果 鵬，夏軍強(qiáng)，周美蓉

（1.長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 流域水安全保障湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430010；2.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072）

洪澇災(zāi)害對(duì)黃河流域的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大威脅，其中沖毀基礎(chǔ)設(shè)施及房屋等建筑物將造成社會(huì)與群眾的財(cái)產(chǎn)損失，更為嚴(yán)重的后果是當(dāng)群眾遭受洪水襲擊時(shí)，未能正確選擇最優(yōu)的避難逃生路線，導(dǎo)致洪水作用下人因失去穩(wěn)定而溺水身亡［1］。 防洪工程體系的迅速發(fā)展，在一定程度上淡漠了人們的洪水風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，一旦發(fā)生超河道防洪標(biāo)準(zhǔn)的洪水，由于缺乏必要的防災(zāi)準(zhǔn)備，人們往往難以采取行之有效的自?；ゾ却胧?，從而在洪災(zāi)面前顯得非常脆弱［2-3］，因此如何正確地指導(dǎo)灘區(qū)群眾開展避難逃生，是亟須解決的關(guān)鍵問題之一。 科學(xué)地優(yōu)化避難逃生路線，不僅有助于完善灘區(qū)防洪避難體系，增強(qiáng)灘區(qū)群眾應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害的能力，還可以為灘區(qū)開發(fā)等級(jí)區(qū)劃及洪水風(fēng)險(xiǎn)分析與管理工作等提供參考依據(jù)。

國內(nèi)外關(guān)于洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選方面的研究已有不少成果。 近十幾年來，國內(nèi)學(xué)者提出的群眾避難逃生路線優(yōu)選方法正在由靜態(tài)尋優(yōu)向動(dòng)態(tài)尋優(yōu)發(fā)展。 何少苓等1994年提出了避難防洪系統(tǒng)，應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃中經(jīng)典的最優(yōu)控制方法，開展以路線最短為目標(biāo)函數(shù)的靜態(tài)尋優(yōu)，為東平湖蓄滯洪區(qū)內(nèi)的群眾設(shè)計(jì)了相對(duì)最優(yōu)的避難逃生路線。 隨著地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與交通分配理論的發(fā)展，可針對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，采用點(diǎn)線結(jié)合的思想，分析受災(zāi)群眾的避難遷安過程［4］。利用ARC／INFO 軟件中Pathfinding 模塊，將灘區(qū)群眾撤退轉(zhuǎn)移過程置于一定的時(shí)空域中進(jìn)行研究，為受災(zāi)點(diǎn)及安全區(qū)之間選擇一條遷移路阻最低的避難逃生路線，實(shí)現(xiàn)對(duì)群眾撤退轉(zhuǎn)移過程定位、定量的空間動(dòng)態(tài)尋優(yōu)。 國外的相關(guān)研究則以 LSM（Life Safety Model）和FET（ Flood Evacuation Timelines） 模 型 為 代 表［5-8］。Johnstone 等［5］將二維水動(dòng)力學(xué)模型、人體行為特征及ArcGIS 技術(shù)有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用LSM 模型估算法國馬爾巴塞拱壩潰決洪水災(zāi)害中的傷亡人數(shù)，計(jì)算傷亡人數(shù)與實(shí)際統(tǒng)計(jì)人數(shù)比較接近；Zhang［6］的研究方法與此類似，采用MIKE Flood 軟件模擬洪水演進(jìn)過程，采用ArcGIS 軟件規(guī)劃最優(yōu)的避難逃生路線；而 Esm 等［7］提出的FET 模型將群眾避難逃生過程分為4 個(gè)步驟，包括洪水演進(jìn)過程預(yù)測(cè)、逃生方案擬定與決策、預(yù)警信息傳達(dá)與接收、避難逃生方案實(shí)施，為指導(dǎo)灘區(qū)群眾的避難逃生工作提供了參考依據(jù)。 由此可見，在灘區(qū)群眾避難逃生路線優(yōu)選算法方面的研究，已經(jīng)形成了基本的理論框架，但尚存在一些問題有待完善。 一是通常以淹沒水深為標(biāo)準(zhǔn)判斷洪水中人體的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，忽略了洪水流動(dòng)對(duì)群眾避難逃生速度的影響，很難準(zhǔn)確計(jì)算洪水作用下人體的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及避難逃生歷時(shí)［8-12］；二是生產(chǎn)堤的潰口位置通常不易確定，由此引發(fā)的灘區(qū)洪水具有突發(fā)性與不確定性［13-15］，因此需要考慮不同場(chǎng)次洪水的特征，提前制定群眾的避難逃生預(yù)案。

