海底管道泄漏风险演化复杂网络分析北大核心CSCD

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

山区公路暴雨-洪水灾害链贝叶斯网络建模推理

为提供山区公路暴雨-洪水灾害的防灾减灾工作依据,利用贝叶斯网络,研究不同情形下灾害链中公路构筑物的破损情况。山区公路暴雨-洪水灾害的演化过程具有链式规律,将其划分为暴雨灾害链和公路构筑物破坏链;以贝叶斯复杂网络理论为基础,结合重庆市、湖南省山区公路暴雨-洪水灾害历史灾情数据,分析公路各构筑物间相互影响方式,构建山区公路暴雨-洪水灾害链贝叶斯网络推理模型,并以湖南省绥宁县2015年6月18日省道S221武阳镇至李熙桥镇路段灾害为例进行模型验证。结果表明:利用贝叶斯网络工具箱,通过网络架构搭建、节点参数设定、联合树推理引擎调用等过程,可实现不同证据组合下贝叶斯网络推理预测;实例的模型预测结果与灾害实际情况吻合较好,证实了山区公路暴雨-洪水灾害链贝叶斯网络模型预测的可行性。     

终端区飞行冲突事件情景演变网络构建研究

为了控制终端区飞行冲突的风险,基于复杂网络,将飞行冲突的情景演变过程转化为复杂网络进行分析计算.分析侧向交叉跑道机场的主要安全风险,构建包含527个节点与2644条边的终端区飞行冲突情景演化复杂网络模型;采用无权有向网络中的节点度、度中心性、介数中心性、聚类系数等进行风险分析;采用Dijkstra算法,确定影响飞行冲突...     

疫情影响下国际体育赛事外溢风险情景推演分析

为提高新冠肺炎(COVID-19)疫情背景下国际体育赛事风险防控能力,梳理疫情发生以来23场国际体育赛事的案例数据,构建以新冠肺炎疫情为风险源的演化网络模型;基于复杂网络理论的出入度、子网节点数、最短路径和平均路径对演化网络模型开展风险分析,找出关键风险事件节点,提出预防措施;通过分析风险链的成灾机制与类型,进一步找出关键风险链,提出断链减灾的对策建议。结果表明：举办地疫情严峻和病毒传播风险上升是演化网络的关键节点;政治关系-舆论循环链破坏性最大,需要推进舆情监测体系建设,加强赛事正面宣传力度。     

基于事故案例的Natech事件演化模式及风险分析*

为探究非巨灾型Natech事件演化模式并降低发生风险,基于164个事故案例,归纳出6种典型演化路径,构建非巨灾型Natech事件演化模式分析框架,并基于突发事件关联网络,分析影响Natech事件风险的水平关键节点及潜在发生路径。结果表明:暴雨灾害是对全局影响力最强的节点,与人为异动的协同作用最显著;电力事故Natech链路径较长;水污染事故是较容易被自然灾害或首发事故触发的事件。     

城市轨道交通系统灾害链网络模型构建与评价

为定量描述城市轨道交通灾害事件间的传播关系,帮助决策者在发生灾害事件时作出更加科学的判断,采用危险与可操作性分析(HAZOP)法,提出城轨系统灾害事件集的提取方法;基于城轨事故历史数据,通过共现矩阵的构造和Jaccard指数的计算,构建灾害链有向网络模型;然后,针对给出的灾害链网络,结合复杂网络统计指标,定量评价其节点和边的重要程度。利用历史事故数据,验证模型和评价方法。结果表明:所建灾害链网络模型能客观反映灾害事件间的传播关系;网络的边和节点的重要度评价结果与实际情况相符。     

基于复杂网络的燃气管线破裂灾害链风险分析*

为提高燃气管线突发事件应急处置决策水平和应急响应能力及效率,采用复杂网络理论和灾害链演化机理对燃气管线破裂灾害事件影响进行耦合分析,构建燃气管线破裂灾害链网络和风险评估模型,并计算得出燃气管线破裂灾害链风险度。为更准确地表达无传播路径的灾害事件之间的关系,将灾害网络中所有最短路径长度的最大值作为其最短路径长度,计算表明这种算法更符合灾害传播实际情况。结果表明:通过燃气管线破裂灾害链风险分析,能够为燃气管线灾害风险控制措施和方案制定提供参考,有利于提高燃气管线破裂灾害事件的应急处置能力和决策水平。     

城镇-森林交界域火灾灾害链网络模型构建及风险分析

为确定城镇—森林交界域火灾灾害演化关系及风险特征,预防灾害事件发生,从157个火灾案例中提取43个典型灾害事件,运用灾害链和复杂网络理论,构建城镇-森林交界域火灾灾害链演化模型。使用Python工具对灾害链网络中关键节点、关键边和最短路径分析。结果表明:化工厂爆炸、加油加气站爆炸、城镇火灾、污染水质、污染空气及城市生命线损毁是关键节点,山洪—道路损毁、河流泥沙淤积—山洪、堤坝决堤—山洪、堰塞湖—山洪、森林火灾—城镇火灾是关键边。研究结果可为城镇-森林交界域火灾的防控、断链减灾提供科学依据,具有较高的现实意义。     

