Utility tunnel disaster impact assessment and disaster reduction analysis based on graph theory and AHP
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摘要: 地下综合管廊内有多种市政管线，一旦发生事故将造成巨大的财产损失和社会影响。准确评估管廊运营阶段灾害影响值，定量分析灾害的影响范围和影响程度可以实现防灾减灾的目的。本文通过分析管廊内外部致灾因素演化过程和运营阶段的灾害演化路径，基于图论和AHP方法建立灾害评价模型；以通州A段管廊项目为背景，运用所建模型得到该段管廊各灾害影响值，确定出需要重点管理的灾害链。研究结果表明：通州A段管廊灾害影响值较大的因素为爆炸、地震、质量和设计问题，并针对致灾因子、孕灾环境、承灾体等方面的灾害链提出了断链减灾管理方案。研究成果可为管廊防灾减灾提供借鉴。Abstract: There are a variety of municipal pipelines in the underground utility tunnel, and once an accident occurs, the property loss and social impact will be huge. Disaster prevention and reduction can be achieved by accurately evaluating the impact value of disasters in the operation stage of utility tunnel and quantitatively analyzing the impact range and degree of disasters. This paper analyzes the evolution process of the internal and external disaster-causing factors and the disaster evolution path in the operation stage, and establishes a disaster evaluation model based on graph theory and AHP method. Taking Tongzhou section A utility tunnel project as the background, the model was used to obtain the impact values of each disaster in the utility tunnel and determine the disaster chain that needs to be managed. The research shows that the major factors affecting the disaster value of Tongzhou section A utility tunnel are explosions, earthquakes, quality problems and design problems. A chain-broken disaster reduction in terms of hazard factors, disaster-pregnant environment and disaster-bearing bodies is proposed. The research results can provide reference for disaster prevention and reduction of utility tunnel.
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Key words:
- public safety /
- utility tunnel /
- disaster /
- graph theory /
- analytic hierarchy process /
- disaster reduction
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表 1 内外部灾害因素演化结果
Table 1. Evolutionary results of internal and external disaster factors
设计问题 质量问题 地震 洪涝 转化 爆炸
火灾爆炸
火灾
坍塌
人员伤亡
服务中断爆炸
沙土进入管廊
泄漏水淹
管廊坍塌
道路坍塌耦合 爆炸
火灾爆炸
火灾
坍塌爆炸
水淹水淹 蔓延 二次火灾 人员中毒
腐蚀管线水淹
人员伤亡水淹
人员伤亡衍生 人员伤亡
道路坍塌
服务中断人员伤亡
道路坍塌
服务中断人员伤亡
道路坍塌
服务中断人员伤亡
道路坍塌
服务中断
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表 2 出入度值
Table 2. Out degree and in degree value
灾害因素 出度 入度 灾害1 a1 +a2 0 灾害2 b1 0 灾害3 c1 a1 +d1 灾害4 d1 a2 +b1 + c1
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表 3 标度
Table 3. Scale table
数值 1 3 5 7 9 2，4，6，8 定义 i与j
同等
重要i比j
稍微
重要i比j
较强
重要i比j
强烈
重要i比j
极端
重要中间值 注：i，j分别为不同的影响条件，并且如果j比i重要，数值可为倒数。
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表 4 AHP标度值
Table 4. AHP scale value table
C1 C2 … Cj C1 C11 C12 … C1j C2 C21 C22 … C2j … … … … … Ci Ci1 Ci2 Ci3 Cij 注：Cij>0；Cij=1/Cji；Cij=1(i，j=1，2，…，n)
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表 5 A段管廊出入度值
Table 5. Out degree and in degree value of section A utility tunnel
指标 出度 入度 指标 出度 入度 设计
问题7 0 质量
问题11 0 地震 9 0 洪涝 8 0 人员
伤亡0 13 道路
坍塌0 11 服务
中断0 11 水淹 0 10 爆炸 12 9 火灾 6 7 泄漏 9 2 坍塌 6 5
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表 6 权重值
Table 6. Weight value
设计
问题质量
问题地震 洪涝 人员
伤亡道路
坍塌0.051 0.081 0.066 0.058 0.096 0.081 服务
中断水淹 爆炸 火灾 泄漏 坍塌 0.081 0.074 0.154 0.096 0.081 0.081
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表 7 发生灾害后产生影响的程度(AHP标度值)
Table 7. AHP scale value of the impact degree after the occurrence of disaster
设计问题 质量问题 地震 洪涝 人员伤亡 道路坍塌 服务中断 水淹 爆炸 火灾 泄漏 坍塌 设计问题 1 2 1/3 4 3 6 7 7 3 4 5 6 质量问题 1/2 1 1/4 3 4 6 8 8 2 4 4 5 地震 3 4 1 5 5 7 8 8 4 5 6 7 洪涝 1/4 1/3 1/5 1 2 4 2 4 1/5 1/4 1/3 2 人员伤亡 1/3 1/4 1/5 1/2 1 5 3 8 1/5 1/3 1/2 1 道路坍塌 1/6 1/6 1/7 1/4 1/5 1 2 5 1/7 1/5 1/2 1/3 服务中断 1/7 1/8 1/8 1/2 1/3 1/2 1 5 1/6 1/4 1/3 1/2 水淹 1/7 1/8 1/8 1/4 1/8 1/5 1/5 1 1/7 1/6 1/4 1/4 爆炸 1/3 1/2 1/4 5 5 7 6 7 1 3 5 6 火灾 1/4 1/4 1/5 4 3 5 4 6 1/3 1 4 5 泄漏 1/5 1/4 1/6 3 2 2 3 4 1/5 1/4 1 3 坍塌 1/6 1/5 1/7 1/2 1 3 2 4 1/6 1/5 1/3 1
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表 8 发生灾害后产生影响的程度权重值
Table 8. The degree weight of the impact after the occurrence of the disaster
设计问题 质量问题 地震 洪涝 人员伤亡 道路坍塌 0.172 0.143 0.259 0.042 0.042 0.021 服务中断 水淹 爆炸 火灾 泄漏 坍塌 0.020 0.012 0.129 0.082 0.048 0.03
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表 9 灾害影响值
Table 9. Disaster impact value
设计问题 质量问题 地震 洪涝 人员伤亡 道路坍塌 0.88 1.16 1.71 0.24 0.40 0.16 服务中断 水淹 爆炸 火灾 泄漏 坍塌 0.16 0.09 1.99 0.79 0.39 0.24
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