暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法与流程

本发明涉及道路交通韧性的评价领域，特别涉及暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法。

背景技术：

1、城市道路是经济社会发展的基础性、先导性、战略性产业，可靠的交通基础设施是城市发展的重要支撑，近年来，随着全球气候变化，地震、台风、暴雨等极端灾害频发，给道路交通的正常运行造成较大冲击，频发的灾害使人们逐渐意识到扰动事件不可避免，城市道路可靠性与脆弱性指标均存在一定缺陷，其中交通韧性是指在极端条件下交通系统能够通过自身抵抗、减缓以及吸收的方式维持其系统基本功能和结构的能力。

2、综观国内外已有研究成果，交通韧性研究尚处于起步阶段，已有研究对交通系统韧性评价不全面，特别是针对城市道路交通韧性缺乏系统科学的评估。

3、因此，提出暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，所述包括以下评价方法：

4、s1：评价指标体系构建：包括评价指标选择、评价指标分类、评价指标赋权，其中：

5、一：评价指标选择：是城市道路交通适灾弹性研究的重点和热点，包括三个维度，三个维度包括自然维度n、经济维度e和社会维度s；

6、二：评价指标分类：包括十五个指标：景观绿化、停水停电恢复时间、路网连通度指数、行车速度、避难场所、政府市政投资、防灾物资储备、公共设施、居民储蓄收入、固定资产状况、社会参与、社会信任、危机洞察力、居民受教育程度、医疗水平，其中景观绿化包括场地公共绿地、道路绿地、自然绿地等所占的面积比率；停水停电恢复时间包括暴雨灾害导致停水停电后系统修复时间；路网连通度指数包括暴雨灾害后贯通主次干道数量及交通拥堵状况；行车速度包括暴雨灾害后车辆的平均行驶速度；避难场所包括避难场所的数量及可达性；政府市政投资包括政府划拨用于基础设施建设的资金；防灾物资储备包括为应对灾害而准备的物资，包括但不限于救生圈、安全绳；公共设施包括场地公共配套设施，包括但不限于消防、安防；居民储蓄收入包括居民家庭的储蓄收入；固定资产状况包括房屋状况、车辆状况；社会参与包括居民参与防灾活动、防灾事件的积极程度；社会信任包括场地内个体之间、与政府的信任等；危机洞察力包括居民及政府相关部门能及时发现灾害的能力；居民受教育程度包括居民高中、本科、研究及以上学历的比例；医疗水平包括场地周边医院数量、床位数及医疗质量；

7、三：评价指标赋权：基于网络层次分析法，进行城市道路交通适灾弹性评价指标的赋权，构建anp网络模型，控制层目标为城市道路交通适灾弹性评价指标，包含自然弹性、经济弹性、社会弹性三个判定准则，通过向专家和居民代表发放调查问卷，对15个评价指标的相互影响关系和影响程度进行评判，得到城市道路交通适灾弹性评价指标及权重；

8、s2：交通韧性度量评估：包括评估模型选择、韧性值理论计算、交通韧性参数及权重和交通韧性水平分级，其中：

9、a：评估模型选择：参考韧性三角形及s1的结果，构建城市道路交通系统机能曲线，对城市道路交通韧性进行定量评估并选择；

10、b：韧性值理论计算：其中交通系统在面对灾害时经历抵抗、恢复、适应3个阶段，不同阶段城市道路交通系统的韧性值，韧性值的计算式包括公式一：

11、其中rk表示城市道路交通韧性值；ra、rb、rc分别表示系统抵抗力水平、恢复力水平、适应力水平；qs(t)表示面对灾害时的系统机能；qp(t)表示正常运行时的系统机能；

12、c：参数及权重确定：选择车辆系统和路网系统作为城市道路交通韧性评估模型的子系统，采用设计速度恢复率r来表征车辆系统的机能，为公式六：其中r为设计速度恢复率；vc为实际行车速度；vd为设计速度，其中，车辆行车速度vc随水深x呈“s”型衰减曲线，为公式七：其中x为积水区域最大水深；a为车辆被迫停止的临界水深；b为衰减指数，路网连通度指数用于反映城市道路交通网络在面对灾害时的承担能力，选择路网连通度指数c来表征路网系统的机能，为公式八：其中c为路网连通度指数；di为节点i直接相连的路段数；n为节点数；

