考虑震后道路抢修的多目标应急调度模型∗

为保证救援物资及时、合理地配送至受灾区，将道路抢修情况纳入应急调度优化问题中，引出可变路网结构的概念，基于此情形，考虑受损路段抢修及抢修时间，对车辆运输时间进行修正；以平均车辆运输时间和系统物资未满足度最小化为目标，建立基于灾害抢修的应急调度优化模型；结合改进的最短路Dijkstra算法，设计第二代非支配排序遗传算法（NSGA?II）进行求解。最后以“九寨沟地震”作为算例，与传统模型方案进行比较，验证模型和算法的有效性，为决策者制定应急调度方案和实施提供依据和支持。     

城市震后救灾系统救灾决策研究

论述了震后救灾系统模型及评估方法，采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟和最优化技术理论，建立了城市震后救灾、救护、运输网络系统的可靠性分析方法和以失效概率为控制参数的最佳路径优化方法，并以某城市网络系统为例通过分析研究，给出了震后救灾决策方法。     

考虑灾民心理的应急设施选址配送问题研究

为提高应急救援效率,结合震后灾民对应急物资的需求的特征,及包含中转设施的应急物资两级调配的特点,提出了一种满意度函数来衡量灾民心理。以灾民感知的满意度最大和系统总成本最小为目标,并结合两级配送网路中应急配送中心的选址问题,建立考虑多物资、多级配送、多模式运输的应急物资配送方案优化模型。利用基于实数编码的遗传算法对模型进行求解,并以汶川地震中的有关数据为例,验证了模型和算法的有效性和可行性。     

依据自然灾害风险区划的应急救援物资储备数量管理——以北京风雹灾为例

自然灾害发生时,应急救援行动是拯救生命、减少损失的重要手段之一,而应急救援物资储备管理是决定应急救援行动成败与否的关键环节。该文以北京市为研究区域,依据防灾、减灾、救灾的基本需求和根本目标,构建区域自然灾害风险评估模型,确定区域自然灾害综合风险值和风险区划图;以北京市风雹灾为例,提出区域自然灾害应急救援物资储备管理的数理模型和集成优化策略。从理论上,为区域自然灾害应急救援物资储备管理决策提供建议。     

地震应急期的分期

地震应急期一般为10天左右.10天以后,灾区将转入恢复重建期.在这10天里,每天的应急工作是有所侧重的.应急工作的先后次序,完全根据救灾现场的需求安排.建议将地震应急期划分为特急期、突急期和紧急期.特急期:震后24 h,其主要任务是救人.突急期:震后2～3 d,其主要任务是治伤.紧急期:震后4～10 d,其主要任务是安置灾民生活.     

地震损失经济学评估模型灾损参数的统计研究

地震应急管理有助于震后救灾工作的顺利进行。传统的灾损评估需要有关人员进入现场根据地震破坏情况进行评估,这会影响评估的时效性。通过对地震灾损参数进行统计学研究,利用现有的研究成果,以统计指数、数据包络分析为理论基础,将现有的基于不同房屋结构类型、不同破坏等级的震害矩阵进行降维,确定了灾损参数,并以青海玉树地震为例,运用灾损参数实现了灾损的快速评估。     

地震应急救灾效能研究

地震应急救灾效能是不同救援队震后救灾效果的最直接反映,救援队伍到达灾区的时间长短是影响救灾效能的最直接因素。该文首先分析了地震救援中被埋压人员的存活率问题,并将震后的救援力量分为三组:当地民众自救互救能力,当地及灾区周边的军队、武警、消防官兵的救援能力和地震专业救援队的救援能力,探讨了这三组救援队在地震救援过程中的救灾效能,及地震灾区的气温对救灾效能的影响。     

基于情景分析的地震人员死亡快速评估

震后人员死亡快速评估对地震应急响应启动十分重要。基于震级、烈度和发震时间三个影响地震人员死亡的主要因素,构建三级地震应急基础情景;考虑地震人员死亡评估过程的不确定性,以我国1970-2015年183次破坏性地震为样本,运用信息扩散理论估算各地震应急基础情景下人员死亡率期望值及死亡率区间概率值,基于地震烈度分布图与人口密度数据评估受灾人口,进而建立基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型;在此基础之上,利用该模型对近几年发生的地震进行死亡人数及区间评估,验证模型的精度,并选取两个较为典型的模型进行精度对比,结果表明基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型精度更高,且死亡人数区间评估形式使模型适用性更强,能够为震后应急响应启动提供理论依据。     

