《International Journal of Disaster Risk Reduction》：A Structured Literature Review of Assessment Tools for Strategic Assets and Road-Network Performance in Urban Emergency Systems under Earthquake and Flood Hazard
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人口日益暴露于自然灾害、快速城市化与气候变化的复合影响之下，使得面向灾害备灾、响应与恢复的城市尺度评估工具变得至关重要。城市应急系统既可被理解为整体实体，也可被视为一组相互关联的组成部分，其各自性能共同影响整体功能。本文对评估城市应急系统中战略要素物理响应及事
人口日益暴露于自然灾害、快速城市化与气候变化的复合影响之下，使得面向灾害备灾、响应与恢复的城市尺度评估工具变得至关重要。城市应急系统既可被理解为整体实体，也可被视为一组相互关联的组成部分，其各自性能共同影响整体功能。本文对评估城市应急系统中战略要素物理响应及事件后功能性的工具进行了结构化文献综述，重点关注地震与洪水灾害。研究涵盖关键系统组成部分，包括战略建筑（如市政办公楼、医院、消防站、学校及体育馆）、应急区域及城市道路网络。本研究基于Scopus数据库开展了文献计量检索，采用与选定灾害、应急阶段、方法论及战略资产相关的关键词族。检索过程包括对检索字符串的迭代优化，随后对检索所得研究进行人工筛选。本综述从方法论途径、灾害强度指标（Intensity Measure, IM）、损伤或功能状态、决策变量及应急规划适用性等方面，对地震易损性曲线（fragility curve）、洪水脆弱性曲线（vulnerability curve）、快速评估程序及道路网络中断方法论进行了比较。综述揭示，现有方法论在很大程度上仍以灾害特定和资产为导向，多灾害途径与运行性能指标的综合集成十分有限。地震模型发展较为成熟，但跨情境可移植性不足；洪水研究正逐步转向基于阈值的运行连续性评估方法；道路网络分析日益兼顾直接与间接中断影响。总体而言，研究结果凸显了对集成化、基于性能的多风险评估框架的需求，该框架应能够将物理损伤、运行功能性与应急管理决策相互关联。
论文解读文章
一、研究背景与问题
全球城市地区正面临日益严峻的自然灾害威胁，快速城市化、人口增长与气候变化加剧了这种脆弱性。地震与洪水被列为全球五大最具破坏性灾害之列，对灾害备灾、应急管理与基础设施韧性构成重大挑战。在此背景下，城市尺度的灾害风险管理（Disaster Risk Management, DRM）通过备灾、响应与恢复三个相互关联的连续阶段运行，各阶段的进展从根本上影响下一阶段的有效性，其最终目标是提升城市韧性——即在灾害发生后维持基本服务并尽快恢复城市功能的能力。
城市应急系统可划分为四类功能组成：应急响应战略功能、城市恢复战略功能、普通城市功能及居住功能。本文聚焦于应急响应所需的战略功能，这些功能必须在事件发生后立即保持运行效率，以确保救援链的功能性和人口生存。然而，现有评估工具存在显著缺口：系统级评估工具（如意大利极限应急条件LCE、SYNER-G项目及HAZUS-MH方法论）在科学文献中仍然有限，且大多局限于单一灾害。BORIS2项目（欧洲跨境风险评估项目，资助协议号：101140181）对五个伙伴国家（意大利、斯洛文尼亚、奥地利、黑山及土耳其）应急管理程序的比较分析揭示，在多风险环境中缺乏处理城市应急系统系统级响应的标准化监管程序。同时，组件级评估工具也缺乏标准化程序，部分国家虽拥有先进国家平台（如意大利Web-MS CLE平台或土耳其AFAD-RED），但往往缺乏捕捉事件后运行状态所需的分辨率，限制了其在多风险情境下市政级决策中的实际效用。
二、研究内容与核心结论
为弥合上述缺口，本文通过Scopus数据库高级检索开展全面结构化文献综述，聚焦组件级评估。研究概念核心受意大利极限应急条件（LCE）方法影响，将应急系统组件分为战略建筑（ES）、应急区域（AE）与道路网络（RA）三类。战略建筑进一步细分为协调建筑（如市政行政楼）、医疗救助建筑（如医院）、行动干预建筑（如消防站）及应急避难所（如学校或体育馆）。基于Lupoi等人（2008, 2012）确立的三维框架，建筑运行状态由物理损伤、非结构构件与内部物品完整性、以及人员与组织响应三个维度共同决定。本文主要聚焦物理脆弱性，因其是确保居住者安全和战略服务功能的首要前提。
综述揭示了几个关键发现：现有方法论仍以灾害特定和资产为导向，多灾害途径与运行性能指标集成有限；地震模型发展成熟但跨情境可移植性不足；洪水研究正转向基于阈值的运行连续性方法；道路网络分析日益兼顾直接与间接中断。文献计量分析显示，引入"易损性曲线"（fragility curve）和"决策变量"（decision variable）等定量工程术语后，各资产类别的文献量呈现显著极化：教育建筑、道路网络、交通基础设施系统及大跨建筑等结构资产文献量大幅增加，而卫生设施因建筑与运行复杂性反而减少，避难所类别更是从57篇骤降至仅3篇。研究最终强调，需要从纯基于灾害的结构评估转向集成化、基于性能的城市资产理解框架，以有效支持应急规划与管理。
三、主要技术方法
