基于贝叶斯网络的缓坡场地震液化侧移评估——以台湾集集地震为例

本文基于贝叶斯网络方法,综合考虑了地震液化侧移的13个影响因素及其不确定性,建立了适用于缓坡场地的地震液化侧移贝叶斯网络评估模型。通过我国台湾集集地震液化灾害的算例分析,验证了地震液化侧移的贝叶斯网络评估模型的准确可靠性,并通过分析模型性能的评估指标和人工神经网络模型进行了对比。本文建立的地震液化侧移贝叶斯网络评估模型不仅可以预测场地是否会发生液化,而且可以在此基础上进一步评估场地液化引起的侧移量等级。     

基于贝叶斯网络的城市地震次生灾害演化机理分析

为了解城市地震次生灾害的演化路径及扩散机理,进而为城市防震救灾工作提供科学的参考依据,通过对城市地震有关资料和文献的分析,确定出城市地震次生灾害演化系统贝叶斯网络的节点变量及取值范围,并根据节点变量之间的因果关系构建出贝叶斯网络结构图。通过对国内外典型震例中的16个受灾城市相关数据进行统计,分析获得网络结构各个变量的条件概率。结合贝叶斯网络推理知识,利用贝叶斯网络工具箱分析了在相同的地震输入变量、不同的控制输入变量取值条件下,各类城市地震次生灾害的发生概率。算例分析结果表明不同的应急管理水平对城市地震各类次生灾害的发生概率有显著影响。     

基于贝叶斯网络的路网地震可靠性评估

由于贝叶斯网络具有直观、智能、易于建立的优点,本文将贝叶斯网络应用于公路网络系统的地震可靠性分析。通过对路网中公路,桥梁在地震作用下的损害机理的研究,建立了单元的易损性曲线,并据此分析了单元的地震可靠性。建立了公路网络图,以路网中的公路、桥梁为基本变量,将公路网络图转化为贝叶斯网络图,建立了贝叶斯网络的结构模型及相应的条件概率表,利用全概率公式及条件概率公式,研究了地震作用下利用贝叶斯网络进行整体公路网络的连通可靠度的计算方法。将贝叶斯网络的计算结果与传统蒙特卡洛方法进行对比,表明误差较小,计算速度较快,证明了本方法的有效性和高效性。因此当已知部分信息时,就可以利用贝叶斯网络进行实时推理,从而实现整体路网的可靠性更新,并进行了最优运输路径的选择。     

基于多态模糊贝叶斯网络的高校宿舍火灾风险评价研究

高校宿舍火灾具有影响面广、复杂性强等特点,而传统研究方法在多态性、动态分析宿舍火灾风险等方面存在局限。该文基于国内外86起高校宿舍火灾案例提出了一种基于多态模糊贝叶斯网络的高校宿舍火灾风险评价方法,确定了包含23个三级指标的风险评价体系,构建了高校宿舍火灾故障树,通过故障树转化方法构造对应的贝叶斯模型;将专家评价语义通过三角模糊子集转化为确定的根节点先验概率,用[0,1]模糊数描述节点故障状态,克服了传统贝叶斯网络过度依赖精确概率以及不能考虑节点中间故障状态的问题;基于贝叶斯的双向推理和根节点重要度分析,计算出高校宿舍火灾风险发生概率,辨识出关键致灾因子,进行事故致因诊断。实例验证结果表明,多态模糊贝叶斯网络能够准确评价高校宿舍火灾风险,并确定关键致险因子,可为高校宿舍火灾风险管理提供决策参考。     

突发事件的可减缓性评价模型的研究

可减缓性评价是衡量突发事件减缓程度的评价方法,对突发事件发生时的应急决策具有重要意义。从分析原有可减缓性评价模型的不足出发,阐述了减缓的方式、作用以及可减缓性评价的内涵,从新的角度提出了可以应用于事前和事中的可减缓性评价模型,并提出了减缓的必要性模型,用以回答突发事件救援时是否要采取减缓措施、什么时候采取减缓措施等问题。然后探讨了可减缓性评价所需信息获取方式,提出了以物联网为依托的可减缓性评价信息获取方式。最后以火灾和台风为例进行了算例分析,验证了模型的有效性。研究结果表明,新的可减缓性评价模型可以得到更为客观合理的评价结果,为不同类型突发事件的应急决策提供辅助支持。     

