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解决自然灾害后粮食安全问题的新方法

发布时间:2019-01-10 20:18:02

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科罗拉多州立大学(CSU)的研究人员开发了一种近似动态规划方法,以改善受自然灾害影响的社区的粮食安全。他们探索帮助社区恢复的方法的工作涉及多篇论文。他们最近发表在arXiv上的论文重点关注建立投资组合恢复,这是社区复苏最具挑战性的方面之一。

“过去十年中与弹性相关的研究已经提出了一些指标,用于描述极端自然灾害后独立和相互依存的民用基础设施系统的可接受性能,”开展这项研究的研究人员之一Saeed Nozhati告诉TechXplore。 “这些指标是针对不同的系统而开发的,例如电力和供水网络以及运输系统。然而,尽管粮食安全取决于这些,但很少有人将民用基础设施的破坏与粮食分配的失败联系起来。总统政策指令21中确定的关键基础设施系统。“

最近由科罗拉多州立大学的研究人员进行的研究探讨了粮食分配失败与民用基础设施中断之间的联系。在自然灾害发生后,家庭粮食安全问题往往会大大恶化。例如,早在2015年,飓风丽塔,威尔玛和卡特里娜飓风导致与灾害有关的食品计划,向240万个家庭分配了9.28亿美元的福利。

“就我们的研究而言,我们专注于与食品可及性,可用性和可负担性方面的基础设施绩效和家庭粮食安全之间的关系特别密切相关的三个方面,”Bruce Ellingwood教授,其中一位研究员进行了这项研究,告诉TechXplore。

在粮食安全方面,负担能力体现了家庭从零售商处购买食物的能力。另一方面,可访问性是指家庭是否可以实际访问食品零售店,这通常取决于运输网络的状况。最后,可用性涉及食品分配基础设施的功能,包括批发商,零售商和最终消费者。

“一些研究已经解决了在灾害发生之前维持弹性食物分配系统的问题,但缺乏危害后食物分配系统最佳恢复的工作是我们解决这一具有挑战性问题的主要动机,”Prof。进行这项研究的研究人员之一Edwin Chong告诉TechXplore。

在他们以前的工作中,研究人员探讨了几个想法,考虑到能源,水和食品零售商的功能。尽管如此,他们发现,由于计算方面的问题规模,在社区内恢复建筑组合的问题有些难以捉摸。因此,在他们最近的研究中,他们决定将重点放在建立组合恢复上,这是可用性的一个基本要素,并在解决粮食安全问题方面发挥着重要作用。

研究人员引入了一种随机调度算法来识别最佳的建筑组合恢复策略。他们的方法提供了一种计算易处理的公式,可以管理多州和大型基础设施系统。

“在发生自然灾害后,使用多种模型计算对城市建筑组合的破坏,”Saeed解释说。 “基于这些模型,我们利用与损害水平相关的维修时间来最佳地安排资源分配,以便我们的粮食安全目标,定义为每单位有安全家庭单元结构的社区居民的最大数量。时间到了。“

为了避免与优化分配资源相关的计算困难,研究人员提出了一种非抢先式调度框架,在该框架中,资源不会被重新分配以修复社区内的建筑物,直到完成当前指定建筑工地的修复工作。

“当决策者与非中央利益相关者和私人所有者打交道时,这是理想的社区建筑组合,”庄教授说。 “与之前关于这一主题的研究相比,我们展示了我们对受严重地震影响的真实社区的效率。社区内的粮食不安全和弱势群体,包括儿童和老年人,在恢复期间必须得到更多关注。我们将展示如何识别脆弱区域和人口群体。“

科罗拉多州立大学的研究人员使用了一个以加利福尼亚州吉尔罗伊市为模型的试验社区,以说明他们的方法如何能够为严重地震后建筑物恢复的相关决策提供信息。在这种情况下,他们的随机动态优化方法成功地计划了近乎最优的建筑组合恢复。

“由于我们的方法可以轻松扩展到不同的社区,并适应其他基础设施系统和危害,我们预计我们的技术将在不久的将来对灾后规划产生重大影响,”Yugandhar Sarkale,其中一位研究人员进行了这项研究,告诉TechXplore。 “我们的框架还在混乱的灾后情况下支持风险知情的社区决策者。”

由Nozhati,Sarkale,Ellingwood教授,Chong教授及其同事Hussam Mahmoud进行的研究提出了一个风险信息框架,用于评估严重自然灾害后与粮食安全相关的问题。通过概率地定义基于粮食可用性,可获取性和可负担性的粮食安全度量,无论是在地块还是社区层面,他们的方法最终可以指导自然灾害后的公共规划和决策。

“我们在这项研究中的目标是恢复社区建设组合,这是维持社区粮食安全的一个主要因素,”Ellingwood教授说。 “在未来的工作中,我们将纳入我们知道对粮食安全至关重要的其他方面,将我们的模型从物理基础设施系统扩展到社会和经济系统,以及它们的相互依赖性,以更好地解决上述粮食安全的三个方面。”

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