基于建筑群震害仿真的应急疏散路径规划方法研究∗

地震中沿街建筑的破坏通常会造成邻近道路大面积瓦砾堆积导致道路不畅,对应急救援产生不利影响。传统区域瓦砾堆积分析通常由单体结构分析并推演至区域层面,其过程需要大量数据支持且计算过程繁重。为突破这一瓶颈,使用弹塑性时程分析工具对研究区域内建筑地震损伤情况进行计算,并将精确到每一时刻的建筑动力响应和损伤指标结果进一步用于区域瓦砾堆积仿真计算,其计算速度和精确性可进一步匹配应急救援的时间和精度需求。所采用的震害仿真工具能考虑建筑结构类型差异,并且可充分考虑结构动力特性与地震动破坏力特征。 最后,以龙头山镇建筑群为例,基于区域瓦砾堆积仿真结果,采用 Frank-Wolfe 算法为各受灾点进行疏散路径规划,研究方法可为震后应急疏散提供参考。     

基于CA模型的突发事件下液氨厂区人员疏散模拟研究

液氨厂区公共空间流线复杂,一旦发生突发事件,极易造成拥堵,为缓解疏散出口拥堵现象,应对安全疏散出口进行合理的设计。该文以人员疏散行为及厂区出口结构为研究对象,首先分析了人员在突发事件下的心理及行为特征与厂区安全出口的影响关系;其次基于元胞自动机(Cellular Automaton, CA)利用MATLAB软件构建厂区出口结构人员疏散模型,分别从不同出口位置、不同门宽、门宽在等距分割前后等方面分析人员疏散影响结果;最后通过模拟得出有利于缓解出口位置堵塞的规律与建议。该研究有利于对不合理出口设计加以优化,也可为灾害疏散实践方案提供参考意见。     

面向应急管理的突发事件元数据信息模型构建研究

建立针对不同突发事件统一、全面、共享的应急管理体系是顺势而为,也迫在眉睫。其中,元数据及标准化作为应急管理体系的基础性工作应置于首位。该文从元数据的应用现状出发,通过文献调研法对现有的相关元数据进行总结,以重大突发事件为切入点,对符合要求的经典案例进行分析,确定元数据的属性及定义;最后对多类重大突发事件的属性进行集成,设计元数据信息模型,并简单完成了数据组织工作。通过构建元数据信息模型,一定程度上规范了各类重大突发事件数据记录格式,为基础案例数据形成、应急案例数据库设计及应急监测预警平台的搭建奠定了基础。     

面向多受灾点多出口应急疏散的动态控制流算法研究

针对突发灾害事件发生时大型人群聚集场所的受灾特点,以所有人员全部疏散完毕的时间最小为目标,研究了受灾点有优先顺序和疏散路线及节点有容量限制下的多受灾点多出口应急疏散问题。基于疏散路段流量尽可能充分利用的思想,提出了一种动态控制流算法,该算法将应急疏散问题划分成两个阶段。第一阶段引入饱和流量和实际流量的概念,计算出每个受灾点的最优短路集合及实际流量;第二阶段对各受灾点同时进行动态疏散,在疏散过程中记录每条路段的实时流量,按照受灾点的优先顺序实时地处理流量冲突,使得冲突路段的流量都能够被充分利用,从而得出满意的疏散方案。最后,采用数值算例验证了动态控制流算法的有效性和可行性。     

基于应急资源保障度的应急管理绩效评价模型研究

应急资源供给是否满足应急需求直接决定着应急管理绩效。从应急资源保障度视角设计应急管理绩效评价模型,首先对灾害的应对任务进行分解,确定每项应对任务所需要的应急资源,并以此构建应急管理绩效评价指标体系;其次以应急资源供给对应急需求的满足程度为依据构建应急管理绩效评价准则;最后将序关系分析和模糊集对分析法相结合构建应急管理绩效评价方法。算例表明,基于应急资源保障度的应急管理绩效评价模型能从应急资源需求-供给视角科学评判应急管理绩效水平,既避免因了应急资源供给不足而导致应急失灵,又避免了因应急资源供给过多而导致过度应急,为应急管理绩效评价提供新思路。     

基于循环疏散分配的避难场所布局优化研究——以南京新街口为例

如何在城市高密度地区合理配置避难场所,提高居民避难疏散的效率,已成为城市发展面临的重要问题。基于传统避难场所布局优化研究在避难需求预测、疏散分配方面的不足,提出了基于循环疏散分配的两阶段避难场所布局优化方法。首先基于手机信令数据获取高精度昼夜避难需求。优化模型设计了基于重力模型的循环疏散分配规则,同时考虑避难人群年龄结构的空间差异性,以避难场所建设成本和总疏散距离为目标函数确定最优的避难场所布局方案。第一阶段以避难场所建设成本最小为优化目标,设计遗传算法确定建设成本最小的布局方案。第二阶段以总疏散距离为优化目标,在第一阶段的基础上采用穷举法确定总疏散距离最短的避难场所布局方案。以南京市新街口片区为实证研究案例,验证了基于循环疏散分配的避难场所布局优化方法的可行性和适用性。     

区域性应急物资储备级库间的协同选址模型研究

鉴于我国应急物资的多部门分散管理与分散储备的特点,研究了区域性应急物资储备体系构建中的应急物资储备级库协同选址问题。为了实现应急物资在不同级库间的协同储备管理与分散优化调拨,建立了应急物资储备级库选址的协同优化模型。用启发式算法通过MATLAB编程来实现,并用算例进行了验证。     

