化工事故情景公众多目标应急避难路线优化研究

作     者：徐可 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：季淮君;盖文妹;邓云峰

授予年度：2021年

学科分类：03[法学] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 0306[法学-公安学] 

主      题：疏散路线优化 重大化工事故 动态多目标优化 网络流 

摘      要：近年来,经济的快速发展导致涉及易燃、易爆、有毒和有害物质的工业园区或项目数量大幅增加,重大化工事故也屡有发生。一旦发生事故,紧急疏散是减少事故损失和人员伤亡的主要措施,而疏散路径的选择是疏散模型中最主要的决策类型。不同于以往的路径规划问题,重大化工事故可能会对受影响地区居民的健康产生不利影响,因为他们暴露于随后出现的极端现象(例如,沉降物、有毒云、热辐射、超压或碎片)。同时考虑到事故伤害的时空变化特性,使得建立动态多目标优化模型成为一种趋势。然而,该模型的求解方法及其在应急决策中的应用还有待于进一步研究。Dijkstra算法是解决最短路问题的经典算法,近年来,很多学者开始关注于开发并应用改进的Dijkstra算法来解决动态最短路径和多目标优化的相关问题,但很少有人讨论Dijkstra算法能否解决动态多目标优化问题。除此之外,为了尽快疏散受影响区域的公众,疏散人数也是不得不考虑的因素。在较大疏散规模的前提下,如何保证疏散成本是最低的?这可以类似于网络流理论中的最小费用最大流问题。但以往基于网络流的算法往往建立在静态网络的基础上,采用增广路算法和最短路算法相结合是一种普遍且有效的求解最小费用最大流问题的方法。但对于动态网络该方法的可行性有待进一步讨论。针对以上问题,本文具体研究内容如下:(1)通过查阅国内外文献,对重大化工事故后果特点进行分析,建立了最大化疏散人数、最小化预期剂量、最小化疏散时间、最小化路线复杂度的动态多目标疏散路线选择优化模型。(2)通过研究讨论以加权求和方法为主的动态多目标优化模型的主要数学特性,提出了改进Dijkstra算法以及基于网络流理论的最小费用最大流算法求解疏散模型,并进行了算例分析。(3)结合ALOHA事故模拟软件和GIS系统研究讨论疏散模型和方法的可行性,从疏散个体和疏散群体的角度研究就地避难和疏散作为公众保护行动在降低事故影响的作用,分析讨论如何制定应急保护行动以减少事故损失和人员伤亡。