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，在全世界范圍內(nèi)具有災難性后果的非常規(guī)突發(fā)事件時有發(fā)生，大規(guī)模群體疏散問題日益得到公共安全領域的高度重視。迄今為止，對于大規(guī)模人群疏散的微觀或宏觀模型研究已有很多，有力推動了非常規(guī)突發(fā)事件應急處置科技領域的發(fā)展。但是，關于非常規(guī)突發(fā)事件下大規(guī)模人群疏散的不確定性尚沒有得到充分的認識。為了揭示非常規(guī)突發(fā)事件下大規(guī)模人群在疏散過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)學建模相結合的方法，以非常規(guī)突發(fā)災害為背景，

2、從突發(fā)災害、外部疏散引導以及大規(guī)模疏散人群這三個層面，研究影響大規(guī)模人群疏散的隨機不確定性，從效率和風險的角度，為突發(fā)災害應急疏散提供理論和技術支持。
　　 在非常規(guī)突發(fā)災害層面，首先對非常規(guī)災害與常規(guī)災害的隨機性分析與預測進行了一些探討。以常規(guī)災害中的城市火災為例，建立了基于城市火災冪律分布特征的重特大火災事故發(fā)生概率預測模型，而非常規(guī)災害在時間和空間尺度上均具有更多的不確定性和復雜性。因此，涉及到非常規(guī)災害相關參數(shù)的設置和分

3、析時，主要以人為假定的形式進行。在對災害擴散模式及危害程度進行合理假設的基礎上，運用動態(tài)網(wǎng)絡流方法，建立了一個綜合考慮疏散優(yōu)先級和災害擴散一般模式的多源多匯(MSMD)大規(guī)模疏散模型，并運用CCRP算法進行了疏散規(guī)劃的求解及對比。進一步提出并建立了“路徑通行效率風險”(RTE風險)的概念及其定量評估框架模型，基于該模型獲得的各路段在災害發(fā)生后不同時刻的RTE風險值，可有效反映出疏散路網(wǎng)在災害環(huán)境下，綜合考慮了效率和風險之后“適合通行”程

4、度的動態(tài)變化。
　　 在疏散引導層面，一是研究了大規(guī)模人群疏散時極易出現(xiàn)的恐慌情緒的傳播特征及其對疏散的影響。運用系統(tǒng)動力學方法，構建了一個大規(guī)模人群疏散的定性仿真模型，通過對模型實施各種不同的輸入方案，發(fā)現(xiàn)了有無疏散引導時由于災害氛圍加劇而出現(xiàn)的恐慌受控或失控狀況的變化規(guī)律，以及災害氛圍下人群中恐慌情緒的蔓延更多地是受到占主導地位情緒的作用。該定性仿真模型很好地揭示了疏散系統(tǒng)中關鍵要素之間的相互作用關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。二是結合疏散引導對大規(guī)模疏散風險進行了量化研究。提出了大規(guī)模人群流動特征密度的概念，并基于連續(xù)人群流動理論和相關經(jīng)驗公式，推導獲得了影響大規(guī)模人群流動的一系列特征密度。基于所獲得的特征密度，結合排隊理論，建立了一個無限人流過橋模型，并通過計算相關的系統(tǒng)效率指標，獲得了不同密度人群在不同疏散引導策略下的疏散效率變化特征?；诶碚摲治龊团抨犇M所獲得的五個特征密度，提出了一個在大

6、規(guī)模疏散中判斷疏散策略能否提高疏散效率的“人群密度風險軸”，以人群密度風險軸上的三個區(qū)間代表大規(guī)模疏散時針對疏散策略有效性而言的三種不同特征的人流，即有效流、臨界流和無效流，并通過疏散風險的合理數(shù)值匹配，對這個人群密度風險軸進行了定量詮釋。
　　 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Markov模型，并基于Markov過程的概率描述，以CO毒氣瞬時泄漏擴散

7、為事故背景，詳細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。通過分析清空時間在相關參數(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)的對數(shù)與疏散時間之間存在分段線性特征;清空時間隨著初始疏散人數(shù)的增加呈現(xiàn)對數(shù)線性增加的規(guī)律，隨著節(jié)點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疏散速度的修正，整體上對于疏散結果的影響不大，而毒氣影響下的人員生理風險對疏散結果影響顯著，必須在涉及諸如毒氣泄