基于贝叶斯网络的干旱—森林火灾灾害链定量建模研究

为理解干旱-森林火灾灾害链的演化过程,以陕西省和湖北省为研究区域,分析了干旱发生条件及干旱气候因子与森林火灾之间的因果关系,构建了干旱-森林火灾灾害链的贝叶斯网络模型。通过对两省气候数据、干旱数据和林火数据的统计分析,获得了该网络结构上各个变量的条件概率,再根据贝叶斯网络推理的原理,计算了不同的变量取值下森林火灾的发生概率,并结合已知事实和Brier检验方法评价了该网络模型的准确性。实验结果表明,本文构建的干旱-森林火灾灾害链贝叶斯网络模型能够较为准确地预测森林火灾的发生,以定量化的手段初步揭示了干旱-森林火灾灾害链的演化过程。在此基础上可提出针对性的森林火灾防治措施,从而减少链式灾害带来的巨大损失。     

考虑经验模型不确定性的基坑开挖贝叶斯更新

基坑开挖工程中,最大地表沉降的预测及其失效概率的评估一直是工程师所关心的关键问题。以往在利用经验模型对最大地表沉降进行预测时,模型误差通常被忽略或者视为常数,与实际情况不符。本文提出了一种能够考虑经验模型不确定性的贝叶斯更新方法,将模型偏差系数视为随机变量,并利用现场观测数据对其进行不断更新,更新结果可用于后续阶段的基坑开挖最大地表沉降和失效概率的预测。以台北TNEC基坑开挖为例,将所提方法应用于Peck模型、Ou模型、KJHH模型等3种经验模型。结果表明:3种模型一般都会高估最大地表沉降,其中Peck模型偏差最大,KJHH模型次之,Ou模型最小,而KJHH模型偏差比Ou模型的变异性更小,通过所提方法可以有效考虑模型不确定性的影响;随着开挖的进行,基于KJHH模型的计算结果相比其它2个模型更加准确;在所研究的算例中,监测数据随着开挖的进行而增加,使得模型偏差系数和土体参数的不确定性降低,最终导致基坑失效概率的降低。     

岩土参数转换模型的贝叶斯校准方法

本文基于随机场理论建立了一种空间贝叶斯方法来校准转换模型。该方法主要包含3个要素:(1)三维各向异性随机场理论;(2)观测数据与误差分类体系,以及岩土工程勘察数据的不确定性传播规律;(3)转换模型未知系数和误差的贝叶斯校准方法。考虑土的变异性,把大量的CPT锥尖阻力数据表示为空间随机场变量,这类数据被归为直接数据。而诸如压缩模量在内的一些实验室试验数据被定义为间接数据。基于上述两类数据,同时考虑岩土材料的内在不确定性,测量误差等认知不确定性,转换模型本身的先验知识不确定性,统计参数的计算不确定性,利用贝叶斯反演方法对转换模型中的未知系数和误差进行校准。通过示例研究表明,本方法采用随机场理论,校准了CPT数据与常规岩土参数之间的转换模型。并将经过校准后的转换模型与经典线性回归模型进行对比分析,然后将其应用于背景工程的三维场地特征描述。     

基于情景推演与故障贝叶斯网络的关键救灾设施中断机理

为给抢险救灾活动提供决策借鉴,研究关键救灾设施的中断机理问题。首先,构建了设施中断的情景推演动态模型。再引入故障树方法,构建了情景推演下,关键救灾设施中断的故障树模型。然后,将故障树转化为故障贝叶斯网络,构建了基于情景推演与故障贝叶斯网络的动态推理模型。区别于传统的灾害演变模型,本文构建的模型为动态描述关键救灾设施的中断概率,提供了可行的量化方法。最后以海地地震太子港灾区为背景构造模型,针对区域采供血机构,进行了仿真研究。通过后向诊断,可以辨明影响系统失效的关键因素。在灾害演变过程中,根据情景推演函数实时加入最新信息,更新证据,通过前向推理,可以动态预测系统的运行状态,动态调整与优化应对措施。     

