科研管理 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—２４６９．２０１７．０４．０２８ 水利规划与设计 ２０１７年第４期 城镇防汛物资应急贮备模式探析 朱晓伟 （朝阳县水利勘测设计队，辽宁朝阳１２２０００） 摘要：文章通过实施防洪风险综合评估，探索企业合同贮备及政府实物贮备相结合的城镇防洪应急物资贮备模 式，揭示物资不足或过剩造成的损失值，同时基于层次分析原理定量推求不同等级下洪水灾害发生可能性，构建 城镇防洪物资贮备量判断与决策方法。应用实例表明，城镇防汛物资贮备模式可为防汛物资优化管控提供客观决 策依据。 关键词：防洪物资；贮备；模式；经济分析 中图分类号：ＴＶ９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—２４６９（２０１７）０４—００７９—０３ 随着我国城镇建设不断推进，洪水灾害问题已 经成为城镇防汛体系面临的重大问题之一 。防洪 相应有资质的企业签订合同，出现汛情时可优先使 用企业提供的物资，这样就能够实现在满足应急救 援物资质量与数量的同时也使贮备成本降低 。在 企业、政府以及协调中心之间形成应急救援物资供 应链，如图１所示。 签订协议 堤作为防汛应急体系中重要部分，常常面临破坏和 漫顶的风险。城镇防汛中需要建立完善的防汛管理 机制，保证有效面对这两种风险。在防汛应急体系 中包括三个重要要素，分别是防汛人力、防汛工程 和防汛物资 。其中防汛物资是应急管理工作的保 证与基础。防汛物资贮备模式是一种理论性较强的 指导策略，研究防汛物资贮备方法，有助于应急管 理者更好地完成应急决策响应 。长期以来，政府 提供的实物贮备构成了我国应急物资贮备的主体， 物资数量和种类都没有统一的标准，当洪灾发生时 管理者也只能依据经验进行粗略的估计，城镇防洪 物资应急评估研究尚须深入 。本文基于汛期应急 物资贮备量和贮备机制，探究城镇防汛物资应急贮 备改进模式。 图１协同贮备供应链 １物资贮备模式改进 在现行的防洪应急机制中，政府是应急救援物 目前的合同贮备还存在一些问题，需要从以下 两个方面进行防汛应急救援的改进． （１）盈利是企业经营的目的．合同贮备占用了 企业的部分流动资金，保障能力较政府低，缺乏有 效管理与监督。应加强政府协同贮备管理． （２）合同贮备有关信息具有保密性．由于社会 应急救援机制不完善，社会资源没有得到很好地整 合，汛情发生以后物资不能得到很好地供应 。应 当建立健全防汛保障机制。 资的核心供应者。目前在全国范围内形成了应急物 资网络结构，可实现应急物资的多方位管理和规 划 。由于应急物资使用期限和洪灾的不确定性等 问题，实物贮备往往会占用大量资金。企业在经营 生产时，也会有一定的半成品或成品贮备。将企业 的协议贮备与政府的实物贮备相结合的应急贮备机 制，可提高物资和资金的利用率 。合同（协议） 贮备指的是各级政府按照最优量原则实物贮备，对 于那些不易贮备、贮备不足的应急救援物品，可与 收稿日期：２０１６－０７・１０ 作者简介：朱晓伟（１９８１年一），女，工程师。 ・７９・ ２０１７年第４期 水利规划与设计 科研管理 ２贮备量的决策 ２．１确定贮备总量 由于洪水灾害的不确定性，防汛物资的需求也 是不确定的，而且许多防汛物资都有它的寿命，贮 备的物资过多就会造成浪费，而贮备不足时，也会 因为物资的供应不足延误了救援的时机，影响救援 效果。所以在应急物资贮备量的决策中需要经过科 学合理的计算分析。防汛抢险物资贮备是一种信息 不全的决策问题，口Ｊ将期望损失降低到最小作为择 优的标准。