考虑洪涝灾害风险的城市应急避难场所选址研究*

为解决洪涝灾害下城市应急避难场所选址优化问题,将洪涝灾害风险评估与选址模型相结合。首先,运用灰色模糊综合评价法对洪涝灾害风险进行评价,得到洪涝灾害风险综合指数。然后,将综合指数归一化处理后作为权重引入疏散距离最小化和覆盖人口最大化的目标函数,结合最小化避难所数量,以最大服务范围、容量作为约束,构建引入洪涝灾害综合风险权重的多目标应急避难场所选址优化模型,并采用遗传算法对模型进行求解。最后,以武汉市作为实证研究对象验证模型的科学性和有效性。研究结果表明:在考虑洪涝灾害风险的情况下,应急避难场所选址方案可在接近最优解的情况下达到最优。研究结果可为城市防洪应急避难场所布局优化提供参考。     

基于VEGA和DCGA的化工园区布局优化研究

化工园区布局优化是一个复杂的多目标优化问题,建立了以事故风险和经济收益为两个优化指标的化工园区布局优化模型,以潜在死亡人数(PLL)表征事故风险,以销售收入表征经济收益;从算法的正确性、有效性及其搜索性能上提出了三条化工园区布局优化算法性能的评价准则;基于向量评价遗传算法(VEGA)和基于确定性拥挤机制的小生境遗传算法(DCGA)分别对化工园区布局优化进行研究,并对比分析了优化计算结果,得出:建立的化工园区双目标布局优化模型和提出的优化方法是可行的,计算所得的Pareto最优解对化工园区布局具有较好的参考价值;VEGA算法仅能满足部分准则要求,而DCGA算法能同时满足三条评价准则要求,可知DCGA算法适用于化工园区布局优化。     

多出口条件下应急疏散路径优化模型

为减少拥堵发生概率,考虑多出口条件下疏散人群路径选择特点,建立应急疏散路径优化模型。首先以疏散通道布置方位为基础,建立疏散网络,确定可行疏散路径集合,考虑人群流量与排队时间动态关系,计算人群雍滞时间,表征路径当量长度,迭代可行路径集合;然后以疏散总时间最短为目标,修正Dijkstra算法目标函数,全局搜索时间最优路径,分配疏散方案;最后通过某多出口疏散案例,对比传统最短路径和优化最短时间疏散方案疏散总时间,验证模型的有效性。结果表明:优化后的疏散方案排队总时间与疏散总时间均小于传统疏散模型,疏散出口利用率更高,人流分布更为均匀,疏散路径重叠概率较小,有效提升了疏散效率。     

软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究

为了综合评价软土地层地铁盾构施工风险,结合软土地层土质特点,选取地质复杂情况、地下水状况、最小覆土厚度、最小曲率半径、掘进长度、与临近周边环境距离和施工管理水平7个风险影响因素作为评价指标,采用简单关联函数法计算得到各评价指标的权重,避免了主观因素的干扰,运用可拓学理论建立了风险可拓评估模型,并将该模型应用于宁波轨道交通工程2号线栎社机场站-栎社新村站盾构区间的风险评估,得到该区间盾构施工风险等级为中度风险,评估结果较好地反映了工程的实际情况。     

基于改进VRP模型的危险品配送路径优化及其求解研究

危险品道路运输高风险性,一直受到人们的广泛关注。危险品道路运输路径优化的研究,对于降低运输风险具有十分重要的意义。本文针对危险品运输配送过程中的路径优化问题,提出综合考虑道路运输的风险和费用两方面指标改进VRP模型路径优化目标,并设计遗传算法对改进模型进行了求解。最后通过实例进行了验证。结果表明：用遗传算法对改进VRP模型的求解结果与实际分析结果相符。因此,改进VRP模型及其遗传算法求解设计可以应用于危险品运输的路径优化分析。     

改进系统布置设计的山岭隧道施工场地安全布局

为提高山岭隧道施工场地安全布局水平，以牛栾村隧道施工场地为例，提出一种改进的系统布置设计(SLP)法，布设混凝土拌合站、机械库房、水泥库等13个单元场地，将该方法与贝叶斯网络模型结合，通过对比建筑施工场地布置影响因素，确定山岭隧道施工场地布置的重要因素权重和布设单位间的综合相互关系，形成2种场地布置优化方案，并通过建立数学模型，以安全水平强度、材料流动强度和运输时间为目标函数，结合因素加权法对比优化方案与原方案，确定相对最优场地布置方案。结果表明：改进SLP法得出的最优场地布局方案相比于原方案，改动区域较小，且在安全水平强度、材料流动强度和运输时间上提高12.30%。该方法有助于提高山岭隧道施工效率，增强施工场地安全水平。     

