滑坡灾害影响下高速公路网络鲁棒性分析

摘要

地质灾害的发生通常导致道路交通基础设施大面积故障，将对区域内的交通活动产生严重影响.为分析交通系统抵御灾害破坏的能力，本研究在考虑地质灾害对运输网络影响的基础上，提出了一种评估公路网络鲁棒性的方法 .结合历史灾害数据，将灾害对道路交通的影响量化为网络中路段的受损概率，以路段受损概率和路段重要性指标定义了路段的脆弱性指标.运用渗流理论，通过模拟并比较网络在受到不同策略的攻击后鲁棒性指标的变化，从网络结构和性能两个方面评估了网络的鲁棒性.在结构方面，以通过网络连通子图规模找出渗流的临界阈值作为鲁棒性指标；在性能方面，以网络整体可达性评估渗流过程中网络整体性能变化.研究发现，网络在基于路段脆弱性指标的攻击下最为脆弱，结构和性能两个方面的评估结果均表明网络的主要组件占整体结构的40%～50%.同时，本研究以渗流的临界阈值和鲁棒性指标变化峰值识别出了可能的关键路段，提出通过对比不同路段对网络整体的影响，确定网络中有效关键路段的方法 .本研究提出的从网络鲁棒性评估到网络关键路段识别的研究框架能够为评估和提升交通网络鲁棒性提供参考，并为交通运输网络的规划和管理提供理论支撑.

关键词

公路规划 / 鲁棒性 / 地质灾害 / 渗流理论 / 交通可达性

基金资助

湖南省科学技术厅重点研发项目（2022SK2096）; 湖南省交通运输厅科技项目（202203,202322）; 福建省自然资源科技项目（KY-070000-04-2021-025）; 贵州省交通运输厅科技计划项目（2023-312-030）