To enable integrating social equity considerations in infrastructure resilience assessments, this study created a new computational multi-agent simulation model which enables integrated assessment of hazard, infrastructure system, and household elements and their interactions. With a focus on hurricane-induced power outages, the model consists of three elements: 1) the hazard component simulates exposure of the community to a hurricane with varying intensity levels; 2) the physical infrastructure component simulates the power network and its probabilistic failures and restoration under different hazard scenarios; and 3) the households component captures the dynamic processes related to preparation, information seeking, and response actions of households facing hurricane-induced power outages. We used empirical data from household surveys in conjunction with theoretical decision-making models to abstract and simulate the underlying mechanisms affecting experienced hardship of households. The multi-agent simulation model was then tested in the context of Harris County, Texas, and verified and validated using empirical results from Hurricane Harvey in 2017. Then, the model was used to examine effects of different factors such as forewarning durations, social network types, and restoration and resource allocation strategies on reducing the societal impacts of service disruptions in an equitable manner. The results show that improving the restoration prioritization strategy to focus on vulnerable populations is an effective approach, especially during high-intensity events. The results show the capability of the proposed computational model for capturing the dynamic and complex interactions in the nexus of humans, hazards, and infrastructure systems to better integrate human-centric aspects in resilience planning and into assessment of infrastructure systems in disasters.


翻译:为了将社会公平因素纳入基础设施复原力评估,本研究创建了一个新的计算多试样模拟模型,以综合评估灾害、基础设施系统和家庭要素及其相互作用。该模型侧重于飓风引发的断电,由三个要素组成:(1) 危险组成部分模拟社区遭受强度不同的飓风;(2) 有形基础设施组成部分模拟电力网络及其在不同灾害情景下发生的概率失灵和恢复;(3) 住户组成部分捕捉了与防备、信息搜索和应对飓风引发的断电住户行动有关的动态过程。我们结合理论决策模型,利用家庭调查的经验数据抽象和模拟影响家庭困苦的基本机制。多剂模拟模型随后在德克萨斯州哈里斯州测试,并使用2017年哈维飓风的经验结果加以核实和验证。然后,该模型用于审查不同因素的影响,如警报持续时间、社会网络类型以及恢复和资源分配战略,以公平的方式减少服务中断的社会影响。我们利用了家庭调查与理论决策模型相结合的经验数据,以抽象和模拟影响家庭困苦的基本机制。多剂模拟模型的结果显示,恢复优先度模拟模型的进度战略将脆弱人群置于高动态风险评估中。

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