南京市重特大事故情景再现与态势推演策略研究

报告人：赵伟川东南大学系统工程研究所2009年 11月 28日

主要内容

研究目的、意义及背景描述 城市重特大事故的概念与特征 情景再现与态势推演策略研究现状 城市重特大事故情景再现与态势推演综合策略 仿真建模 研究结论

研究背景 城市现代化进程的加快增加了城市的不稳定性，带来的

各种各样不同于传统危机事件的潜在危机，城市就成为重特大事故易于发生的地区。

步入 21 世纪以来，随着社会经济的发展、管理科技的进步，我国对公共危机的管理日益重视，特别是在成功应对 SARS 、禽流感、特大型火灾、暴风雪灾害、大规模地震、三聚氰胺等公共危机之后，灾害应对能力日益提高。

南京重大安全事故也屡有发生

2002 年 3 月 8 日晚，长 218.88 米的“天使余舷”轮约10 吨污油水直接排入长江，造成附近大面积水域污染 。

2004 年 2 月 22 日中午，南京六合区中盛化工有限公司仓库内的化工原料被引燃，接连发生两次大爆炸 。

2005 年 1 月 18 日，南京市红光渡口附近发生油船爆炸事故 。

2007 年 2 月 4 日，南京鼎山精细化工厂一储有 14 吨小储量异丁烯的储罐爆炸起火，导致邻近工区的 7 名工人死伤。

2008 年 12 月 17 日，南京江宁区将军大道与西环路交叉路口发生一起交通事故，造成 6 人死亡、 4 人重伤

研究目的 分析国内外城市重特大事故情景再现与态势推演策略研究

的动态与进展 ； 评估南京市现有基于情景再现与态势推演的城市重特大事

故“情景－应对”决策模式的方法、能力和行为； 完善南京市重特大事故情景再现与态势推演的策略与施行

体系 ； 研究南京市基于情景再现与态势推演的城市重特大事故“

情景－应对”应急决策机制；

研究不同重特大事故情景再现与态势推演模式，以及构筑南京市重特大事故情景再现与态势推演策略体系。

研究意义 为有效地应对和控制南京市各类重特大事故的

应急救援活动，提供科学可行的建设性方案； 建立城市重特大事故情景再现与态势推演决策

系统，提高应急救援能力； 使灾害经济损失和社会心理创伤降低到最低限

度，有力地推动南京市经济的可持续发展；

总之，本研究旨在通过完善南京市重特大事故应急决策体系，推动南京市安全、稳定、持续、健康地发展。

城市重特大事故的概念与特征 城市重特大事故的概念、类型及主要特征 我国 GB18218-2000 《重大危险源辨识》标准中，将“重

特大事故”定义为：工业活动中发生的重大火灾，爆炸或毒物泄漏事故，并给现场人员或公众带来严重危害，或对财产造成重大损失，对环境造成严重污染。

本研究中，城市重特大事故是指在城市中突然发生的造成或可能造成的严重威胁生命财产安全、损害公众利益、引发城市失序，影响广泛的、对城市经济发展构成重大威胁的，并由此引起政府、非政府和市民参与救治活动的重特大事故、事件。

城市重特大事故的主要特征

1 、城市重特大事故具有频发性

2 、非传统安全问题，成为现代城市安全的主要威胁 3 、在城市功能、地理、时间上蔓延性

4 、城市重特大事故具有突发性

5 、造成的损失和影响严重性

情景再现与态势推演策略策略研究现状

Michael J Kevany(2003)

描述了应急地图和数据中心的建立及其运作过程，并且通过“ 9.11”事件分析了 GIS 在应急反应中的作用 ] 。

司光亚和胡晓峰(1999,2000)

提出了构建决策的综合集成研讨环境 XOD 体系，同时将该体系应用在军事战略决策中

曾庆华等（ 2005 ）

分析了战略态势表现所要解决的两个基本问题，即态势数据和可视化表现，提出了一种面向对象的战略态势表现实现思路。

Mei-Shiang Chang 和 Ya-Ling Tseng （ 2007 ）

在洪水应急物流中应用了情景规划理论建立数学模型来优化救援物资分配网络。

姜卉和黄钧（ 2009 ）

在充分界定罕见重大突发事件应急决策中的情景概念，分析情景演变的概念和内涵后，提出情景演变的网络表达方式，并建立起罕见重大突发事件中情景演变的分析流程。

何忠焕和边馥苓（ 2005 ）

结合 GIS 中二维地图，提出了地图窗口的改变和地物运动变化的推演设计模型，解决了二维推演的关键技术问题 。

龚士良（ 2008 ） 根据集对态势分析，剖析了地质灾害孕育过程，确定了风险评估的分区原则以及对分析同一度、差异度、对立度的指标选取与赋值标准。

城市重特大事故情景再现与态势推演综合策略

“情景—应对”模式的概念功能模型 城市重特大事故应急决策中的“情景—应对”模式是指利用情景的相关理论对城市中的重特大事故的发生、发展过程进行情景构建并预测事故未来可能出现的情景，进而推导出相应的应急对策的应对模式。