基于STPA方法的航空事故网络关键节点分析

使用STPA方法对48起航空安全事故展开分析,提取事故链,构成航空事故网络。基于复杂网络理论,对航空事故网络进行转化,构建有向加权网络,并对节点在网络信息传播中的重要度展开分析,识别网络运行中重要度较高的点。为充分筛选航空事故网络中的节点,遏制事故信息在网络中的流转,基于节点强度信息改进了聚类算法,并计算了网络节点的聚类系数。提取事故网络中聚集性较高的点,对其施加安全约束措施,从而提高系统运行的整体安全水平。结果表明,“进行了错误的控制行为”是事故网络中聚类性最为突出的节点,具有较高的防控价值。改进的聚类算法能够更为充分地利用网络信息,突显事故网络中的关键性节点,从而实现节省安全投入、提升安全效益的目的。     

我国堰塞湖致因分析及灾害链构建研究*

为揭示我国堰塞湖形成机理,基于堰塞湖实际案例,依据灾害链式演变规律,构建我国堰塞湖灾害链模型;以灾害链模型中各因素为节点,各因素间作用关系为边,构建我国堰塞湖灾害链演化网络模型,利用Gephi软件实现灾害链演化网络可视化和拓扑参数计算,最终确定堰塞湖防治关键因素。结果表明:持续降雨作用于山地地貌,导致山体滑坡,该类堰塞湖致因在我国较为普遍,通过加大特定地区雨量与地质环境监测力度,可有效提高我国自然灾害防治水平。     

考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型

为解决地震-暴雨典型复合灾害情景下避难疏散的不确定性，开展避难疏散风险评估研究。首先，基于我国避难疏散体系规划特征，提出地震暴雨复合灾害下城市避难疏散风险控制目标；其次，考虑避难疏散时间的不确定性，结合地震-暴雨复合灾害避难疏散特点，建立地震-暴雨复合灾害下城市道路通行能力快速评估模型；然后，考虑不同避难需求点风险接受程度的不确定性，提出基于城市规划用地特征的可接受风险水平系数；最后，考虑以上避难疏散过程的不确定性特征，采用优化算法计算最大覆盖应急设施选址决策模型，构建基于地震-暴雨复合灾害避难疏散风险评估模型，并以某北方城市防灾疏散责任区为实证对象，探讨多风险控制目标与多规划方案组合下的风险情况，提出该防灾疏散责任区的最小疏散风险避难场所规划方案。结果表明：该模型能更为实际地评估地震-暴雨复合灾害情景下避难疏散风险，实现不确定因素的量化分析，达到风险评估和空间规划的有效衔接。     

基于置信规则的村镇应急避难场所暴雨灾害链风险诊断*

为解决村镇应急避难场所面临暴雨灾害时的风险问题,基于故障树和置信规则库推理方法,提出暴雨灾害链和村镇应急避难场所功能破坏链相结合的场所避难功能失效风险诊断模型。根据事故致因理论推理灾害节点变量,通过故障树描述灾害链,运用关联规则从历史灾害数据中挖掘规则,建立置信规则库系统,构建村镇应急避难场所功能失效风险诊断模型,并以四川省某寄宿制学校为例进行模型验证。研究结果表明:该模型可实现不同证据组合下村镇应急避难场所功能失效风险的诊断推理;实例的模型诊断结果与实际情况吻合,证实该模型能够科学地诊断村镇应急避难场所面临暴雨等恶劣自然条件时存在的风险,可为村镇应急避难场所规划设计和应急管理提供理论支撑。     

轨道交通枢纽灾害风险等级评估方法研究

轨道交通枢纽灾害发生具有随机性和复杂性特征。为了评价轨道交通枢纽灾害风险,对轨道交通枢纽运营灾害的进行了调研,应用事故树法对轨道交通枢纽进行了灾害识别;基于物元理论,分析了灾害事件影响后果并协同考虑灾害事件的发生概率,建立轨道交通枢纽灾害风险等级划分标准,确定致灾因子的风险等级;采用层次分析法确定致灾因子权重系数,运用加权平均的原则确定典型灾害风险等级,并应用灾害链理论对灾害风险等级进行修正。最后以实例分析的方式证明该评价方法的可行性和客观性。     

