1、14卷 6期2005年 12月自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NATURAL D ISASTERSVol. 14, No. 6Dec. , 2005收 稿 日 期 : 2005 - 11 - 02; 修 订 日 期 : 2005 - 12 - 07基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (50478057)作 者 简 介 :袁 建 平 (1980 - ) ,男 ,江 西 宜 春 人 ,博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 城 市 减 灾 防 灾 研 究 .文 章 编 号 : 100424574 (2005) 0620116204城 市 灾 时 大 范 围
2、人 员 应 急 疏 散 探 讨袁 建 平 1 , 方 正 1 , 卢 兆 明 2 , 黄 河 潮 2(1. 武 汉 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 ,湖 北 武 汉 430072; 2. 香 港 城 市 大 学 建 筑 系 ,中 国 香 港 )摘 要 :人 类 面 临 着 许 多 自 然 的 和 人 为 的 灾 害 ,比 如 最 近 发 生 的 印 度 洋 大 海 啸 和 2001年 的 美 国“ 9 11” 恐 怖 袭 击 事 件 等 。 当 这 类 重 大 灾 害 性 事 件 发 生 时 ,在 短 时 间 内 安 全 地 大 范 围 疏 散 转 移 高 密集 人 群 ,实 施 科
3、学 的 应 急 救 灾 策 略 ,是 减 轻 灾 害 后 果 严 重 性 的 重 要 措 施 之 一 。 探 讨 了 如 何 建 立 一 个 综合 性 的 疏 散 规 划 模 型 ,为 人 员 应 急 疏 散 管 理 提 供 决 策 支 持 。关 键 词 :灾 害 应 急 管 理 ;疏 散 规 划 ; 动 态 网 络 流 ;模 型中 图 分 类 号 : X4 文 献 标 识 码 : ALarge2sca le evacua tion of people from urban d isa sterYUAN J ian2p ing 1 , FANG Zheng1 , Lo Siu2m ing2 ,
4、 HUANG He2chao2(1. Civil Engineering School ,W uhan University, W uhan 430072, China; 2. Department of A rchitecture, City University of Hong Kong, Hong Kong)Abstract: Human being is at risk from many natural and man2made hazards, such as the recent South A sian tsuna2m i strike and the New Yorks“ 9
5、 11” incident in 2001. Evacuation of peop le from the hazardous region is a way toreduce the ill effects of disasters and evacuation p lanning is a critical component in emergency management. Thispaper discusses on develop ing an integrated evacuation p lanning model to assist government to draw up
6、an app rop ri2ate evacuation strategy for a large urban area.Key words: disaster emergency management; evacuation p lanning; dynam ic network flow; model我 国 处 于 世 界 上 自 然 灾 害 最 多 的 东 南 亚 、 太 平 洋 地 区 ,也 是 少 数 几 个 灾 害 种 类 最 多 ,损 失 最 严 重 的 国 家之 一 1 。 自 然 灾 害 的 发 生 往 往 给 人 类 社 会 造 成 巨 大 的 灾 难 ,近 年 来 由 于
7、 自 然 灾 害 频 发 ,每 年 都 造 成 大 量 的人 员 伤 亡 。 常 见 的 自 然 灾 害 包 括 洪 水 、 海 啸 、 地 震 、 飓 风 等 。 近 日 发 生 的 印 度 洋 大 海 啸 更 是 导 致 了 逾 15万 人丧 生 。 与 此 同 时 ,人 类 也 面 临 着 其 它 灾 难 性 突 发 事 件 (如 火 灾 、 毒 气 泄 漏 、 核 泄 漏 )或 类 似 美 国 “ 9 11” 恐 怖事 件 袭 击 甚 至 战 争 空 袭 等 紧 急 状 况 的 危 胁 。 当 这 类 重 大 灾 害 性 事 件 (事 故 )发 生 时 ,在 短 时 间 内 安 全 地