本文在洪水演進(jìn)過程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，將基于最短路線規(guī)劃的靜態(tài)尋優(yōu)方法及考慮群眾避難逃生過程的動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法相結(jié)合，考慮洪水中人體失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制， 采用模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP）綜合考慮不同場(chǎng)次的洪水過程，提出灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選算法，以期減少灘區(qū)洪水中群眾的傷亡，提高灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理的技術(shù)水平。

1 洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選算法概述

采用Dijkstra 算法開展受災(zāi)點(diǎn)與安全區(qū)之間最短路線規(guī)劃的靜態(tài)尋優(yōu)，并以此最短路線作為群眾避難逃生的備選路線；利用二維水沙動(dòng)力學(xué)模塊計(jì)算洪水演進(jìn)過程，得到灘區(qū)淹沒水深和水流流速等洪水要素的時(shí)空分布情況，同步模擬灘區(qū)群眾通過不同備選路線的避難逃生過程，基于洪水中人體失穩(wěn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制計(jì)算灘區(qū)群眾的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，考慮洪水中人體的步行逃生速度計(jì)算不同備選路線的路權(quán)函數(shù)；最后提出特定洪水過程和綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件下群眾避難逃生路線的決策方法。 在特定洪水過程條件下，根據(jù)上述方法計(jì)算灘區(qū)群眾途經(jīng)不同備選路線能夠到達(dá)安全區(qū)的最遲時(shí)間，并以最遲時(shí)間為優(yōu)選指標(biāo)確定各條備選路線的優(yōu)劣；而在綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件下，采用定性與定量相結(jié)合的模糊層次分析法，通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型以確定灘區(qū)群眾避難逃生的優(yōu)選方案。

2 基于力學(xué)過程的群眾避難逃生過程模擬

利用Dijkstra 算法推求的最短路線，有助于加快灘區(qū)群眾的避難逃生進(jìn)程。 然而在灘區(qū)群眾的避難逃生過程（見圖1）中，洪水要素的時(shí)空分布情況不斷發(fā)生變化。 灘區(qū)群眾選擇的路線及其開始撤退遷移的時(shí)間，影響其避難逃生過程中所遭遇的水流條件，進(jìn)而影響其洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及步行逃生速度。 因此，為精細(xì)化模擬灘區(qū)群眾的避難逃生過程，采用二維水沙動(dòng)力學(xué)模塊，計(jì)算灘區(qū)洪水的演進(jìn)過程，同步模擬灘區(qū)群眾通過備選路線開展避難逃生的動(dòng)態(tài)遷移過程，定量計(jì)算灘區(qū)群眾步行逃生過程中的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及避難逃生歷時(shí)。 主要內(nèi)容包括：基于力學(xué)過程的灘區(qū)群眾洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分方法，以及群眾避難逃生路權(quán)函數(shù)的計(jì)算方法。

圖1 灘區(qū)洪水中群眾避難逃生過程示意

2.1 基于力學(xué)過程的群眾洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是對(duì)可能發(fā)生的洪水演進(jìn)路線、時(shí)間、水深、淹沒范圍及流速等進(jìn)行預(yù)測(cè)，以標(biāo)示洪泛區(qū)受淹區(qū)域洪水災(zāi)害的危險(xiǎn)程度，是一種重要的防洪非工程措施［2］。 以往的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖大多采用經(jīng)驗(yàn)方法繪制，即依據(jù)淹沒水深劃分受淹區(qū)域的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，但由實(shí)際洪水中人體的受力特征可知，其穩(wěn)定程度不僅與淹沒水深有關(guān)，還與水流流速密切相關(guān)。 Xia 等［12］通過理論分析洪水中人體的受力特點(diǎn)，計(jì)算了人體重力、浮力、水流拖曳力等，參考河流動(dòng)力學(xué)中泥沙起動(dòng)的力學(xué)特點(diǎn)，建立了洪水中人體跌倒失穩(wěn)的力學(xué)公式，分別利用現(xiàn)有真人失穩(wěn)的水槽試驗(yàn)結(jié)果［8-9］和模型人體失穩(wěn)的水槽試驗(yàn)結(jié)果［14］率定了洪水中人體跌倒失穩(wěn)力學(xué)公式中的參數(shù)，從偏于安全的角度采用文獻(xiàn)［14］率定的曲線進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)二維水動(dòng)力模型的計(jì)算結(jié)果，利用三角網(wǎng)格的水流要素，采用三角形插值計(jì)算方法得到群眾逃生路線上遭遇的水流水深和流速，通過圖2 查找當(dāng)前水深下人體失穩(wěn)的臨界流速，再以水流流速與人體失穩(wěn)臨界流速的比值，定量評(píng)估灘區(qū)群眾的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。如果比值大于1，則說明水流流速大于人體失穩(wěn)的臨界流速，逃生群眾在該種情況下將發(fā)生失穩(wěn)；如果比值小于1，則說明水流流速小于人體失穩(wěn)的臨界流速，逃生群眾在該種情況下可以認(rèn)為是安全的。