由于专业的预报也很难定量的判断出各 级洪水灾害发生的概率，而进行两两比较定性的分 析发生的概率则相对容易 本文采用层次分析法 描述灾情发生的概率，确定出使期望损失降低到最 小的贮备方案。 可将流域的洪水灾害分为四个等级。表１中给 出了理论上发生各级洪灾时所需的物资数量 。 表１ 某流域洪水灾害不同等级物资需求量 洪水灾害等级 物资需求量Ｍ 洪水灾害等级 物资需求量 Ⅳ级（非常严重） Ｄ Ⅱ级（比较严重） ｂ Ⅲ级（严重） Ｃ Ｉ级（较轻） 针对不同等级洪水的物资需要量，可以制定 出四种贮备方案Ｆ，、Ｆ 、Ｆ 、Ｆ ，它们相对应的 实际贮备量 分别为ａ、ｂ、Ｃ、ｄ。由此可以得到 不同洪灾中四种方案可能发生的物资贮备不足或 物资过剩的数量。假定防灾物资贮备不足时缺少 单位数量物资而造成的经济损失为Ｌ ；防灾的贮 备物资发生过剩时由于物资过期而造成的经济损 失为Ｌ 。则物资贮备不足而导致的经济损失为 （ —Ｅ）；由于物资贮备过多而导致的经济损失为 （Ｅ— ）。 由往年抗洪救援资料以及专家调查意见可将 ，Ｊ 、，Ｊ 按下式表示： ｒ Ｐ 不发生事故 ” 【 Ｍ 发生事故 ＬＭ：（ｏｔ１＋ｏｔ２）Ｐ （２） 其中，卢 一临时采购的物资价格上涨费率；Ｐ一单 位物资的平均价格；Ｌ 一防洪堤发生决堤事故造 成的经济损失；ｏ／。和ｏｔ 一过剩物资产生的保管费 用及损失费用分别与过剩物资购买费用的比值。 在此基础上，如果能够预测出未来不同等级洪 水发生的概率，即可得到各种贮备方案所产生的期 ．８０． 望损失值。依据层次分析法，用ｌ一９标度法两两 比较各个等级情况下洪水灾害发生概率的大小，表 ２中给出了比率标度法的比较标度。 由两两比较的结果可以构造出能够代表洪水灾 害发生概率的判断矩阵： Ａ＝ （３） ａ４１ ａ４２ ａ４３ ａ４４ 表２ 比率标度法的比较标度 标度 含义 １ Ｂ 与Ｂ 发生可能性相同 ３ Ｂ 发生可能性稍大于 ５ Ｂ，发生可能性略大于Ｂｉ ７ Ｂ 发生可能性远大于Ｂ． ９ Ｂ 发生可能性远远大于Ｂｊ ２，４，６，８ 取以上数字所表示可能性程度大小的中间数值 倒数 取以上数字所表示的可能性程度中结果的倒数 然后对Ａ—Ｂ判断矩阵中有关参数的计算，求解 判断矩阵中每一行中所有元素的几何平均数 （ｉ＝ １，２，…，ｎ）。 广 —一 √珥ａｑ ’２，…， （４） 将 归一化处理就可以得到矩阵Ｂ的特征向 量的分量 （也称为相对重要度）。 ＝ 一 （５） 一ｌ 再计算出该判断矩阵Ｂ的最大特征值Ａ…。 ：毫 ㈩ 最后得到ｃＩ值，并对其进行一致性检验。 ＣＩ： ＝ ＿一 （７） 表３中给出了ＲＩ的取值。如果ＣＩ／ＲＩ＜０．１， 则判断矩阵符合一致性要求，反之则不符合一致性 要求，需要有关专家进行重新评估，得到新的判断 矩阵。在满足一致性要求后，就可以将特征向量中 的各分量看作是各等级中洪水灾害发生的可能性大 小值 。将公式（１）和（２）中得到的不同等级洪灾 的经济损失值相结合，可为应急管理部门科学制定 应急物资贮备方案提供参考和依据。 科研管理 水利规划与设计 ２０１７年第４期 表３ ＲＩ取值表 ＲＩ Ｎ ＲＩ ＲＩ １ ０ ４ Ｏ．９２ ７ １．３３ ２ ０ ５ １．１４ ８ １．４２ ３ Ｏ．６ｌ ６ １．２６ ９ １．４６ ２．２确定合同贮备量与实物贮备量 由２．１可确定出应急物资的贮备总量．在完成 总量的确定后往往还要依据成本最小的原则进行各 个分量比例的确定，即企业合同物资贮备量与政府 实物贮备量比例的确定。一般情况下政府的物资单 位贮备成本要高于企业的单位贮备成本。 ３ 应用实例 ３．１贮备量方案初步确定 以我国某流域为例验证上述应急贮备模式的适 用性。 