伴隨現(xiàn)代社會系統(tǒng)內部復雜非線性作用和耦合程度不斷增強,一些局部性、常規(guī)的突發(fā)公共事件,已經(jīng)越來越容易演變成具有更強危害性的非常規(guī)突發(fā)事件。非常規(guī)突發(fā)事件的頻繁發(fā)生,已經(jīng)對人類生存和社會發(fā)展造成了重大威脅。
本書稿通過綜合系統(tǒng)科學、管理學、災害學、應急管理理論、最優(yōu)化理論等多學科理論和方法,探究非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生后的復雜應急資源網(wǎng)絡優(yōu)化調度和配置問題,對于提高應急資源網(wǎng)絡的管理效率,提升非常規(guī)突發(fā)事件應急管理能力,具有極其重要的意義。
本書除了第1章緒論和第2章國內外相關研究進展外,共分為三大部分。
第一部分由第3章組成。這一部分主要是運用突發(fā)公共事件管理理論、災害學理論、系統(tǒng)演化理論和生命周期理論。首先明晰了非常規(guī)突發(fā)事件的概念、要素、特征和分類;其次闡述了非常規(guī)突發(fā)事件應急資源的概念、特征、分類和籌集策略;最后是基于系統(tǒng)論的視角分析了非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生后的應急資源分配網(wǎng)絡調度和配置系統(tǒng)內涵,在此基礎上,解釋了其與一般資源分配系統(tǒng)的區(qū)別;闡述了該系統(tǒng)具有的特征,及其網(wǎng)絡總體宏觀結構和應急出救點到原生和次生災害受災點之間的網(wǎng)絡微觀結構;論述了非常規(guī)突發(fā)事件復雜應急資源分配網(wǎng)絡的調度和配置系統(tǒng)運作具體流程。
第二部分由第4章和第5章組成。這一部分主要是運用運籌學和最優(yōu)化理論,結合非常規(guī)突發(fā)事件災害鏈的特征,對具有雙層復雜網(wǎng)絡拓撲結構(多個應急出救點—多個原生和次生災害受災點)的應急資源分配網(wǎng)絡,分別構建了單周期(靜態(tài))和多周期(動態(tài))的兩個復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度模型。
第三部分由第6章和第7章組成。這一部分主要是運用模糊理論、運籌學和最優(yōu)化理論,在增加非常規(guī)突發(fā)事件中應急資源供求模糊情景的基礎上,對具有三層網(wǎng)絡拓撲結構(多個應急出救點—多個應急資源集散中心—多個原生和次生災害受災點)的復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度問題進行研究。
本書可為政府相關應急管理部門科學決策提供模型支持和科學依據(jù),可為從事應急管理研究的學者提供學術研究參考,也可作為本科院校應急管理專業(yè)方向師生的參考閱讀書。
世界文明的進化史,是一部同各種災害斗爭的歷史。日新月異的科技發(fā)展,改變了人類認識、預警和應對災害的能力,一些災害已經(jīng)可以實現(xiàn)提前預報。然而,伴隨經(jīng)濟全球化和工業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷深入,新的“不安”與“無序”也隨之而來。現(xiàn)代社會系統(tǒng)內部復雜非線性作用和耦合程度的不斷增強,使得各類自然和人為的突發(fā)公共災害依然伴隨我們左右,并且一些局部性、常規(guī)的突發(fā)公共事件,已經(jīng)越來越容易演變成具有更強危害性的非常規(guī)突發(fā)事件。
當非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生時,受災地區(qū)會產(chǎn)生大量應急資源需求,以期保障最基本的生存需要。因此,應急資源作為事件處置過程中最重要的物質基礎,不僅是應急救援的必要條件,而且是減少由于饑餓、疫病等次生災害發(fā)生所必需的保障性物資。在實際應急救援中,現(xiàn)有應急資源優(yōu)化調度和分配方法仍然存在諸多問題,具體的如: 應急資源調配不及時、資源供需失衡和分配公平性還有待改善等。因此,作為非常規(guī)突發(fā)事件應急資源管理的一個重要組成部分,應急資源的快速、優(yōu)化調度和配置已經(jīng)是影響災害救助的關鍵環(huán)節(jié)。如何在災害發(fā)生后的第一時間內,科學合理地進行應急資源的分配和調運的動態(tài)快速響應,在一定程度上決定了非常規(guī)突發(fā)事件應急管理的成敗。
現(xiàn)階段的非常規(guī)突發(fā)事件應急資源優(yōu)化配置問題研究,主要可以分為兩大類: 一類是事件發(fā)生之前的應急資源配置;另一類是事件發(fā)生之后的應急資源配置。本書主要是以事件發(fā)生之后的應急資源配置為研究對象,以事件發(fā)生后的應急資源優(yōu)化調度和配置為研究主題,嘗試對以下問題進行探討并進行解答: 非常規(guī)突發(fā)事件的概念、要素、特征和分類如何厘清;如何描述非常規(guī)突發(fā)事件的應急資源概念、特點、分類和籌集策略;如何從系統(tǒng)理論視角,對非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生后的復雜應急資源分配網(wǎng)絡調度和配置系統(tǒng)的內涵、特征、結構和運作流程進行分析;在上述復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度和配置系統(tǒng)構建基礎上,如何在進行非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生后的復雜應急資源分配網(wǎng)絡調度和配置模型構建時,體現(xiàn)其原生、次生災害鏈的易生性以及運輸路網(wǎng)的動態(tài)變化性;如何增加對其復雜應急資源分配網(wǎng)絡供給和需求不確定性、多資源種類、運輸工具多樣性等特征的考慮?如何考慮不同層次復雜網(wǎng)絡拓撲結構對應急資源優(yōu)化調度和配置的影響;如何選擇合理、有效、公平的應急資源優(yōu)化調度和配置目標函數(shù),構建單周期(靜態(tài))和多周期(動態(tài))非常規(guī)突發(fā)事件復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置模型,這些都是需要進一步探討的問題。
