2003年建造的小汤山医院是一种应对突发公共卫生事件的创新模式,又称装配式野战医院.该模式具有占地面积广、远离市区、临时设置等三个特征,如北京小汤山医院在2003年建造时预设的使用期限为3a,至2010年4月原设施已被拆除.至2020年新型冠状肺炎爆发,武汉等地再次启用“小汤山医院”模式建造火神山与雷神山等医院.随着疫情在全球的蔓延,俄罗斯、韩国、意大利、伊朗、德国等国家也开始尝试通过标准模数系列预制结构进行空间组合,构建应急医疗设施.迫于建设时间短促,医院选址科学性成为问题焦点,选址不当将引发疫情出现更为严重的二次传播.

应急医疗设施的选址还处于摸索阶段,现有城市防灾绿地未将以烈性传染病为主要形式的公共卫生事件纳入研究体系.目前对城市防灾绿地的功能评价主要是以避震、防火、防洪、抗旱以及防风等为主要对象^[1],服务半径和覆盖率是评价的主要指标^[2-3],在该指标的指导下,绝大多数防灾绿地分布于主城区和人口密集区,这与应急医疗设施的选址标准背道而驰.在关于传染病医院的研究中,为数不多的研究者以应急医疗设施为对象进行探索^[4-8],并提出气象条件、水文条件、地形条件、交通条件等相关选址要素^[9].也有研究就地区突发公共卫生事件应急能力展开评价^[10-11].自20世纪初至今,国外关于设施选址的探索从未停止过,Weber、Hotelling、Hakimi、Lorena、Senne^[12]等研究了设施选址的方法,切入点可分为几何法则和经济法则两种类型,其中覆盖率是设施选址的关键问题^[13-14].近年来,对避灾空间的研究集中于评价方法的完善与创新,如J.Anhorn^[15]利用GIS软件对避难绿地的网络可达性进行分析,以建立多层次评价体系.LI Cong^[16]等采用模糊评价法和层次分析法进行震后相关评价.在此次疫情的选址实践过程中发现有两方面的问题仍待于进一步挖掘:一方面,现有研究未对影响应急医疗设施选址的因素进行量化分析; 其次,目前仍未见到对选址目标地类型进行定向筛选的研究.以上问题导致相关应急预案无法在疫前实施落地,疫时仓促的选址又为疾病传播的可控性增加了难度和风险.

针对以上问题,通过对安全性、交通条件、用地规模、基础设施、覆盖率等要素比较,对各种类型城市绿地进行筛选,发现城郊型森林公园与应急医疗设施的选址要求具有极高的契合度.就目前的发展状况而言,大型城市周边通常建有几座甚至数十座郊野森林公园,且其规模、交通状况、与主城区的相对位置及距离、所处风向、地下水位状况等都存在着巨大差异.只有对以上诸影响因素进行量化比较,才能在众多公园中进一步筛选出最优项,并通过平灾结合的设计方法,在疫前为应急医疗设施预案提供可以落地的上位规划.

根据《收治传染性非典型肺炎患者医院建筑设计要则》^[19]以及《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》^[20]要求,结合应急医疗设施的选址特征和传染病院设计原则,将公园的离城距离、交通时长、建设规模、所处风向、离水源地距离、地下水位埋深、公园类型等七个要素设为影响因子.以《郑州市郊野公园专项规划(2018—2035)》中包含的43座郊野森林公园为研究对象(表1).

首先通过德尔斐法给各影响因子赋权重:按照程序,将影响因子列表,并通过函件方式汇集专家意见,通过多轮反馈之后,将较为集中的意见汇总(表2).

