厕所数量或者是与相关部门合作,储备临时卫生间设备,并保证灾后能够尽快投入使用。除此之外灾害对城市供排水设施的损坏,也会造成厕所卫生问题的产生,因此对于作为避难场所的学校来说,与厕所相关的供水系统应该设置备用管道,以缓解因供水系统损坏带来的厕所卫生问题。除此之外,采暖设备、供水设施、通信、电力、广播设备等都出现了问题,这就要求我们结合避难场所设计规范,对学校的设施设备进行改进,配备一定数量的备用设施,以保证灾后的基本生活需要。

2.5 相邻避难场所之间进行功能分担

以东日本大地震中气仙沼小学、中学与气仙沼会馆之间合作的例子可以看出,避难功能的分担对于避难生活的有序开展、教育活动的恢复以及灾后恢复重建具有积极作用。而在我国的学校建设中,有很多学校包括中学、小学两部分,或者是中学、小学相邻而建。对于这种情况,就可以考虑将相邻的学校均设为避难场所,共同制定避难场所开放、使用、关闭等方案,合理规划避难过程中的空间分配,这样有利于扩大避难场所规模从而进行集中管理。除此之外,日本在东京地震之后,提出在学校周围开辟绿地的想法。汶川地震后,我国一些城市在规划建设中增加了学校与公园相邻建设的规划方法。两者采用的均为“校园+绿地”模式,共享设施与空间。因此新建中小学校避难场所或中小学校避难场所改建时,可以考虑与其他学校、公共建筑、绿地公园等相邻设置,共同承担避难场所功能,以更好地满足灾后避难的需要。

2.6 避难演习及教职员工的避难指挥培训

通过对日本幼儿园、小学、中学、高等学校和特别支援学校共2 617所学校进行调查发现,约97.6%的学校进行了火灾避难训练,约94%的学校进行了地震避难训练,并且在进行地震避难训练的学校中,45%的学校会与消防署联合进行演习。定期进行的避难训练使得学生从小就熟悉避难流程,一旦地震来临,可以迅速进行有序避难,避免因恐慌造成的混乱与伤亡。而我国中小学生很少接触防灾安全教育,但是地震灾害都是在人们毫无防备的情况下发生的,如果以侥幸心理对待,那么灾害一旦来临,造成的伤亡及损失将是无法估量的,因此应将防灾教育纳入到我国中小学教育体系中,从小培养学生在灾害中的自我保护能力,可以通过教学课程使学生了解各类灾害,并通过定期开展地震演习、火灾演习等活动,使学生切身了解如何躲避灾害,保护自身生命安全。

在日本,学校学生的避难行动一般分为两个阶段:一次避难是指地震后,教职员工对学生进行统一指挥,躲避到桌子下进行临时避难;二次避难是教职员工根据地震情况或广播指示,选择合适的时间指挥学生有序撤离到室外安全场所。学生由于年龄较小,判断力相对不足,再加上地震时的恐慌,很容易做出错误行动或受到震时坠落物的伤害,教职员工必须进行冷静、快速、准确的判断,及时指挥学生进行下一步行动。由此可以看出,教职员工对整个避难行动的有序性及安全性具有重大作用。

除此之外,灾后短时间内,学校避难场所会集聚大量避难者,这时,整个社会因灾害陷入瘫痪,政府部门难以调动管理人员到各个避难所进行避难指挥,因此这就需要学校的教职员工在避难初期,根据预案进行学校避难场所的开放、管理与运营,合理安置避难者。根据东日本大地震的经验也可以看出,教职员工在避难场所的运营过程中,弥补了因灾害导致的避难场所管理人员不足的问题,发挥了非常积极的作用。因此对于作为避难场所使用的中小学来说,应该制定完善的避难场所使用方案,并对学校内的教师等工作人员进行合理分工,组织定期培训,使其在灾害发生后,能够指挥学生安全疏散,之后快速投入到中小学避难场所的开放与运营过程中,引导灾民进行避难并且维护好避难场所的秩序。

2.7 人口老龄化对避难场所的特殊要求

在本次地震中,老年人行动不便也成为避难的一个难题如图12所示,比如需要人员照料、难以躺卧休息和一般的厕所难以满足其需求等等。为满足老年人的避难需求,日本提出了建设福祉型避难场所的要求,其中依托学校建筑进行建设是其重要的组成部分,并在建设标准和室内空间布局方面有其特殊要求。

图12 避难场所内老人的避难情况

就我国实际情况来看,目前我国正在进入人口老龄化阶段,预计在2050年我国老龄化比例达到39.99%[14]如图13所示,如果灾害来临,数量如此庞大的老年人要如何避难,灾后如何安置,这就需要我们对避难场所进行特殊的改造设计。首先要保证避难场所具有无障碍设计,大部分老人行动不便,需要拐杖或轮椅等来辅助活动,灾时受到生理伤害或者心理刺激,会使老年人身体更加虚弱,因此轮椅会成为老年人灾后的主要代步工具,无障碍设计显得尤为重要;其次,需要加设残疾人厕所,普通厕所的空间相对较小,老年人由于行动不便,很难正常使用;再次,避难场所需加强与医疗卫生部门的合作,配备一些老年人必需的药物,以满足老年避难者身体健康的需求;最后,还需要增加适当的医护人员来协助照料老年避难者,以免因普通管理者照料不当而导致意外事故发生。

图13 我国人口老龄化比例

3 结论

目前的科学技术水平下,人类尚无法有效控制自然灾害的发生,但是可以采取科学的防灾减灾措施来减轻自然灾害造成的损失,避难场所作为灾后妥善安置受灾群众的重要基础设施,其规划建设至关重要。

(1)总结分析了日本在实际地震中学校类避难场所启用与使用过程中的成功经验与不足,发现其具有较高抗震能力的中小学校建筑在震后避难安置中起着重要的作用,在避难空间功能布局和应急启用管理方面有着先进的经验,但在避难设施设备的配置及灾后安全保障方面仍存不足。结合中国实际情况针对性地提出中小学校避难场所建设要求,对于完善我国避难场所规划建设标准和防灾措施,保障灾后群众避难质量有着重要的意义。

(2)未来中国避难场所规划应借鉴日本学校类避难场所的经验,重视与中小学校的结合,通过提高学校抗震性能,完善设施设备,做好中小学避难场所利用规划等,以促进中小学避难场所规划建设的不断完善,使其在灾害发生后充分发挥避难场所的功能,不仅为灾民创造更好的避难环境,而且对于减轻中小学人员伤亡起到关键的作用。

(3)建设室内避难场所是现代化城市防灾减灾工作的发展趋势,依托中小学建设避难场所可以促进国内建筑型避难场所的规划建设,既提高了避难场所的安全性、舒适性,又满足平时需要,相应地节约了防灾建设成本,真正实现平灾结合。

(4)笔者以地震灾害中学校类避难场所的启用与使用情况为例进行了分析,实际上城乡环境还面临着诸如台风、火灾、洪涝等多种灾害影响,未来需进一步分析不同灾害中防灾避难的特点,为建设综合性避难场所提供经验。

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