8、 大 范围 疏 散 转 移 高 密 集 人 群 ,实 施 科 学 的 应 急 救 灾 策 略 ,是 减 少 灾 害 (事 故 )后 果 严 重 性 的 重 要 措 施 之 一 2 。我 国 近 年 来 城 市 化 进 程 日 益 加 快 ,城 市 规 模 日 益 增 大 ,人 口 也 越 来 越 稠 密 ,交 通 道 路 十 分 拥 挤 ,如 我 国 香港 特 区 市 区 人 口 密 度 几 乎 为 世 界 之 最 ,我 国 其 它 城 市 也 有 类 似 的 情 况 。 而 过 去 我 们 也 不 太 重 视 城 市 发 生 灾害 时 大 范 围 的 人 员 疏 散 转 移 问 题 。 虽
9、然 我 国 内 地 城 市 相 继 建 立 了 一 定 数 量 的 人 防 工 程 ,但 这 些 工 程 还 远 远不 能 满 足 实 际 灾 害 时 的 人 员 疏 散 需 要 。 同 时 一 旦 发 生 重 大 灾 害 ,如 何 制 定 应 急 预 案 ,组 织 人 员 疏 散 、 如 何 充分 利 用 现 有 道 路 、 空 地 、 人 防 工 程 设 施 、 如 何 实 施 交 通 管 理 策 略 将 市 区 大 量 人 员 疏 散 到 安 全 地 带 等 ,这 些 研 究目 前 我 们 还 开 展 得 很 少 。 过 去 东 南 亚 地 区 的 许 多 国 家 包 括 中 国 在 内
10、 ,对 重 大 灾 害 事 件 的 预 防 与 管 理 工 作 一直 缺 乏 足 够 的 重 视 ,没 有 建 立 一 个 有 效 的 灾 害 处 理 机 制 ,因 此 灾 害 所 造 成 的 损 失 十 分 巨 大 。 目 前 ,世 界 各 国都 意 识 到 建 立 灾 害 应 急 管 理 机 制 与 人 员 紧 急 疏 散 规 划 的 重 要 性 ,我 国 “ 十 五 ” 期 间 也 加 大 了 这 方 面 的 投 入 。然 而 ,与 日 本 、 美 国 等 发 达 国 家 相 比 ,在 科 学 的 应 急 疏 散 策 略 、 不 同 部 门 间 的 协 同 合 作 、 资 源 的 合 理
11、 利 用 等 方面 仍 存 在 一 定 的 差 距 3 。 因 此 ,开 展 城 市 灾 时 大 范 围 人 员 应 急 疏 散 的 研 究 ,科 学 地 建 立 大 范 围 人 员 就 近 或远 距 离 疏 散 的 模 拟 及 优 化 模 型 ,根 据 不 同 灾 害 情 况 下 利 用 现 有 交 通 、 人 防 设 施 制 订 一 套 行 之 有 效 的 应 急 策略 ,优 化 应 急 疏 散 管 理 方 案 ,进 一 步 提 高 城 市 对 突 发 事 件 的 应 变 能 力 ,从 而 减 少 灾 害 所 造 成 的 人 员 伤 亡 和 财产 损 失 ,这 些 都 具 有 十 分 重
12、要 的 现 实 意 义 。1 城 市 灾 时 大 范 围 的 人 员 应 急 疏 散随 着 我 国 城 市 规 模 的 日 益 增 大 ,城 区 人 口 的 迅 速 增 长 ,城 市 在 发 生 重 大 灾 害 性 事 件 的 情 况 下 必 将 面 临 大范 围 的 人 员 疏 散 问 题 。 尤 其 是 现 代 城 市 以 交 通 立 体 化 、 通 讯 、 水 、 电 、 气 、 排 污 网 络 化 及 房 屋 向 高 层 多 功 能 化发 展 为 一 大 特 征 ;其 另 一 特 征 是 人 口 高 度 密 集 、 财 富 日 益 聚 集 。 这 些 均 使 城 市 面 对 灾 害 时
13、 愈 加 脆 弱 ,即 增 加了 灾 害 的 易 损 性 4 。 一 旦 发 生 灾 难 性 突 发 事 件 ,如 果 没 有 及 时 的 采 取 有 效 的 人 员 应 急 疏 散 管 理 措 施 将 会 产生 灾 难 性 的 后 果 。 如 1976年 7月 28日 在 我 国 发 生 的 唐 山 大 地 震 造 成 24万 余 人 丧 生 , 16万 余 人 重 伤 , 7200多 个 家 庭 绝 户 , 2600多 名 儿 童 成 为 孤 儿 4 。 1984年 12月 3日 印 度 博 帕 尔 联 合 碳 化 公 司 发 生 55 t甲 基 异 氰酸 脂 泄 漏 事 故 ,造 成 2
