人群擁擠踩踏事故風險理論研究對于大型建筑性能化設(shè)計，人群疏散及管理等有重要應(yīng)用意義。目前該研究處于起步階段，僅僅停留在現(xiàn)象表面。故本課題組通過對人群擁擠踩踏事故風險特征分析提出人群擁擠踩踏事故風險理論并建立相關(guān)模型，并以此為基礎(chǔ)建立了擁擠事故的預(yù)警模型，并提出了相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)，從而為大型體育賽場的事故的預(yù)警及其應(yīng)急提供理論支持。
隨著我國化學(xué)工業(yè)企業(yè)的規(guī)模和數(shù)量的快速增加，大部分化工企業(yè)都與有毒有害、易燃易爆的危險化學(xué)品打交道。做好危化品的管理，防患于未然固然是企業(yè)的大事。但萬一出現(xiàn)危險化學(xué)品泄漏，應(yīng)如何積極實施應(yīng)急管理，既要安全地預(yù)測出受影響面積和區(qū)域，又要避免無限制地擴大影響范圍，科學(xué)合理的組織救援和疏散方案，在今天的化工企業(yè)和地方安全監(jiān)管部門被列為了一個重要的課題。
本課題組在對通過重點區(qū)域危險化學(xué)品事故的風險辨識技術(shù)進行了研究，發(fā)展了化學(xué)品事故的風險評價技術(shù)，對危險化學(xué)品發(fā)生事故的概率和后果進行了定量的描述，在此基礎(chǔ)上，建立了危險化學(xué)品的預(yù)警模型，并發(fā)展了以風險分析為基礎(chǔ)的危險化學(xué)品泄漏事故的應(yīng)急技術(shù)。
研究意義
城市事故災(zāi)害的演變機理和規(guī)律是城市災(zāi)害防治體系的基礎(chǔ)。定量風險評估方法是城市安全規(guī)劃和應(yīng)急的前提，而災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急救援是其中的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，本課題組以常見的城市災(zāi)害（危險化學(xué)品事故、體育賽場人群踩踏事故）為研究對象，集中研究事故的孕育、發(fā)生和發(fā)展各階段的關(guān)鍵科學(xué)問題，以及事故風險評估方法和防治關(guān)鍵環(huán)境中的基礎(chǔ)問題。
危險化學(xué)品風險辨識與評價就是對城市中存在的危險化學(xué)品進行辨識并進行定性和定量分析，得出發(fā)生危險的可能性及其嚴重程度，以尋求最小后果損失和最佳的預(yù)防與控制措施。本課題組對危險化學(xué)品事故風險的辨識與評價主要包括以下三個方面：
（1）對城市危險化學(xué)品固有的或潛在的危險進行識別，加以定性或者定量的分析，并把上述基本信息錄入城市重點區(qū)域危險化學(xué)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
（2）在掌握城市發(fā)生危險的可能性及其危害的基礎(chǔ)上，用指標從數(shù)量上來衡量其安全性的程度。本課題組主要從個人風險和社會風險兩方面進行衡量，通過建立個人和社會風險的可接受風險水平，以確定風險是否可以接受或是否需要采取風險減緩措施。
（3）危險化學(xué)品風險評價的目的是尋求城市發(fā)生危險化學(xué)品事故的概率最低，并且，發(fā)生事故后的損失也要控制在最小，安全投資效益要達到最優(yōu)。
依據(jù)前面危險化學(xué)品事故風險評價結(jié)果，結(jié)合城市可接受風險水平標準，判斷城市危險化學(xué)品事故風險等級，并將危險化學(xué)品安全信息輸入相關(guān)數(shù)據(jù)庫，建立描述安全狀態(tài)的危險化學(xué)品事故預(yù)警模型（數(shù)學(xué)模型）進行決策分析，及時發(fā)布預(yù)警信息或應(yīng)急控制指令，并且在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對國家法規(guī)條例和預(yù)案核心要素的認識，建立了具有技術(shù)化、可操作化的應(yīng)急預(yù)案的編制方法。
對于體育賽場的人群聚集問題，本課題開展了以下三個方面的研究：一是針對人群擁擠踩踏事故風險四階段理論中滯留階段，應(yīng)用本課題組提出的滯留人數(shù)定量模型(SCM)對體育賽場看臺不同寬度出口人群疏散實例計算；二是基于人群流動理論和離散計算方法對傳統(tǒng)疏散時間計算公式進行了改進，并提出了疏散離散時間計算模型(EDTM)，運用此改進模型對體育場看臺出口人群疏散時間計算；三是利用本課題組開發(fā)的人群擁擠踩踏事故模擬系統(tǒng)通過設(shè)定不同的方案主要針對不同賽場出口寬度進行模擬。通過模擬結(jié)果分析以及和其它模擬結(jié)果的比較表明，該模擬系統(tǒng)可以準確的反映體育賽場發(fā)生事故時的人群運動情況，對體育賽場的安全設(shè)計和應(yīng)急措施的制定具有很強的指導(dǎo)作用。

已開展的工作
1、城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故預(yù)警模型及應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)
1.1城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故風險辨識技術(shù)