圖2 不同水深情況下人體跌倒失穩(wěn)的起動(dòng)流速

2.2 洪水中群眾避難逃生路線的路權(quán)計(jì)算

灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線的路權(quán)是指在洪水增加路阻條件下灘區(qū)群眾途經(jīng)避難逃生路線遷移歷時(shí)。 Ishigaki 等［13］的試驗(yàn)結(jié)果如圖 3 所示，由圖 3 可以看出：無水情況（水深為0.0 m，流速為0.0 m／s）下男、女的正常行走速度為1.30 m／s 左右；人在試驗(yàn)水流條件下的步行逃生速度是無水情況下的步行逃生速度的1／2 左右，由此可見水流中人的步行逃生速度應(yīng)該在計(jì)算逃生歷時(shí)的過程中予以考慮。 根據(jù)水動(dòng)力模型的計(jì)算水深，得到當(dāng)前位置群眾的逃生速度，再根據(jù)路段長度計(jì)算人到達(dá)下一位置的遷移歷時(shí)。 根據(jù)遷移歷時(shí)，結(jié)合二維水動(dòng)力模型計(jì)算結(jié)果，計(jì)算逃生群眾遭遇的水深、逃生速度、遷移歷時(shí)。 以此類推，直至群眾到達(dá)安全區(qū)域。

圖3 不同水深條件下人的步行逃生速度

3 洪水中群眾避難逃生路線的優(yōu)選決策

如果能夠綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件下灘區(qū)的受淹情況，提前制定群眾的避難逃生預(yù)案，那么在灘區(qū)突發(fā)洪水時(shí)，灘區(qū)群眾便可以根據(jù)既定的路線開展避難逃生活動(dòng)，能夠有效地減少灘區(qū)的傷亡人數(shù)。 綜合考慮不同場(chǎng)次洪水的灘區(qū)條件，確定灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線，是一種多目標(biāo)、多因素的決策問題，可以采用模糊層次分析法求解。

層次分析法是一種比較有效的優(yōu)選決策方法，但在實(shí)際操作過程中，發(fā)現(xiàn)其存在兩個(gè)主要問題：其一，判斷矩陣一致性的工作量比較大，且假如構(gòu)建的矩陣不滿足一致性的要求，那么需要反復(fù)調(diào)整、檢驗(yàn)矩陣的一致性，直至矩陣滿足一致性的要求；其二，以一致性比率CR＜0.1 為條件判斷矩陣是否具有一致性缺乏科學(xué)依據(jù)［16］。 為解決上述問題，將層次分析法擴(kuò)展到模糊環(huán)境中，于是產(chǎn)生了模糊層次分析法（FAHP）。FAHP 在多目標(biāo)、多因素問題優(yōu)選決策中的求解思路和步驟均與層次分析法類似，但二者的區(qū)別主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，模糊層次分析法構(gòu)造的是具有模糊一致性的判斷矩陣，避免了層次分析法中反復(fù)調(diào)整與檢驗(yàn)的過程；另一方面，模糊層次分析法中判斷矩陣權(quán)重的計(jì)算方法與之不同。

（1）構(gòu)建灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型。 以灘區(qū)洪水中群眾最優(yōu)避難逃生路線為目標(biāo)層，以n場(chǎng)洪水過程作為準(zhǔn)則層，以利用Dijkstra 算法擬定的m條最短路線為方案層，構(gòu)建灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖4 所示。

