基于多米诺效应需求分析的应急资源配置模型研究

台风自然灾害具有强大的破坏力经常会引起一系列的连锁事件导致多米诺效应。本文考虑在对初始事故多米诺效应分析的基础上预测应急资源的需求,并建立应急资源配置的鲁棒优化模型。首先,本文对初始事故多米诺效应发展机理进行分析,并结合经验估计方法确定若干不同情景,进行应急资源需求预测;然后,建立了两阶段应急资源配置规划模型,并利用鲁棒优化的思想和情景松弛算法对模型进行求解,从而得到合理的资源配置方案。数值实验表明,建立的模型是有效并且可行的。     

城市消防站点布局的改进启发式算法

面对数量较多需要及时处理的突发事故,为了满足最短应急时间限制,最低应急资源数和最少的出救点等目标,在城市规划决策中,考虑在一个确定应急限制期下的安全消防站选址问题,给出一个反映决策者对时间和费用偏好的折衷选址方案十分必要.从实际应用出发,运用改进启发式算法方法研究时间与资源限制条件下的多出救点组合模型求解问题.给出了应急限制期和安全消防设施点建立的费用模型,从理论上证明了模型求解方法的正确性.在给定限制期条件下,通过分析得出应急服务设施点选择方法.通过算例说明该计算方法的具体应用,为交通安全消防站点选择提供参考,该方法还适用于诸如医院急救站等类似公共设施的规划建设.     

基于公平优先原则的多受灾点应急资源配置算法

为了解决多受灾点应急资源配置过程中出现的分配不均和资源竞争问题，本文建立一种以双层决策方法为基础的多受灾点应急资源配置模型，使应急资源配置过程兼顾及时性与公平性，从而确保各受灾点均能尽早开展应急工作。但采用遍历搜索策略对双层规划模型求解存在时间复杂度高的问题，本文依据应急出救的就近原则，提出一种多受灾点一多出救点应急资源配置动态优选策略，能够快速求取双层应急资源配置模型的全局最优解。最后，通过详细的算例分析证实算法的有效性。     

京津冀协同应对自然灾害应急资源配置优化研究

京津冀协同发展已成为国家战略。京津冀区县毗邻,在灾害分布上具有临近相似性和区域差异性的特点。本文从整合京津冀地区应急资源、协同应对突发事件的角度出发,提出了京津冀地区统筹规划下区域协同应对自然灾害的新模式。本文以京津冀地区应急物资保障的经济性和物资分配的公平性为目标,建立了多阶段、多灾种的京津冀协同应对自然灾害应急资源配置的多目标规划模型,在此基础上设计了一种多目标免疫算法。结合京津冀地区自然灾害发生的情景概率,验证了模型的科学性与算法的有效性,为京津冀地区乃至世界城市群协同应对应急资源的优化配置提供理论指导与科学的决策。     

路政应急管理中资源布局的混合整数规划模型

本文根据道路灾害事故的发生特点,对城市路桥养护系统的运行模式和资源的合理调用机理进行分析,考虑到事发地点潜在的资源需求概率,建立资源布局的混合整数规划模型.本模型中资源布局方案的调度决策基础是在灾害事故的资源需求不发生变化的条件下,使得每个救助点的资源同时部分地为辖区内现有事故和潜在事故服务,而现有事故的剩余需求由其他救助点派出资源来满足.该模型的目标是解决城市中因同一时间段内发生两起灾害事故而造成路桥破坏导致的救助资源短缺问题,同时避免资源的闲置浪费.最后,通过算例证明,本方法较通常方法对城市总的资源配置量大大减少.     

考虑双方感知满意度的应急资源再配置方法

突发事件常诱发次生灾害,在外界大规模应急资源配送前,发挥区域互救优势,共享原生灾害点应急资源进行资源再配置是及时响应次生灾害的重要手段之一。本文尝试将灾民心理因素融入到应急资源的再配置问题中,基于前景理论提出了原生灾害点灾民的感知满意度模型,结合生存概率曲线对次生灾害点灾民感知满意度进行刻画,构建了考虑双方灾民感知满意度的多目标优化模型。此外,引入缩放系数和违反约束检查函数,改进多目标粒子群算法以加快算法初始化,进而提升模型求解效率。最后,本文通过算例验证了模型和算法的可行性和科学性,并与传统资源配置问题进行了对比,为具有连锁反应的突发事件应急管理提供决策支持。     

应急资源需求周期性变化的选址与资源配置模型

本文提出了应急资源需求周期性变化的选址与资源配置模型.在规划选址阶段,针对于需求周期性变化的情况,把选址与各个时间段的资源配置结合起来确定建造服务设施地点,使得选址能够兼顾到各个需求点,在所有需求点一定比例需求量均被满足的前提下,使一个周期内需求点被满足的总需求量最大化.根据模型特点设计算法,解决了两目标非线性整数规划求解困难的问题,最后通过算例说明了本模型和算法是有效的.     