石化港区油品管道安全风险评估技术研究

为了合理、精确地评估石化港区油品管道安全风险,结合港区油品管道的现实情况,提出了管道风险评估指标体系,并分别构建了港区油品管道安全风险BP神经网络评估模型和支持向量机评估模型。通过选取两类模型不同关键要素分别试算,达到了优化风险评估模型关键要素、提高评估精度的目的。在案例研究中,通过模型计算,找到了预测误差最小的模型,其累积相对误差仅为0. 76%,可以用来预测港区油品管道安全风险。     

基于最大熵原理的城市防洪标准方案优选智能评价模型

影响城市防洪标准的因素众多,为处理统计数据的模糊性和随机性,根据城市防洪标准的政治效果、社会效果、经济效果、环境生态效果综合最优原则,基于统计数据的变异性,根据主观性最小、最合乎自然、偏差最小的最大熵原理和使各方案对各分类级别的加权广义距离平方和最小的模糊理论建立目标函数,然后用加速遗传算法解此目标函数,得各指标权重,进而计算出各城市防洪标准方案的相对贴近度,从而建立方案优选智能评价模型,对城市防洪标准方案进行优选.应用结果表明,方案3(500年一遇的城市防洪标准)既能降低防洪费用,又能达到较好的防洪效益.此模型的评价结果与其他方法虽有差异,但经过具体分析,智能评价方法所得结果是合理、客观的.     

基于ANP和模糊证据理论的应答器系统风险评估方法研究

针对应答器系统风险评估过程中存在较大模糊性和主观性的问题,提出了基于网络分析法(ANP)和模糊证据理论的风险评估模型。首先,识别评估对象的风险因素,建立相应的ANP评价模型,采用专家均值置信法改进传统ANP,确定风险因素权重;然后利用模糊数学理论确定专家评语基本信度分配(BPA)函数,并运用折扣系数法修正证据理论,合成专家意见得到各风险因素的BPA函数;最后通过加权平均函数实现风险综合评判,依据最大隶属度原则确定风险等级。利用该评估模型对应答器系统功能失效进行了风险评估,验证了模型的可行性和有效性。     

基于风险和成本的化工园区供电网络优化设计

化工园区供电网络优化设计是国家综合管理部门、电网工程项目法人及融资方进行项目决策的重要依据。化工园区内企业在生产活动中极易释放易燃易爆气体,供电危险极大。主要目的是运用程序优化方法,找到一种既经济又安全的供电线路布局方案,最终得到基于风险和成本的安全决策。基于前人在计算机智能算法优化数学模型得到的经验,运用图论Floyd算法和GA遗传算法研究了图论算法和人工智能算法在基于风险和成本的化工园区供电网络优化中的设计和应用。设计了一个化工园区,总降变电站为源点,8个可选择的化工园区内具有火灾或爆炸高危险性生产企业位置为网络节点。建立了无浓度约束范围和有浓度约束范围两种模型,并在有浓度约束范围模型的优化中运用广度优先遍历和深度优先遍历相结合的思想。给出了3套方案并且得到了理想的优化结果。首次应用计算机智能算法优化的方法研究了化工园区供电网络安全性,研究表明,图论算法和人工智能算法在化工园区供电网络优化上的应用是可行的。对于网络节点较多的实际化工园区供电布局,GA遗传算法一般能得到比Floyd算法更快更好的全局最优解。     

基于ANN耦合遗传算法的爆破方案选择方法

为预防露天矿爆破引起的事故,基于安全和经济方面的考虑,对露天矿爆破方案进行优化选择,提出将人工神经网络(ANN)模型与遗传算法(GA)相耦合,从而进行爆破方案优化。研究露天矿爆破可能引起的2种主要危害形式:超爆和飞石,进而确定超爆深度和飞石距离为爆破方案的被优化目标参数。另一方面,炮眼深、间距、装药深度、阻塞深度、单位炸药消耗量和钻孔率对超爆深度和飞石距离的影响是复杂的、非线性的,因而将其作为爆破方案的影响参数。分别用影响参数和目标参数作为ANN的输入值和输出值加以训练,训练后的ANN数据作为GA的适应度函数进行方案优化。结果表明:可找到符合工程实例数据的爆破方案集合,借助Pareto图,可得到相关参数的值最小(超瀑深度为0.6999m,飞石距离为27.3386m)的最优爆破方案。     

