空间尺度下城市医疗系统震后应急救援能力评估与韧性提升策略

震后受伤人员的救援与救治是救灾工作的重中之重,而城市医疗系统震后救援的能力是伤员救治结果的直接影响因素。文中从城市区域层面出发,结合国内外相关研究,明确震后影响医疗系统救援的相关要素,对比分析震后受伤人员对医疗资源的需求程度以及医疗设施本身的供给能力。同时考虑道路通行能力对医疗救援的影响,结合人口伤亡模型、道路通行模型等,以此评估震后医疗系统的应急救援能力。最后以某市为例,利用GIS平台构建基础数据库,运用以上方法,实现基于供需平衡分析、空间应急救援能力分析的灾后应急模拟,根据模拟分析结果提出相应的韧性提升对策。文中对城市应急医疗资源的空间优化配置具有一定的指导意义。     

交通系统地震应急决策模型与方法

为了提高震后应急救援工作的效率,开展交通系统地震应急决策模型与方法研究,建立一套反映地震灾害情况下交通系统应急决策问题特点的方法和模型体系,为开发交通系统地震应急决策辅助支持系统提供模型支持,以实现震后交通调配决策的智能化。把双层规划方法、随机模拟方法以及模糊决策方法引入到震后交通应急调配决策的分析中,重点研究了基于交通系统畅通可靠性分析的应急决策优化问题。论文的主要研究内容概述如下:(1)介绍了四阶段交通需求预测方法及震后修正四阶段法,对震后应急交通需求的特征进行分析,建立了震后应急交通需求预测模型,提出了三阶段震后应急交通需求预测方法;分析了路桥单元的地震易损性,给出了路桥单元的震害等级,推导了路桥单元震害指数的临界区间,提出了路桥单元的地震影响修正系数区间,进而建立了震后路桥可能通行能力的评估模型;对路网容量及其计算方法进行了分析,给出了震后路网容量的计算过程。(2)介绍了单元可靠性和交通系统可靠性的基本概念,阐述了道路网络的布局形式及其性能,分析了交通系统抗震性能影响因素;利用不交化最小路集法对震后交通系统连通可靠性进行分析;依据公路服务水平分级标准,定义了震后公路服务水平阀值,引入了蒙特卡罗法,分析了交通系统的畅通可靠性,进而提出了基于服务水平的交通系统畅通可靠性评估方法,给出了评估标准,并构建了交通系统的畅通可靠性评估优化流程;为震后交通系统应急决策方法的研究提供理论依据。(3)科学的应急决策是震后救灾工作高效开展的有力保证,本文介绍了决策的基本概念、模糊决策分析方法以及数据标准化的处理方法;地震应急服务点选址决策是地震应急救援决策工作的重要基础,本文分析了地震应急服务点选址问题的不确定性,介绍了直觉模糊数和区间直觉模糊数的概念,在分析两者之间关系的基础上,定义了区间直觉模糊数的得分函数和精确函数,提出了它的排序规则;构建了约束中含有区间直觉模糊参数的地震应急服务点选址模型,提出了一种基于区间直觉模糊数排序规则的模型算法。(4)建立了基于模糊聚类分析的单服务点多需求点应急调配优化模型,并给出了模型的解法;论述了用区间数形式描述地震应急物资调配决策信息的可行性,推导了区间数可能度的算法,改进了区间数可能度矩阵,定义了基于区间数可能度的最优调配系数,构建了基于区间数可能度的单服务点多需求点应急调配优化模型,给出了模型的求解过程;考虑到震后应急物资调配是基于时间链的动态过程,假设调配至应急需求点的物资是被连续消耗的,进而建立了基于双层规划的多服务点多需求点应急调配优化模型,给出了双层规划问题的动态优化算法;构建了基于交通系统畅通可靠性分析的配流优化决策方法及体系。(5)引入设定地震法,对交通系统地震应急决策模型与方法进行理论集成研究,提出了基于不确定性分析的地震应急物资服务点选址决策优化方法、基于畅通可靠性分析的震后交通应急调配决策优化方法,并进而构建了基于设定地震的交通系统地震应急决策优化方法及体系,实现了交通系统地震应急决策理论的集成;并以宿城区县乡道路网为研究对象,引入设定地震法,对模型、方法及决策优化理论进行了模拟应用。     

