面向龙卷风灾害下增强社区韧性的两阶段鲁棒优化方法
最优化与控制
2023-09-06 v1
摘要
灾难性龙卷风造成严重的破坏并威胁人类福祉，因此确定减轻其影响的策略至关重要。近期研究提出的一种策略是对既有结构进行加固改造。为此，本文提出一个模型，考虑一个决策者(政府机构或公私联合体)寻求分配资源对木框架住宅结构进行加固改造与恢复，以最小化由不确定龙卷风引起的人口流离失所。第一阶段决策者选择加固改造策略，第二阶段在观测到龙卷风后作出恢复决策。由于龙卷风路径无法可靠预报，我们对不确定性采取最坏情形方法，将路径建模为平面上的任意线段。在区域若离龙卷风路径足够近即受影响的假设下，该问题被构建为一个具有混合整数非线性不确定集的两阶段鲁棒优化问题。我们使用分解列与约束生成算法求解该问题，该算法在每次迭代中求解一个双层整数问题。而该问题又通过利用不确定集几何结构的分解分支切割法求解。为说明模型的适用性，我们给出了基于密苏里州乔普林的案例研究。结果表明，投入 1500 万美元用于加固改造与恢复可使最坏情形人口流离失所减少多达 20%；我们的方法优于其他加固改造策略，且模型并不过度保守。
引用
@article{arxiv.2309.00782,
title = {Two-stage Robust Optimization Approach for Enhanced Community Resilience Under Tornado Hazards},
author = {Mehdi Ansari and Juan S. Borrero and Andres D. Gonzalez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.00782},
year = {2023}
}