事故分析

情景再现

应急决策

事故爆发

事故爆发

决策结束

决策结束态势

推演

图 4-1 基于情景再现与态势推演的“情景—应对”模式

“情景—应对”决策模式的功能模型

事故源

决策者

情景再现

情景构建模型库

数据处理模型库

态势推演

态势推演模型库

数据采集

数据预处理

数据精炼

情景构建

情景分析

态势估计

态势推演

结果分析

图 4-2 情景再现与态势推演功能模型

态势推演知识库

基于情景再现与态势推演的应急决策分析 情景概念与分类

（ 1 ）情景：决策主体所正在面对的突发事件发生、演变的态势，主要包括重特大事故已发生的状态，当前所处的状态，以及事故未来演变的趋势。 （ 2 ）根据情景的定义可以将其分为：过去情景、当前情景、未来情景。

事故爆发事故爆发

事故结束事故结束

事故当前状态事故当前状态

T(n-1) 时刻情景T(n-1) 时刻情景

T(1)时刻情景T(1)时刻情景

T(2)时刻情景T(2)时刻情景

T(0)时刻情景T(0)时刻情景

T(n)时刻情景T(n)时刻情景

过去情

景过去情

景

当前情景

当前情景

T(n+1)时刻情景

T(n+1)时刻情景

T(n+2)时刻情景

T(n+2)时刻情景

T(N)时刻情景T(N)时刻情景

未来情景

未来情景

图 4-3 基于时间变化的重特大事故中的情景分类

情景再现策略研究

选择关键因素数据提取

确定因素集

确定情景空间

情景生成机制

图 4-4 重特大事故情景再现流程分析

情景

问题分析

假设分析

情景准备

情景域分析

情景生成

步骤 主要任务情景准备

问题分析 分析与评估重特大事故的危险源的类型，事故等级，以及事故发生的环境等。

假设分析 在问题分析的基础上提出假设，为事故可能造成的危害以及救援的目标作出假设，为下一步指明方向。

情景域分析

确定情景空间

进行时间与空间上的定位，确定情景再现的空间范围

确定因素集

找出所有对事故有影响的因素，组成影响因素集

选取关键因素

从因素集中选出关键影响因素，为构建情景做好准备

情景生成

提取数据 通过对记录数据的分析，提取出需要的数据

情景生成机制

通过情景生成机制，再现事故情景

态势推演策略研究 态势推演四级功能模型

事故情景

当前情景态势觉察

当前情景态势理解

未来情景态势推演

未来情景结果检验

图 4-5 态势推演四级功能模型

决策

情景分析

态势提取

目标分析

态势假定

态势验证

态势推演

推演控制

态势记录

当前情 景态势觉察

当前情 景态势理解

未来 情 景态势推演

未来 情 景态势检验

事故情景输入

事故态势分析

事故态势推演

态势结果分析

态势分析

态势评估

图 4-6 态势推演模型功能分析

步骤一、事故态势分析事故态势分析的对象就是情景再现构建出来的事故情景，通过对事故情景的分析，找出事故情景演变的机制，挖掘事故演变的趋势。

事故态势分析的结果是得到对事故趋势的描述：

],,[ KTDA

D表示事故情景各因素的状态值， T表示各因素的时间属性， K表示事故情景的空间属性。

步骤二、事故态势推演依据事故发展趋势，施予相应的推演策略，对事故进行推演，目的是得到事故在未来可能达到的态势

事故态势推演的结果是得到一系列可能的事故未来情景：

其中， D是对事故情景元素状态的描述

CDMf : ),2(),( ttDttD

),2(),( ttCttC

对 D进行一定的运算，得到：

其中，M是已知事故应急专家知识库， C是对事故每一阶段态势的描述

步骤三、态势结果分析

目的：对态势推演的结果—未来情景态势进行分析与评估，检验其科学性与合理性。

步骤 主要任务态势分析 对态势结果进行目标分析，检验

其是否符合目标的要求

态势评估 对态势结果进行技术上、经济上的可行性分析，检验可行度

仿真建模

结果

轻伤 451人

重伤 47人

死亡 10人

研究结论 以上仿真实验是基于已发

生事故的现实情景对下一步情景推演的预测，在此将其作为一个简化的案例进行分析建模，而现实情况下需要考虑的因素更多更加复杂，基于情景再现和态势推演的重特大事故的分析技术将会有更广泛的应用前景。

本研究深入研究城市重特大事故的特征以及现有决策机制的基础上，建立了基于情景再现与态势推演的“情景—应对”决策模型。

基于情景再现与态势推策略的城市重特大事故应急决策系统，是在现今先进应急决策理论上展开的，它对决策者的决策能力的提升有很大的帮助。如果能够开发出相应的应急决策系统，对我国的应急决策体系的建设来说将是具有里程碑式的一步。

23Institute of Systems Engineering, Southeast University