圖4 灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型

（2）構(gòu)造各個(gè)層次的判斷矩陣。 構(gòu)造目標(biāo)層A關(guān)于準(zhǔn)則層B的判斷矩陣，再構(gòu)造準(zhǔn)則層B關(guān)于方案層C的判斷矩陣。 圖4 所示的遞階層次結(jié)構(gòu)模型中，目標(biāo)層A在n場(chǎng)洪水過程的條件下，構(gòu)造目標(biāo)層A關(guān)于準(zhǔn)則層B的判斷矩陣：

式中：bij為標(biāo)度，表示場(chǎng)次洪水Bi和Bj相比在目標(biāo)層A中所占重要性的大小，場(chǎng)次洪水的標(biāo)度越大，表示該場(chǎng)洪水的重要性越高，在構(gòu)建矩陣的過程中，引用Saaty教授建議的標(biāo)度，分為9 個(gè)等級(jí)，見表1［17］。

表1 模糊一致性判斷矩陣的標(biāo)度等級(jí)與其含義

同理，可以構(gòu)造準(zhǔn)則層B關(guān)于方案層C的判斷矩陣，仍以表1 中的標(biāo)度表示各條路線在不同場(chǎng)次洪水條件下的優(yōu)劣程度，路線的標(biāo)度越大，表示該路線在當(dāng)前洪水條件下的優(yōu)越性越好，構(gòu)建準(zhǔn)則層關(guān)于方案層的判斷矩陣：

（3）構(gòu)造各層次具有模糊一致性的判斷矩陣。 該矩陣的構(gòu)造方法與層次分析法中構(gòu)造判斷矩陣的方法類似，即構(gòu)建形如式（1）的矩陣，但矩陣中具體標(biāo)度取值與層次分析法不同，取值方法見表1。 矩陣的標(biāo)度同時(shí)滿足下列 3 項(xiàng)約束條件：bij＝ 0.5（i＝j(luò)）；bji＝ 1-bij（i，j＝1，2，…，k）；bji＝bip-bjp（i，j，p＝ 1，2，…，k），則該矩陣滿足模糊一致性要求。

（4）計(jì)算模糊一致性矩陣的權(quán)重向量及排序向量。根據(jù)上述方法同樣構(gòu)造1 個(gè)n階和n個(gè)m階模糊一致性判斷矩陣，然后推求各矩陣的特征向量，即1 個(gè)權(quán)重向量和n個(gè)排序向量。 利用n個(gè)排序向量合成一個(gè)評(píng)判矩陣。 李偉生等［17］推導(dǎo)了模糊一致性矩陣權(quán)重向量與評(píng)判矩陣的通用計(jì)算公式，計(jì)算方法簡(jiǎn)明且易于操作，使得模糊層次分析法在各類實(shí)際問題中得到推廣應(yīng)用，求解模糊一致性矩陣權(quán)重向量的通用公式如下：

式中：Wi為權(quán)重向量W的分量。

根據(jù)權(quán)重向量及每個(gè)方案的排序向量，計(jì)算層次的總排序。 備選路線層次總排序的權(quán)重值越大，則表示該條路線的優(yōu)越性越好，據(jù)此綜合考慮不同場(chǎng)次洪水的條件，確定灘區(qū)群眾避難逃生路線的優(yōu)選排序。

4 算例分析

將算法應(yīng)用于黃河下游蘭考東明灘區(qū)，圖5 給出了灘區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)、受災(zāi)點(diǎn)、安全區(qū)等分布情況，主要包括：①參考2003年蔡集控導(dǎo)工程的實(shí)際潰口位置，生產(chǎn)堤潰口口門位于B1處；②假定研究區(qū)域內(nèi)有3 個(gè)受災(zāi)點(diǎn)（D1、D2、D3），以黃河大堤外側(cè)為安全區(qū)；③根據(jù)灘區(qū)的交通網(wǎng)絡(luò)情況，利用Dijkstra 算法確定3 個(gè)受災(zāi)點(diǎn)分別至目標(biāo)安全區(qū)（S11—S15、S21—S25、S31—S35）的最短路線，并以此作為灘區(qū)群眾避難逃生的備選路線。

圖5 蘭考東明灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)、安全區(qū)、備選路線、監(jiān)測(cè)點(diǎn)等分布情況

