近日，江苏大学王鹏团队在期刊Water-Energy Nexus上发表了题为“Selection of urban flood shelter locations based on risk assessment”的研究论文（DOI：https://doi.org/10.1016/j.wen.2024.04.003）。该研究分析了洪涝灾害下城市高密度人群地区受灾情况，提出了一种基于洪涝风险的疏散场所选取与验证方法，旨在降低洪涝影响，保障城市居民生命财产安全。

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随着全球气候变化和中国城市化进程的加快，城市特大洪涝灾害频发，危及人民生命安全。避难场所的科学选取可以帮助城市居民快速高效地疏散，提升应对洪涝灾害的能力。然而，以往研究在进行避难场所的选取时很少考虑洪涝风险分布情况，且缺乏有效性检验。为提高城市避难场所选址的科学有效性，本研究首次将洪涝风险引入避难场所选址模型，利用ABM模型实现城市街区人群疏散仿真模拟，在验证避难场所选取有效性的基础上，比对避难场所的不同分布对于人群应急疏散效率的影响。研究结果表明，多目标模型确定的避难场所能够覆盖所有受灾人群。此外，经ABM模型有效性检验，避难场所选址均可以显著提高疏散效率，人群死亡率从1.94%下降到0.98%，疏散率从97.4%上升到98.4%，伤亡人数减少133人。

极端降水引发的洪涝灾害是最常见的自然灾害之一，给中国许多城市带来严重威胁，平均每年造成数千万人伤亡，导致数百万人被转移安置。如果不采取行动，到21世纪末，城市洪涝造成的破坏可能会增加20倍。因此，适应气候变化和应对洪涝灾害至关重要。疏散是应对洪涝灾害的有效方法，疏散效率的提高是城市适应洪涝灾害和减少损失的重要切入点。已有的研究表明，疏散场所的科学选取对于提升疏散效率有重要意义。但是以往的研究没有充分考虑洪涝风险或没有采用科学方法验证有效性。本研究将洪涝风险引入避难场所选取的多目标模型中，并采用ABM模型检验疏散场所选取的有效性。

图文导读

在极端降雨情景下，洪涝灾害的深度、淹没范围等对人群防灾减灾有很大影响，是本文后续研究的基础。对城市洪涝淹没过程进行数值模拟，是研究人群疏散、疏散场所选取的前提条件，因此，需要客观准确的模拟。本研究采用二维浅水模型模拟了研究区域120min洪涝演进过程，形成了洪涝淹没数据（如图1所示）。

图1 洪涝模拟淹没深度

客观的洪涝风险评估有助于避难场所的科学准确选取。本研究基于熵权法构建风险评估体系，从危险性、易损性、脆弱性、防灾能力四个维度选取了六个100m栅格尺度的评估指标，采用熵权法计算各指标权重，形成 100m栅格尺度风险分布图（如图2所示）。

图2 风险评估指标数值与洪涝风险分布图

本研究旨在根据加权疏散距离来区分居住在不同风险地点人群的疏散难度。具体而言，风险权重较高的地方的疏散难度较大，因此，本研究将风险评估得分作为系数引入多目标选址模型中。通过遗传算法求解，最终求得研究区域内的疏散场所分布名单（如表1所示），分布位置如图3所示。

公式中，需求点 i 与疏散场所 j 的距离不应超过疏散场所j的最大服务范围；分配到疏散场所的人数不得超过其最大容量；每个需求点的人口都可以分配到疏散场所；所选疏散场所位置的数量必须至少为M个；xij∈{0,1}，xij 是需求点 i 到紧急疏散场所 j 的0-1决策变量。如果需求点 i 的人群前往疏散场所 j ，取1；否则取0。在每个需要的地方，人们都会转移到500米范围内wj*dij值最小的疏散场所。

表1 避难场所选取表

图3 避难场所分布图

为了对避难场所选取的有效性进行验证，本研究采用ABM模型模拟人群在洪涝灾害情境下的实际疏散过程。模拟结果表明，人群死亡率从1.94%下降到0.98%，疏散率从97.4%上升到98.4%，伤亡人数减少133人。

图4 75%垂直疏散比例下疏散结果

本研究基于城市建成环境模拟了极端降水，评估了洪涝风险，反映当前城市洪涝灾害风险现状，可为城市应急防洪工作提供参考；采用考虑了洪涝风险的多目标模型，基于研究区域的28个备选点选取了26个避难场所，实现了对需要疏散人群的全覆盖，并且同时兼顾最短疏散路径以及建设经济性；此外，通过ABM模型进行实际场景模拟，检验了避难场所的选取效果，验证了避难场所选取的科学性和有效性。结果表明，通过多目标优化模型优化的避难所位置大大提高了疏散效率，人群死亡率从1.94%下降到0.98%，疏散率从97.4%上升到98.4%，伤亡人数减少133人。因此，这26个避难场所可以为南京市新街口街道避难场所建设提供参考；

总的来讲，本研究汇聚了洪涝模拟、风险评估、避难场所选取优化与检验整体流程，适用于城市中几乎所有的灾害场景。在当前全球气候变化不断加剧的情况下，洪涝灾害频发，城市防洪意义重大，因此，本研究具有极大的推广意义，可以为大多数城市的多数灾害提供预防方案，帮助更好地适应气候变化。

通讯作者  王鹏  江苏大学 土木工程与力学学院

副教授，金山英才计划入选者，城市环境与工程安全行为研究中心主任，区域系统韧性与安全研究所所长。主要从事灾害风险管理与调控，环境风险与人群健康干预领域相关研究。主持及参与国家自然科学基金、科技部重点研发计划、国家发改委、生态环境部专项等省部级以上课题10余项，以第一作者/通讯作者发表SCI论文40余篇，4篇论文入选ESI高被引，授权发明专利6项，软件著作权8项。

第一作者 邱甲乐 江苏大学 土木工程与力学学院

硕士研究生，研究方向为城市洪涝风险应急管理，以第一作者在Water-Energy Nexus上发表论文1篇。

期刊研究范围涵盖水能源和废水处理及分配中有效转换、水传输-处理-分配和废水收集-处理-安全排放、水能源提取-生产以及相关领域的研究。

期刊已被EI Compendex、Scopus、DOAJ收录！欢迎大家踊跃投稿！

投稿网址为：https://www.sciencedirect.com/journal/water-energy-nexus