本書除了第1章緒論和第2章國內外相關研究進展外,共分為三大部分。
本書的第一部分由第3章組成。第3章主要是運用突發(fā)公共事件管理理論、災害學理論、系統(tǒng)演化理論和生命周期理論,一是明晰了非常規(guī)突發(fā)事件的概念、要素、特征和分類;二是闡述了非常規(guī)突發(fā)事件應急資源的概念、特征、分類和籌集策略;三是基于系統(tǒng)論的視角,在分析非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生后的應急資源分配網(wǎng)絡調度和配置系統(tǒng)內涵基礎上,解釋了其與一般資源分配系統(tǒng)的區(qū)別;闡述了該系統(tǒng)具有的特征,以及其網(wǎng)絡總體宏觀結構和應急出救點到原生和次生災害受災點之間的網(wǎng)絡微觀結構;論述了非常規(guī)突發(fā)事件復雜應急資源分配網(wǎng)絡的調度和配置系統(tǒng)運作具體流程。
本書的第二部分由第4章和第5章組成。這一部分主要是運用運籌學和最優(yōu)化理論,結合非常規(guī)突發(fā)事件災害鏈的特征,對具有雙層復雜網(wǎng)絡拓撲結構(多應急出救點—多受災點)的應急資源分配網(wǎng)絡,分別構建了單周期(靜態(tài))和多周期(動態(tài))的兩個復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度模型。具體地:
第4章,基于災害鏈、多資源和多運輸模式的雙層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置模型。首先針對非常規(guī)突發(fā)事件特征,基于災害鏈情景,在考慮應急資源急迫度基礎上,以應急時間最短為主要目標函數(shù),以運輸費用最小為次要目標函數(shù),構建了單周期、雙重目標函數(shù)、多運輸方式、擁有雙層復雜網(wǎng)絡拓撲結構(多個應急出救點—多個原生和次生災害受災點)的應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度和配置模型;其次,針對本章模型中兩個帶有序關系的目標函數(shù)和相關約束條件,設計了一種改進的多資源分類調度啟發(fā)式算法對模型進行求解,并進行了算例研究。
第5章,基于災害鏈、受災人員損失和多周期的雙層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置模型。首先闡述了本章研究的基本問題,即: 在第4章模型基礎上,研究增加了受災人員損失最小化這一目標函數(shù),以及多周期(動態(tài))情景的非常規(guī)突發(fā)事件復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置問題;其次,在進行模型基本假設以及描述模型相關參數(shù)和變量基礎上,構建了多周期、多資源、三重目標函數(shù)、多運輸方式的雙層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的動態(tài)優(yōu)化調度和配置模型;之后,設計了一種基于應急限制期的多周期、多資源分類調度啟發(fā)式算法,對模型進行了求解和相關算例驗證。
本書的第三部分由第6章和第7章組成。這一部分主要是運用模糊理論、運籌學和最優(yōu)化理論,在增加非常規(guī)突發(fā)事件中應急資源供求模糊情景基礎上,對具有三層網(wǎng)絡拓撲結構(多個應急出救點—多個應急資源集散中心—多個原生和次生災害受災點)的復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度問題進行研究。具體地是:
第6章,基于災害鏈、應急限制期和模糊供求的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置模型。首先,以應急時間最短和各個受災點資源需求量滿足度最大為主要目標函數(shù),以運輸費用最小為次要目標函數(shù),構建了基于災害鏈、應急限制期和模糊供求的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的優(yōu)化調度和配置模型;其次,在對多目標函數(shù)進行轉化和對相關參數(shù)進行去模糊化處理的基礎上,給出了具體算法,并進行了相關算例的分析。