假设在四级洪水灾害中该流域所需的防汛物资 为沙袋，总量Ｍ分别为４、６、８、１０万袋，每个 沙袋均为２５×６０ｃｍ，单价为６元／袋（即Ｐ＝６）。 对于不同级别的洪水灾害物资需求情况初步拟定了 四种贮备方案。表４给出了不同级别洪水灾害应 急救援物资供应状况。 ５ 表４不同级别洪水灾害应急救援物资供应状况 ９ 实际贮 物资（沙袋）供应情况 方案号 备量Ｍ Ⅳ级 Ⅲ级 Ⅱ级 Ｉ级 Ｆ４ １０ Ｏ ＋３＋ ＋４ ＋８ Ｆ３ ８ —３ ０ ＋２ ＋４ Ｆ２ ６ —５ —１ Ｏ ＋２ Ｆ１ ４ —８ —４ —３ ０ 表中“一”表示贮备不足情况；“＋”表示贮备过剩情况；“０” 表示贮备处理最优水平。 假设临时购买沙袋费用涨了１０％，决堤事件 发生的概率为０．３９，缺少每一单位沙袋会造成直 接经济损失６０元，所以当贮备不足时缺少一个沙 袋可能造成的所有经济损失Ｌ ＝ 。Ｐ＋（１一Ｐ） ＬⅣＩ＝０．５９×１０％×６＋０．３９×６０＝２３．７５；过剩沙袋 的保管费用和过期损失费用分别为沙袋单价的６％ 和３９％，则沙袋过剩时单位物资的经济损失为 ＬＭ＝（ 】＋ ２）Ｐ＝（０．０６＋０．３９）ｘ ６＝２．７，所以由 此可知 ／Ｌ ＝８．８０。 ３．２不同规模洪灾发生可能性判别 表５中给出了依据１—９标度法计算该流域各 等级洪水灾害发生可能性相对值。 表５ 某流域各等级洪水灾害发生可能性相对值 各个等级洪水灾害发生可能性两两比较 １—９比率标度值 稍大于Ｐ ３ Ｐ２远大于Ｐ４ ７ ．Ｐ２稍大于 ３ Ｐｌ远远大于Ｐ４ ９ Ｐ１略大于Ｐ３ ５ Ｐｌ稍大于Ｐ２ ３ （１）构造出能够代表洪水灾害发生概率的判断 矩阵： １ ３ １／３ １ ＝ １／５ １／３ （８） １／９ １／７ （２）判断矩阵每一行中所有元素平均值：。 （３）将 归一化处理可得矩阵Ｂ的特征向量的 分量 （也称为相对重要度）： ＝０．５７， ＝ ０．２７，Ｗ ＝０．１２，Ｗ４＝０．０５。 （４）判断矩阵Ｂ的最大特征值Ａ 计算：Ａ… ＝４．０９。 （５）ｃＩ计算，并进行一致性检验：ＣＩ： ３ ： —ｌ ４． ０９－４３ １ ：０．０３。查表３可知ＲＩ值为０．９２，所以ＣＩ／ ＲＩ＝０．０３／０．９２＝０．０３３＜１。所以Ａ—Ｂ层判断矩阵符 合一致性要求。 ３．３期望损失值判别 用判断矩阵Ａ的四个特征向量的分量代表各等 级洪水灾害发生的可能性大小，可知Ｐ ＝０．５７、 Ｐ２＝０．２７、Ｐ３＝０．１２、Ｐ４＝０．０５。参考，Ｊ ／Ｌ』ｌｆ＝ ８．８０，可以把四种物资（沙袋）贮备方案的预期损 失值表示如下：Ｍ（Ｆ ）＝１４．１２Ｌ ，Ｍ（Ｆ ）＝ ６．０１ＬＭ２、Ｍ（Ｆ３）＝４．２９Ｌ＾ｆ、Ｍ（Ｆ ）＝５．７１ 。比 较可知方案３即日 中的预期损失最小，可以作为 物资贮备的最优选择。 ４ 结语 在我国城镇化建设快速推进实施的同时，应强 化城镇防汛应急体系，有效防控应对城镇洪涝灾 害。实施防洪应急响应，应综合物资、人员及管理 之间的协调统一，有效提升城镇防汛应急水平。本 文围绕城镇应急救援物资贮备，由（下转第８７页） ・８１・ ３７ 科研管理 水利规划与设计 表４加固方案比选结果 动应力最大值（Ｍｐａ） 动应力均方根最大值（Ｍｐａ） 左闸墩 ０．１０４ ０．１０４ Ｏ．１０６ ０．０４７ Ｏ．０５１ ０．０５７ ２０１７年第４期 动位移最大值（ｍｍ） 左闸墩 ４．７７０ ４．８１６ ４．９３８ １．７７８ １．８６４ ２．０８６ 动位移均方根最大值（ｍｍ） 左闸墩 ０．８７９ ０．８９６ ０．９４２ ０．３９０ ０．４０９ ０．