表1 郑州市43座郊野公园统计表
Tab.1 Statistical table of 43 country parks in Zhengzhou

表2 影响因子权重
Tab.2 Impact factor weight

所有影响因子均采用四级制进行赋值,即根据影响程度从劣到优分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级,其对应得分为1分、2分、3分、4分.根据每座郊野公园的实际情况,给其各影响因子赋值(f_k),然后将该值与对应权重(w_k)相乘获得该影响因子的得分(y_k),然后对各影响因子得分进行加权和法计算,从而获得该郊野公园的综合评分(Y).公式如下:

∑^m_k=1w_k=1(1)

y_k=w_kf_k,(k=1、2、3……7)(2)

Y=∑^m_k=1w_kf_k,

(m=1、2、3、4……43,k=1、2、3……7)(3)

Y=30%f₁+20%f₂+15%f₃+10%f₄+

10%f₅+10%f₆+5%f₇(4)

对43座郊野公园均进行如上评分,并对该评分排序,得分高的公园较得分低的更适合作为应急医疗设施的选址目标地.

根据对43处公园调研发现,其类型可分为人文、湿地、山地、综合、森林、田园六种类型.人文类公园以人文景观资源为主,特别是地上或地下的物质留存,具有不可再生性.郑州是著名古都,夏商周时期均有都城建立于此,因此市域内历史遗迹众多.如京襄城郊野公园,其前身为京襄城遗址公园,京襄城具有近3 000年历史,现在公园内仍留存有1 000余米古城墙.基于以上原因将人文类设为Ⅰ级.其次,受污水源是传染病传播的重要途径,在我国法定的37种传染病中有8种皆为介水性传染病^[21],由于湿地公园滨临水源因此将其也设为Ⅰ级.综合型公园同时包含多种要素,不确定性较大; 山地型公园主要包含交通及场地地质条件两方面不确定因素,因此将二者皆设为Ⅱ级.田园型公园地势平坦、基础设施相对完备,因此将其设为Ⅲ级.森林型公园地势开阔,能为患者提供较好的治疗康复环境,且森林自然形成与外界的隔离带,因此将其设为Ⅳ级.

根据《饮用水水源保护区划分技术规范》^[22]将水源划分为河流类型和湖泊、水库类型.其中河流型水源地,一级、二级陆域保护范围分别以沿岸纵深与河岸的水平距离不小于50 m和1 000 m为界限.湖泊、水库型水源地,一级保护包括湖泊、水库取水口侧正常水位线以上200 m陆域范围; 二级保护中,又根据湖泊、水库的规模不同,分为“一级保护区外不小于3 000 m”,“正常水位线以上(一级保护区以外),水平距离2 000 m区域”两种划分方法.结合郑州市域内水源类型特征,按照从严划分的原则,将以上划分界限整合,设200 m以内陆域范围(包括水源地)为Ⅰ级,200～1 000 m为Ⅱ级,1 000m～3 000 m为Ⅲ级,>3 000 m为Ⅳ级.

应急医疗设施的选址首先应考虑用地规模下限.在《卫生应急工作手册》中,突发公共卫生事件分为特别重大(Ⅰ级)、重大(Ⅱ级)、较大(Ⅲ级)、一般(Ⅳ级)四级,人员伤亡严重程度是等级划分的重要依据,其中特别重大事件的程度定义为“一次事件伤亡100人以上,且危重人员多”^[23].

表3 已建应急医疗设施建筑面积与床位数量表
Tab.3 The floor area and number of beds of emergency medical facilities that have been constructed

2020年随着新型冠状病毒的爆发,全国范围内首次启动重大突发公共卫生事件Ⅰ级响应,因此以该疫情数据作为依据.目前,就小汤山、火神山、雷神山医院的接诊情况而言,应急医疗设施不设门诊,只接收已确诊危重症患者.设死亡人数为D时危重症人数为C,则二者比值T=C/D.对新型冠状病毒疫情进行统计获知,T的峰值为9.39(此时累积死亡人数为132,接近100).当特别重大(Ⅰ级)突发公共卫生事件发生时,D≥100,T取峰值9.39,可得C≥939人,即此时应急医疗设施最少应容纳939个危重症患者.设单张床位所需建筑面积s为50 m²(见表3),则所需建筑面积S=s×C=50×939=46 950 m²,即当应急医疗设施为单层建筑时,其占地应不小于0.047 km².

