基于路阻函數(shù)計算模型的避洪轉移撤離時間計算的研究

張玉杰 李濤

摘 要：為了更好地貫徹“安全第一，常備不懈，預防為主，全力搶險”的方針，做到有準備的防御洪水，最大限度地避免和減少蓄滯洪區(qū)人員傷亡和財產(chǎn)損失，保證蓄滯洪區(qū)運用前人員安全及時轉移，本文基于路阻函數(shù)計算模型對避洪轉移撤離時間的計算進行了研究，并以老王坡蓄滯洪區(qū)為例，計算了老王坡蓄滯洪區(qū)啟用時受災轉移人員撤離所需要的時間，為老王坡蓄滯洪區(qū)啟用時決策者做出合理決策及受災群眾轉移的有序進行提供依據(jù)參考。

關鍵詞：路阻函數(shù);避洪轉移;撤離時間;研究

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0174-02

1 問題的提出

河南省蓄滯洪區(qū)多由大壩或者防洪堤及自然高地合圍而成，為封閉或半封閉區(qū)域，滯洪區(qū)內(nèi)生產(chǎn)方式以農(nóng)業(yè)為主，工業(yè)企業(yè)多為中小企業(yè)，人口以常住人口為主，并且蓄滯洪區(qū)內(nèi)一般有避水房、圍村堤及撤退道路等安全設施。為了更好地貫徹“安全第一，常備不懈，預防為主，全力搶險”的方針，做到有準備的防御洪水，最大限度地避免和減少蓄滯洪區(qū)人員傷亡和財產(chǎn)損失，保證蓄滯洪區(qū)運用前人員安全及時有序的轉移，河南省防汛抗旱指揮部辦公室2010年5月編制了《河南省蓄滯洪區(qū)運用預案》，并通過了有關單位和專家的評審、論證?！逗幽鲜⌒顪閰^(qū)運用預案》中對蓄滯洪區(qū)防洪工程情況、安全設施狀況（避水房、圍村堤、撤退道路等）、滯洪區(qū)運用指揮部內(nèi)設機構及職責、預警與預報、轉移與安置（就地及轉移安置方案）以及災后返遷與善后工作均做了詳細安排，在運用預案的安置方式的選擇中有避水房、圍村堤等安全設施的村莊采用就地安置的方式避洪，無安全設施的村莊采用轉移安置的方式避洪。轉移安置中涉及轉移路線及安置區(qū)的選擇，由于前期我省在蓄滯洪區(qū)可持續(xù)發(fā)展方面做了大量的工作，運用預案中已有轉移路線和安置場所，但運用預案中對轉移群眾所需要的撤離時間未做計算，而撤離時間的計算對決策者根據(jù)氣象、水文部門的洪水預報情況而做出發(fā)出預警信號的決策、轉移過程中的組織與管理均具有參考價值。本文以《河南省蓄滯洪區(qū)運用預案》中為基礎，以老王坡蓄滯洪區(qū)為例，采用路阻函數(shù)計算模型計算蓄滯洪區(qū)轉移單元的撤離時間，為老王坡蓄滯洪區(qū)啟用時決策者做出合理決策及受災群眾轉移的有序進行提供依據(jù)參考。

2 路阻函數(shù)計算模型

洪水避險轉移工作中，路權是通過某一條道路的行使時間，其通過路阻函數(shù)表示。路阻函數(shù)一般指路段行駛時間與路段交通負荷之間的函數(shù)關系，路阻函數(shù)值的確定可以為最佳轉移路線模型提供道路阻力的賦值。實際避洪轉移過程中，交通情況非常復雜，通常會采用一種半理論、半經(jīng)驗的路阻函數(shù)計算方法，這種方法是根據(jù)流量、車速、密度三個參數(shù)來確定的，即為路阻函數(shù)計算模型。

路阻函數(shù)理論計算公式：

當路段的交通狀態(tài)處于非擁擠狀態(tài)時，根式前取“+”號;當路段處于擁擠狀態(tài)時，根式前取“-”號;當路段處于堵塞狀態(tài)，則令T（ij）等于一個足夠大的負數(shù)。

交通量為零時的路段車速U0，可根據(jù)路段設計車速V0，進行混合交通影響修正與車道寬度影響得到，其公式為：

式中：

一混合交通狀況影響折減系數(shù);

一車道寬影響系數(shù);

