考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.07.0273

中国安全科学学报 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (7): 203-212.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.07.0273

考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型

魏米铃¹(), 王威¹^,^**(), 戎卿文², 刘晓然², 刘朝峰³

¹ 北京工业大学城市建设学部,北京 100124
² 北京建筑大学理学院,北京 102616
³ 河北工业大学土木与交通学院,天津 300401

收稿日期:2023-03-11 修回日期:2023-05-12 出版日期:2023-07-28
通讯作者:
^** 王威(1981—),男,河南沈丘人,博士,教授,博士生导师,主要从事城乡安全与防灾技术方面的研究。E-mail: ieeww@bjut.edu.cn。
作者简介:
魏米铃 (1996—),女,广东深圳人,硕士研究生,研究方向为城市避难疏散场所规划。E-mail: 850584537@qq.com。
戎卿文,讲师
刘晓然,副教授
刘朝峰,副教授
基金资助:
国家自然科学基金(52278472); 国家自然科学基金(51908025); 北京市自然科学基金(8232004); 河北省自然科学基金(E2022202119)

Risk assessment model of compound disaster evacuation considering uncertainty

WEI Miling¹(), WANG Wei¹^,^**(), RONG Qingwen², LIU Xiaoran², LIU Chaofeng³

¹ Faculty of Architecture, Civil And Transportation Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
² School of Science, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 102616, China
³ School of Civil and Transportation Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China

Received:2023-03-11 Revised:2023-05-12 Published:2023-07-28

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 不确定性, 复合灾害, 避难疏散风险, 评估模型, 规划方案

Abstract:

In order to solve the uncertainty problem of evacuation under the typical complex disaster scenario of earthquake and rainstorm, the risk assessment of evacuation was studied. Firstly, based on the planning characteristics of China's evacuation system, the risk control objectives of urban evacuation under the combined disaster of earthquake and rainstorm were put forward. Then, considering the uncertainty of evacuation time and the evacuation characteristics of earthquake-rainstorm compound disaster, a rapid evaluation model of urban road capacity under earthquake-rainstorm compound disaster was established. Secondly, considering the uncertainty of risk acceptance degree of different refuge demand points, the acceptable risk level coefficient based on the characteristics of urban planning land was put forward. Finally, considering the uncertainty characteristics of the above evacuation process, the optimal algorithm was adopted to calculate the decision-making model of the location of the maximum coverage emergency facilities, and the evacuation risk assessment model based on earthquake and rainstorm combined disasters was constructed. Taking the disaster prevention and evacuation responsibility area of a northern city as an empirical object, this paper probed into the risk situation under the combination of multi-risk control objectives and multi-planning schemes, and put forward the planning scheme of the shelter with minimum evacuation risk in this disaster prevention and evacuation responsibility area. The research shows that the model can make a more practical evacuation risk assessment for earthquake-rainstorm combined disaster scenarios, realize the quantitative analysis of uncertain factors, and achieve an effective connection between risk assessment and spatial planning.

Key words: uncertainty, compound disaster, evacuation risk, evaluation model, planning scheme

魏米铃, 王威, 戎卿文, 刘晓然, 刘朝峰. 考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(7): 203-212.

WEI Miling, WANG Wei, RONG Qingwen, LIU Xiaoran, LIU Chaofeng. Risk assessment model of compound disaster evacuation considering uncertainty[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(7): 203-212.

图/表 14

表1

图1

表2

图2

表3

可接受风险水平系数指标取值

用地类型	居住用地	商业办公用地	文化活动用地	教育科研用地	医疗卫生用地	其他
β₁	0.36	0.48	0.60	0.36	0.48	0.6~1
容积率	<0.8	0.8~ 1.2	1.2~ 1.8	1.8~ 2.5	2.5~5	>5
$β 2$	0.84	0.72	0.60	0.48	0.36	0.24
建设年代	1945年以前	1945— 1960年	1960— 1975年	1975— 1990年	1990— 2010年	2010 以后
β₃	0.24	0.36	0.48	0.60	0.72	0.84

表3

图3

图4

图5

图6

图7

表4

图8

表5

图9

参考文献 16

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内涝风险	积涝水深/cm	道路状态描述	完好程度系数P_d	P_r
道路基本完好	0	路基、路面无明显积水,车辆、行人可正常通行	1.0~0.95	P_r=P_d
道路轻度内涝	0~15	道路轻微积水,可在短时间内迅速排出;车辆、行人仍可以正常通行	0.95~0.75
道路中度内涝	15~25	水深超过15 cm时,驾驶员无法判断车道的位置,对车辆行驶安全和行驶速度造成影响;水还未开始淹没人行道,对行人无影响	0.75~0.45
道路重度内涝	25~50	汽车发动机熄火;水将没过鞋帮,影响行人安全出入;交通中断	0.45~0.25	P_r =0
道路完全淹没	>50	道路完全丧失交通功能	<0.25	P_r =0

T	p
T	1	2	3	4	5	6	7	8
27	无解
28	无解			24.00	12.25	12.02	11.85	14.01
29	无解			17.10	7.93	8.48	8.73	9.00
30	无解			12.35	5.40	6.15	5.81	7.92
31	无解		42.05	7.88	2.72	3.00	4.14	5.33

p	1	2	3	4	5	6	7	8
最小风险值	无解			12.35	5.40	6.15	5.81	7.92
组合方案	—			B、C、D、G	B、C、D、F、G	B、C、D、E、F、G	A、B、C、D、F、G、H	A、B、C、D、E、F、G

考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型

Risk assessment model of compound disaster evacuation considering uncertainty

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美国	地震50 年一遇	90%的避难场所功能	—	—	—	完全发挥作用	—	—	—	—
	地震500 年一遇	—	—	90%的避难场所功能	—	—	—	—	—	—
	洪水	30%的避难场所功能	—	—	—	60%的避难场所功能	90%的避难场所功能	—	完全发挥作用	—
日本		—	—	—	到达最近避难场所	—	—	—	—	—
中国	紧急避难场所	—	—	—	—	紧急避难期	临时避难期	—	—	—
	固定避难场所	—	—	—	—	—	—	短期避难	中期避难	长期避难
	中心避难场所	—	—	—	—	—	—	—	—	长期避难

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