区域应急救援中心物资储运区布局优化与仿真

为了优化区域应急救援中心物资储运区布局，提高应急救援工作效率，在分析物资储运区特殊性的基础上，考虑其日常运营阶段和应急救援阶段的不同物流需求，提出了基于改进系统设施布置(Systematic Layout Planning, SLP)方法的两阶段物资储运区布局优化模型，添加虚拟功能区并将交通系统纳入约束条件。然后设计改进的遗传算法对模型求解，最后通过Anylogic进行动态仿真。结果表明，基于改进SLP方法设计的物资储运区最优布局未造成拥堵，功能区作业效率明显提高，验证了该方法的科学合理性和算法的有效性。提出的储运区布局方法能制定科学合理的布局方案，提升应急救援中心各功能区作业效率，对我国区域应急救援中心建设具有一定的指导意义。     

通风井巷优化布局的研究

以井巷开凿费,维护费和通风动力费三项费用的总和最小为原,对不同矿体存条件和不同开采规模的矿井,提出了确定通风井巷优化布局方案的定量判据,给出了计算方法、经验公式和应用实例。     

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。     

基于应急通知方案优化的火灾疏散风险评估：以高层大学宿舍楼为例

大学的应急通信系统组织网络建设对高层大学宿舍楼火灾疏散至关重要。为了研究高层大学宿舍楼发生火灾时，基于组织传播进行应急通知，以及火灾疏散风险评估问题，并充分考虑大学宿舍楼多种情景多种周期的风险差异，通过建立火灾疏散周期风险评估模型，耦合基于组织传播的应急通信系统模型，对北京某高层大学宿舍楼的多情景火灾疏散的应急通知方案优化和周期风险评估进行了案例研究。通过分析基于组织传播的应急通信系统模型，提出了3种应急通知优化方法，形成了21种优化方案。结果表明，减少系统环节数量，提高各环节的传递效率，选择合适的通知顺序，加强晚休时间的安全管理，降低人员密度，能够有效降低火灾疏散周期风险。     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。     

开放性公共场所应急疏散广播设施选址研究

广播设施是开放性公共场所安全管理中最灵活有效的设施之一,为使其布局更有利于应急疏散,借鉴解决最大覆盖问题的方法,构建广播设施选址最优化模型。模型中考虑了声音传播中声压级的衰减性质及广播设施之间的干扰现象,兼顾最大覆盖与最小干扰的平衡,并以不被覆盖的信息接收点数与受到干扰的信息接收点数的加权和最小化作为模型的优化目标。将此模型应用于北京市什刹海景区,采用遗传算法求解5种情景下的选址方案,并与现有方案进行比较。结果表明,3种类型信息接收点在不同加权系数和不同广播设施数下的构成比例是不同的,优化选址方案的效果存在很大差异,应根据实际需求制定合理的广播设施选址方案。     

区域灭火救援力量的最优布局

随着人们生活方式的优化,电力、燃气等被广泛地用在人们生产生活中,因此出现火灾的风险大大提高。为更好地提高火灾救援水平,必须优化区域内灭火救援力量的布局。针对当下存在的灭火救援布局不够灵活,灭火救援力量可能不满足"5分钟到达"标准,资源配置方面缺少科学的风险调配机制等问题。一定要在救援力量布局中,严格遵守火灾风险评估原则,进行生命风险的评估和财产风险的评估,这可以为救援力量布局奠定基础,从而科学布局消防站、优化消防装备配置、优化救援力量的参数,达到区域灭火救援力量最佳布局的水平。     

危险化学品物流网络选址-运输优化研究

为兼顾经济与安全效益,实现危险化学品物流配送中心选址与运输路径选择的联合互动,建立综合选址-选线模型。该模型考虑危险化学品的风险特性、时间属性、路线路面状况及沿线周围环境随车辆移动的变化,以配送中心建设运行费用、运输费用、选址风险、运输风险和敏感目标人数为优化目标。采用专家打分法对各子目标权重进行打分,将多目标规划问题转化为单目标决策问题来求解,并根据模型给出一种启发式算法。网络选址-运输优化可降低危险化学品物流事故率和沿线人员伤亡风险,优化影响人员风险与物流成本冲突问题,实现最佳网点布局及路径选择。     

移动通信信息系统安全风险评估研究

为了保障移动通信信息系统的安全,制定有效的、可操作性的、科学的安全风险评估体系是当务之急。通过对国内外移动通信信息系统安全风险评估研究的现状,结合其他行业诸如铁路系统、地理信息系统等的信息安全风险评估的经验,笔者首先从一个移动通信信息安全系统风险评估的基本概念入手,给出了诸如风险、脆弱性、威胁、残余风险等一系列定义,提出了移动通信信息系统安全风险评估工作的模型和方案,以及风险评估工作中应该考虑的要素和工作细节,旨在为风险评估工作提供理论指导,使风险评估的过程和结果更具有逻辑性、系统性和可操作性,从而提高风险评估的质量和效果。实践证明了模型和方案是行之有效的。