V0一路段設計車速，km/h。

道路設計車速V0與道路等級有直接關系，而在洪澇災害多發(fā)地區(qū)也與當?shù)氐膶嶋H情況有關系。

對于混合交通狀況，非機動車道機動車的影響分為兩種情況。當機動車與非機動車之間有分隔帶時，路段上的非機動車對機動車幾乎沒有影響，可不考慮折減，故取=1;當機動車道與非機動車之間沒有分隔帶時，非機動車對機動車有影響，應考慮折減，此時取=0.8。車道寬度對行車速度有很大的影響，在道路設計中，取標準車道寬度為3.5m，當車道寬度大于該值時，有利于車輛行使，車速略有提高;車道寬度小于該值時，車輛行使的自由度受到影響，車速下降。

路段阻塞密度Km的計算公式：

式中：

一混合交通狀況影響折減系數(shù);

c一交叉影響修正系數(shù);

n一單向機動車道數(shù);

L一平均車身長度（m）;

L0一平均阻塞車間凈距（m）。

C的計算公式為：

式中：

s一交叉口間距;

c0一交叉口有效通行時間比，根據(jù)交叉口控制方式確定。

3 撤離時間的計算

根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范》[1]及《城市道路設計規(guī)劃》[2]中的設計車速V0與道路等級、車道數(shù)的關系，不同的轉移道路，設計車速不同，根據(jù)設計車速等參數(shù)求出路阻函數(shù)計算模型的所有參數(shù)，并由這些參數(shù)求出實際車速，根據(jù)轉移路線長度，求出撤離時間。

4 實例

老王坡蓄滯洪區(qū)位于駐馬店市西平縣境內(nèi)東北部，緊靠西平縣城，于1951年建成，由東部的東大壩、北部的干河堤、南部的小洪河左堤及西部自然高地合圍而成[3]。洪水風險主要來源于外河小洪河的分洪過程及內(nèi)河淤泥河的洪水。

4.1 轉移路線的確定

基于老王坡蓄滯洪區(qū)轉移單元的分布情況及現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，結合現(xiàn)有路面情況按照最短路徑原則確定轉移路線，轉移單元—安置區(qū)—轉移路線對應表見表1。

4.2 撤離時間的計算

老王坡蓄滯洪區(qū)道路的駕駛速度與道路等級和當?shù)氐膶嶋H情況有直接關系，因此道路實際速度應該根據(jù)國家道路標準和當?shù)貙嶋H情況來確定，確定的道路等級車速等參數(shù)見表2。

農(nóng)村的交通工具主要有拖拉機、農(nóng)用三輪車和汽車，參考避險轉移路阻函數(shù)計算模型、道路等級參數(shù)、道路狀況和影響轉移效率等因素，計算老王坡蓄滯洪區(qū)各轉移單元災民轉移所需撤離時間，見表3。

從表3中可以看出，老王坡蓄滯洪區(qū)轉移單元撤離時間最短為11分鐘就可到達安置場所，最長需要43分鐘達到目的地，本次撤離時間的計算可為決策者根據(jù)氣象、水文部門的洪水預報做出決策提供依據(jù)。

5 結論

避洪轉移分析是洪水風險圖編制的最終落腳點，關系著人民生命財產(chǎn)安全和社會的和諧穩(wěn)定。撤離時間的計算為避洪轉移分析中的重要組成部分，對決策者根據(jù)氣象、水文部門的洪水預報情況而做出預警信號發(fā)出的決策、受災群眾轉移過程中的組織與管理均具有參考意義。本文以老王坡蓄滯洪區(qū)為例，采用避險轉移路阻函數(shù)計算模型對蓄滯洪區(qū)內(nèi)轉移單元的撤離時間進行計算，為老王坡蓄滯洪區(qū)啟用時，決策者發(fā)出預警信號及組織轉移人員的有序撤離提供參考依據(jù)。

參考文獻

[1] 同濟大學城市規(guī)劃設計研究所，中國城市規(guī)劃研究院，天津市建委城鄉(xiāng)建設研究所等.城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范（GB50220- 95）[M].北京：中國計劃出版社，2004.

[2] 北京市市政設計研究院，上海市政工程設計院，天津市市政工程勘測設計院等.城市道路設計規(guī)范（CJJ37-90）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3] 河南省水利勘測設計研究有限公司[R].全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目河南省老王坡蓄滯洪區(qū)洪水風險圖編制成果報告，2015.