分別以3 個(gè)受災(zāi)點(diǎn)（D1、D2、D3）灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線為目標(biāo)層，以灘區(qū)實(shí)際發(fā)生的2003年潰堤洪水、黃河下游發(fā)生的最大洪水“1958年”型洪水為準(zhǔn)則層，以每個(gè)受災(zāi)點(diǎn)的5 條備選避難逃生路線為方案層，建立灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖6 所示。

圖6 綜合考慮不同場(chǎng)次洪水的灘區(qū)群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型

4.1 權(quán)重向量的計(jì)算與檢驗(yàn)

首先確定準(zhǔn)則層中的各場(chǎng)次洪水在目標(biāo)層中所占的權(quán)重比例。 2003年灘區(qū)洪水的發(fā)展速度較慢，所以灘區(qū)群眾的避難逃生時(shí)間比較充足，故以備選路線最短為優(yōu)選指標(biāo)，確定了灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線；而“1958年”型洪水的發(fā)展速度較快，所以在最優(yōu)路線的決策中，考慮了洪水的演進(jìn)過程與灘區(qū)群眾的避難逃生過程。 因?yàn)椤?958年”型洪水是目前蘭考東明灘區(qū)可能發(fā)生的最不利情況，而2003年灘區(qū)洪水中群眾擁有相對(duì)充足的逃生時(shí)間，所以模型中取“1958年”型洪水僅比2003年洪水稍微重要，構(gòu)建目標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的模糊互補(bǔ)判斷矩陣為

計(jì)算矩陣A的權(quán)重向量為

然后計(jì)算模糊互補(bǔ)判斷矩陣A的特征矩陣W*，以及矩陣A和矩陣W*的相容性指標(biāo)I，用以檢驗(yàn)權(quán)重向量的合理性。 計(jì)算矩陣A的特征矩陣W*為

矩陣A和矩陣W*的相容性指標(biāo)I＝0.025＜0.1，認(rèn)為權(quán)重模糊互補(bǔ)判斷矩陣A是滿足一致性要求的，其權(quán)重向量W是合理的。

4.2 受災(zāi)點(diǎn)D1指標(biāo)矩陣及層次總排序與優(yōu)選結(jié)果

根據(jù)方案層中5 條備選路線在準(zhǔn)則層中2 場(chǎng)洪水條件下的優(yōu)劣排序，分別構(gòu)建準(zhǔn)則層相對(duì)于方案層的模糊互補(bǔ)判斷矩陣。

首先根據(jù)2003年和“1958年”型洪水條件下灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)D1的計(jì)算結(jié)果，確定其5 條備選路線的模糊互補(bǔ)判斷矩陣為

然后根據(jù)矩陣B1和矩陣B2計(jì)算D1點(diǎn)5 條備選路線排序向量，兩組排序向量所組成的評(píng)判矩陣為

最后計(jì)算方案層對(duì)目標(biāo)層的總權(quán)重，見表2。 表2中備選路線的總權(quán)重值越大，表示該條路線越適用于開展灘區(qū)群眾的避難逃生，所以受災(zāi)點(diǎn)D1群眾避難逃生路線的優(yōu)劣排序從高到低依次為：總權(quán)重值為0.224的路線D1—S14、總權(quán)重值為 0.216 的路線D1—S13、總權(quán)重值為0.206 的路線D1—S15、總權(quán)重值為0.180 的路線D1—S11、總權(quán)重值為 0.174 的路線D1—S12。

表2 灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)D1方案層對(duì)目標(biāo)層的總權(quán)重計(jì)算結(jié)果

4.3 受災(zāi)點(diǎn)D2、D3 指標(biāo)矩陣及層次總排序與優(yōu)選結(jié)果

計(jì)算2003年和“1958年”型洪水條件下灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)D2、D3的最優(yōu)路線，得到方案層對(duì)目標(biāo)層的總權(quán)重計(jì)算結(jié)果，見表3 和表4。

表3 灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)D2方案層對(duì)目標(biāo)層的總權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表4 灘區(qū)受災(zāi)點(diǎn)D3方案層對(duì)目標(biāo)層的總權(quán)重計(jì)算結(jié)果