４６５ 加固方案 左闸墩 ｄ＝２０ｅｍ １ Ｄ＝５０ｃｍ ｄ＝３０ｃｍ ｄ＝４０ｃｍ ｄ＝２０ｅｍ Ｄ＝５０ｅｍ ２ 右闸墩 ０．４９３ ０．４９５ ０．５Ｏ１ Ｏ．２４８ ０．２５７ ０．２８０ 右闸墩 ０．１４２ ０．１４３ Ｏ．１４５ ０．０７３ ０．０７７ ０．０８０ 右闸墩 ３．２４０ ３．２７６ ３．３５１ １．３７６ １．４９９ １．７５３ 右闸墩 １．２７２ １．２９３ １．３３８ ０．６８２ ０．７３７ ０．８５７ ０．５５７ ０．５６０ ０．５６９ ０．２９２ ０．３Ｏ６ Ｏ．３４２ ｄ＝３０ｃｍ ｄ＝４０ｃｍ Ｄ＝１ｍ ｄ＝７０ｃｍ ０．２６１ ０．２１０ ０．０３４ ０．０６５ １．５７８ ０．９８９ ０．３３６ ０．５１５ 梁厚５ｅｍ 梁宽７０ｃｍ， 梁厚１０ｅｍ ２ ０．２６８ ０．２５４ ０２５０ ．Ｏ．２２１ Ｏ．１９５ ０．１８３ ０．０４６ ０．０４２ ０．０４０ ０．０５６ ０．０５３ ０．０５８ １．６２７ １．４７９ １．４１３ １．２３４ ０．９５６ ０．８２２ ０．３８７ ０．３４８ Ｏ．３３１ ０．６８５ ０．５６３ ０．５０７ 梁高１００ｃｍ 梁厚１５ｅｍ 梁厚２０ｃｍ ０．２４８ ０．１７７ ０．０３９ ０．Ｏ５８ １．３７５ ０．７４４ Ｏ．３２ｌ ０．４７５ （２）基于有限元分析理论对观音阁水库泄流闸 ［３］张朝辉．观音阁水库输水工程供水能力分析［Ｊ］．中国水能及电 气化，２０１５（１０）：３１－３５． ［４］练继建，马斌，李福田．高坝流激振动响应的反分析方法［Ｊ］． 水利学报，２００７（０５）：５７５－５８１． ［５］潘树军，王新．大型平面钢闸门流激振动模型试验与数值模拟 ［Ｊ］．水电能源科学，２０１１（０８）：１４８－１５１． 闸墩的流激振动问题进行研究，数值计算结果显示 需要对泄流闸闸墩进行加固，避免或减少流激振动 对泄流闸造成的损害。 （３）闸首、尾同时加固优于只在闸首加固，箱 梁加固方式优于钢管加固方式。 参考文献 ［１］袁雪莲．观音阁水库２０１０年场次洪水分析［Ｊ］．水利建设与管 理，２０１５（０１）：４９・５１． ［６］张立翔，郭亚昆，王文全．强耦合流激振动的建模及求解的预 测多修正算法［Ｊ］．工程力学，２０１０（０５）：３６・４４． ［７］蒋寅军，宋一乐，王朝晖，等．乌江思林水电站溢流坝弧形工作 闸门流激振动试验［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２０１０（０４）： ４６７．４７１． ［８］严根华，陈发展．溢流坝表孔弧形闸门流激振动原型观测研究 ［Ｊ］．水力发电学报，２０１２（０２）：１４０－１４５． ［２］韩靓靓．观音阁水库防洪调度运用方式分析［Ｊ］．东北水利水 电，２０１５（０４）：３６－３７＋７１． （上接第８１页）贮备量、贮备机制等方面实施综 合探究，基于层次分析法判别不同等级洪水灾 害发生概率，阐述各等级下因物资贮备问题引 发损失，揭示多种贮备方案下的预期损失值， 从而为城镇防汛应急救援决策提供技术支撑。 应用实例表明城镇防汛物资贮备模式具备较强 适用性与科学性。 参考文献 ［１］唐迎洲，徐贵泉．上海市防汛减灾能力评价指标体系研究［Ｊ］． 给水排水，２０１４（０６）：３４—３８． ［Ｊ］．人民长江，２０１４（１０）：４－５＋８． ［４］陈晓静，李杰．防汛应急工程的施工管理［Ｊ］．水利规划与设 计，２０１４（０３）：５１－５２＋８１． ［５］戴玮，刘永强，方圆．基于解释结构模型化的防汛物资管理体 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