对郑州市郊野公园进行统计,43座公园占地面积分布于2.1～44.6 km²之间,均符合用地需求下限.设10 km²公园以下为Ⅰ级、10～20 km²为Ⅱ级、20～40 km²为Ⅲ级、40 km²以上为Ⅳ级.

应急医疗设施选址有位于“城市主导下风向”的要求,而城市的主导风往往在两个以上,或者没有特别突出的主导风向.因此,采用风频计算方法,以中心城区为中心,对其各方位的公园进行量化比较.对郑州30年气象资料进行统计,其十六个风向风频如下表所示.各方向风频主要分布在10%以下,将其划分为>7.5%、5%～7.5%、2.5%～5%、0～2.5%四个频段,将对应风向的上风向区域的公园依次赋值为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级.

表4 郑州全年各风向频率表
Tab.4 Zhengzhou annual wind direction frequency chart

《收治传染性非典型肺炎患者医院建筑设计要则》中将“避开城市人口稠密区”作为选址的重要原则.随着城镇化率的快速上升,城区近郊人口密度逐渐增长.因此,从郑州中心城区四环路为起点,以20 km为一级向四周由近至远依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级(郑州市域内离中心城区最远直线距离约为85 km,大于80 km范围仍视为Ⅳ).此外,要同时考虑下辖县、市的离城距离.下辖县、市的城区面积接近郑州中心城区面积的十分之一,因此其级别递增间距设为2 km,从近至远依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级.当公园同时位于两个或多个城区等级覆盖范围时,则采用从近原则,即二者相比,取级别低者为最终等级值.

为了避免应急医疗设施排水对地下水造成污染,应选择地势高、地下水位低的场地作为选址目标地.此处的地下水位指地下水埋深,即地表至地下潜水层水面的距离.郑州市地处我国第二、三级地貌台阶的交接过渡地带,山地、丘陵、冈、平原由西至东依次分布,从而形成了西高东低的格局,郑州市地下水埋深直接受到该地貌特征的影响.从郑州市中心城区西北方至新郑城区西南方自然形成一条平原与山区的交界线,纵贯市域南北.交界线东以平原为主,地下水埋深较浅,且深度较稳定,主要分为6～8 m,8～10 m,>10 m三个层次.交界线以西为山地,地下水埋深整体较深,且随着地势的上升逐步递增^[24].鉴于以上特征,将平原中地下水埋深6～8 m的范围设为Ⅰ级,8～10 m范围设为Ⅱ级,>10 m范围设为Ⅲ级,山地范围均设为Ⅳ级.

疫情爆发时,大量的危重症患者需要从市区内的定点医院转送至应急医疗设施所在地,因此交通的便捷性非常关键.在相同时段内,通过高德地图工具,采用驾车模式,以郑州市第六人民医院(即河南省传染病医院,郑州市新型冠状病毒肺炎救治定点医院)为起点,以郊野公园为终点,测交通时长.统计获知,43座公园中最长车程耗时在两小时以内.将交通时长分为90～120 min、60～90 min、30～60 min、<30 min四个时段,依次赋值为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级.

根据以上影响因子的赋值方法,对43座公园的各项影响因子分别进行赋值.赋值结果显示(图1):多数公园的地下水埋深、交通时长两项条件比较优越,即该两项影响因子主要属于Ⅲ、Ⅳ级范围,整体能为应急医疗设施的建设提供良好的条件; 与之相反,所处风向、离城距离、建设规模、离水源地距离、公园类型五项影响因子,整体条件均处于劣势.综上,郑州市的43座郊野公园中,森林型郊野公园较少,离水源地距离整体较近,建设规模整体偏小,所处风向中没有明显的下风向,离城距离普遍偏近,地下水埋深整体较深,交通时长整体较短.