14、500多 人 死 亡 , 5万 人 失 明 ,世 界 为 之 震 惊 。重 大 灾 难 发 生 后 灾 区 内 人 员 及 时 地 应 急 疏 散 ,是 防 止 和 减 少 事 故 造 成 人 员 伤 亡 的 重 要 措 施 。 例 如 , 1976年 发 生 的 意 大 利 塞 韦 索 ( Seveso)的 环 己 烷 泄 漏 事 故 ,应 急 疏 散 了 22万 人 ; 1979年 我 国 南 方 某 电 化 厂 发 生 的液 氯 钢 瓶 爆 炸 事 故 ,应 急 疏 散 6万 人 ; 1984年 墨 西 哥 城 液 化 天 然 气 储 罐 爆 炸 事 故 ,应 急 疏 散 35万 人 6
15、 等 。在 灾 难 发 生 后 很 短 的 时 间 内 ,将 需 要 进 行 疏 散 的 成 千 上 万 的 群 众 从 危 险 区 域 疏 散 到 安 全 区 域 ,是 一 项 十 分 复杂 的 工 作 ,此 时 ,灾 时 大 范 围 的 人 员 应 急 疏 散 管 理 就 显 得 及 其 重 要 。灾 时 应 急 疏 散 管 理 的 主 要 工 作 就 是 要 对 整 个 疏 散 系 统 进 行 合 理 规 划 ,使 其 发 挥 最 大 效 率 ,把 受 灾 区 域 内的 居 民 迅 速 及 时 地 转 移 到 安 全 地 点 。 围 绕 这 个 目 标 ,应 在 规 划 基 础 设 施
16、(包 括 交 通 网 络 、 人 防 设 施 )、 制 定 疏散 预 案 、 实 施 有 效 的 交 通 管 理 等 方 面 开 展 研 究 。 疏 散 系 统 的 效 率 可 用 多 种 指 标 衡 量 ,如 疏 散 时 间 、 疏 散 距 离 、灾 害 发 生 前 安 全 逃 离 的 人 数 等 ,因 此 疏 散 规 划 的 实 质 是 一 个 多 目 标 优 化 问 题 。 一 般 地 ,应 急 疏 散 规 划 的 结 果至 少 应 包 括 :确 定 需 要 疏 散 人 员 的 范 围 ;确 定 作 为 疏 散 目 的 地 的 安 全 场 所 ;确 定 疏 散 路 线 ,使 人 员 在
17、最 短 的 时间 内 ,安 全 地 达 到 疏 散 目 的 地 。对 于 城 市 灾 时 大 范 围 的 人 员 应 急 疏 散 ,应 综 合 考 虑 人 员 大 范 围 疏 散 的 各 个 环 节 ,集 中 解 决 与 紧 急 疏 散 规划 相 关 的 问 题 。 制 定 有 效 的 应 急 疏 散 管 理 预 案 是 紧 急 疏 散 成 功 的 关 键 3 。 应 急 预 案 的 目 标 是 在 灾 害 发 生后 使 人 员 以 最 效 的 方 式 疏 散 到 安 全 地 带 。 为 此 ,必 须 研 究 紧 急 事 件 的 危 险 性 状 况 和 人 员 应 急 疏 散 的 行 为 规律
18、 ,研 究 如 何 充 分 利 用 现 有 的 交 通 设 施 和 人 防 工 程 ,建 立 大 范 围 人 员 疏 散 模 型 ,以 及 建 立 考 虑 交 通 网 络 的 时变 特 性 的 优 化 决 策 模 型 。2 疏 散 模 型 的 国 内 外 研 究 现 状目 前 国 内 外 对 人 员 应 急 疏 散 规 划 的 研 究 ,在 理 论 上 主 要 包 括 计 算 机 仿 真 方 法 与 数 学 分 析 方 法 。 随 着 计算 机 技 术 的 应 用 与 发 展 ,一 些 基 于 计 算 机 模 拟 的 模 型 逐 渐 应 用 于 疏 散 管 理 方 面 ,例 如 应 用 于 建
19、 筑 物 的 人 员 疏散 模 型 有 EVACNET, BuildingEXODU, EGRESS, SIMULEX, SGEM ,主 要 对 建 筑 物 内 人 员 的 徒 步 疏 散 。 机 动 车疏 散 模 型 有 MASSVAC , MEMB rain, REMS, CEMPS, DYNEV动 态 优 化 方 面 应 采 用 动 态 网 络 流 理 论 ,建 立 疏 散 规 划 优 化的 数 学 模 型 。 优 化 模 型 以 最 大 疏 散 效 率 为 目 标 ,集 中 解 决 分 阶 段 疏 散 方 案 ,车 辆 路 径 选 择 ,疏 散 目 的 地 (包括 人 防 工 程 )规
20、 划 ,交 通 管 理 措 施 等 相 关 问 题 。 因 此 ,可 以 从 定 量 的 角 度 ,评 价 面 临 各 种 不 同 类 型 灾 难 时 ,大区 域 空 间 的 疏 散 性 状 及 疏 散 的 效 率 ,从 而 实 现 对 大 范 围 人 员 疏 散 进 行 科 学 管 理 的 目 的 ,并 可 指 导 疏 散 计 划 的制 定 。为 此 ,应 主 要 开 展 以 下 几 个 方 面 的 研 究 :(1)采 用 动 态 优 化 方 法 ,考 虑 交 通 网 络 的 时 变 特 性 。 以 往 与 疏 散 相 关 的 交 通 优 化 研 究 中 ,往 往 采 用 静 态交 通 网