基于复杂网络的民航跑道侵入事件分析

为了明晰跑道侵入事件致因之间的关系及其发生演变规律,收集整理了国内2011—2021年的跑道侵入事件案例,通过对案例进行解析,建立了跑道侵入事件致因网络模型,随后对该网络划分社团;利用复杂网络的各指标分析致因网络的结构特征,并找寻需要防控的关键致因;采用相继故障中的负载-容量模型,构建跑道侵入事件致因关联网络模型,挖掘出事故致因最可能形成的致因链。结果表明：网络的直径为5,平均路径长度为2.231,平均聚类系数为0.303;得到培训和经验不足A₁₂、注意力分配不当A₆等9项关键致因;挖掘出109条致因链且由注意力分配不当A₆引发的跑道侵入事件占比较大。可见,该网络具有较高的聚类系数和较短的传播距离;负载-容量模型可对关键致因进行客观分析,避免了只依靠事件数量判断关键致因的偶然性。     

基于复杂网络的燃气管道事故风险演化研究

为研究燃气管道事故各风险因素之间的复杂性,首先收集156份燃气管道事故案例,基于“4M理论”,从人的因素、设备设施因素、环境因素、管理因素4个方面确定了30个风险因素;运用Gephi软件构建燃气管道事故风险演化网络,并分析网络节点的度、平均路径长度、聚类系数和PR值,确定关键节点并对燃气管道安全管理提出建议。结果表明：应急处置不当、误操作、违章操作、管道腐蚀以及监督管理不足是导致燃气管道事故发生的关键风险因素,应控制这些关键风险因素,切断风险演化路径,防止燃气管道事故发生。     

城市轨道交通运行风险演化网络动态仿真研究

为探究轨道交通事故中的重要风险类别，从风险演化角度出发，根据172起轨道交通运行事故，梳理出354条风险演化链，总结出35个风险因子，在此基础上基于复杂网络分析方法构建城市轨道交通运行静态风险演化网络。根据网络拓扑特征识别网络中高影响力的风险节点，并利用蓄意攻击失效的原理从单个节点失效与节点连续失效角度进行动态仿真，以探究风险对整个网络的影响程度。结果表明：静态风险演化网络属于复杂网络；列车脱轨、列车停运/延误、列车其他设施故障、暴力恐怖袭击事件、滞留、火灾和人员伤亡在网络中具备较高地位，属于轨道交通运行静态风险网络的中心节点；列车停运/延误、制动故障、列车其他设施故障和火灾节点的失效对轨道交通运行具有突出影响，当制动故障、列车其他设施故障均失效后，即连续失效节点数为2时，风险网络的网络连通度出现拐点。研究确定了影响轨道交通运行的关键风险，分析结果可为城市轨道交通运行安全管理及事故演化控制提供参考依据。     

基于复杂网络的高校化学化工实验室事故演化分析方法研究

为有效防控高校实验室重大事故，提出基于复杂网络的高校实验室事故演化分析方法。根据高校实验室历史事故案例，识别高校实验室事故过程节点因素，梳理各因素之间的时序因果逻辑关系，构建高校实验室事故演化复杂网络模型，基于网络节点的出入度分析实验室事故节点的相互影响关系和聚类特性，确定高校实验室事故的关键节点。在此基础上，构建高校实验室事故演化的带权有向网络，采用Dijkstra算法评估从初始诱发事件出发到结果事件的高校实验室事故最短路径。结果表明，基于复杂网络的模型可以有效实现高校化学化工实验室事故演化关键节点和最短路径分析；实验操作者的侥幸心理、监控失效、反应失控、人员未经相应培训、易燃易爆品是引发实验室事故的重要因素；得到从初始事件至最终后果事件的9条最短路径，可为高校实验室重大事故防控提供有效支撑。     

基于贝叶斯网络的地铁暴雨内涝风险预警模型及协同响应机制研究

为提升暴雨灾害发生后的风险预警能力,有效化解地铁内涝重大风险,建立基于贝叶斯网络的风险预警模型,分析提出协同预警响应需求。以暴雨导致城市地铁内涝事故为例,建立综合考虑暴雨及预警、地铁站系统结构、客流量、应急措施、事故后果的基于贝叶斯网络的风险预警模型,分析预警信息对事故后果的影响,进而提出风险预警协同响应机制建设需求。研究结果表明：风险预警对提升地铁暴雨内涝事故应急处置的及时性、精准性和协同性具有显著影响,能够有效减小事故后果。研究结果可为建立重大灾害风险预警方法和机制提供参考。     

商业综合体灾害链风险评估研究

为了对商业综合体灾害链进行风险研究,基于链式风险评估模型的建模方法,构建商业综合体灾害链风险评估模型,并应用复杂网络结构对商业综合体灾害链的演化过程进行表征,综合灾害事件的致灾率、灾害损失程度、灾害链的脆弱度3个指标得到每条灾害链的风险度量值,最后以泸州摩尔玛商场爆炸事件为实例进行评估,辨识出每条灾害链的风险值。研究结果表明:该模型与实际情况具有较高的吻合性,为商业综合体次生或衍生灾害的防控提供了可靠的理论依据。