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风暴潮是对我国影响最大、发生频次最多、造成损失最严重的海洋灾害,风险分析及应急避难研究作为重要的防潮减灾非工程措施,已经成为风暴潮灾害研究的热点。风暴潮灾害通常伴随着漫滩、溢流、越浪、溃堤等多种灾害现象,涉及自然环境、风暴潮特性、防潮减灾措施等众多影响因素,致使灾害情景的预测分析难度大。对此,多数研究忽略情景预测过程,基于假定分析风暴潮漫滩或溃堤等单一灾害情景。风暴潮灾害风险分析与应急避难研究中水力参数的提取多依据经验公式,缺乏数值模拟,结果可靠性差。风暴潮灾害综合评估中,沿海区域经济门类众多、人口流动性大、社会环境状况复杂,难以进行灾害损失的全面估算,已有研究多为经济损失计算方法的探讨,且综合评价中没有考虑评价因素的随机性,评价结果有一定偏差。在风暴潮灾害应急避难方面,多为单一疏散方式、单一优化目标的静态疏散模型,不能满足动态疏散网络中的多种疏散需求。因此,开展基于情景分析下的风暴潮洪水三维数值模拟,并依据模拟得到的水力学参数进行风暴潮灾害风险分析及应急避难问题具有重要的理论意义和工程应用价值。针对以上问题,本文首先基于情景分析建立了风暴潮洪水数值模拟三维数学模型;其次,综合考虑经济、生命、社会环境因素及其模糊性与随机性,结合云模型构建风暴潮灾害损失估算与综合评价模型;最后,从疏散体系及疏散者角度出发,考虑疏散过程中撤离速度的动态变化,建立多目标动态人车混合疏散模型,取得成果如下:(1)结合风暴潮灾害核心影响因素,引入情景分析技术,通过情景逻辑推演构建了包含漫滩、溢流、越浪、溃堤等灾害现象的复合情景,在此基础上,考虑到SST k-ω模型在紊流模拟方面的优势,将其与VOF法耦合,建立了风暴潮洪水演进三维数学模型,增强了洪水数值模拟的可靠性。(2)首先,根据风暴潮洪水演进数值模拟提取的水力参数,通过灾害承灾体易损性分析,确定经济、生命、社会环境损失程度,建立了灾害损失估算模型;其次,综合灾害各方面损失,构建综合评价指标体系,采用层次分析-主成分分析法计算各指标综合权重,考虑指标因子随机性,引入云模型进行了灾害多属性综合评价,弥补了灾害综合评估的不足。(3)基于风暴潮洪水数值模拟,考虑疏散整体和疏散者需求及疏散过程中疏散对象撤离速度的动态变化,采用人车混合疏散模式,建立了动态多目标应急疏散模型,运用势场法改进蚁群算法求解最优路径,分析了受灾区人员撤离方案,为灾害应急避难提供了可靠的技术支持。