森林防火应急资源调度模型研究

摘要

森林防火应急资源的调配是森林火灾应急管理工作中的重要组成部分,与应急预案实施的成败与否以及火灾的最终损失状况直接相关。当森林火灾发生时,选择恰当的消防站和车辆出行线路,制定合理的调度方案意味着能赢得更多的时间最大限度地减轻火灾带来的损失。因此,唯有成功的展开应急资源配置和调度工作,才会使应急预案的实施产生事半功倍的效果。在总结前人研究的基础上,本文运用运筹学、林火行为基础理论、突发事件应急管理、高等数学等多种理论方法建立了以“应急开始时间最早和出救点最少”为目标的森林防火应急资源调度模型,并推导和论证了相应的求解算法,最终得到了满足条件的应急资源最优调配方案。本文所做的工作主要有如下几个方面:
　　 (1)重点分析了森林防火应急资源的需求影响因子,介绍了防火应急调度应考虑的主要因素(包括地形和植被、林火行为、扑火速度、打清比例、扑火技术等)及其对森林火灾的影响,在此基础上分析了防火应急资源在不同火灾类型、不同环境下的调度方法。
　　 (2)以扑火工具组合为研究对象,介绍了不同需求(包括控制森林火灾确定扑火力量、限制灭火时间确定扑火力量、根据扑火损失确定扑火力量、扑火增援力量确定等四种)约束下的扑火力量确定模型,并检验了模型的可行性。
　　 (3)分析了建立森林防火应急资源调度模型应考虑的几个基本问题。在合理假设的基础上,以“消防站出救点数最少”和“扑火开始时刻最早”为目标分别建立单资源和多资源优化调度模型,并讨论了解模型所需要的基本数据。
　　 (4)介绍了最短路径问题及其算法,以“扑火开始时刻最早”作为第一优先级,“消防站出救点数最少”作为第二优先级详细阐述了单资源应急调度模型和多资源应急调度模型求解算法,用具体的案例验证了所建立的模型理论及算法的可行性。
　　 但由于森林防火应急资源问题的复杂性,本文没有考虑道路类别、运输车辆的获取及其容量、气象因素变化、扑火人员类别及其经验等对应急调度方案的影响,在今后的研究有待进一步加强。

目录

文摘

英文文摘

1 研究综述

1.1 研究的背景和意义

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 相关概念

1.3.1 应急资源

1.3.2 应急调度

1.3.3 数学模型

1.4 理论基础

1.4.1 应急管理理论

1.4.2 运筹学理论

1.4.3 林火理论

1.5 研究技术方法

1.6 存在问题与研究前景

1.6.1 存在问题

1.6.2 研究前景

2 研究内容与研究步骤

2.1 研究内容

2.2 研究步骤

3 森林防火应急资源需求因子分析及调度流程

3.1 森林防火应急资源需求因子

3.1.1 森林防火应急资源

3.1.2 地形和植被

3.1.3 防火隔离带

3.1.4 林火种类

3.1.5 林火行为

3.1.6 扑火速度

3.1.7 打清比例

3.1.8 扑火技术

3.2 森林防火应急资源调度流程

4 森林防火应急资源调度模型研究

4.1 问题的提出与分析

4.1.1 问题的提出

4.1.2 问题的分析

4.2 模型的假设

4.3 扑火力量确定

4.3.1 问题的分析

4.3.2 控制林火扑火力量确定

4.3.3 限制时间扑火力量确定

4.3.4 根据损失扑火力量确定

4.3.5 扑火增援力量确定

4.4 防火应急资源调度模型

4.4.1 单资源应急调度模型

4.4.2 多资源应急调度模型

4.5 模型需要的基本数据

4.6 模型的应用与推广

5 森林防火应急资源调度模型算法研究

5.1 最短路径问题算法

5.1.1 最短路径问题概述

5.1.2 Dijkstra算法

5.1.3 Dijkstra算法算例

5.2 应急资源调度模型求解算法

5.2.1 单资源调度模型算法

5.2.2 多资源调度模型算法

6 案例分析

6.1 数据准备

6.2 应用举例

7 结论与讨论

7.1 结论

7.2 讨论

参考文献

攻读硕士期间的主要学术成果

致谢