【摘 要】
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地震灾害风险分析是一门交叉性的学科,既涉及到地震危险性,又涉及到建筑物抗震脆弱性,同时也涉及人群的暴露程度。因此,减轻地震灾害风险是一个系统工程,需要多学科共同努力。地震发生后,人群正确而高效的紧急避险行为对于提高疏散效率,减少人员伤亡具有重要意义。相比火灾、飓风等灾害事故,目前国内外专家学者对地震应急中人群紧急避险疏散效率的研究还较少。本文以收集的社会监控视频为基础,以监控视频记录的人群实际响应
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地震灾害风险分析是一门交叉性的学科,既涉及到地震危险性,又涉及到建筑物抗震脆弱性,同时也涉及人群的暴露程度。因此,减轻地震灾害风险是一个系统工程,需要多学科共同努力。地震发生后,人群正确而高效的紧急避险行为对于提高疏散效率,减少人员伤亡具有重要意义。相比火灾、飓风等灾害事故,目前国内外专家学者对地震应急中人群紧急避险疏散效率的研究还较少。本文以收集的社会监控视频为基础,以监控视频记录的人群实际响应为依据,采用视频分析技术、决策树方法以及社会力算法等,对人群的紧急避险过程进行定性和定量分析,提取人群紧急避险数据和典型行为,构建人群响应数据库和响应行为决策树,构建基于社会力算法的人群疏散模型,拟合人群疏散成功率相对值(无量纲)经验公式。本论文开展的主要研究工作和取得的成果如下:第一,利用Transana分析技术提取震后人群的紧急避险典型行为,获得观望、继续从事原来的工作、口头交流、无响应、提供帮助、疏散、躲避、尝试疏散、寻找家人、寻找安全避险地点、倚靠物体、重返、收拾财物等共13项行为。这些典型行为是构建地震紧急避险中人群响应数据库、人群响应行为决策树以及研究人群疏散效率的基础。第二,利用Tracker分析技术对监控视频进行定量分析,构建地震紧急避险中人群响应数据库。获得以下认识:(1)人群的延迟时间遵循对数正态分布。平均延迟时间在Ⅳ度区最长;延迟时间随着地震烈度的增加而降低;性别基本不影响人群的延迟时间;20岁-40岁之间个体的平均延迟时间最短;人群在熟悉环境中的延迟时间较陌生环境中少3.26 s。(2)瞬时疏散速度遵循对数正态分布。疏散速度随着人群密度的增大总体趋势是降低的,利用高斯模型拟合得出了人群密度和疏散速度经验公式;地震烈度对人群疏散速度的影响较为复杂,受到社会和物理环境、人群密度、个体属性等的综合影响;男性的平均疏散速度比女性略快;20岁-40岁之间个体的平均疏散速度最高。(3)学生疏散路线和安全出口选择主要与教师指导、个体与安全出口间距、疏散路径宽度、个体的日常习惯、选择疏散路径的通行能力等因素有关。第三,利用决策树方法构建人群紧急避险响应行为决策树。提取了10条决策规则,确定了影响因素的相对重要度:地震烈度>社会环境>场所>行为>年龄>性别。提取Ⅷ-Ⅸ度区、Ⅶ度区、Ⅵ度区以及Ⅳ-Ⅴ度区人群的最大概率响应模式,分析发现:Ⅷ-Ⅸ度区,震后人群第一时间选择安全地点躲避,待地面晃动减轻之后,再疏散出建筑物;在Ⅶ度区和Ⅵ度区,人群逐渐偏向于第一时间疏散出建筑物;在Ⅳ-Ⅴ度区,震后人群主要继续从事原来的工作。第四,对人群恐慌因子和初始期望速度进行了定量化研究,构建了基于社会力算法的人群疏散模型。获得以下认识:教室安全出口数量的增加,可以提高疏散效率;合理的教室布局能够提高疏散效率,应尽量将学生平均分配在疏散通道两侧;学生数量的减少,会提高疏散效率,但是当减少到一定数量,疏散时间维持在一个较为稳定的水平;地震烈度的持续增加并不一直提高疏散效率,适当程度的恐慌情绪能够提高疏散效率,过大的恐慌情绪,将导致疏散效率的下降,严重时还可能引发踩踏事故。第五,提出了人群疏散成功率相对值(无量纲)经验公式。本文的疏散成功率相对值是一个无量纲系数,仅表示疏散成功率的相对大小和变化趋势,不代表真实的人群疏散成功率。获得以下认识:在Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ度区,人群的疏散成功率相对值较高,表明在有限的可利用安全逃生时间内,人群疏散至安全区域的概率大。在Ⅳ-Ⅴ度区间,人群的疏散成功率相对值较低,原因为人群未疏散或疏散速度慢,疏散时间长;但震害不大,建筑物基本不会倒塌,留给个体的可利用逃生时间长。在Ⅸ度以上区域,疏散成功率相对值(无量纲)拟合曲线接近水平,个体疏散出建筑物到安全区域的概率较低。
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