基于贝叶斯网络的草原干旱雪灾灾害链推理模型研究

灾害的形成、发生与发展过程具有链式规律。灾害链已经成为灾害研究的热点问题之一。草原具有灾种多、灾情重的基本特点,极易遭受灾害链的影响,目前对于草原灾害的灾害链研究并不多见。通过统计内蒙古锡林郭勒地区草原灾害的历史资料,识别了草原干旱雪灾灾害链类型,并对其形成机理进行了研究;针对因果型草原干旱雪灾灾害链,以贝叶斯网络为建模工具,建立了贝叶斯网络,实现了对因果型草原干旱雪灾灾害链发生过程的推理分析。以实例说明了草原干旱雪灾灾害链贝叶斯网络的运作过程和应用效果。根据贝叶斯网络推理结果,通过GIS空间分析技术,绘制了锡盟草原干旱雪灾灾害链综合灾害等级区划图。研究结果能为深入了解草原干旱与草原雪灾的演化途径和草原灾害的防灾减灾工作提供参考。     

2000-2007年省级区域自然灾害灾情分析

自然灾害是严重影响人民正常生产生活、国家经济持续发展的突发公共事件。区域自然灾害评估对于做好防灾减灾工作有着重要的意义。对区域灾情进行了综合评估,归纳总结了区域灾情分布规律。选择受灾人口、死亡人口、紧急转移安置人口、农作物受灾面积、农作物绝收面积、倒塌房屋、损坏房屋和直接经济损失等8个基本指标参与区域灾情评估,并利用灾情综合指数法构建了灾情指数,其中绝对指数反映了区域灾情的绝对强度,相对指数反映了区域灾情对当地社会经济的影响程度。用灾情指数综合评估了我国东、中、西部三大地带以及省级区域的灾情强度和空间分布规律,认为西部区域受灾程度最大,自然灾害对其的影响程度最深,其次是中部地区和东部地区;文章利用综合灾情的绝对指数和相对指数的对应关系,将我国大陆地区的31个省级单元划分为4类地区,即灾情总量较大且对本地影响较大、灾情总量较大但对本地影响较小、灾情总量较小但对本地影响较大以及灾情总量较小且对本地影响较小等4种类型。文章给出的灾情区域分布规律符合灾害系统理论,特别反映了承灾体的暴露度、脆弱性和抗灾能力是区域灾情强度的决定因素。评估结果与区域实际情况相符,说明所给出的灾情指数评估法是评估区域灾情强弱的合理有效方法。     

Hazard vulnerability assessment: How well does nature follow our rules?

Vulnerability is a central construct in environmental risk assessment, and a variety of methods have been introduced to facilitate its expression as a planning and decision-making device. The contrasting interpretations generated by these methods of modelling produce dramatic differences in spatial representation that contribute to uncertainty, and no clear connection has been established between vulnerability and the actual consequences resulting from a nature hazard event. In this study, geographic information system-based vulnerability modelling is evaluated, and the association between modelled-produced expressions and the aftermath impact of a natural hazard event on the human landscape is examined. Employing hurricane aftermath data from the 2005 Hurricane Katrina event in New Orleans, Louisiana, this study presents a comparative analysis that can assist in the validation of vulnerability assessment methods and identify limitations in current modelling strategies. The results of this analysis demonstrate that the methods employed to model vulnerability do not necessarily capture the actual consequence of a natural hazard event and suggest that place-specific factors should play a more significant role when assessing hazard vulnerability.     

