基于灾害扩散仿真的南方雪灾应急物流配送模型-以湖南衡阳为例.docxVIP

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基于灾害扩散仿真的南方雪灾应急物流配送模型

以湖南衡阳为例

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前面章节提出了应急物流配送情景演变路网表达方法，并在此基础上建立了应急物流配送不确定路径规划模型，可以根据任意时刻的实时情景数据求得优化的应急配送方案。但在实际发生的灾害中，灾害对道路运输条件的影响是随时间不断发展扩散的，为提高预测的准确性，还需要配合灾害扩散仿真模型将这个动态发展扩散的过程反映在路径规划中。

由于灾害扩散模型因灾害种类而异，难以在有限的篇幅中一一列举，这里只以2008年我国南方冰雪灾害为例介绍灾害扩散模型与路径规划的结合方法。下面章节先介绍2008年南方冰雪灾害的相关背景，由此建立南方冰雪灾害扩散对道路影响的仿真模型，在此基础之上建立起基于灾害扩散仿真的南方雪灾物资补给路线选择模型，并以湖南衡阳救灾物资快速补给路径规划分析的实例对此模型进行了验证。

第一节2008年南方冰雪灾害及其对湖南应急救灾物流的影响

我国南方的大部分地区从2008年1月10日开始，受到持续性的低温、暴雪、冻雨袭击。

在此次冰雪灾害中，南方电网设施损毁严重。铁路设施受到严重破坏。此外由于低温雨雪造成了公路路面和机场跑道大面积结冰，致使许多公路停运，机场停飞，运输严重受阻，煤电供应告急，同时农业部专家组调查评估后，指出种植业经济损失巨大，可以说这次的雪灾对整个社会的生产和生活活动造成了巨大的影响和损失（丁杰等，2009）。由于湖南位于长江中游的东南腹地，人们应急意识薄弱，物资储备不足，受到冰雪灾害影响巨大。

1.自然环境分析

湖南省位于我国中南部，属大陆性亚热带季风气候，气候年差异较大，垂直变化明显。地势上东南西三面环山，中、北部地势低平。而衡阳地处湖南东南部的凹形面的轴带部分，属于盆地地形。由于气候和地形地势原因，湖南省的冰雪范围迅速扩大，并且受到雪灾影响后，冰雪气候十分稳定，尤其是在衡阳的盆地地形。这样，使得湖南在遭遇冰雪灾害时气候特征明显，冰雪灾害蔓延速度快，停留时间长，对于基础设施的影响持续时间较长，物资的运输补给难以持续通畅。

2.交通状况分析

湖南省有比较完善的公路、铁路、水运以及航空交通网，交通四通八达。但是对于突发冰雪灾害，人们防范意识薄弱，建立交通设施的时候忽略了对高强度冰雪灾害的预防，在遭遇突发严重冰雪灾害的时候，交通设施受到的影响巨大，水面、路面结冰严重，公路、铁路停运，机场停飞，交通基本陷于瘫痪或者半瘫痪状态。

3.物资储备供应情况

由于南方很少甚至几乎没有遭遇过如此强烈的冰雪灾害，人们应对突发性严重冰雪灾害的意识不强，因此对于应对突发冰雪灾害的物资储备十分短缺，尤其是应对冰雪低温的能源、食品类物资的储存极为匮乏。

4.物资补给面临困境

铁路、公路、航空运输受阻，通信设施遭到严重破坏使得通信困难。又由于其突然性，南方对于这场雪灾没有较强的防范，物资储备不足，基础设施抗寒性能弱，给救援工作带来了极大的困难，其中尤其是救援物资的筹集补给程度和速度的低下更是让救援工作难以迅速展开。

第二节南方冰雪灾害扩散对道路影响的仿真模型

冰雪灾害会对道路交通造成多方面的影响，对于应急物流配送车辆而言，影响最大的是由于低温雨雪造成的公路路面的大面积结冰。因此下面主要考察不同气温下的路面结冰情况。

1.路面结冰概率在不同温度下的分布分析

观察湖南、江西、武汉天气预报，发现2008年1月27日至29日这三个区域全境降雪，参考刘梅等（2007）在降雪情况下不同温度路面结冰的频率图，得到在降雪情况下路面结冰在各个温度的散布频率（如表10-1所示）。

表10-1不同温度路面结冰的频率

温度（℃）

-5

-3.5

-3

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

3

频率（次）

1

2

2

3

4

3

5

3

11

8

3

2

1

资料来源：刘梅、尹东屏、王清楼、高苹：《南京地区冬季路面结冰天气标准及其预测》，《气象科学》2007年第6期，第687页。

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表10-1不同温度路面结冰的频率

可以根据表10-1的数据运用e-Mplant软件的DataFit工具进行数据拟合，求得路面结冰在各个温度的分布规律。图10-1为数据原始分布图，图10-2为原始数据和正态分布拟合程度图，图10-3为原始数据和三角分布拟合程度图，图10-4为原始数据和均匀分布的拟合程度图。

图10-1数据原始分布

图10-2原始数据和正态分布的拟合程度

图10-3原始数据和三角分布的拟合程度

图10-4原始数据和均匀分布的拟合程度

通过仿真检验，得到的检验数据如表10-2所示。

表10-2检验数据结果

分布名称

卡方检验值

卡方检验理论值

卡方检验结果

KS检验理论值

KS检验理论值