大规模自然灾害应急准备的容错规划

发布时间：2019-11-25 21:47

【摘要】：大规模自然灾害(Large-scale disasters)通常具有明显的复杂性、不确定性特征和潜在次生衍生危害,属于破坏性严重的小概率高风险事件,其严重影响了社会稳定和经济发展。在大规模自然灾害应急响应过程中,可能会遇到以往少经历或没有经历的情景,触发一些始料未及的突发状况,导致预案支持不足,没有直接经验可供借鉴,给应急决策者带来较为复杂的决策情景,如时间紧迫、资源稀缺、通讯中断、信息不完备等大规模自然灾害极端情景,提醒人们关注大规模自然灾害的事前应急准备,对其进行容错规划设计。容错规划中的“错”是指对大规模灾害预估不足或防御措施不当,从而引发的应急响应失误,“容错”是通过应急准备阶段的一系列措施对这些“错”进行包容性处置,使应急决策者能够完成预设的容错目标。容错规划并不强调在灾害发生后的实时应对,而是注重在应急准备阶段设计相应的防御措施,适当增加一定的资本投入,以缓冲应急决策者应对意外情景或突发状况的紧迫感,给其提供一定的应急管理弹性,是应对突发事件的事前管理。本文以业务持续性理论(Business continuity management)为基础,结合恢复力概念(Resilience),研究大规模自然灾害应急准备的容错规划问题。首先,提出了大规模灾害应急准备的容错体系框架。通过孕灾环境、致灾因子、承灾体、抗灾能力确定风险量化公式,并从提升应对主体的抗灾能力角度,加强大规模自然灾害的应急准备。根据应急任务以及大规模自然灾害造成的四类后果(人员伤亡、经济损失、社会恐慌和生态环境破坏),提出容错规划整体框架。其次,在分析大规模灾害风险的基础上,将其划分为可接受风险、中间警惕风险和不可接受风险,判断大规模灾害风险的可接受度,在一定范围内尽可能地缩小不可接受风险区域。通过大规模灾害造成的人员伤亡、经济损失、社会恐慌和环境破坏四类后果计算其损益值,用区间数的形式处理灾害模糊信息;根据情景价值、权重及容错成本计算各容错综合价值,并评估所期望达到的容错等级。再次,本文研究并提出了三种大规模自然灾害应急准备的容错规划方法。(1)应急装备容错规划。对于救援类应急装备,在大规模灾害爆发后无法在短时间内完成生产,需要在应急准备阶段配置一定数量的应急特殊装备。此外,生命线备份系统是为了防范主系统故障,因地震、台风、暴雨等不可抗力因素导致的实时系统停运、数据丢失、文件毁坏等突发状况,是确保数据系统安全稳定运行的重要方法之一。由此本文运用前景理论、价值函数、模糊综合评价以及博弈论探讨应急特殊装备的提前储备与备份系统的投资问题。结果表明:适当地储备应急装备有利于减少灾害损失;无限制的对供电设备投资也是不现实的,即需要投入相当大的成本才能有效地减少灾后损失,投入成本随着可能损失风险的增加也在相应的增加,控制较大的大规模自然灾害风险需要更多资金的投入。(2)应急物资调用容错规划。应急物资在地理上是分散储备,如何克服环境影响迅速有效给受灾点调用有限的物资是物资容错规划需要解决的首要问题。在有限的应急物资条件下,各个灾区的物资需求是相互冲突的,以深圳超强台风灾害为例,依照成本最小原则,运用博弈论,研究对多个灾区合理调送应急物资的问题。(3)应急任务流程容错规划。主要指在大规模灾害的应急准备阶段,做好防护措施,对应急任务流程的关键环节进行冗余备份,提升应急任务分配的速度,优化应急任务流程结构。本文采用Petri网模型与马尔科夫链来研究应急任务流程的冷热备份问题。结果表明:当有一至三个容错备份时,冷备份容错流程的可用性大于热备份容错流程,具有备份流程的应急准备能够更好地应对大规模自然灾害,保障应急响应的可持续性。最后,提出了容错规划模板。根据大规模自然灾害容错规划的PDCA持续改进过程,分析大量同类大规模灾害,寻找内在共同点,发现内在规律,进而转化为知识,知识再转变成预案或是制度,不断完善应急管理体系,提升应急抗灾能力。以电网应对台风灾害为例,说明容错模板的使用。本文将容错概念引入大规模灾害应急准备中,建立了应急准备容错规划模型,为应急管理研究提供了一个新思路,本文为实际应对大规模灾害、保障应急响应的可持续性提供实践参考。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X43

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