5.1.2 公园离水源地距离评价

对公园离水源地距离分布进行统计(表5、图2),位于Ⅰ级区域的公园25座,Ⅱ级区域的6座、Ⅲ级区域的6座、Ⅳ级区域的6座.其中位于水源地200 m范围(Ⅰ级区域)以内的公园超过总量的一半,且其中部分水源为不同规模的水库,因此对该区域内的公园应慎重选择.

图1 43座公园各项影响因子得分分布图
Fig.1 Distribution of scores of each impact factor in the 43 parks

表5 43座郊野公园影响因子赋值结果
Tab.5 Evaluation results of impact factors of 43 parks

5.1.4 公园所处风向评价

对位于风向上风口区域的公园进行统计(表5、图3),其中位于Ⅰ级区域的公园26座,Ⅱ级区域的公园7座、Ⅲ级区域的10座、Ⅳ级区域的0座.值得注意的是,风玫瑰图中显示郑州有较低频率的北向来风(即Ⅳ级范围),但是在绘制城市风向时,上风区域是具有一定宽度的风带,其宽度跟城市对应角度的宽度一致.因此,以城区为中心的十六个方向的风带具有一定范围的交叉,交叉地带采用从低定级原则.在郑州城区的正北方,Ⅳ级、Ⅱ级、Ⅰ级三种风频在此交叠,因此Ⅳ级区域被覆盖.此外,位于Ⅰ级区域的公园虽然超过一半,但其一年作为上风口的时间在一个月左右,因此影响并不显著.

图2 公园离水源地距离分布图[25]
Fig.2 Distribution map of park distance from water source

图3 公园所处风向分布图
Fig.3 Wind direction map of the park

5.1.6 公园地下水位埋深评价

对公园地下水埋深分布进行统计(表5、图5),其中位于Ⅰ级区域的公园5座,Ⅱ级区域的公园7座、Ⅲ级区域的6座、Ⅳ级区域的26座.其中位于Ⅳ级区域的公园最多,该区域埋深整体较深.此外,应急医疗设施在地基层铺设防渗漏层.基于以上因素可见,地下水位埋深对郑州郊野公园的应急医疗设施选址影响相对较小.

图4 公园离城市距离分布图
Fig.4 Distribution map of park distance from city

图5 公园地下水埋深分布图
Fig.5 Groundwater depth distribution map of the park

5.2 综合评价结果

根据以上影响因子评价结果,通过公式4分别计算43座公园的综合得分,其结果如下表:

表6 43座公园综合得分排序表
Tab.6 43 Parks comprehensive score ranking table

综合得分在3分以上的公园有四座,分别是白寨郊野公园(41号)、袁庄郊野公园(12号)、朝阳沟森林公园(39号)、蜜蜡山郊野公园(15号).对四座公园的分值分布进行比较,发现白寨郊野公园的得分分布最为均衡,首先该公园属于森林型郊野公园,规模达到35.5 km²,不仅能为患者提供较好的康养环境,也能为应急医疗设施提供充足的拓展空间.同时,该公园远离地上水源,且地下水位埋深属于深埋,能够有效的避免水体污染以及介水传染病的传播,安全性高.该公园离城区的距离为15 km,虽然离中心城区较近,但是由于常年位于下风口,且大规模的林地可以有效起到隔离作用.基于以上优势,白寨郊野公园可作为较为理想的应急医疗设施选址目标地.由于白寨郊野公园属于远期(2020—2035年)规划范围,因此可以提前在公园内预留出相应规模、地势平坦的草坪或者空地,并在公园建设的过程中同步在预留场地内预埋水、电、通讯等必须的基础设施管网; 并应从污水处理、垃圾处理、植物类型、康养设施等方面加强公园的疗养性功能建设.

此外袁庄郊野公园和蜜蜡山郊野公园属于已建成郊野公园,可作为近期选址目标地纳入预案,以备短时期内疫情爆发所需.