由上述計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，綜合考慮2 場(chǎng)灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線的優(yōu)劣排序，采用模糊層次分析法確定3 個(gè)受災(zāi)點(diǎn)（D1、D2、D3）的最優(yōu)避難逃生路線分別為D1—S14、D2—S24、D3—S33，此結(jié)果可為灘區(qū)群眾避難逃生路線優(yōu)選方案的決策提供參考依據(jù)。

如果可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)灘區(qū)的洪水演進(jìn)過程，那么可以基于受災(zāi)點(diǎn)至安全區(qū)的最短路線，根據(jù)本文提出的水沙演進(jìn)過程模擬和人員避難逃生過程模擬確定灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線。 由強(qiáng)降雨引起江河水位上漲繼而引發(fā)的灘區(qū)洪水，其演進(jìn)過程一般難以非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，如果綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件，確定灘區(qū)群眾避難逃生路線的預(yù)案，將對(duì)保障灘區(qū)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全具有非常重要的意義。

5 結(jié) 語

面對(duì)生產(chǎn)堤潰決等引發(fā)的灘區(qū)洪水，灘區(qū)群眾選擇正確的逃生路線，對(duì)減少灘區(qū)傷亡人數(shù)具有非常重要的作用。 將靜態(tài)與動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法相結(jié)合，提出了灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選算法，主要包括：采用Dijkstra 算法開展基于最短路線規(guī)劃的靜態(tài)尋優(yōu)；基于洪水中人體失穩(wěn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，評(píng)估了灘區(qū)群眾的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；考慮洪水中人的步行逃生速度，建立了灘區(qū)群眾的避難逃生歷時(shí)計(jì)算的路權(quán)函數(shù)；分別提出了特定洪水過程和綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件下，灘區(qū)群眾避難逃生路線的優(yōu)選決策方法。

（1）開展了灘區(qū)洪水演進(jìn)過程模擬和群眾避難逃生過程的同步動(dòng)態(tài)模擬。 算法將灘區(qū)洪水和灘區(qū)群眾置于同一時(shí)空域中，根據(jù)避難逃生路線上的水流條件（水深和流速），能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算灘區(qū)群眾撤退遷移過程中的洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及路權(quán)函數(shù)。 采用二維水沙動(dòng)力學(xué)模塊，計(jì)算灘區(qū)洪水要素的時(shí)空分布特征；利用三角形內(nèi)部線性插值的方法，計(jì)算備選路線上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的水流條件；基于洪水中人體失穩(wěn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，提出定量評(píng)估灘區(qū)群眾洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的方法；考慮洪水中人的步行逃生速度，建立計(jì)算灘區(qū)群眾避難逃生歷時(shí)的路權(quán)函數(shù)。

（2）在特定洪水過程和綜合考慮不同場(chǎng)次洪水過程條件下，分別提出了灘區(qū)群眾最優(yōu)避難逃生路線的決策方法。 通過開展灘區(qū)洪水演進(jìn)過程及群眾避難逃生過程的同步模擬，得到灘區(qū)群眾途經(jīng)不同備選路線恰好能夠到達(dá)安全區(qū)的最遲時(shí)間，以最遲時(shí)間作為優(yōu)選指標(biāo)，確定特定洪水過程中灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線；采用模糊層次分析法構(gòu)建灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，該模型以灘區(qū)群眾的最優(yōu)避難逃生路線為目標(biāo)層，以不同場(chǎng)次洪水為準(zhǔn)則層，以不同備選路線為方案層，綜合考慮不同場(chǎng)次的洪水條件，確定灘區(qū)群眾避難逃生路線的優(yōu)選方案。

（3）綜合考慮2 場(chǎng)灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線的優(yōu)劣排序，分別以每個(gè)受災(zāi)點(diǎn)的最優(yōu)避難逃生路線為目標(biāo)層，以2003年洪水及“1958年”型洪水為準(zhǔn)則層，分別以每個(gè)受災(zāi)點(diǎn)的5 條備選路線為方案層，建立了灘區(qū)洪水中群眾避難逃生路線優(yōu)選的遞階層次結(jié)構(gòu)模型。 采用模糊層次分析法綜合考慮不同場(chǎng)次洪水條件，確定了灘區(qū)洪水中群眾的最優(yōu)避難逃生路線分別為D1—S14、D2—S24、D3—S33，計(jì)算結(jié)果有助于制定灘區(qū)洪水中群眾避難逃生優(yōu)選方案。