生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃決策方法研究與應(yīng)用*

管友海，張媛，王耀

(中國石油大學(xué)(華東)儲運與建筑工程學(xué)院，山東青島266555)

在我國的災(zāi)害管理體制中，災(zāi)害防御工作基本上還是分災(zāi)種進行的，而且主要還是應(yīng)急管理體制，沒有上升到災(zāi)害風(fēng)險管理的層面，因此有必要建立與城市可持續(xù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合防災(zāi)規(guī)劃［1－4］。

生命線工程在城市基礎(chǔ)設(shè)施中有著及其重要的地位，關(guān)系到災(zāi)時對其他工程的破壞影響大小和災(zāi)后重建程度難易。生命線系統(tǒng)在單災(zāi)種作用下，特別是地震災(zāi)害作用下的破壞分析和系統(tǒng)災(zāi)后的功能可靠性分析研究的比較多，已有不少科學(xué)性和實用性兼?zhèn)涞姆椒ǎ鴮τ谌绾尉C合考慮各種潛在災(zāi)害對城市以及生命線系統(tǒng)的影響，目前來看研究還比較薄弱。至于如何將綜合防災(zāi)減災(zāi)的理念應(yīng)用到城市以及各個基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃中，更是鮮有深入的研究。建立一種基于綜合災(zāi)害風(fēng)險的規(guī)劃分析方法是生命線綜合防災(zāi)規(guī)劃中亟待解決的主要問題［5］。

本文引入了綜合災(zāi)害指數(shù)的概念，利用通過災(zāi)害識別、災(zāi)害的風(fēng)險指標的評價權(quán)重和各種災(zāi)害的風(fēng)險指標來計算，得到綜合防災(zāi)規(guī)劃的決策依據(jù)。

1 綜合災(zāi)害指數(shù)的定義

生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃在編制過程中主要包括了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集與處理、現(xiàn)狀評述與災(zāi)害識別、災(zāi)害風(fēng)險分析模型的建立與評價、設(shè)防標準的優(yōu)化選擇、抗災(zāi)薄弱環(huán)節(jié)的識別與改造措施以及綜合防災(zāi)規(guī)劃決策幾方面的內(nèi)容［6－8］，具體的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃編制技術(shù)路線圖

將圖1中的綜合災(zāi)害指數(shù)定義為L，各個潛在災(zāi)害的風(fēng)險的大小用指標Li(i=1，2，3，…，n;n為災(zāi)害種類的個數(shù))表示，取值區(qū)間為［0，1］，各個災(zāi)害的風(fēng)險指標的評價權(quán)重為w1，w2，…，wn，那么通過災(zāi)害識別、風(fēng)險指標的評價權(quán)重和單種災(zāi)害的風(fēng)險指標，可以得到生命線工程的綜合災(zāi)害指數(shù):

在這里忽略了各個災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)性，假設(shè)不同災(zāi)害的發(fā)生彼此之間是獨立的，因而可以進行線性疊加。

2 災(zāi)害的風(fēng)險指標的評價權(quán)重

2.1 災(zāi)害識別

生命線工程可以進一步細化為電力工程、通信工程、給水工程、燃氣工程、供暖工程、交通工程等6項主要的綜合防災(zāi)規(guī)劃，雖然各個工程面臨的災(zāi)害特征、致災(zāi)因素和成災(zāi)機理有所差別，但編制規(guī)劃的思路是相通的，下面以給水工程的水管道為例講述災(zāi)害識別的過程，本文將其綜合災(zāi)害分為二級體系，第一層(分目標層)為災(zāi)害的類別，分為氣象災(zāi)害、地震地質(zhì)災(zāi)害、人為災(zāi)害;第二層(指標層)為具體災(zāi)害的指標，共10類，具體見圖2所示［8－10］。

圖2 生命線工程管道災(zāi)害識別

不同地區(qū)的具體情況各異，不同生命線工程的情況各異，表格中的災(zāi)害種類不盡相同，如:在給水工程的樞紐工程(水廠、加壓站等)就不需考慮暴雨凍害凍雨的影響。

2.2 評價權(quán)重的計算

評價權(quán)重的取值采用層次分析法，關(guān)于層次分析法本文將不做贅述。通過層次分析法的具體計算公式和評分比較結(jié)果就可以計算得到各個指標的權(quán)重系數(shù)［8－10］。