城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故風險辨識技術(shù)是建立城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故預(yù)警模型的基礎(chǔ)，本課題組依據(jù)城市重點區(qū)域危險化學(xué)品分布狀況等相關(guān)資料，通過靜態(tài)分級法或動態(tài)分級法對所研究的城市重點區(qū)域危險源進行辨識、分級，確定城市重點區(qū)域重大危險源，并把上述基本信息錄入城市重點區(qū)域危險化學(xué)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
1.2城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故風險評價技術(shù)研究
依據(jù)前面風險辨識結(jié)果，對城市重點區(qū)域存在的危險化學(xué)品事故風險進行評價，主要開展了以下幾個方面的研究：
（1）城市重點區(qū)域可能發(fā)生危險化學(xué)品事故類型及影響定性評價
通過危險性預(yù)先分析法、事故樹、危險指數(shù)評價方法，基于層次分析法的模糊綜合評價等方法對辨識出的城市重點區(qū)域重大危險源進行初步定性評價。
（2）城市重點區(qū)域可能發(fā)生危險化學(xué)品事故后果定量評價
對城市重點區(qū)域可能發(fā)生危險化學(xué)品事故后果評價主要采用國內(nèi)外成熟的傷害/破壞定量模型如：蒸氣云爆炸（VCE）傷害模型；擴展蒸氣爆炸（BLEVE）傷害模型；池火災(zāi)傷害模型；閃火傷害模型；噴射火傷害模型；毒物傷害模型；其他傷害破壞模型進行定量計算和評價。
（3）基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的重大危險源風險評價技術(shù)研究
綜合國內(nèi)外風險評級技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出研究城市重點區(qū)域性風險評價關(guān)鍵技術(shù)解決方案，以安全等級“層級疊加“原理拓展定量風險評價技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)在空間數(shù)據(jù)和圖形處理方面的優(yōu)勢，在GIS電子地圖上給出直觀的結(jié)果。
1.3城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故預(yù)警模型的建立
依據(jù)前面城市重點區(qū)域重大危險化學(xué)品事故風險評價結(jié)果，結(jié)合城市重點區(qū)域可接受風險水平標準判斷城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故風險等級，并將城市重點區(qū)域重大危險化學(xué)品安全信息輸入相關(guān)數(shù)據(jù)庫，建立描述安全狀態(tài)的危險化學(xué)品事故預(yù)警模型（數(shù)學(xué)模型）進行決策分析，依據(jù)決策模式得到危險態(tài)勢的動態(tài)數(shù)據(jù)，不斷給出危險源向事故臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)化的瞬態(tài)過程，及時發(fā)布預(yù)警信息或應(yīng)急控制指令。
1.4城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)研究
依據(jù)城市重點區(qū)域危險化學(xué)品事故風險辨識及評價的結(jié)果，在對重大危險源事故進行預(yù)警、預(yù)報的基礎(chǔ)上，編制城市重點區(qū)域重大危險化學(xué)品事故應(yīng)急預(yù)案。
2、體育賽場人群聚集事故預(yù)警模型及應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)
本課題組著眼于大型人群聚集場所（以體育賽場為例）緊急狀況（原發(fā)事故已經(jīng)發(fā)生）下的人群疏散過程。依據(jù)事故數(shù)據(jù)及現(xiàn)實觀測對疏散人群中的個體移動規(guī)律進行深入研究分析，指出在此過程中人群移動經(jīng)過四個階段，即人群自由移動、滯留、擁擠及疏散，而事故發(fā)生需要經(jīng)過自由移動、滯留、擁擠和踩踏四階段，據(jù)此從風險的角度提出了人群擁擠踩踏事故風險（四階段）理論并建立了事故風險理論模型框架。
人群擁擠踩踏事故風險理論模型的求解涉及因素眾多，目前對于理論模型中的滯留階段基于人群流量與人群密度關(guān)系建立了時間維變量的滯留人數(shù)定量模型(SCM)，用于計算人群疏散過程中“瓶頸”區(qū)域內(nèi)隨時間變化的滯留人數(shù)，并通過滯留人數(shù)與總的容納人數(shù)之比來預(yù)測人群擁擠踩踏事故發(fā)生概率。但對于事故風險的后果即人群傷亡很難利用數(shù)學(xué)定量方法求解，因此本課題組針對理論模型中的擁擠階段建立了人群擁擠微觀模擬模型。人群擁擠微觀模擬模型是在經(jīng)典“社會力”模型基礎(chǔ)上，根據(jù)對人群擁擠踩踏事故特征分析，引入 “擁擠力”的概念來解釋擁擠踩踏傷亡后果致因，即個體“擁擠力”積累到設(shè)定閾值并持續(xù)一段時間個體即死亡。研究分析表明“擁擠力”與“心理排斥力”不同屬于真正物理意義上的作用力，可以依據(jù)動量定理并結(jié)合“磁場力”模型對個體“擁擠力”進行求解。
微觀模擬模型的實施需要計算機模擬技術(shù)，本課題組依據(jù)多智能體(MAS)整體建模方法構(gòu)建了人群擁擠踩踏事故模型系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，目前設(shè)定了賽場環(huán)境和觀眾兩類智能體（Agent），并給出人群擁擠踩踏事故模擬機理。結(jié)合人群擁擠微觀模擬模型在多智能體模擬平臺上開發(fā)了大型賽場出口人群擁擠踩踏事故模擬系統(tǒng)。