13、d：交通韧性水平分级：根据计算的结果对交通韧性水平进行分级，韧性值为0.00-0.33韧性水平为低、韧性值为0.33-0.67韧性水平为中、韧性值为0.67-1.00韧性水平为高；

14、s3：工程实例评估：选择相应道路进行实景建模，并进行道路淹没分析，设定暴雨灾害工况，开始时间为0h，暴雨强度在2h达到峰值，随后逐渐减弱，分析结束时间为24h，以此对道路的韧性值进行计算，并判断其韧性水平为低、中、高的一种；

15、s4：交通韧性提升策略：若韧性水平为高，则对当其道路进行韧性提升，包括科学选址选线，提升道路适灾弹性；以景观整合方式，建设生态基础设施、推广预制装配工艺，做好精细化设计。

16、优选的，所述步骤s1中，网络拓扑指标评估为静态交通网络评估，韧性特征指标评估用于给出交通韧性强弱的特性，韧性性能指标评估用于反映交通网络应对干扰事件后系统动态变化的能力。

17、优选的，所述步骤s1中，景观绿化、停水停电恢复时间、路网连通度指数、行车速度、避难场所为自然维度n；政府市政投资、防灾物资储备、公共设施、居民储蓄收入、固定资产状况为经济维度e；社会参与、社会信任、危机洞察力、居民受教育程度、医疗水平为社会维度s。

18、优选的，所述步骤s2中，若城市道路交通组成复杂，由多个子系统韧性值rk加权求和后计算，为公式五：其中ωk为各子系统权重系数，韧性值计算结果取值范围为[0，1]。

19、优选的，所述评价指标体系构建为评价指标体系模块，交通韧性度量评估为交通韧性度量评估模块，工程实例评估为工程实例评估模块，交通韧性提升策略为交通韧性提升策略模块。

20、有益效果

21、与现有技术相比，本发明提供了暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，具备以下有益效果：

22、1、该暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，能有效对交通系统韧性进行评价，且基于韧性三角形理论提出了一种城市道路交通韧性度量方法，并以暴雨灾害下城市道路为例进行了韧性评估，以此可以根据评估的内容，采用多种有效措施，可有效增强该城市道路交通系统防灾能力和系统韧性，且此方法可为同类型城市道路的交通韧性建设提供参考，且在进行道路的建设时，可以有效提高道路的安全性、抗击性和适应性。

技术特征：

1.暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，其特征在于：所述包括以下评价方法：

2.根据权利要求1所述的暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，其特征在于：所述步骤s1中，网络拓扑指标评估为静态交通网络评估，韧性特征指标评估用于给出交通韧性强弱的特性，韧性性能指标评估用于反映交通网络应对干扰事件后系统动态变化的能力。

3.根据权利要求1所述的暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，其特征在于：所述步骤s1中，景观绿化、停水停电恢复时间、路网连通度指数、行车速度、避难场所为自然维度n；政府市政投资、防灾物资储备、公共设施、居民储蓄收入、固定资产状况为经济维度e；社会参与、社会信任、危机洞察力、居民受教育程度、医疗水平为社会维度s。

4.根据权利要求1所述的暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，其特征在于：所述步骤s2中，若城市道路交通组成复杂，由多个子系统韧性值rk加权求和后计算，为公式五：其中ωk为各子系统权重系数，韧性值计算结果取值范围为[0，1]。

5.根据权利要求1所述的暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，其特征在于：所述评价指标体系构建为评价指标体系模块，交通韧性度量评估为交通韧性度量评估模块，工程实例评估为工程实例评估模块，交通韧性提升策略为交通韧性提升策略模块。

技术总结
本发明公开了暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，本发明涉及道路交通韧性的评价领域，包括以下评价方法：S1：评价指标体系构建：包括评价指标选择、评价指标分类、评价指标赋权；S2：交通韧性度量评估：包括评估模型选择、韧性值理论计算、交通韧性参数及权重和交通韧性水平分级；S3：工程实例评估；S4：交通韧性提升策略。本发明所述的暴雨灾害下城市道路交通韧性评价方法，本发明基于韧性三角形理论提出了一种城市道路交通韧性度量方法，并以暴雨灾害下城市道路为例进行了韧性评估，以此可以根据评估的内容，采用多种有效措施，可有效增强该城市道路交通系统防灾能力和系统韧性。

技术研发人员：孙健,王玉玲,王健,郑栋,谭长虎,高欣,潘晓玮,李先猛,郭鹏,何楠,季佳鹏,刘颖
受保护的技术使用者：悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17