本文是一篇土木工程论文，本文从应急管理的角度出发，提出“事前-事中-事后”的应急管理模式，分析当前的应急管理现状、组织结构、响应过程等。基于 PSR 模型、贝叶斯网络模型及案例推理方法，建立了应急管理辅助决策算法，便于应急响应的执行。采用信息化手段设计并开发了城市内涝应急管理系统，将应急管理的流程信息化展示，为城市内涝应急管理提供技术支持。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
我国地域辽阔，自然环境区域差异明显，自然灾害多发、频发，世界气象组织（WorldMeteorological Organization，
WMO）报告显示：自 2002 年以来，世界 80 多个国家超过8×106 km2 的土地遭受洪灾，造成 3000 多人死亡，1700 多万人的生活受到影响，经济损失高达 300 亿美元[4]。随着自然环境和社会环境的变化，全球范围内城市内涝问题加剧。近年来，我国因内涝事件造成的经济损失影响社会经济的有序发展[5-6]。根据世界卫生组织紧急事件数据库资料（Emergency Events Database，EM-DAT）显示，中国在过去的 100多年间，死亡最多的 10 次自然灾害事件中有 4 次是洪涝灾害，受影响人口数最多的 10次自然灾害事件中有 9 次是洪涝灾害，，造成经济损失最严重的 10 次自然灾害事件中有 7次是洪涝灾害[6]。
国家高度重视城市防洪减灾工作，2011 年中央一号文件指出：加强城市防洪排涝工程建设，提高城市防洪标准。习近平总书记在 2016 年召开的东西部扶贫座谈会中要求，全力做好防汛抢险救灾工作，发挥防灾减灾效益。2018 年 3 月 17 日，我国正式组建中华人民共和国应急管理部，旨在建立具有中国特色的应急管理体制，不断提升应急管理能力和水平，大力推动新时代应急管理事业改革发展。在《国家中长期科学和技术发展规划（2006-2020 年）》“公共安全”重点领域中，要求“重点研究开发地震、台风、暴雨、洪水、地质灾害等监测、预警和应急处置关键技术”。2019 年，国务院安委会办公室、国家减灾委办公室、应急管理部联合印发《关于加强应急基础信息管理的通知》，要求依托大数据、云计算、互联网等信息技术，整合信息资源，推进信息共享共用，全面做好灾害事故防范处置工作。2019 年 11 月 29 日，中共中央第十九次集体学习中指出我国应注重国家应急管理，提高应急管理治理能力和健全国家治理体系，发挥我国应急管理体系的特色和优势，借鉴国外经验，积极推进我国应急管理能力现代化，将问题快速高效地解决，并建设一支训练有素、专常兼备、反应灵敏、作风过硬、本领高强的应急救援队伍。依靠科技手段提高城市内涝应急管理的科学化、信息化、专业化、智能化、精细化水平。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 应急管理研究现状
应急管理指的是当突发事件发生时，相关单位及政府机构有组织、有计划的对应急事件进行全过程的预防、应对、处置及善后工作，使得应急事件得到有效处置。我国在应急管理方面的理论研究工作起步相对较晚，“非典”事件发生之后，我国建立了“一案三制”应急管理体系[12]，为后续应急管理工作开展提供依据。
近些年，城市内涝问题已经受到国家和专家学者的重视[13]，2011 年，中央水利工作会议中明确指出：我国需加强城市防洪排涝工程建设，提高城市防洪标准。2013 年 3 月，国务院发布的《国务院办公厅关于做好城市排水及暴雨内涝防治设施建设工作的通知》，从国家层面对城市防涝工作提出了要求。
针对城市内涝事件管理与应对，国际上研究相对较早，欧美部分国家已建成了较为完善的城市雨洪管理体系，典型的有美国的低影响开发（Low Impact Development，ID）[14-15]和最佳管理实践（Best Management Practices，BMPs）[16-17]，英国的可持续城市排水系统（Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS）[18]和新西兰的低影响城市设计与开发（LowImpact Urban Design and Development，LIUDD）[19]等。围绕城市暴雨洪涝成因、机理、解决方法和评估等方面，诸多学者开展相关研究。例如，Hirabayashi[20]采用多种气候模型分析全球洪水风险，结果表明：洪涝风险随着全球气候变暖趋势加剧而增加。Hammond[21]认为城市洪涝方面的学者、专家及管理人员需要了解洪水影响情况，建立韧性城市以解决城市受到极端洪水事件的影响。在城市内涝应急应对方面，除了应急预案和应急管理制度的研究之外，需要综合采用工程措施和非工程措施，提供城市内涝事件应对能力。例如，Ziegler[22]提出通过建造更高的堤坝增加蓄水量降低洪水风险，针对发展速度较慢的城市需要对城市进行重新规划。Heikkila 等[23]针对城市洪涝频发广发的问题，表明需要增强基础设施建设，在灾后进行快速的灾害恢复，并对洪涝易损区域提出多条适应性应对措施。Webster[24]提出建立无国界极端气候预测组织，根据对洪涝事件的预测提前进行响应，加强对区域极端气候事件的应对，减少城市洪涝灾害损失。Murthy[25]采用遥感和地理信息技术增强现场观测目标的有效性，现阶段，采用遥感技术获取有效信息已成为研究热点。
