【摘要】：我國是一個地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國家,以地震、巨型滑坡為代表的重大地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生,嚴(yán)重威脅著人民的生命安全。重大地質(zhì)災(zāi)害事件由于其突發(fā)性、強大破壞性、時間緊迫性、高度不確定性以及衍生和演化等特點,成為應(yīng)急管理領(lǐng)域研究的重點和難點。目前急需提升對這類災(zāi)害的應(yīng)急響應(yīng)能力,加強應(yīng)急救援和響應(yīng)工作。為了更有效地應(yīng)對復(fù)雜性突發(fā)事件,2018年初我國成立了應(yīng)急管理部,提升了應(yīng)急管理的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水平。由此也帶來了一系列挑戰(zhàn),面臨著應(yīng)急資源的整體統(tǒng)籌優(yōu)化,大量不同類型應(yīng)急救援隊伍之間的融合等問題。對此,本文以重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援為背景,研究了災(zāi)害救援過程中兩個階段的問題。第一個是救援隊伍的區(qū)域性部署決策問題,屬于應(yīng)急資源的整體統(tǒng)籌優(yōu)化范疇。當(dāng)應(yīng)急救援隊伍到達(dá)現(xiàn)場以后,快速有效的實現(xiàn)救援隊伍的區(qū)域性部署是應(yīng)急救援工作開展的前提和基礎(chǔ),同時也是控制災(zāi)情進(jìn)一步惡化、減少受災(zāi)點人員傷亡的重要保障。第二個是受災(zāi)區(qū)域內(nèi)救援隊伍間的合作救援問題,屬于應(yīng)急救援隊伍之間的融合范疇。在完成救援隊伍部署工作后,救援隊伍將被分配至相應(yīng)的受災(zāi)區(qū)域,災(zāi)害現(xiàn)場搜救行動處于一個快速多變的環(huán)境,系統(tǒng)狀態(tài)瞬息萬變,為保證應(yīng)急決策的時效性,需要救援隊伍具有一定的“自主性”,能有效的進(jìn)行自主決策,確定“是否合作?跟誰合作?如何合作?”。針對此,借鑒了分布式任務(wù)分配模型對救援隊伍間的合作機制進(jìn)行設(shè)計,并考慮了兩種不同的隊伍編制情況。本文主要的研究工作如下:(1)救援隊伍的區(qū)域性部署策略研究。重大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生以后,影響范圍廣,產(chǎn)生了多個受災(zāi)區(qū)域,然而參與救援的人力資源極其有限,多個受災(zāi)區(qū)域?qū)仍犖榈男枨箅y以同時被滿足,因此需要綜合考慮多種因素將有限的救援隊伍公平、有效地部署至各個受災(zāi)區(qū)域。需要考慮的因素主要包括三方面,即救援優(yōu)先級,災(zāi)民滿意度以及救援隊伍分配效用。對此,本文提出了基于救援優(yōu)先級的救援隊伍區(qū)域部署決策方案。首先,對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行分析,確定各個區(qū)域的受災(zāi)狀況。然后,對各個受災(zāi)區(qū)域的救援優(yōu)先級進(jìn)行評估。最后,以受災(zāi)區(qū)域的災(zāi)民滿意度最大化和救援隊伍分配效用最大化為目標(biāo),建立了救援力量的優(yōu)化分配模型,并采用NSGA-Ⅱ算法對該多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解,為災(zāi)害現(xiàn)場救援隊伍區(qū)域性部署決策提供輔助。(2)同一編制的救援隊伍合作搜救機制設(shè)計。同一編制指的是每支救援隊伍構(gòu)成類似,并且每一支救援隊伍可獨立完成對一個傷員掩埋點的救援,不過可能會消耗太多時間,導(dǎo)致貽誤最佳救援時間。針對同一編制的救援隊伍之間的合作搜救過程,設(shè)計了救援隊伍間的基于分布式拍賣算法的合作救援機制,通過多主體仿真(Agent-based Modeling and Simulation,ABMS)和蒙特卡洛方法(Monte Carlo method)對提出的合作搜救方案進(jìn)行評估,并與其它方案進(jìn)行比較研究,包括非合作救援與基于F-Max-Sum算法的合作救援方案,其中非合作救援指的是現(xiàn)行的缺乏有效合作機制的災(zāi)害救援行動�；谠摵献鳈C制的救援方案明顯優(yōu)于非合作救援,并且具有統(tǒng)計意義上的顯著性;與知名的F-Max-Sum算法相比,性能并無遜色,并且計算過程復(fù)雜度低,更適用于災(zāi)害環(huán)境中的快速決策。(3)不同編制的救援隊伍合作搜救機制設(shè)計。同樣是動態(tài)災(zāi)害環(huán)境中救援隊伍間的合作救援問題,但是該部分研究內(nèi)容考慮了不同編制救援隊伍間的合作問題。該部分對救援隊伍的編制情況做出了不一樣的假設(shè),即假設(shè)救援隊伍構(gòu)成的差異性很大,每支救援隊伍所具有的救援能力不同。完成每一個救援任務(wù)所需要的能力也不同,需要根據(jù)該項救援任務(wù)的具體特點進(jìn)行評估。基于此,該部分內(nèi)容主要針對災(zāi)害現(xiàn)場不同編制救援隊伍之間的合作救援,設(shè)計了基于組合拍賣機制的合作救援方案,并與其它救援方案進(jìn)行了比較分析。首先,比較分析的結(jié)果顯示在三種不同情景下,基于組合拍賣的合作救援機制的仿真結(jié)果指標(biāo)均在0.01的顯著性水平下優(yōu)于非合作救援,與基于F-Max-Sum算法的合作救援方案對比,除了在計算過程的復(fù)雜程度上優(yōu)于后者,仿真結(jié)果指標(biāo)也在一定程度上略優(yōu)于后者。其次,救援隊伍的數(shù)量對救援效率的影響分析結(jié)果顯示救援?dāng)?shù)量增加對救援效果的改善存在邊際遞減效應(yīng)。最后,對提出的合作救援方案在極端情況出現(xiàn)時的可靠性進(jìn)行了分析,即魯棒性分析。(4)區(qū)域部署策略與合作搜救過程的集成研究。將救援隊伍的區(qū)域部署策略問題與災(zāi)害現(xiàn)場救援隊伍間的合作搜救過程集成到一個實例分析中進(jìn)行了研究。研究了三種不同部署策略對合作救援仿真結(jié)果的影響,第一種是考慮區(qū)域救援優(yōu)先級與救援隊伍-受災(zāi)區(qū)域匹配度的策略,第二種是不考慮區(qū)域救援優(yōu)先級的救援隊伍分配模型,第三種是不考慮救援隊伍-受災(zāi)區(qū)域匹配度的救援隊伍分配模型。分析結(jié)果表明考慮了區(qū)域救援優(yōu)先級與救援隊伍-受災(zāi)區(qū)域匹配度的策略,在救援效果方面,優(yōu)于不考慮區(qū)域救援優(yōu)先級的策略,和不考慮救援隊伍-受災(zāi)區(qū)域匹配度的策略。不考慮救援隊伍-受災(zāi)區(qū)域匹配度的策略使得所有救援隊伍未能發(fā)揮出自己的特點,造成了資源浪費,對整個受災(zāi)區(qū)域的救援效果造成了最嚴(yán)重的影響。本文的研究工作主要是關(guān)于重大地質(zhì)災(zāi)害后救援隊伍資源的統(tǒng)籌優(yōu)化與救援隊伍間的合作機制設(shè)計,創(chuàng)新點有:(1)以受災(zāi)區(qū)域人口的需求滿意度最大化和救援隊伍分配效用最大化為目標(biāo),建立了救援力量的優(yōu)化分配模型,提出了基于救援優(yōu)先級的救援隊伍區(qū)域部署決策方案;(2)針對災(zāi)害現(xiàn)場救援過程中救援隊伍之間缺乏有效合作的現(xiàn)狀,考慮了兩種不同的隊伍編制情況,并分別結(jié)合不同的救援隊伍編制特點,設(shè)計了于分布式拍賣的合作救援機制與基于組合拍賣的合作救援機制;(3)傳統(tǒng)研究中往往只單獨研究了救援隊伍的區(qū)域性部署問題,本文將救援隊伍的部署決策與受災(zāi)區(qū)域內(nèi)救援隊伍間的合作搜救過程集成進(jìn)行了研究。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P694
【圖文】：

