海洋灾害(风暴潮)应急管理设计思路
范围:受风暴潮影响的区域的多城市综合应急管理;
目标:受灾区域的经济损失和人身损失的最小化;
思路:如图1,将受灾区域划分为网格,通过模型计算各个节点上随时间变化的灾情发展、损失,确定应急方案,以达到网络(部分)节点上灾害损失总合最小。
特点:可以同时考察多个节点的发展变化情况,根据不同的节点的重要性不同可以赋予不同的权重,突出其在整个受灾区域中的影响。
灾害相关计算模型影响因素包括五个大项:
气象水文:灾害类型(台风、温带风暴潮)、实时潮高、最大潮高、风级、风向、降水、温度….
地理:包括三种尺度的特征数据,大尺度特征(200-1500km):地形特征(平原、丘陵、山区)、与海岸带距离(沿海、内陆);中尺度特征(30-200km):城市、城郊、农村、近海;小尺度特征(1-20km):区域特征(工业区、住宅区、商业区、养殖区、),地形特征(高低、平底、洼地)….
经济:发展水平(GDP)、经济特点(农、工、商、渔)…..
社会:人口密度;交通容量、恢复时间;防灾水平(堤防、排水、公众教育等)….
资源:内部资源(数量、种类、运输方式、运输时间);外部资源(数量、种类、运输
方式、运输时间)…..
以上各项除地理因素外均随时间变化,是时间t的函数,因此计算结果也是时间t的函数。
处理方法:动态过程分析
灾害损失函数Z(t)是时间t的函数,通过Z(t)可以计算某个节点的损失Z ij(t),根据节点在图1中的分布和节点的重要性,利用动态规划的方法使得目标区域内受灾损失最小;
Z ij(t)的影响因素见图2。
可以通过某种方式将求解的结果转换为Z ij(t)。
节点ij 的灾害损失函数Z ij (t)表达式如下:
()ij 12345Z t P W P G P E P S P R =++++;i P 表示各影响因素的转化系数
p
W
m
m m 1W a W ==∑,mn
q
W m mn n 1
W b W ==∑; p
G
m m m 1G
a G ==∑,mn
q
G m mn n 1
G b G ==∑; p
E
m m m 1E a E ==∑,mn
q
E m mn n 1
E b E ==∑; p
S
m m m 1S a S ==∑,mn
q
S m mn n 1
S b S ==∑; p
R
m m m 1
R a R ==∑,mn
q
R m mn n 1
R b R ==∑; p 是2级影响因素的个数,q 是3级影响因素的个数
则整个网格的灾害损失关系如下:
目标函数为: ()()ij ij min Z t w Z t =∑ 约束条件为:
()a
b
a
b
k ij
ij
i 1j 1i 1j 1Z s ====≤∑∑∑∑(社会约束条件) ;
()a
b
a
b
h
ij
ij
i 1j 1
i 1j 1
Z r ====≤∑∑∑∑(资源约束条件) ;
a 、
b 为横纵网格数,()k ij s 、()k ij r 分别为第k 种社会约束总量和第h 种资源总量。
由于气象、地理、经济等因素不能接受控制调配,因此不列入约束条件。
计算整个网络区域不同时间的灾害损失Z(t),动态调节()k ij s 、()k ij r 在各个地区的调配,合理配置资源,以减小灾害损失。