G地区突发事件移动应急设施中心选址与路径优化研究
作者单位：西安理工大学
学位级别：硕士
导师姓名：李建勋;周彦强
授予年度：2024年
学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0814[工学-土木工程]
摘 要：由于人口增长和城市化带来的高密度居住和复杂基础设施,使得应急响应在灾害发生时面临巨大挑战。移动应急设施的高效配置和快速部署能显著提高对紧急情况的响应速度,减少人员伤亡和财产损失,从而提升公众对应急管理体系的信赖与依赖。突发事件往往会对地区经济造成重大影响,影响企业运营、扰乱市场秩序。优化移动应急设施的选址和路径,可以确保在最短时间内恢复正常经济活动和生产力,减少经济损失。因此,研究G地区突发事件移动应急设施的选址路径优化对于建设更加弹性的社会、提升政府应对能力和缩短经济恢复周期具有重要意义。 本研究深入探讨了G地区突发事件移动应急设施选址及路径优化问题,详述了高效应急响应在减少人员伤亡和财产损失中的重要性,并阐明了优化移动应急设施选址与物资配送路径在提升应急管理效率中的核心作用。然而,传统的单阶段规划方法往往难以综合考虑选址与路径优化之间的相互影响。因此,采用选址与路径优化模型成为解决此类复杂问题的有效途径。本文构建针对G地区突发事件的选址与路径优化模型,为实现应急资源的最优调配和救援路径的优化,为提升G地区应急管理水平提供理论支持和实践指导。本研究旨在构建适应G地区特定条件的移动应急设施选址与路径优化模型,并通过有效的求解算法,确保应急设施的最大化覆盖和物资配送的高效性。研究结合量化研究与模型构建,采用鲸鱼捕食算法和免疫优化算法对模型进行求解和验证。本文梳理了应急管理理论、运筹学优化理论及移动应急设施选址与路径优化的相关理论基础,并总结了移动应急设施选址与路径优化的研究进展。通过深入分析选址与路径优化模型的原理与应用,为研究提供理论支持。在模型构建环节,首先分析了突发事件的特征及移动应急机制,随后详细阐述了选址与路径优化模型的构建过程,包括模型目标、假设条件及具体表达式。在求解算法设计环节中,采用基于改进免疫优化算法的选址优化模型求解策略和基于改进鲸鱼捕食算法的路径优化模型求解策略,详细描述了算法流程和多样性评价机制。算例分析部分通过G地区的具体案例验证了模型和算法的有效性,并基于求解结果提出了具体的政策建议与实施策略,为G地区的应急管理提供有效的决策支持。 针对G地区突发事件的特征,构建了具有实际应用价值的选址与路径优化模型,并通过改进求解算法,增强了模型的求解效率和应用性。1)研究基于G地区近20年的突发事件数据进行分析,通过突发事件频次量化安全水平并结合人口分布,有效衡量了应急需求。安全水平系数的标准化处理,以及将其与不同等级突发事件下的人口设置比例结合的方法,极大提升了应急需求分析的精确度。结果表明,考虑安全水平的应急需求效果更为准确,为应急设施选址与路径优化供了更加贴合实际情况的依据。2)研究强调了突发事件下移动应急设施选址与路径优化的高水平表现。面对可能同时产生大量应急需求点的情况,研究的路径规划模型展现了高度的灵活性和适应性。通过模拟分析,证明了即使在应急需求位置和数量发生多变的情况下,移动应急设施选址与路径优化路径规划也能有效满足变化的需求,并在保持原有配送方案基础上进行了适当的调整,进一步优化了应急设施选址与路径优化总成本。3)研究发现区域移动应急成本存在一定的下限。即使不断增加移动应急设施选址与路径优化路径数量,成本的增速最终趋于平缓。尤其是在非核心县区,由于人口分布稀疏和地理位置较远的特点,新增的应急路线对于降低应急成本的效果有限。这一发现指出,移动应急设施中心最理想的部署位置是人口密度较高的县区中心地区,这不仅可以直接降低应急成本,还能充分发挥移动应急设施选址与路径优化在灵活性、适应性和高响应性方面的优势。4)研究通过对安全水平、应急需求和移动应急成本的系统分析,提出了一系列优化应急设施选址与路径优化的策略和建议。这些结果不仅为G地区应急设施选址与路径优化规划提供了理论支持,也为其他地区的应急设施选址与路径优化设计和优化提供了参考。
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