准实时地震灾情综合评估系统的研发

震后如何快速获取灾区震情信息、准确评估地震灾情,是震后应急救援的关键问题。本研究从县市地震灾害应急救援需求出发,开发了准实时地震灾情综合评估系统,基于MEMS强震台网的强震观测数据、县域承灾体基础数据和手机终端获取的震后地震现场实时灾情信息,综合采用承灾体地震易损性分析方法和灾情动态修正算法,实现了县市地震灾区灾情准实时评估,为灾区地震应急指挥、救援和辅助决策提供科学依据。     

震后应急救援民生保障物资需求模型研究

根据《应急物资分类及编码》（GB/T 38565—2020）,对震后所需应急救援民生保障物资种类进行梳理,参考地震应急处置经验和有关专家学者的研究成果,制定地震应急救援基本民生保障物资最低需求标准。对2007年以来有记录的物资投入数据进行梳理统计,采用数值拟合方法构建震后物资需求模型,计算震例模型值、标准值,并对实际值与模型值及实际值与标准值偏离程度进行对比分析,提出模型应用注意事项。     

基于区域特征的地震埋压人员评估模型研究

地震发生后利用已有的基础地理数据和评估模型快速准确地获得埋压人员空间分布，是地震应急救援的科学问题之一。以云南鲁甸6.5级地震为例，基于高精度公里格网人口数据，分析震区的具体特征和多种可能造成人员埋压的影响因素，并引入次生灾害埋压参数对原模型内容进行补充和改进，对现有的地震埋压人员评估模型进行优化。研究结果表明：改进后的评估模型能够快速给出地震后人员埋压空间分布，其计算结果精度较前人模型有较大提高，且考虑了次生灾害造成的埋压，能够有效增强评估模型的适用性，提升人员埋压评估精度，为地震应急指挥和应急救援提供科技支撑。     

基于高精度房屋、人口数据的地震压埋人员和紧急搜救区评估模型研究

为了在地震应急服务管理中能快速计算因房屋倒塌造成人员压埋数量和紧急搜救区空间分布的准确信息,以鲁甸地震和彝良地震为研究样本,建立基于房屋、人口数据的地震压埋人员和紧急搜救区评估模型。根据评估模型反演鲁甸地震因房屋倒塌造成的压埋人员总数为396人,比实际伤亡少86人,误差率为17.50%;评估模型反演彝良地震因房屋倒塌造成的压埋人员总数为15人,比实际伤亡多3人,误差率为25.00%。根据模型计算得到鲁甸地震共有8个紧急搜救区,紧急搜救区面积占地震灾区总面积的0.37%,这8个紧急搜救区内因房屋倒塌造成的实际人员死亡306人,占因房屋倒塌实际死亡总数的63.75%。从反演结果看,评估模型对地震应急救援响应等级启动和救援力量合理部署的数据需求有较好的求解能力。     

基于VC++的梁式桥震害评估软件

震后桥梁结构震害快速评估能够为地震应急救援提供重要参考信息,对减灾工作具有重要价值。为了快速准确地评估遭受地震影响梁式桥的破坏状态,使梁式桥震害评估方法在地震应急中发挥更大作用,基于统计回归模型、神经网络模型和推断模型等三种梁式桥震害评估模型,采用VC++6.0及Access2003数据库软件开发了有关评估软件,并以桥梁震害资料为算例验证了软件的可靠性。     

