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区域路网应对泥石流灾害的韧性评估与提升
| 论文题名： | 区域路网应对泥石流灾害的韧性评估与提升 |
| 关键词： | 泥石流灾害;区域路网;韧性评估;交通互补性 |
| 摘要： | 路网属于关键基础设施，是维持国家经济运转和人们日常生活不可或缺的部分。然而，路网由于分布广泛，穿越了许多不同的自然地理区域，很容易遭受各类自然灾害（如地震、洪水、泥石流等）的影响。在这些灾害中，滑坡、泥石流等地质灾害是路网面临的主要威胁。实证研究表明，在世界范围内，泥石流发生的频率及强度将持续增加。如何提升路网应对泥石流灾害的韧性，降低泥石流对交通系统的影响，引起了政府和学术界的高度关注。目前，相关研究多为对泥石流灾害本身的建模与数值模拟以及泥石流灾害作用下的道路易损性建模，而路网应对泥石流灾害的韧性研究较为缺乏。 本文提出了一个面向泥石流灾害的区域路网韧性评估与提升框架，该框架包含路网建模、道路易损性评估、基于可达性的功能计算、韧性评估与韧性提升决策等模块。其中，对于道路易损性评估，采用数据驱动的泥石流生成方法模拟泥石流场景，结合易损性曲线生成道路损伤状态；对于功能计算，采用城市间的最短旅行时间期望作为可达性指标；对于韧性提升决策，考虑了以坡体加固为代表的工程类韧性提升方法，以及融合铁路、航空等其它交通模式的互补式韧性提升方法，针对不同方法构建了相应的韧性提升策略模型，提出了相应的求解算法。 基于该框架，本文选取了中国西南地区共五个省市的路网进行案例分析，针对工程类韧性提升方法，在预算充足时，路网韧性提升高达41.62%；而预算有限时，选取32条道路进行加固可提升27.73%的路网韧性。针对交通互补式韧性提升方法，现有铁路网、航空网的互补性使路网韧性提升30.34%，对以成都、昆明等为代表的西南地区大城市，即使路网损坏90%，它们之间的最短旅行时间也不会发生改变，对于眉山、安顺等为代表的中小城市，路网损坏60%时，城市之间已经无法连通。 若在成都至西藏之间增加一条穿越8个城市的火车线路，路网韧性可提升1.05%。本文的研究方法与研究结果为区域路网应对泥石流灾害的灾前防御与灾后恢复决策提供了理论参考；同时，研究框架与方法还可用于其它类型灾害（如洪涝灾害、滑坡灾害等）下各类交通系统（如公交系统、地铁系统等）的韧性研究。 |
| 作者： | 蒋军浩 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 洪流 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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