設(shè)總目標層(綜合災(zāi)害)為A層，分目標層(災(zāi)害類別)為B層，指標層(具體災(zāi)害類別)為C層，則各層的權(quán)重如表1所示。至此，表1最后一列的權(quán)重數(shù)據(jù)就作為各類災(zāi)害風(fēng)險指標的評價權(quán)重。

表1 A－C 層總排序權(quán)重計算

3 潛在災(zāi)害的風(fēng)險指標計算

對于災(zāi)害的風(fēng)險指標計算旨在得到指標Li的值。具體的災(zāi)種不同，計算方法相差是很大的。對于已有成熟分析方法并且資料數(shù)據(jù)完備的災(zāi)害風(fēng)險指標的計算采取定量的分析，對于方法不成熟或者資料不完備的災(zāi)害風(fēng)險指標計算采用模糊評判的方法從定量與定性結(jié)合的方法估計。本文以給水工程管道的地震災(zāi)害為例介紹災(zāi)害的風(fēng)險指標的計算［8－10］。給水工程管道的地震災(zāi)害各個因素具體指標值即地震風(fēng)險指數(shù)d如表2所示。

表2 地震風(fēng)險指數(shù)

利用式(2)得到地震風(fēng)險值LE，以此來判定地震災(zāi)害的風(fēng)險。類似的，可以得到其他災(zāi)害以Li表示的風(fēng)險值。

式中:j為影響因素的類別;k為每個因素下不同的指標;d為每個因素下不同指標的值，即地震風(fēng)險指數(shù)。

4 生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃

通過上文的計算，可以由式(1)得到綜合災(zāi)害指數(shù)L。在計算綜合災(zāi)害指數(shù)時，可以對各個災(zāi)害風(fēng)險評價值與權(quán)重的乘積進行排序，從而得到對該要素(管段、線路等生命線工程的組成部分)影響最大的主導(dǎo)災(zāi)害，從而可以進一步進行主導(dǎo)災(zāi)害的區(qū)劃。在得到綜合災(zāi)害指數(shù)后，就可以根據(jù)指數(shù)的大小將一些災(zāi)害風(fēng)險大的要素從要素布局中剔除出去，從而得到生命線工程規(guī)劃建議布局。同時結(jié)合設(shè)防標準的要求并與總體規(guī)劃建議布局關(guān)聯(lián)起來，就可以形成最終的綜合防災(zāi)規(guī)劃建議方案。在剔除不易鋪設(shè)管網(wǎng)的路段過程中，綜合災(zāi)害指數(shù)的大小是衡量的一個重要標準，但同時還要根據(jù)實際情況考慮生命線工程功能上的布局要求和系統(tǒng)的整體性要求。

本方法在煙臺市開發(fā)區(qū)生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃中得到了實際應(yīng)用［10］。

5 結(jié)語

本文對生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃編制的技術(shù)路線進行了分析，引入了綜合災(zāi)害指數(shù)的概念，利用通過災(zāi)害識別、災(zāi)害的風(fēng)險指標的評價權(quán)重和各種災(zāi)害的風(fēng)險指標來計算，得到綜合防災(zāi)規(guī)劃的決策依據(jù)。

在綜合災(zāi)害指數(shù)的計算過程中，利用了災(zāi)害的風(fēng)險指標的評價權(quán)重計算和潛在災(zāi)害的風(fēng)險指標計算兩個過程，本文以給水工程綜合防災(zāi)為例，采用層次分析法，得到10種災(zāi)害最終的評價權(quán)重;以地震災(zāi)害影響因素識別和地震災(zāi)害風(fēng)險指標的計算為例給出潛在災(zāi)害的風(fēng)險指標計算。最終以綜合災(zāi)害指數(shù)為重要衡量標準，并結(jié)合生命線工程功能上的布局要求和系統(tǒng)的整體性要求來進行生命線工程的綜合防災(zāi)規(guī)劃。

本方法在煙臺市開發(fā)區(qū)生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃中得到了實際應(yīng)用，以期為其他城市的生命線工程綜合防災(zāi)規(guī)劃的編制提供借鑒。

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