基于实地调研的中国西南地区不同震级人员死亡数量研究

地震是造成人员死亡最严重的自然灾害之一,震后对人员死亡等灾情的快速评估是地震应急响应和救援的关键。总结经验发现,在地震前进行预评估工作是提高震后灾情快速评估精度和时效性的有效手段。通过对62次发生在我国西南地区的历史震例分析后发现,当地震震级小于4.5级时,基本不会造成人员死亡情况。本研究利用我国云南和四川部分区县的实地调研数据,发现地震人员死亡数与震级存在指数函数关系,由此构建了针对各个区县的地震人员死亡人数指数函数估算模型,并计算了回归系数。基于该模型,获得了5.0～8.0级地震人员死亡数查找表(以0.5级为间隔),用于辅助震后快速评估工作。     

地震人员伤亡评估理论及应用研究

地震是造成我国巨大人员伤亡的主要灾害之一,震后人员伤亡的快速评估对于应急抗震救援工作具有重要指导意义。通过分析影响地震灾害人员伤亡的主要因素,调查统计不同使用功能建筑物中人员密度、不同时间段人员在室率及不同结构破坏状态下的伤亡率,建立地震人员伤亡计算模型。基于实验数据所得的地震易损性曲线数据库对建筑物进行结构易损性分析,用研发的中国地震灾害损失评估系统软件（CEDLAS）,对西安市灞桥区进行震后人员伤亡评估,并与汶川地震实际震害数据和其他经验模型对比,验证了该理论方法的可行性及合理性,为震后政府启动地震应急预案和组织开展抗震救灾工作提供参考。     

汶川地震人员伤亡评估

依据2008年5月12日汶川地震人员实际伤亡情况,利用传统的地震人员伤亡评估和作者提出的地震人员伤亡指数和人员伤亡状态函数评价方法,对汶川地震的人员伤亡进行了静态与动态评估。给出了传统评估方法得到的结果,揭示了动态评估方法得到的被压埋人员由初始伤残到被救出时的伤亡状态的动态变化过程的规律。     

城市地震压埋人员分布评估研究——以天津市区为例

地震压埋人员分布是震后科学、有效地开展应急处置和救援的重要依据。针对地震中建筑物破坏造成的人员压埋,从人口分布和在室率着手,在社区级空间尺度上分时段建立人口数量、在室率和建筑物的对应关系;结合建筑物震害评估方法,构建地震压埋人员快速评估模型,并预评估天津市区各烈度下地震压埋人口的数量和分布情况。结果显示,夜间是发生地震压埋的高风险时段,住宅、大学、居民服务类和卫生医疗建筑是地震压埋高发区域,工作日白天应重点关注中小学。     

基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型研究

强烈地震会导致建筑物倒塌进而造成室内人员压埋,因此,把特定区域和建筑群的压埋率作为震后救援的决策指标尤为重要。但地震建筑物倒塌受多个影响因素共同作用,造成了压埋率模型的后验倒塌率评估的不确定性问题。针对这个问题采用直觉模糊层次分析法,选取了震级、震源深度、震中距、抗震设防烈度、地基和基础、建筑物结构类型和结构现状等七大影响因素进行加权分析。运用LINGO软件建模解算出了各影响因素权重,通过极大似然法估算了各影响因素对建筑物倒塌率的影响值,进而评估出了建筑物预估倒塌率,并结合先验在室率模型及其区划,建立了基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型。最后以汶川灾区学校为例,进行了压埋率评估,并对其进行了误差分析。研究表明:抗震设防烈度、建筑物结构类型和结构现状是影响建筑物倒塌的主要因素;在实际评估中模型精度达到±0.15,能为震后快速应急救援提供决策辅助。     

城市建构筑物地震损失预测研究

本文提出了预测城市建构筑物在不同烈度下地震灾害损失的简易方法。首先分析了影响城市建构筑物抗震能力的3个因素——抗震设防情况、建筑年代和结构类型;然后提出了建构筑物抗震能力指数的概念,并确定了将上述3因素综合成建构筑物抗震能力指数的方法;最后利用“九五”期间所做的大中城市的震害预测结果统计回归出房屋抗震能力指数与地震灾害损失——人员伤亡、经济损失和震后恢复时间的关系。由此可以得到建构筑物在不同烈度下地震灾害损失的简易计算方法。     