地震紧急救援区域优先度判定模型研究

震后如何快速获取灾情,判定救灾重点区域,部署救援力量是减少人员伤亡的重要途径。根据历史地震应急处置案例,列举了地震紧急救援区域优先度判定应当考虑的主要指标,设计调查问卷,采用德尔菲法筛选了主要影响因子及其权重系数,构建了地震紧急救援区域优先度判定模型。以汶川8.0级地震为例对模型进行了验证分析,模拟计算结果表明,紧急救援优先区域与实际救援重点区域吻合,验证了模型可靠性和实用性,为地震应急救援力量的调配提供了一定理论依据和技术支撑。     

多情景震后城市应急医疗救援网络结构特征研究

城市应急医疗服务设施系统在震时发挥重要的医疗救援作用,是驱动城市防灾韧性的重要因素。为了保障强震后的城市应急医疗救援,强化网络关键节点、优化网络空间布局。基于建筑物、应急医疗设施和道路网络等城市系统的模拟仿真,构建不同地震灾害强度下城市应急医疗救援的供需场景。该文采用复杂网络技术构建城市应急医疗救援网络模型,分析多情景震后网络社团结构与特征参数。以某城市应急医疗服务设施系统为例进行实例分析,表征多情景地震灾害对应急医疗救援网络结构的具体影响,为优化城市应急医疗救援网络的结构鲁棒性和网络抗毁性提供决策支撑。     

基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法研究

传统震后紧急救灾路径更新方法信息实时更新能力弱,寻优能力不强,因此该文提出一种基于互联网的震后紧急救灾路径实时更新方法。采用互联网技术设计由模型、视图、模板构成的紧急救灾信息采集系统,系统通过数据层、业务层和表现层采集与实时更新紧急救灾信息。采用改进蚁群算法,将不断更新的紧急救灾信息作为信息素,通过终止条件变更、待访问点的选择概率分布、出现封闭点时的路径选择以及改进算法寻优性四个过程,实现震后人员救援以及物资输送的紧急救灾路径实时更新与路径寻优。     

并行化快速评估算法初步研究

本文针对传统应急评估软件计算速度偏慢、评估时间过长的问题,利用GPU加速计算技术,开展应急快速评估算法的并行化研究。在分析串行评估算法性能瓶颈的基础上,运用计算任务并行化和数据处理并行化的方法,提出了基于CPU-GPU混合架构的并行化评估模型,给出了分区和分层的数据并行处理方案。与传统的串行评估模型相比,并行评估模型可以充分发挥当前主流计算机的计算能力,计算速度更快,数据处理能力更强,更适合震后应急救援工作的实际需求。该模型经软件优化后,可大大缩短震后快速评估所需的时间,为震后早期决策提供更为及时有效的支持。     

多约束多目标的灾害避难所选址优化研究——以海南省文昌市为例

地震灾害避难所优化选址是灾害管理的一个重要内容,也是个难点。以最小化总疏散距离和最小化避难所总面积为目标,同时在满足距离约束和容量约束的条件下,建立地震灾害避难所选址多目标模型,采用改进的粒子群算法对模型进行解算,并以海南省文昌市为例进行实证分析。结果表明:距离约束在多目标模型的空间分配结果中起主导作用,容量约束则会显著影响多目标模型及其算法在高维复杂问题中的空间搜索能力和解的质量。优化结果可为灾害避难所区位的确定及疏散方案的制定提供科学依据,为震后应急疏散提供决策支持。     

震后多品种应急物资多级配送中的选址-路径模型

地震发生后的应急物资配送是地震救援工作开展的关键。震后应急物资配送往往需要建立多级应急物流中心和规划物流中心间的配送路径,而且应急物资的需求具有多样性。基于这些特点,以总运输成本最小为目标,考虑应急物流中心的容量限制以及应急物资配送的多级性和多样性,建立了震后多品种应急物资多级配送选址-路径问题的混合整数规划模型。该模型选择由供应点、物资集散地、配送中心和需求点构成的多级配送网络,将帐篷、食物和药物作为应急救援物资。最后,采用一个汶川地震中物资配送的实例验证了模型的有效性和可行性。     

大中城市震害预测与辅助决策的空间分析

利用GIS的空间分析功能，对大中城市防震减灾示范研究成果进行了空间区划分析，给出了城市高危害街区的计算方法和结果，同时给出了各种结构类型房屋破坏面积、人员伤亡和无家可归人口数在各个街区的空间分布结果，以及基于此空间分布结果的医疗救护、人员疏散和物资供应等辅助决策分析。该分析的主要意义在于能充分了解大中城市潜在震害的空间分布，为震前采取相应预防措施和震后开展应急救灾工作提供了方便。     