圖 1.2 2015 年 12 月 20 日深圳山體滑坡事故全景一般而言，重大地質(zhì)災(zāi)害影響范圍大、受影響人口數(shù)量眾多、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)包括建筑物、交通道路、經(jīng)濟(jì)作物等），能給人們的生活造成嚴(yán)重影響，甚至毀滅性后果。近些年來，重大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較頻繁，造成損失嚴(yán)重，救援難，是應(yīng)急管理領(lǐng)域研究的重點和難點。重大地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，其造成的損影響都是難以估量的，必須加強對重大地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急救援和響應(yīng)工作。2003 年 SARS 以后，我國開始了具有現(xiàn)代整合意義的應(yīng)急管理體系建設(shè)，了“一案三制”。管理體制上，我國從國務(wù)院到縣級市人民政府的辦公廳或者室內(nèi)部都成立了應(yīng)急管理辦。政府在應(yīng)急救援方面投入了一定的人力、物力力，配備了大量救援裝備，建立了相應(yīng)機構(gòu)，加強了各部門、各系統(tǒng)的力量。這個階段，我國的應(yīng)急隊伍建設(shè)主要采用分災(zāi)種、分部門、分系統(tǒng)的管理，救援力量分散，各個救援隊伍歸口不一，互不隸屬，極少有聯(lián)合演練，隊間缺乏聯(lián)動性和默契[6, 7]。這些隊伍納入政府應(yīng)急救援調(diào)度、作戰(zhàn)、訓(xùn)練體系關(guān)法制和機制尚未形成，整合程度較低，難以有效發(fā)揮綜合應(yīng)急作用。2018 年 3 月，十三屆全國人大一次會議表決通過了關(guān)于國務(wù)院機構(gòu)改革方

)1 10, , {1, 2,..., ih ikh ki ih k u h k nr r= = ≥ ∈ 1 0, {1, 2,..., } {1, 2,..., } = 或 i ∈ m ,j ∈n.7）分別表示受災(zāi)區(qū)域人口滿意度最大化與模型求解一個多目標(biāo)優(yōu)化決策模型(MOP)，采用比較-II 算法）進(jìn)行求解，在眾多的多目標(biāo)進(jìn)應(yīng)用最廣泛的算法之一[171]。算法思想是首分層排序，對于同一層中的 Pareto 解根據(jù)間的均勻分布；在此基礎(chǔ)上根據(jù)精英保留群，即保持解的精度，又能確保種群盡快

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10 莫雨淳;吳q氏

本文編號：2720557