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2 适应变化的城市内涝应急管理模式
2.1 应急管理现状分析
应急管理是一个动态过程，自上世纪 70 年代以来，各国根据国家特色建立起相应的组织体系和管理机构，政府各部门之间联系密切，可以传递危机信息，形成了一套较为高效的危机应对方法，致力于应急响应[49]，如表 2-1。
不同国家形成了可快速应对突发事件的方式，我国应急管理虽发展时间较短，但近年来发展迅速，并在城市内涝事件应急事件处理中逐步形成了较为完善的管理体系。以北京市建立的“1+7+5+16”防汛指挥体系为例，通过一个防汛抗旱指挥部、七个防汛专项分指挥部、五个流域防汛指挥部、十六个区防汛指挥部，实现北京市防汛工作条与块、点与面的结合，以及防汛工作的社会化管理，在近些年应对内涝事件中发挥巨大作用。
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2.2 过程管理模式
提出应急管理体系是指为保障公共安全，有效预防和应对突发事件，避免、减少和减缓突发事件造成的危害，消除其对社会产生的负面影响，而建立起来的以政府为核心，其他社会组织和公众共同参与的有机体系。如图 2-1 所示。当事件可控没有发生突发事件时，应急管理体系按照常态事件运作，主要进行监测预警和一些基础的管理任务，当事件超出警戒值，发出警报信号，根据对事件的分级，选择相适应的应急方案，根据实际情况对物资调配、资金运作进行合理安排，尽量将突发事件消灭在萌芽状态。若随着时间的推移，事件不断恶化，事件等级升级，旧的处理方案无法满足新需求，则要提高指挥调度的级别，保证救援，最后，灾害消灭，做好资源的补充维护和后期的总结评估。
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3 基于 PSR 模型的城市内涝事件情景分析............................. 23
3.1 基于熵理论的突发事件分析.............................23
3.1.1 熵的定义...........................23
3.1.2 突发事件系统状态的熵解释.........................24
4 基于案例推理的城市内涝应急预案研究...........................37
4.1 城市内涝应急预案案例推理..........................37
4.1.1 内涝预案体系................................37
4.1.2 案例推理概述........................37
5 适应变化的城市内涝事件调控系统研究..................................47
5.1 调控系统设计.......................................47
5.1.1 系统框架设计..............................47
5.1.2 系统功能设计........................................48
5 适应变化的城市内涝事件调控系统研究
5.1 调控系统设计
5.1.1 系统框架设计
系统按照国家行业标准《水利信息处理平台规定 SL538-2011》的规定，根据业务需求来实现具体功能。框架（Framework）是软件产品中用于解决或处理复杂问题的一种概念结构，框架的合理使用可以提高代码的重用性和系统的扩充性，缩短应用软件系统的开发周期，便于系统的维护，提高系统开发质量。系统设计采用 B/S（Browser/Server）和 C/S（Client/Server）相结合的方式，实现面向 web 方式应用开发，结合 JSP 设计中的Model-View-Controller（MVC）设计模式，更好的将系统页面展示和底层逻辑关系分离，利用 JavaBean 对底层的数据库中的数据进行封装。
系统框架如图 5-1 所示，由动态感知层、数据传输层、应用支撑层、智能应用层组成。动态感知层为用户提供一个服务功能的入口，将各个相对分散的模块组成一个统一的整体，该层通过接口访问智能应用层。数据传输层为系统提供数据支撑和数据传输
