区域多灾种损失评估的级联效应建模

This study starts from the integrated disaster forming mechanism of critical infrastructure system, conducts the pilot research on the cascading effect in regional multi-hazard impact and loss assessment. By simulating the spatial-temporal response of infrastructure system to multi-hazard, a multi-hazard loss assessment model with cascading effect concern is proposed. This model takes the cascading effect in disaster forming process as kernel, addresses the integrated impact of sensitivity, resilience, coping capacity of exposure, while emphasizes the inter-dependency in the multi-hazard disaster forming process, in order to explore the disaster spreading and amplification mechanism caused by multi-hazard. We take the freeway network in Beijing, utilizing the freeway toll station data and meteorological data from observation station, to analyze the snow and low-temperature hazards’ impact on the service function of freeway network. The computational general equilibrium model is used to estimate the economic losses in transportation system and other sub-system in economic system. With future spatial-temporal distribution of hazards and Monte-Carlo simulation techniques, we can obtain regional multi-hazard disaster risk for Beijing area.

本研究以关键基础设施综合致灾机制为切入点，对区域多灾种综合损失评估中级联效应进行探索性研究。通过不同情景下，关键基础设施多致灾因子时空响应状态模拟，构建多灾种级联效应综合损失评估模型。本模型以自然灾害致灾过程的级联效应为核心，涵盖承灾体的脆弱性敏感性、恢复性、抗灾能力的综合影响，侧重考虑多种自然灾害影响过程的非独立性，探究多致灾因子并发、群聚所产生的传递和放大效应机制。以北京市高速路网为实证对象，利用高速公路联网收费数据和气象站点观测数据，分析降雪、低温灾害叠加对高速公路交通运输服务功能的综合影响；通过可计算一般均衡模型评估公路交通运输行业及各行业的经济损失,并利用未来不同致灾因子情景,通过蒙特卡洛仿真计算北京多灾种风险。

在全球气候变化的大背景下，区域极端天气事件对基础设施及经济发展带来了巨大影响，京津冀地区由于其高度聚集的人口、经济发展和政治文化中心地位，已成为气候变化适应和风险减轻研究的热点地区。 . 暴雨对城市交通网络不利影响的快速评估是一个典型的跨学科问题，要求对网络机气象灾害的交互方式、网络系统的固有特性具有较为全面深入的掌握。本研究中，将灾害风险研究、交通工程和网络系统知识整合，提出了一个微观模型，通过定量估算交通量来评估暴雨对区域交通网络的不利影响。该影响评估模型综合考虑暴雨对交通基础设施的直接和次生影响，以及由于网络连通性导致的间接影响。. 项目搜集了京津冀地区13个城市从2012年4月-10月的气象站点数据，以及同时段内高速公路交通流数据。由于数据获取的局限性，全部13个城市的交通数据无法获得，仅有北京城市群区域及周边数据，其来源于北京市城市群高速公路收费站。京津冀地区两城市间平均旅行时间数据，通过百度地图分析获得。高速公路旅客流量(HPT)、高速公路货运流量和GDP均来源于中国国家统计年鉴。本研究将高速公路旅客流量被定义为：特定时间段内，由高速公路从一个城市输出的人数，利用HPT值代表正常状态下城市间交通流量。. 本研究构建的模型考虑四个要素：暴雨直接影响、暴雨引发次生影响(内涝)、网络组件之间的相互依存和城市的恢复能力。该模型可以有效模拟极端降雨对交通流的直接影响和间接影响，是对自然灾害区域级联效应评估的原创性尝试，对于灾害快速评估和减灾规划有重要意义。