王静虹_PhD thesis_0523

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1、中国科学技术大学博士学位论文非常规突发情况下大规模人群疏散的不确定性研究作者姓名：王静虹学科专业：安全科学与工程导师姓名：孙金华教授卢兆明教授完成时间：二○一三年三月十四日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’sdegreeResearchontheuncertaintiesoflarge-scalecrowdevacuationunderunconventionalemergenciesAuthor‘sName：JinghongWangSpeciality：

2、SafetyScience&EngineeringSupervisors：Prof.JinhuaSunandProf.SiumingLothFinishedtime:March14,2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：___________签字日期：_______________中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为

3、申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。□公开□保密（____年）作者签名：_______________导师签名：_______________签字日期：_______________签字日期：_______

4、________摘要摘要近年来，在全世界范围内具有灾难性后果的非常规突发事件时有发生，大规模群体疏散问题日益得到公共安全领域的高度重视。迄今为止，对于大规模人群疏散的微观或宏观模型研究已有很多，有力推动了非常规突发事件应急处置科技领域的发展。但是，关于非常规突发事件下大规模人群疏散的不确定性尚没有得到充分的认识。为了揭示非常规突发事件下大规模人群在疏散过程中所受到的诸多不确定因素的影响和作用模式，我们采用理论分析和数学建模相结合的方法，以非常规突发灾害为背景，从突发灾害、外部疏散引导以及大规模疏散人群这三个层面，研究影响大规模人群疏散的随机不确

5、定性，从效率和风险的角度，为突发灾害应急疏散提供理论和技术支持。在非常规突发灾害层面，首先对非常规灾害与常规灾害的随机性分析与预测进行了一些探讨。以常规灾害中的城市火灾为例，建立了基于城市火灾幂律分布特征的重特大火灾事故发生概率预测模型，而非常规灾害在时间和空间尺度上均具有更多的不确定性和复杂性。因此，涉及到非常规灾害相关参数的设置和分析时，主要以人为假定的形式进行。在对灾害扩散模式及危害程度进行合理假设的基础上，运用动态网络流方法，建立了一个综合考虑疏散优先级和灾害扩散一般模式的多源多汇（MSMD）大规模疏散模型，并运用CCRP算法进行了疏散

6、规划的求解及对比。进一步提出并建立了―路径通行效率风险‖（RTE风险）的概念及其定量评估框架模型，基于该模型获得的各路段在灾害发生后不同时刻的RTE风险值，可有效反映出疏散路网在灾害环境下，综合考虑了效率和风险之后―适合通行‖程度的动态变化。在疏散引导层面，一是研究了大规模人群疏散时极易出现的恐慌情绪的传播特征及其对疏散的影响。运用系统动力学方法，构建了一个大规模人群疏散的定性仿真模型，通过对模型实施各种不同的输入方案，发现了有无疏散引导时由于灾害氛围加剧而出现的恐慌受控或失控状况的变化规律，以及灾害氛围下人群中恐慌情绪的蔓延更多地是受到占主导

7、地位情绪的作用。该定性仿真模型很好地揭示了疏散系统中关键要素之间的相互作用关系以及影响疏散中恐慌情绪传播的不确定性因素，并且再现了疏散出口处“快即是慢”的典型现象。二是结合疏散引导对大规模疏散风险进行了量化研究。提出了大规模人群流动特征密度的概念，并基于连续人群流动理论和相关经验公式，推导获得了影响大规模人群流动的一系列特征密度。基于所获得的特征密度，结合排队理论，建立了一个无限人流过桥模型，并通过计算相关的系统效率指标，获得了不同密度人群在不同疏散引导策略下的疏散效率变化特征。基于理论分析和排队模I摘要拟所获得的五个特征密度，提出了一个在大规

8、模疏散中判断疏散策略能否提高疏散效率的―人群密度风险轴‖，以人群密度风险轴上的三个区间代表大规模疏散时针对疏散策略有效性而言的三种不同特征的人流，即有