研究人员采用的主要技术方法包括：（1）基于Scopus数据库的高级文献计量检索方法，通过系统构建关键词族（灾害关键词、应急阶段关键词、方法论关键词、资产特定关键词及排除关键词），利用布尔逻辑运算符（AND、OR）组合，逐步从一般灾害概念收窄至特定应急管理应用；（2）迭代式检索字符串优化，结合人工筛选确保主题相关性；（3）利用Web of Science核心合集进行小规模交叉验证，以确认Scopus作为主要检索数据库的可靠性；（4）对检索所得文献按方法论途径、灾害强度指标（IM）、损伤状态、决策变量及应急规划适用性等标准进行系统分类比较。
四、研究结果
3.1 战略建筑评估工具
综述将战略建筑评估工具分为定性/半定量快速评估方法（如快速视觉筛查RVS、专家问卷）与定量工具（如易损性曲线、脆弱性曲线）。研究强调，物理损伤曲线必须明确关联预期性能与事件后可操作性，但文献中仅极少数研究有效实现了这种关联。
3.1.1 医院易损性曲线
文献检索初步识别29篇论文，经筛选后14项研究纳入比较，其中10项聚焦医院建筑。分析显示，分析方法（analytical approach）最常被采用，依赖详细数值模型（常以环境振动数据和运行模态分析OMA校准），虽稳健可靠但结果高度特定于所建模建筑，跨情境适用性受限。强度指标从PGA、PGV到多种谱加速度参数不一，损伤标度涵盖EMS-98五级、HAZUS-MH四级及两水平极限状态（IO、CP）等。Gubana和Mazzelli（2023）的研究表明，对含脆性构件的复杂结构，考虑损伤后基本周期的强度指标（如Sa(T1,d)）或全局强度参数优于仅基于完好结构周期的指标。Shooraki等人（2024）提供了重要经验性贡献，汇编了全球341栋医院建筑在63次地震事件中的损伤数据库，为RC低层、RC中层及砌体建筑开发了易损性曲线。
3.1.2 大跨RC建筑易损性曲线
检索获得28篇文章，经筛选后9项科学工作纳入比较。文献在要素考虑和方法论上近乎一致地采用基于数值建模和非线性动力分析的分析方法，唯一例外是Buratti等人（2017）基于2012年艾米利亚地震观测数据提出的经验方法。建筑类型选择呈现三种方法论方向：基于存量统计代表性的方法（Casotto等人2014, 2015开创）、基于规范符合结构的设计方法（RINTC项目）、以及基于分类学库的快速大尺度评估方法（PRESSAFE方法，将建筑分为120个类别）。强度指标选择呈现从简单地面运动参数向更精细谱测度的演化，Casotto等人（2015）证明PGA对长周期结构预测效率低下，提出使用最优周期谱加速度Sa(Topt)。RINTC项目引入"妨碍使用损伤"（UPD）性能水平，识别建筑即使结构稳定但无法在震后立即执行功能的状态阈值。
3.1.3 学校与应急避难所易损性曲线
文献检索获得53篇论文，但仅5项研究涉及学校和避难所定制易损性模型开发。方法论涵盖从简化力学框架（SP-BELA）到先进非线性动力模拟（NLDA）的广泛技术谱系。Di Ludovico等人（2023）基于2009年拉奎拉地震2,037栋学校建筑观测数据库，通过经验拟合、经验二项分布及启发式专家判断推导曲线。Cattari等人（2024）的MARS项目引入集成"共识基础"模型，协调八个研究单位的结果，将经验、力学与数值证据统一为综合框架。几乎所有研究采用PGA作为强度指标，损伤标度主要由EMS-98主导。研究揭示学校建筑对轻微和中度损伤（D1至D3）的脆弱性显著高于住宅建筑，主要归因于大跨度柱距和填充墙宽窗等建筑特征；1980年前建造的建筑（现代抗震规范引入前）明显比现代建筑更脆弱。
3.1.4 战略建筑易损性模型比较
曲线比较显示，Casotto等人（2015）为RC预制工业建筑开发的曲线无论与医院建筑还是学校建筑相比均表现出更高脆弱性。这一结果部分受开发方法差异影响（力学-数值 vs 经验 vs 混合），也受形态特征影响——预制RC结构因冗余度较低而更脆弱。
3.2 洪水脆弱性曲线
洪水脆弱性研究正经历从传统物理损伤函数向基于阈值的运行连续性模型的转变。这一转变反映了对战略设施洪水评估的新认识：不仅需评估物理损伤，还需评估维持运行功能的能力。阈值方法通过定义特定水深或流速阈值来判定设施是否可维持运行，更直接地服务于应急规划决策。
4 道路网络评估工具
道路网络分析日益兼顾直接中断（如桥梁倒塌、路面损坏）与间接中断（如因建筑倒塌导致的道路阻塞）。时间效应在道路网络评估中占主导地位，"最小出行时间"（Minimum Travel Time）等关键因素对救护车路线规划和响应效率至关重要。道路网络资产产生了显著更多的决策变量参数，反映该领域动态复杂的特性。
五、讨论与结论
讨论部分强调，现有评估工具在灾害特定性和资产导向性方面存在显著局限，多灾害集成和运行性能指标整合不足。研究结论指出，需要建立集成化、基于性能的多风险评估框架，将物理损伤、运行功能性与应急管理决策相互关联。具体而言，未来研究应致力于开发能够平衡技术精度与地域可移植性的模型；鉴于医院可操作性取决于结构、系统与组织因素的复杂交互，易损性曲线应日益与预期非结构构件响应和/或功能性能指标（如治疗能力和患者等待时间）相结合。对于大跨建筑，其易损性模型的适用性要求被评估建筑与参考模型的构造特征和设计水平（如规范前或低规范）密切对应，否则可能错误识别损伤水平。总体而言，研究结果支持采用更整体的方法，如BORIS2项目所追求的，以弥合应急规划与多风险评估中的方法论和部门性缺口。