深水平台施工过程自然风险定量评估

在分析现有风险理论的基础上,结合海洋施工实际,提出了一种对海洋施工自然风险进行定量评估的模型。根据目标系统各风险事件与影响因素之间存在高度非线性复杂映射的特点,提出了利用BP神经网络拟合方法,对主要风险事件发生概率进行量化的模型。针对传统的梯度下降优化算法收敛速度慢的特点,采用可避免计算Hesse矩阵的Levenberg-Marquardt算法来训练神经网络。这一模型可以模拟专家评价,并准确地按照专家的评定法则进行估算,具有一定的通用性。     

基于网络层次分析法的石油化工设施安全风险评估

为评估石油化工设施的安全风险,提出了一种基于网络层次分析法的安全风险评估模型。在构建石油化工设施安全风险网络层次分析模型的基础上,采用Saaty标度法对安全风险参数进行量化,利用SD软件对安全风险参数进行排序。仿真结果表明,网络层次分析法考虑了安全风险参数之间的相互作用和相互影响,能改进基于线性组合关系的递阶层次分析模型的不足,评估结果可为石油化工企业制定安全风险管理措施提供决策依据。     

结构局部损伤诊断的应变模态方法--分析与应用

监测和诊断大型工程结构的健康状况，评估其安全性已成为未来工程的必然要求。基于利用局部反应监测结构局部性能的设想，利用应变模态的局部性特点进行结构的局部损伤诊断。首先由传递函数对应变模态进行贝叶斯区间估计，通过一混凝土框架模型的模态试验，分析应变模态测试的不确定性；然后对混凝土框架柱进行局部加强，考察应变模态界定损伤的能力。结果显示，固有频率的不确定性程度最小，应变模态振型与位移模态振型相比，各测点的变异程度差异较大，而阻尼比受不同类型测试系统影响较大；在高阶应变模态对结构局部损伤发生误判的情况下，一阶应变模态可以界定损伤，准确指示损伤部位。     

中国自然灾害备灾能力评价与地域划分

阐述了自然灾害发生之前,备灾响应能力评价的指标选择、指标模型的建立和地域划分;厘定了救灾物资的分类体系;基于救灾物资救助等级的划分程序,提出了国家主要灾种和救灾物资的救助评价等级及其地域划分.救灾物资的救助地域划分,不仅可以为国家不同自然灾害救灾物资代储类型和数量的地域匹配提供依据,而且可以为灾害救助区划服务,特别是为灾中应急和灾后恢复提供物资保障,从而达到有效减灾的目的.     

气候因素对沙尘天气影响的模型研究

气候因素是影响沙尘天气发生的必要条件,到目前为止,用定量模型研究气候因素对沙尘天气的影响还比较欠缺,针对这一情况,利用风速、降水、蒸发量、相对湿度和大风日数基本气象资料,提出了风速影响指数W和土壤湿度指数H,并给出了相应的指标计算方法,在此基础上建立了影响沙尘天气的气候影响指数D模型.同时选取了北京大兴、怀柔、门头沟、顺义四个区气象台站的气象资料(1961-1990年)进行模型应用,结果表明气候影响指数D和沙尘天气发生频率S有较好的线性相关性,与McTainsh的模型进行对比发现,该模型评价气候因素对沙尘天气影响作用的效果较显著.     

城市水源地突发性水污染事故思考

在介绍水源地突发性水污染事故的概念、类型和包括突发性、不确定性、多样性、扩散性、危害性和艰巨性等基本特点的基础上,从水源地应急监测系统、资料匮乏、后续处置、结构单一和协调机制等方面分析了水源地的安全性,构建了包括应急处理系统、法律法规体系、预警系统、动态监测、联动机制和应急预案等方面的水源地突发性水污染应急对策系统。     

Measuring revealed and emergent vulnerabilities of coastal communities to tsunami in Sri Lanka

This paper presents the important findings of a study undertaken in two selected tsunami-affected coastal cities in Sri Lanka (Batticaloa and Galle) to measure the revealed and emergent vulnerability of coastal communities. International risk studies have failed to demonstrate the high vulnerability of coastal communities to tsunami in Sri Lanka. Therefore, indirect assessment tools to measure pre-event vulnerability have to be complemented by assessment tools that analyse revealed and emergent vulnerability in looking at the aftermath and impact patterns of a real scenario, as well as in examining the dynamics of disaster recovery in which different vulnerabilities can be identified. The paper first presents a conceptual framework for capturing vulnerability within a process-oriented approach linked to sustainable development. Next, it highlights selected indicators and methods to measure revealed and emergent vulnerability at the local level using the examples of Batticaloa and Galle. Finally, it discusses the usefulness and application of vulnerability indicators within the framework of reconstruction.