城市防震减灾能力的定义及评估方法

城市防震减灾能力本身是一个涉及因素众多的复杂体系,对它的评估也是涉及到地震科学、社会科学和经济科学的交叉学科问题。本文首先提出了城市防震减灾能力的概念,把人员伤亡、经济损失和震后恢复时间3方面作为衡量城市防震减灾能力的准则;围绕这三个准则,从影响城市防震减灾能力的众多复杂因素中归纳出6大因素,并用一些简单、可测量的指标来代表这6大因素,建立起城市防震减灾能力指标体系;然后再分别建立这些指标体系中的各种因素或其子因素与评价三准则中的人员伤亡、经济损失和恢复时间的联系;最后,用灰色关联分析方法将3个评价准则综合成一个防震减灾能力指数。从而为城市防震减灾能力评估提供了一个较系统、完整的理论体系框架。城市防震减灾能力评价体系的建立能够对城市的防震减灾能力进行定量的评价,从而指导城市进行防震减灾努力的决策。     

中国地震紧急救援理论研究

如何满足国家和社会对地震应急的需求,进一步发展我国的地震应急工作,是地震界面临的课题。根据目前地震应急的现状,提出了以下2个有关地震应急理论的创新点:地震速报的基本模式,新闻媒体传播地震消息模式,地震应急预案启动模式,地震考察地区性差异,地震灾害死伤的基础数据模式,地震应急期分期模式,地震应急期救援真空模式,地震应急期黑箱、灰箱、白箱模式,地震救援队伍的后勤模式,国外地震救援队到中国参加救援法规模式,地震受灾体分类模式,新建和加固农村公共建筑提高一度模式。并且给予了论述。     

城市防震减灾能力的定义及评估方法

城市防震减灾能力是一个涉及因素众多的复杂体系,对它的评估也是涉及到地震科学、社会科学和经济科学的交叉学科问题。本文首先提出了城市防震减灾能力的概念,把人员伤亡、经济损失和震后恢复时间三方面作为衡量城市防震减灾能力的准则;围绕这三个准则归纳出影响城市防震减灾能力的六大因素,并用一些简单、可测量的指标来代表这六大因素,建立起城市防震减灾能力指标体系;然后再分别建立这些指标体系中的各种因素或其子因素与评价三准则中的人员伤亡、经济损失和恢复时间的联系;最后用灰色关联分析方法将三个评价准则综合成一个防震减灾能力指数。从而为城市防震减灾能力评估提供了一个较系统、完整的理论体系框架,可对城市的防震减灾能力进行定量的评价,指导城市防震减灾决策。     

Study on evaluation of cities ability reduc-ing earthquake disasters

Introduction At the end of last century, the Committee of International Decade for Natural Disaster Re-duction had called on evaluating the ability reducing earthquake disasters of cities. However, since efficient method to assess earthquake loss of cities does not exist, the proposition did not come true. In 1994, China government put forward that the cities with dense population or developed economy and the areas off the seashore should have the ability to resist earthquake (M=6). Un-dou…     

基于无人机影像的九寨沟地震建筑物震害定量评估

利用2017年8月8日九寨沟7.0级地震震后获取的无人机影像,结合地面震害调查资料,分析各类建筑物震害特征,建立建筑物震害无人机遥感解译标志;选取地震灾区漳扎镇(部分区域)和荷叶寨2个区域作为研究区,进行了无人机遥感建筑物震害提取,基于遥感震害指数进行了震害定量评估,并与现场建筑物震害调查统计结果进行了比较验证。结果显示,遥感解译建筑物震害与实际震害程度相吻合,表明利用震后快速获取的高分辨率无人机影像,可以较为准确地识别建筑物震害,进而为地震灾害定量评估和应急救援辅助决策提供重要参考。