非常規(guī)突發(fā)情況下大規(guī)模人群疏散的不確定性研究.pdf

1、近年來(lái)，在全世界范圍內(nèi)具有災(zāi)難性后果的非常規(guī)突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生，大規(guī)模群體疏散問(wèn)題日益得到公共安全領(lǐng)域的高度重視。迄今為止，對(duì)于大規(guī)模人群疏散的微觀或宏觀模型研究已有很多，有力推動(dòng)了非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急處置科技領(lǐng)域的發(fā)展。但是，關(guān)于非常規(guī)突發(fā)事件下大規(guī)模人群疏散的不確定性尚沒(méi)有得到充分的認(rèn)識(shí)。為了揭示非常規(guī)突發(fā)事件下大規(guī)模人群在疏散過(guò)程中所受到的諸多不確定因素的影響和作用模式，我們采用理論分析和數(shù)學(xué)建模相結(jié)合的方法，以非常規(guī)突發(fā)災(zāi)害為背景，

2、從突發(fā)災(zāi)害、外部疏散引導(dǎo)以及大規(guī)模疏散人群這三個(gè)層面，研究影響大規(guī)模人群疏散的隨機(jī)不確定性，從效率和風(fēng)險(xiǎn)的角度，為突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急疏散提供理論和技術(shù)支持。
　　 在非常規(guī)突發(fā)災(zāi)害層面，首先對(duì)非常規(guī)災(zāi)害與常規(guī)災(zāi)害的隨機(jī)性分析與預(yù)測(cè)進(jìn)行了一些探討。以常規(guī)災(zāi)害中的城市火災(zāi)為例，建立了基于城市火災(zāi)冪律分布特征的重特大火災(zāi)事故發(fā)生概率預(yù)測(cè)模型，而非常規(guī)災(zāi)害在時(shí)間和空間尺度上均具有更多的不確定性和復(fù)雜性。因此，涉及到非常規(guī)災(zāi)害相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和分

3、析時(shí)，主要以人為假定的形式進(jìn)行。在對(duì)災(zāi)害擴(kuò)散模式及危害程度進(jìn)行合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)流方法，建立了一個(gè)綜合考慮疏散優(yōu)先級(jí)和災(zāi)害擴(kuò)散一般模式的多源多匯(MSMD)大規(guī)模疏散模型，并運(yùn)用CCRP算法進(jìn)行了疏散規(guī)劃的求解及對(duì)比。進(jìn)一步提出并建立了“路徑通行效率風(fēng)險(xiǎn)”(RTE風(fēng)險(xiǎn))的概念及其定量評(píng)估框架模型，基于該模型獲得的各路段在災(zāi)害發(fā)生后不同時(shí)刻的RTE風(fēng)險(xiǎn)值，可有效反映出疏散路網(wǎng)在災(zāi)害環(huán)境下，綜合考慮了效率和風(fēng)險(xiǎn)之后“適合通行”程

4、度的動(dòng)態(tài)變化。
　　 在疏散引導(dǎo)層面，一是研究了大規(guī)模人群疏散時(shí)極易出現(xiàn)的恐慌情緒的傳播特征及其對(duì)疏散的影響。運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，構(gòu)建了一個(gè)大規(guī)模人群疏散的定性仿真模型，通過(guò)對(duì)模型實(shí)施各種不同的輸入方案，發(fā)現(xiàn)了有無(wú)疏散引導(dǎo)時(shí)由于災(zāi)害氛圍加劇而出現(xiàn)的恐慌受控或失控狀況的變化規(guī)律，以及災(zāi)害氛圍下人群中恐慌情緒的蔓延更多地是受到占主導(dǎo)地位情緒的作用。該定性仿真模型很好地揭示了疏散系統(tǒng)中關(guān)鍵要素之間的相互作用關(guān)系以及影響疏散中恐慌情緒傳

5、播的不確定性因素，并且再現(xiàn)了疏散出口處“快即是慢”的典型現(xiàn)象。二是結(jié)合疏散引導(dǎo)對(duì)大規(guī)模疏散風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了量化研究。提出了大規(guī)模人群流動(dòng)特征密度的概念，并基于連續(xù)人群流動(dòng)理論和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，推導(dǎo)獲得了影響大規(guī)模人群流動(dòng)的一系列特征密度?；谒@得的特征密度，結(jié)合排隊(duì)理論，建立了一個(gè)無(wú)限人流過(guò)橋模型，并通過(guò)計(jì)算相關(guān)的系統(tǒng)效率指標(biāo)，獲得了不同密度人群在不同疏散引導(dǎo)策略下的疏散效率變化特征?；诶碚摲治龊团抨?duì)模擬所獲得的五個(gè)特征密度，提出了一個(gè)在大

6、規(guī)模疏散中判斷疏散策略能否提高疏散效率的“人群密度風(fēng)險(xiǎn)軸”，以人群密度風(fēng)險(xiǎn)軸上的三個(gè)區(qū)間代表大規(guī)模疏散時(shí)針對(duì)疏散策略有效性而言的三種不同特征的人流，即有效流、臨界流和無(wú)效流，并通過(guò)疏散風(fēng)險(xiǎn)的合理數(shù)值匹配，對(duì)這個(gè)人群密度風(fēng)險(xiǎn)軸進(jìn)行了定量詮釋。
　　 在大規(guī)模疏散人群層面，引入并量化了人群生理心理因素對(duì)大規(guī)模疏散的影響，建立并修正了大規(guī)模人群疏散路徑選擇的隨機(jī)Markov模型，并基于Markov過(guò)程的概率描述，以CO毒氣瞬時(shí)泄漏擴(kuò)散

7、為事故背景，詳細(xì)分析了疏散人群在多種因素，尤其是生理和心理因素影響下的疏散不確定性。通過(guò)分析清空時(shí)間在相關(guān)參數(shù)作用下的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在單因素變化情況下，滯留人數(shù)的對(duì)數(shù)與疏散時(shí)間之間存在分段線性特征;清空時(shí)間隨著初始疏散人數(shù)的增加呈現(xiàn)對(duì)數(shù)線性增加的規(guī)律，隨著節(jié)點(diǎn)最大容量的增加呈現(xiàn)線性減小的規(guī)律。此外，徒步疏散情況下人員心理恐慌對(duì)疏散速度的修正，整體上對(duì)于疏散結(jié)果的影響不大，而毒氣影響下的人員生理風(fēng)險(xiǎn)對(duì)疏散結(jié)果影響顯著，必須在涉及諸如毒氣泄