基于空间插值与典型滑坡体的滑坡灾害气象预警模型研究

针对以往研究大多仅利用统计方法确定地质灾害预警临界雨量阈值,难以顾及不同滑坡体所具有地层、岩性等条件的不足,利用改进信息量模型构建安徽省滑坡灾害预警分区,通过耦合有效雨量和临界雨量获得全省75个典型滑坡点的临界雨量阈值,对其进行分区空间插值,并据此构建安徽省滑坡灾害气象预警模型。研究结果表明,该模型比现有预警模型的预警级别更准确,空间精度更高,克服了现有模型预警级别偏低,预报范围较宽泛的不足。     

基于动态空间面板模型的旱涝灾害对粮食市场影响仿真研究

采用动态空间面板模型研究了旱涝灾害对粮食市场的冲击,分析了冲击的空间溢出和乘数效应。采用蒙特卡罗和分块Bootstrap技术模拟了Gamma、Rayleigh等分布假设下的旱涝灾害对各地区粮食市场的影响。研究表明:1粮食市场受到货币供给等经济因素和旱涝灾害的显著影响,旱涝灾害对粮食市场的影响强度弱于经济因素的影响;2旱涝灾害对粮食市场的冲击存在明显的空间溢出和反馈,从而一个地区旱涝灾害的冲击会扩散到距离更远的市场;3各影响因素空间溢出和反馈具有较强的区域特征,按照该特征可将中国粮食市场划分为5个区域性市场;4未来受到旱涝灾害的影响,各地区粮食价格指数波动幅度多位于2~8区间内,涨幅约为1%~3%;5未来东北和中部主产区的粮食市场受旱涝灾害的影响较大,而非主产区的粮食市场受到旱涝灾害的影响较小。     

有限运力条件下的地震救灾物资调度模型及方法

救灾物资的调度是地震救灾工作中的一个重要环节。如何将地震救灾物资以时间最短、安全性最高及经济性最好的方式运送到物资需求点是救灾物资调度的关键。本文从时效性、安全性及经济性方面考虑了地震救灾物资的调度问题。建立了运力不足的条件下,时间最短、出救点数目最少、安全性最高的地震救灾物资调度数学优化模型;将问题转化为不受运力约束的情况,求解出可行方案的集合,再利用模糊规划对每个可行方案求最优解;通过比较最优解,求出"时间最短,出救点数目最少,安全性最高"的方案。最后,通过一个仿真算例阐述了本文方法的使用。     

基于中美10所高校的应急管理核心知识体系的解释结构模型研究

应急管理涉及多学科、多领域,明确其核心知识体系可以为应急管理相关学科融合和发展提供基础。本文收集了中美两国10所高校15个本科专业225门专业课程,构建解释结构模型进行研究。结果显示：应急管理核心知识体系包括8大类：应急类、防灾减灾类、公共服务和社会管理类、安全生产类、国家安全类、法律类、公共卫生类和综合类。这8大类又分为18个小类,应急类包括为理论、技术方法和应用;防灾减灾类包括理论、过程和单灾种防范;公共服务和社会管理类包括理论与应用;安全生产类包括安全、健康和环境;国家安全类包括国土安全、恐怖主义和国际关系;公共卫生类包括心理和医疗救助;而法律类重在应急相关法律,综合类则表现为多个领域相结合。该体系的构建可以为应急管理相关学科研究提供知识基础,促进各学科领域在应急研究方面融合发展。     

大数据背景下基于微分博弈模型的灾害适应性能力提升研究

在大数据信息时代背景下,通过分析灾害治理的新特征和灾害适应性能力水平的评估因素,建立政企合作治灾的两种微分博弈模型,提出了测度灾害适应性能力水平的微分方程,进一步求解出两种博弈模式下,政企合作的整体最优收益值轨迹和长期中灾害适应性能力水平随时间变化的轨迹。结果表明,Stackelberg模式下的灾害适应性能力水平和整体收益水平低于协同合作模式下的水平。通过关键参数灵敏度分析,探讨灾害适应性能力水平的提升策略,在同一种模式下,降低政企对大数据技术的应用成本,增强灾害适应对经济活动的正向影响,均能提升灾害适应性能力水平。     

软土等向固结与K_0固结条件下的三轴试验研究

对某软土重塑样分别进行等向固结和K0固结条件下的三轴试验,研究了不同固结条件、不同围压下软土的强度和应力应变特性,并对试验结果进行了分析和对比。结果表明:低围压下,等向固结三轴压缩试验和K0固结三轴压缩试验土样破坏时的主应力差差别不大,随着围压增大,K0固结条件下试验土体的主应力差要明显大于等向固结条件下的试验土体;与等向固结相比,K0固结条件下的土体粘聚力c值减小,而内摩擦角增大;土体呈现剪缩特性。运用等向固结三轴压缩试验确定的邓肯模型参数模拟K0固结条件下土体的试验曲线,吻合较好,初步验证了邓肯模型参数对K0固结土体的适用性。     

基于滑坡体构型特征和激光点云的灾害规模判定方法研究

地震通常引发山体滑坡造成公路阻断。为精准判定堆积在路面的滑坡体规模,提出基于滑坡体构型特征和激光点云的灾害规模判定方法。首先,分析滑坡体表面和空间特征,总结灾害规模判定方法的约束条件;其次,基于灾害规模判定方法的约束条件,采用Delaunay三角网格将灾害表面剖分并投影至路面形成最小独立单元;最后,建立不同最小独立单元体获取灾害的激光点云积求解模型,最小独立单元根据其特点选择对应模型求解体积并累加。建立理论点云模型和ISPRS点云模型验证所提出方法的正确性与准确性,分析其优缺点。验证结果表明,该方法能够正确解析理论点云模型规模,接近其理论值,误差在0.7%以内;同时,该方法也能准确解析ISPRS点云模型规模,与Compute 2.5D Volume模块的处理结果对比分析,其相对误差在0.7%以内,满足大多工况条件下的灾害规模求解。