Onderzoekers van de Colorado State University (CSU) hebben een benadering van dynamische programmering ontwikkeld om de voedselzekerheid van gemeenschappen die getroffen zijn door natuurrampen te verbeteren. Hun onderzoek naar methoden om het herstel van de gemeenschap te ondersteunen, omvat verschillende artikelen. Hun meest recente artikel, voorgepubliceerd op arXiv, richt zich op het restaureren van bouwportefeuilles, een van de meest uitdagende aspecten van gemeenschapsherstel.

"Resilience-gerelateerd onderzoek in het afgelopen decennium heeft geleid tot aanbevelingen voor statistieken om aanvaardbare prestaties te beschrijven van onafhankelijke en onderling afhankelijke civiele infrastructuursystemen na extreme natuurlijke gevaren, "Saeed Nozjati, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Deze metrics zijn ontwikkeld voor verschillende systemen, zoals elektriciteits- en waternetwerken en transportsystemen. Echter, er is zeer weinig moeite gedaan om verstoring van de civiele infrastructuur te koppelen aan storingen in de voedseldistributie, ondanks het feit dat voedselzekerheid afhankelijk is van deze kritieke infrastructuursystemen, geïdentificeerd in Presidential Policy Directive 21."

De recente studie van de onderzoekers van CSU onderzoekt het verband tussen storingen in de voedseldistributie en verstoringen in de civiele infrastructuur. Na natuurrampen, problemen met de voedselzekerheid in huishoudens hebben de neiging aanzienlijk te verergeren. Bijvoorbeeld, terug in 2015, orkanen Rita, Wilma en Katrina resulteerden in rampengerelateerde voedselprogramma's die $ 928 miljoen aan uitkeringen uitdeelden aan 2,4 miljoen huishoudens.

"Voor ons onderzoek we richten ons op drie dimensies die bijzonder relevant en relevant zijn voor de samenhang tussen infrastructuurprestaties en voedselzekerheid van huishoudens in termen van voedseltoegankelijkheid, beschikbaarheid en betaalbaarheid, " Prof. Bruce Ellingwood, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore.

In het kader van voedselzekerheid, betaalbaarheid omvat het vermogen van huishoudens om voedsel bij detailhandelaren te kopen. Toegankelijkheid, anderzijds, verwijst naar de vraag of een huishouden fysieke toegang heeft tot voedingswinkels, die vaak afhangt van de staat van transportnetwerken. als laatste, beschikbaarheid betreft de functionaliteit van de voedseldistributie-infrastructuur, inclusief groothandels, detailhandelaren en uiteindelijk consumenten.

"Verschillende studies hebben de kwestie van het handhaven van een veerkrachtig voedseldistributiesysteem voorafgaand aan rampen aangepakt, maar een gebrek aan werk aan het optimale herstel van het voedseldistributiesysteem na het gevaar was de belangrijkste motivatie voor ons om dit uitdagende probleem aan te pakken, " Prof. Edwin Chong, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore.

In hun eerdere werk de onderzoekers verkenden verschillende ideeën, gezien de functionaliteit van energie, water- en voedingswinkels. Niettemin, ze vonden dat het probleem van het herstellen van de gebouwenportefeuille binnen een gemeenschap enigszins ongrijpbaar was, vanwege de omvang van het probleem in termen van berekening. Dus, in hun recente studie, besloten ze zich te concentreren op de restauratie van gebouwenportfolio's, dat een essentieel onderdeel van de beschikbaarheid is en een belangrijke rol speelt bij het aanpakken van voedselzekerheidskwesties.

De onderzoekers introduceerden een stochastisch planningsalgoritme om optimale herstelstrategieën voor bouwportefeuilles te identificeren. Hun aanpak biedt een rekenkundig hanteerbare formulering die multi-state en grootschalige infrastructuursystemen kan beheren.

"Nadat zich een natuurlijk gevaar heeft voorgedaan, de schade aan de gebouwenportefeuille van de stad wordt berekend met behulp van verschillende modellen, " legde Saeed uit. "Op basis van deze modellen, we gebruiken de reparatietijden die horen bij de schadeniveaus om de toewijzing van middelen optimaal in te plannen, zodat onze doelstelling van voedselzekerheid, gedefinieerd als het maximale aantal inwoners van de gemeenschap met veilige wooneenheidstructuren per tijdseenheid, wordt voldaan."

Om de rekenproblemen die gepaard gaan met het optimaal toewijzen van middelen te omzeilen, de onderzoekers stelden een niet-preventief planningskader voor, waarin middelen niet opnieuw worden toegewezen om gebouwen binnen de gemeenschap te repareren totdat de reparatiewerkzaamheden op de momenteel toegewezen bouwplaats zijn voltooid.

"Dit is ideaal wanneer de beslisser te maken heeft met niet-centrale belanghebbenden en particuliere eigenaren, wat het geval is voor een typische gemeenschapsbouwportefeuille, " Prof. Chong zei. "In tegenstelling tot eerdere studies over dit onderwerp, we laten de efficiëntie van onze aanpak zien op een echte gemeenschap die is getroffen door een zware aardbeving. Voedselonzekere en kwetsbare groepen binnen de gemeenschap, inclusief kinderen en senioren, moet tijdens het herstel meer aandacht krijgen. We laten zien hoe we kwetsbare gebieden en bevolkingsgroepen kunnen identificeren."

De op de CSU gebaseerde onderzoekers gebruikten een testbedgemeenschap gemodelleerd naar de stad Gilroy, Californië, om te illustreren hoe hun aanpak kan leiden tot beslissingen met betrekking tot het herstel van gebouwen na een zware aardbeving. Op dit moment, hun stochastische dynamische optimalisatiebenadering heeft met succes een bijna optimaal herstel van de gebouwenportefeuille gepland.

"Omdat onze aanpak eenvoudig schaalbaar is naar verschillende communities, en aanpasbaar aan andere infrastructuursystemen en gevaren, we verwachten dat onze techniek in de nabije toekomst een betekenisvolle impact zal hebben op de planning na rampen, "Yugandhar Sarkale, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Ons raamwerk ondersteunt ook risicogeïnformeerde besluitvormers in de gemeenschap tijdens chaotische post-gevaarlijke omstandigheden."

Het onderzoek van Nozhati, Sarkale, Prof. Ellingwood, Prof. Chong en hun collega Hussam Mahmoud, presenteert een risico-geïnformeerd kader voor het evalueren van problemen in verband met voedselzekerheid na ernstige natuurlijke gevaren. Door voedselzekerheidsstatistieken te definiëren op basis van voedselbeschikbaarheid, toegankelijkheid en betaalbaarheid waarschijnlijk, hetzij op perceelsniveau, hetzij op gemeenschapsniveau, hun aanpak zou uiteindelijk als leidraad kunnen dienen voor de openbare planning en besluitvorming na natuurrampen.

"Ons doel in deze studie was het herstel van de portefeuille van gemeenschapsgebouwen, die een belangrijke factor is bij het handhaven van de voedselzekerheid van de gemeenschap, " Prof. Ellingwood zei. "In toekomstig werk, we zullen andere aspecten opnemen waarvan we weten dat ze belangrijk zijn voor voedselzekerheid, onze modellen uitbreiden van fysieke infrastructuursystemen naar sociale en economische systemen, samen met hun onderlinge afhankelijkheden, om de drie hierboven genoemde dimensies van voedselzekerheid beter aan te pakken."

© 2019 Wetenschap X Netwerk