考虑道路修复的应急资源配送可靠路径选择问题研究

灾害发生后第一时间选择可靠路径完成应急资源的配送分发是应急救援快速展开的必要保障。本文考虑道路修复下的应急资源配送可靠路径规划问题,引入了道路中断和通行可靠性降低来描述灾难对应急资源配送交通路网的影响,以最大化配送效率为目标,构建了道路修复与应急资源配送可靠路径选择集成优化模型,给出了道路修复与可靠路径选择的全局优化方案;设计了多吸引子的粒子群优化模型算法,并结合仿真与分析,验证了模型和算法的有效性。模型与算法的研究对于突发事件下不确定交通路网应急资源配送决策具有很好的指导意义。     

基于线性规则的应急资源配置随机优化模型与算法

考虑灾害发生时需求不确定的条件,建立了二阶段随机规划模型,解决针对突发事件的应急资源配置问题.不确定需求变量的分布函数信息难以获取,只能够根据历史数据获得随机变量的均值等信息.利用补偿变量为随机变量的线性决策规则将原应急资源配置模型进行转化,从而将原随机规划问题利用半无限线性规划问题进行逼近,且易于求解.数值试验表明,建立的应急资源配置模型是实际可行的,求解方法保证了解的稳定性.     

化工园区应急设施区间规划选址模型研究

应急设施选址受应急物资需求量的影响。为优化应急设施选址布局,提高突发事件应急处置能力,以化工园区突发事件为研究背景,对化工园区突发事故下应急设施选址进行研究。考虑到化工园区突发事件的随机性和复杂性、突发事件应急物资需求的不确定性等特点,以应急设施选址安全性最大、经济性和服务效益最好为目标,基于传统确定性应急设施选址模型,构建了不确定需求条件下化工园区应急设施选址区间规划数学模型。模型中应急物资需求量是一个区间值,通过引入区间规划理论和模糊理论对模型进行求解,不仅避免了不确定参数随机概率分布的波动率,而且也降低了模型求解过程中的不确定性。最后,以园区各企业潜在事故为工程背景进行实例分析,得到园区应急设施的布局方案。结果表明,模型的求解效果较好,可为园区应急设施选址决策提供参考依据。     

A multi-objective optimal allocation model for irrigation water resources under multiple uncertainties

This paper proposed a multi-objective optimal water resources allocation model under multiple uncertainties. The proposed model integrated the chance-constrained programming, semi-infinite programming and integer programming into an interval linear programming. Then, the developed model is applied to irrigation water resources optimal allocation system in Minqin’s irrigation areas, Gansu Province, China. In this study, the irrigation areas’ economic benefits, social benefits and ecological benefits are regarded as the optimal objective functions. As a result, the optimal irrigation water resources allocation plans of different water types (surface water and groundwater) under different hydrological years (wet year, normal year and dry year) and probabilities are obtained. The proposed multi-objective model is unique by considering water-saving measures, irrigation water quality impact factors and the dynamic changes of groundwater exploitable quantity in the irrigation water resources optimal allocation system under uncertain environment. The obtained results are valuable for supporting the adjustment of the existing irrigation patterns and identify a desired water-allocation plan for irrigation under multiple uncertainties.     

风险应对视角下不确定需求定位-路径鲁棒优化研究

及时准确地配送应急救援物资是突发公共事件救援过程中的关键环节,综合考虑应急救援过程中出现的需求随机性,路网的连通能力下降和设施点失灵等情况,采用车辆与直升机联合运输方式进行配送,以应急系统中各物资需求点的救援时间满意度之和最大、系统总成本最小及物资到达需求点的救援时间之和最小为目标,对多式联运三级网络应急物流系统定位—路径优化问题进行研究,建立了多目标定位—路径模型,并改进了遗传算法。最后,以汶川地震应急救援相关数据为例,对模型和算法的有效性进行了数据仿真验证,通过实验结果的对比分析,证明了鲁棒优化方法在处理不确定需求和设施失灵风险方面的有效性,进而为抵御突发公共事件发生后出现的风险,为解决突发公共事件发生后救援物资的安全及时准确配送提供了有效的方法。     