第7章,基于災害鏈、模糊供求和多周期的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的動態(tài)優(yōu)化調度和配置模型。首先,考慮到跟各個受災點資源需求量滿足度最大的目標函數(shù)相比,受災人員損失最小化目標函數(shù)能體現(xiàn)出災害級別和應急資源的重要性差異,用受災人員損失最小替代了第6章中的受災點資源需求量滿足度最大的目標,并增加了多周期(動態(tài))的拓展,構建了基于災害鏈、模糊供求和多周期的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡的動態(tài)優(yōu)化調度和配置模型;其次,基于應急限制期約束對模型的多目標函數(shù)進行了轉化,對相關參數(shù)進行了去模糊化處理,在此基礎上給出了具體算法,并且用算例驗證了模型和算法的有效性和可行性。
本書稿的完成凝聚了很多的關心、支持和幫助。感謝東南大學何建敏教授和莊亞明教授、南京大學劉春林教授、河海大學吳鳳平教授等所給予的諸多寶貴的、建設性的建議;诒緯擃}的復雜性,限于作者視野有限,書中的許多觀點和方法難免存在不妥之處,殷切希望各位專家、學者和讀者不吝批評指正。
編者
緒論001
1.1研究背景002
1.1.1現(xiàn)代社會內生脆弱性對應急管理實踐的需求002
1.1.2非常規(guī)突發(fā)事件應急資源管理理論研究的需求005
1.2問題的提出和研究意義006
1.2.1問題的提出006
1.2.2研究意義008
1.3研究思路和技術路線009
1.3.1研究思路009
1.3.2技術路線010
1.4研究內容和主要創(chuàng)新點010
1.4.1研究內容010
1.4.2主要創(chuàng)新點013
2國內外相關研究進展016
2.1非常規(guī)突發(fā)事件研究進展016
2.1.1信息處理與演化規(guī)律建模017
2.1.2個體和群體的心理與行為反應規(guī)律020
2.1.3非常規(guī)突發(fā)事件的應急決策理論021
2.1.4研究述評026
2.2突發(fā)公共事件應急資源優(yōu)化配置管理實踐進展026
2.2.1國內外總體概況026
2.2.2美國的實踐029
2.2.3日本的實踐031
2.2.4俄羅斯的實踐032
2.2.5中國的實踐034
2.3突發(fā)公共事件應急資源優(yōu)化配置理論研究進展035
2.3.1應急資源有效需求分析036
2.3.2應急資源的合理布局037
2.3.3應急資源的調度和分配040
2.4已有研究的總體評析046
小結047
3非常規(guī)突發(fā)事件應急資源分配網(wǎng)絡調配系統(tǒng)048
3.1非常規(guī)突發(fā)事件概念、要素、特征和分類048
3.1.1事件的概念048
3.1.2事件的要素052
3.1.3事件的特征053
3.1.4事件的分類056
3.2非常規(guī)突發(fā)事件的應急資源058
3.2.1應急資源的概念058
3.2.2應急資源的分類059
3.2.3應急資源的特點060
3.2.4應急資源籌集策略分析060
3.3非常規(guī)突發(fā)事件應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調度和配置系統(tǒng)061
3.3.1系統(tǒng)的內涵061
3.3.2系統(tǒng)的特征062
3.3.3系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構065
3.3.4系統(tǒng)的供需分析067
3.3.5系統(tǒng)的運作流程068
小結070
4基于災害鏈和多運輸模式的雙層復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調配071
4.1問題描述071
4.2模型構建的基本假設073
4.3模型構建073
4.3.1參數(shù)與變量073
4.3.2模型074
4.4算法設計075
4.4.1相關定義076
4.4.2算法思路077
4.4.3算法步驟078
4.5算例分析080
4.5.1算例選擇080
4.5.2模型相關參數(shù)081
4.5.3模型算法求解085
小結089
5基于災害鏈、受災人員損失和多周期雙層復雜應急資源分配網(wǎng)絡動態(tài)
優(yōu)化調配090
5.1問題描述090
5.2模型構建的基本假設091
5.3模型構建092
5.3.1參數(shù)與變量092
5.3.2模型093
5.4算法設計095
5.4.1相關定義096
5.4.2算法思路097
5.4.3算法步驟100
5.5算例分析101
5.5.1算例選擇101
5.5.2模型相關參數(shù)101
5.5.3模型算法求解107
小結113
6基于災害鏈和模糊供求的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡優(yōu)化調配114
6.1問題描述114
6.2模型構建的基本假設115
6.3模型構建116
6.3.1參數(shù)與變量116
6.3.2模型118
6.4模型求解算法120
6.4.1目標函數(shù)轉化120
6.4.2相關參數(shù)去模糊化處理121
6.4.3算法步驟122
6.5算例分析122
6.5.1算例選擇122
6.5.2模型相關參數(shù)123
6.5.3模型求解129
小結130
7基于災害鏈、模糊供求和多周期的三層復雜應急資源分配網(wǎng)絡動態(tài)
優(yōu)化調配132
7.1問題描述132
7.2構建模型的基本預設133
7.3模型構建134
7.3.1參數(shù)與變量134
7.3.2模型136
7.4模型求解算法140
7.4.1目標函數(shù)轉化140
7.4.2相關參數(shù)去模糊化處理141
7.4.3算法步驟142
7.5算例分析142
7.5.1算例選擇142
7.5.2模型相關參數(shù)143
7.5.3模型求解149
小結152
8研究展望154
參考文獻155