21、络 ,即 网 络 的 拓 扑 结 构 ,路 径 运 行 成 本 (时 间 )等 参 数 常 常 被 假 定 为 静 态 的 。 但 在 实 际 的 紧 急 情 况 下的 疏 散 过 程 中 ,由 于 交 通 流 量 急 剧 增 加 ,灾 害 的 破 坏 ,交 通 管 理 等 因 素 影 响 ,以 上 参 数 相 应 也 发 生 变 化 。 目 前接 近 实 际 的 动 态 网 络 的 交 通 优 化 研 究 非 常 少 见 ,而 应 用 于 疏 散 管 理 的 几 乎 没 有 进 行 。(2)考 虑 疏 散 规 划 的 整 体 优 化 。 以 往 的 疏 散 规 划 优 化 研 究 往 往 仅
22、 针 对 某 一 评 价 指 标 (如 总 疏 散 时 间 )或单 一 环 节 (如 路 径 选 择 问 题 )。 对 大 规 模 的 人 员 疏 散 应 针 对 规 划 的 整 体 优 化 ,考 虑 疏 散 时 间 ,疏 散 距 离 ,到 达安 全 地 点 人 数 ,交 通 网 络 可 靠 性 等 多 个 优 化 子 目 标 。 同 时 对 不 同 区 域 疏 散 出 发 次 序 ,交 通 量 分 配 ,路 径 选 择 ,811 自 然 灾 害 学 报 14卷避 难 所 (人 防 工 程 )规 划 等 多 个 环 节 进 行 优 化 ,最 终 得 到 完 整 的 疏 散 安 排 方 案 。(
23、3)优 化 模 型 与 仿 真 模 型 相 结 合 。 为 了 开 发 出 实 用 的 指 导 疏 散 计 划 的 决 策 工 具 ,应 采 用 数 学 优 化 模 型与 计 算 机 仿 真 模 型 相 结 合 的 方 法 。 计 算 机 仿 真 模 型 能 模 拟 出 接 近 实 际 的 紧 急 情 况 下 交 通 状 况 ,直 观 且 定 量的 给 出 交 通 流 量 分 析 。 优 化 模 型 的 结 果 可 输 入 到 仿 真 模 型 ,以 测 试 方 案 的 可 行 性 ,并 应 于 GIS相 结 合 ,使 其能 在 GIS中 得 到 形 象 的 可 视 化 的 结 果 。4 结 语
24、随 着 我 国 城 市 规 模 的 日 益 增 大 ,城 区 人 口 的 迅 速 增 长 ,城 市 在 发 生 重 大 灾 害 性 事 件 的 情 况 下 必 将 面 临 大范 围 的 人 员 疏 散 问 题 。 尤 其 是 在 人 群 密 集 的 地 区 包 括 大 型 赛 事 期 间 (如 奥 运 会 、 重 大 节 日 ) ,遭 遇 天 灾 (如 地震 、 海 啸 )或 人 为 制 造 的 大 型 灾 难 (如 恐 怖 袭 击 )时 。 为 此 ,应 研 究 开 发 一 个 集 成 了 仿 真 模 型 和 优 化 模 型 的 综合 性 疏 散 规 划 模 型 ,该 模 型 应 可 实 际
25、 用 于 现 有 交 通 、 人 防 设 施 的 规 划 、 制 定 疏 散 计 划 及 灾 时 应 急 交 通 管 理 预案 。参 考 文 献 : 1 Haque C E. Perspectives of natural disasters in East and South A sia, and the pacific island states socio2econom ic correlates and needs assessment J . Natural Hazards, 2003, 29: 465 - 483. 2 Perry R W , L indellM K, Greene
26、 M R. Evacuation Planning in Emergency ManagementM . Lexington, Mass. , 1981. 3 Lakha R, Moore T. Handbook of D isaster and EmergencyManagement: Princip les and PracticeM . Tolley Lexisnexis, 2002. 4 方 世 萍 ,张 芝 霞 . 城 市 地 震 应 急 救 援 措 施 探 讨 J . 灾 害 学 , 2004, 19 (1) : 31 - 34. 5 姜 传 胜 ,杨 铸 . 公 共 安 全 之
27、人 员 应 急 疏 散 J . 安 全 , 2004, (1) : 7 - 9. 6 温 丽 敏 . 重 大 事 故 应 急 疏 散 研 究 D . 沈 阳 :东 北 大 学 , 2000. 7 Chalmet L, Francis R, Saunders P. Network model for building evacuation J . Management Science, 1982, 28: 86 - 105. 8 ChoiW. Network flow models of building evacuation p roblem s with flow - dependent a
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