基于小波神经网络的海上突发事件应急资源动态需求预测

近年来海洋综合开发势头迅猛,海上船舶运输业的发展迅速,然而在创造可观的经济效益和社会效益的同时,海上险情事故频发,应急资源需求复杂多变。本文尝试将小波理论应用于海上应急管理领域,运用小波神经网络模型预测未来周期内的海域险情事故数。在海域险情事故预测的基础上,结合应急资源种类、海域的风险程度等影响因素,引入平均风险月度系数,构建了海上突发事件应急资源动态需求概念模型,间接预测应急资源需求,并提出部分可替代应急资源需求的预测思路。并以山东海事辖区为例,验证了该方法的有效性和可行性。     

资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化

许多森林火灾由于救援资源受限而不能在第一时间扑灭,导致火灾扩大蔓延,进而造成更大的森林资源损失。因此,在救援资源受限情形下,如何对消防救援车辆进行合理的调度安排以快速和低成本地扑灭火灾已成为亟待解决的现实问题。本文研究了一类资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化问题,为该问题构建了多目标混合整数非线性规划模型,优化目标为同时最小化总灭火救援时间和救援车辆总行驶距离。为有效求解该问题,首先将上述非线性模型等价转化为线性模型。然后提出ε-约束法和模糊逻辑相结合的算法对问题进行求解。最后,以大兴安岭山发生的火灾案例和随机生成仿真算例对模型和算法有效性进行验证,结果表明所提出的模型和算法能够有效解决资源受限下森林火灾应急救援问题,并为决策者提供最优的消防调度方案。     

基于网格化管理视角下灾后应急物流决策模型与算法研究

灾害发生后,应急资源的需求预测与应急配送中心的合理选址是实现高效救援的关键。本文通过在网格化管理视角下的信息更新将应急救援过程划分为多个阶段,在开展救援的过程中实现救援信息收集和救援预测的同步开展,建立一种多阶段带时间约束的应急救援物资配送响应-时效性的选址模型。借助遗传算法(NSGA-II),实现了基于编码结构独立、路径相互关联基础上的多目标规划求解。本研究的决策模型及算法有着较好的搜索与寻优能力,对实际救援开展具有指导意义。     

基于NSGA-II的应急生产任务多目标优化模型及算法研究

重大突发事件发生后,若灾区的应急物资需求不能通过调用储备得到满足,则应急生产将成为灾区应急物资供应的重要保障手段。本文研究重大突发事件发生后应急物资生产任务的优化问题,重点关注原材料生产能力变化对完成应急生产任务的影响,以应急生产任务完成时间最短、完成成本最低为决策目标,研究了包含多个供应商、多个制造商以及单个受灾点的应急物资生产任务多目标规划模型。运用在求解多目标规划问题时具有众多优势的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解。通过算例分析,NSGA-II可以得到较好的Pareto前沿,并且可以根据不同情况给出最优的应急物资生产和原材料保障方案。本文的研究还表明,要想更快完成应急生产任务,需要做好原材料、资金、电力、交通等各种要素的配套保障工作。     

求解应急医疗设施分层递进式选址问题的改进免疫算法

针对应急医疗设施的特点,提出分层递进式选址方法,对应急医疗设施进行合理选址。首先,通过熵权法对选址所需要考虑的因素进行权重计算,并进行初步选址;其次,考虑设施点的服务容量、重大公共卫生事件下轻重症患者的治疗与转移的实际情况,建立双层级整数规划模型;再次,根据模型的具体特点,设计改进的免疫优化算法对其进行求解;最后,以湖北省孝感市针对突发公共卫生事件的应急医疗设施选址问题为案例进行分析,给出相应的合理选址方案,验证了模型与算法的可行性。     

多目标应急物流中心选址的鲁棒优化模型

针对重大突发事件的应急物资救援,研究了应急物流中心的选址及应急物资的调运问题。利用离散的情景集合描述受灾点应急物资需求的不确定性以及应急物资运输成本和运输时间的不确定性,同时考虑应急救援成本和应急救援时间两个目标,建立了多目标应急物流中心选址的确定型模型和鲁棒优化模型。为将多目标问题转化为单目标问题,利用成本单目标和时间单目标的最优结果将多目标转化为相对值再加权处理,该方法既可消除多个目标之间的单位及数量级差异,还可以根据问题的数据变化进行动态调整。以提供应急物资救援服务的设施作为编码,设计了一种通用的混合蛙跳算法。为检验模型和算法的有效性,设计了一个多情景的算例,结果表明两个模型和算法具备良好的可行性和有效性,且鲁棒优化模型能较好地保持对各种不确定性的抗干扰能力;最后,讨论分析了成本偏好权重和鲁棒约束系数的影响,结果表明可根据成本偏好权重的取值范围来区分各种应急救援阶段,体现不同救援阶段的救援要求及特征,并给出了成本偏好权重和鲁棒约束系数的取值建议。