基于人类动力学的地震压埋人员先验在室率研究

破坏性地震发生后,科学、有效地评估地震压埋人员压埋情况,是有序地开展应急救援工作的基础。人员在室率作为压埋率评估模型的主要参数之一,目前主要以作息时间区为基础以省或市为基础单元进行计算,这难以体现基础单元之下的不同市或县人员在室率之间的差异性。为解决这一问题,采用人类动力学相关原理,运用极大似然法估算人员在室率,进而形成基于人类动力学的地震压埋人员压埋率预估模型。最后以汶川8.0级地震部分受灾学校为例,进行压埋率实际评估和模型误差分析。研究表明:提出的微观在室率能更准确地反映人员在室情况具有更好的适用性;在实际评估中模型精度达到±0.13,表明模型能达到较好的预估效果,能为震后应急救援工作提供一定的参考。     

大型体育赛事在突发性地震灾害中的应对措施建模

传统震后应急指挥系统应对大型体育赛事突发性地震灾害,未考虑到地震后接受能力不足时,如何解决伤员救助问题,且救援规划时间较长。所以该文提出新的大型体育赛事突发性地震灾害应对措施模型。设计震后任务优先权与时间约束来构建大型体育赛事突发地震灾害时限应急救援指派模型,为灾害地点指派救援队伍;考虑异地疏散的情况,设计GIS技术构建地震应急异地疏散接受能力判断模型,采用模型接口实现模型数据输入、分析与输出,集成地震应急异地疏散接受能力判断模型与GIS技术获取有效的震后地理空间数据,对大型体育赛事现场震后应急异地疏散接受能力做出判断。实验结果表明,所设计模型可有效指派大型体育赛事灾害现场应急救援队伍,应急异地疏散接受能力判断用时均值约为120 s,为大型体育赛事震后救援节约时间。     

社会化救灾人员虚拟配置研究

救灾物资的配置对防灾减灾工作具有重要意义,并获得广泛关注,但救灾人员的配置研究还未引起足够的重视。在回顾相关文献的基础上,界定了角色和社会化救灾人员的内涵,以此为基础,构建了社会化救灾人员虚拟配置的概念模型,并采用复杂任务模型模拟运行社会化救灾人员虚拟配置的运行。以某城市某次暴雨灾害为例,仿真了社会化救灾人员虚拟配置模型的运行过程。研究表明:以角色理论为基础的救灾人员虚拟配置,扩大了救灾人才数量,提升了人才使用效能,降低了储备成本,实现了救灾人才的角色聚集效应。     

小城镇应急物资储备库等级优化配置模型与实证——以北京市房山区为例

"小城镇,大战略"背景下,加强小城镇应急管理成为一项具有重大挑战性的研究课题。针对我国小城镇应急设施选址定量分析文献较少的现实,结合小城镇应急物资储备库管理与物资调度实际,对等级设施选址理论中的最大覆盖模型加以改进,构建了考虑覆盖半径内需求满意差异性,具有单流、嵌套性、同调性特征的小城镇应急物资储备库等级选址模型,并利用蚁群算法进行求解。以北京房山区为例进行实证,以整体应急服务满意度最大为目标,实现了房山区8个区级应急物资储备库、25个乡镇级应急物资储备库的等级优化配置,并绘出配置图,给出房山区应急物资储备库优化配置的相关建议,为我国小城镇应急管理工作的科学化提供一定的决策依据。     

基于功能需求导向的城市综合体震后修复路径优化方法研究∗

城市综合体内部功能繁多,强震作用下综合体结构功能失效会影响城市区域功能的正常运转。建筑震后修复期望综合体内部重要功能优先、快速恢复并投入使用,合理规划其震后修复路径是满足此类结构功能需求的关键。既有研究中建筑震后多采取自下而上的修复路径,未考虑震后功能需求。基于此,提出了一种基于功能需求导向的城市综合体震后修复路径优化方法。考虑综合体具有的多功能特性及不同功能区内构件间的功能相关性特点,建立了基于故障树的功能损失分析模型,并以此为基础结合建筑功能区划分功能修复单元;以各功能的期望修复时间作为功能需求目标,对比功能修复单元的实际修复时间,提出功能需求目标完成率指标;在此基础上建立震后修复路径优化模型,结合遗传算法,形成了综合体震后修复路径优化方法。对某城市综合体开展震后修复路径优化,结果表明：所提方法可高效完成功能需求目标,使重要功能震后快速恢复并投入使用。