基于GIS的滑坡灾害应急避难所选址与布局研究

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随着我国经济的飞速发展,城镇化及工业化的不断推进,人类活动的空间范围逐渐由东部平原向西部山区扩展,而人类的过度开发使一些坡地植被遭到破坏,水土流失现象加剧,致使各种地质灾害频发。其中,滑坡作为地质灾害的主要灾种,近年来,其发生的频率和强度呈现不断增长趋势,给人民的生命和财产造成了重大损失,而应急避难所选址布局作为紧急防灾避险行动在灾害发生以前及灾后恢复阶段发挥了重要作用。然而,在实际的应急避难所选址布局规划中,还存在诸多问题,如避难所选址布局原则不合理,缺少兼顾选址经济性、效率性和公平性的应急服务设施选址模型;二是未能考虑滑坡灾害点的存在对避难所和疏散路径安全性的影响;三是覆盖人群不全、区域灾害应急协同能力较差,未能对布局效果进行评价。因此,在滑坡等地质灾害易发地区,科学地规划和布局应急避难场所,及时有效地疏散避难人员就显得极为必要和迫切。作为我国崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害最为严重的地区之一,据2017年长江三峡工程生态与环境监测公报统计,三峡库区地质灾害隐患点共5384处,三峡库区每年因滑坡造成的经济损失均在十亿元以上并伴有人员伤亡,因此对三峡库区进行滑坡避难所布局优化研究具有重要的社会经济意义。基于此,本论文仅以三峡库区秭归县为研究对象,通过分析区域滑坡灾害的形成原因、发生机理及其空间分布规律,并对滑坡灾害风险评价、应急避难所区位布局等国内外相关文献梳理以后,确定滑坡灾害应急避难所的区位布局原则、模型及算法,即根据安全性、容纳性、可达性等区位布局的基本原则,并细化考虑完全覆盖下最小化避难所数量、最大化人员分配平衡、最小化总疏散距离等目标,基于本文提出的选址评价模型和布局优化模型,结合GIS空间分析和多目标演化算法,求得7个Pareto选址布局方案,且算法性能指标显示解空间分布多样、平均进化率和非劣解分布离散度等指标收敛性较好,验证了多目标演化算法参数设置的合理性和生成的非劣解集的有效性。为了比较不同选址布局方案下,灾害点分布对应急避难所布局救灾效果的影响,本论文首先通过随机多属性可接受度分析方法找到反映决策者不同目标倾向的最优决策方案,进而通过综合易损性评价模型对各决策方案的避难所服务区内的灾害损失进行风险评估,并引入避难所应急协同能力指标,对各避难所处置区域风险时的应急协同能力进行评价,研究使该区域避难所布局救灾效果最为合理的方案。研究结果表明,“避难疏散距离优先”方案避难距离较短,能使受灾点居民尽快抵达避难场所规避风险,而“避难所数量优先”方案所需避难所数量较少,能有效降低基础设施的维护成本,但上述两种方案都存在避难所位置分布不合理、受灾点分配不够均衡等问题,造成各避难所在处置区域风险的过程中的协同能力较差;而“人员分配平衡优先”方案在避难所数量控制、人员分布均衡度、疏散总距离方面,相对于其他两类方案较为折衷,并且各避难所处置区域风险时的应急协同能力较好,是该区域避难所布局效果最为合理的方案。本论文将最优方案(“人员分配平衡优先”)和现有的布局方案进行比较,并根据该区域在当前滑坡灾害防治工作中存在的避难所选址布局不合理、维护管理机制不完善、区域灾害应急协同能力较差等问题,针对性地提出了灾害应急联动机制背景下提高该区域救灾减灾的对策和方法,包括布局原则及布局模型的选取、不确定性因素的考虑、模型算法的求解以及对布局效果的评价,从而建立了一套科学完整、具有针对性和可操作性的应急服务设施选址布局方案。
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