Emergency response facility location in istanbul for effective distribution of relief aid

Abstract

Bu çalışmada İstanbul Büyükşehir Belediyesi Afet Koordinasyon Merkezi?nin (AKOM) kurmayı planladığı Afet Müdahale Merkezlerinin (AMM) Yerleştirilmesi Problemi için deprem sonrası yolların çökme ve kapanma olasılıkları da göz önüne alınarak bir çözüm yöntemi ve karar sürecine destek olmak üzere çözümler önerilmektedir. AMM?nin kurulma amacı, afet durumunda acil yardım malzemelerinin en kısa zamanda, gereken yerlere ve gereken miktarda dağıtılmasıdır. Ayrıca bu merkezler bölgesel koordinasyon noktaları olarak planlanmıştır. AMM?de dayanıklı acil yardım malzemeleri deprem öncesi depolanıp deprem sonrasında diğer malzemeler ve ekipler ile birlikte kurulacak yerel dağıtım merkezlerine ulaştırılacaktır. Problemin amacı, İstanbul mahallelerinde deprem sonrası ortaya çıkacak yardım malzemesi taleplerinin, yolların açık olma durumlarına göre ortaya çıkan her senaryoda belirli mesafe sınırı altında müdahale merkezlerinden talep noktalarına ulaştırılmasıdır. Karşılanabilen beklenen talep miktarının en büyüklenmesini sağlayan müdahale merkezlerinin yerleşim yerlerinin belirlenmesi için bir rassal programlama modeli önerilmiştir. İstanbul için AKOM?un belirlediği olası AMM yerleri ve yerel talep noktaları arasındaki karayollarını ve bunların risk durumunu göz önüne alan bir ağ oluşturulmuş ve buradaki bağlantılar için deprem sonrası kapanma olasılıkları atanmıştır. Ortaya çok fazla sayıda senaryo çıkması sebebiyle örnekleme metodu kullanan bir tabu sezgisel çözüm yöntemi geliştirilmiştir. Farklı parametreler ile elde edilen yer seçimleri incelenmiştir. Bağlantıların deprem sonrası kapanma olasılıklarının, açık olan müdahale merkezleri tarafından karşılanan talep miktarlarını etkiledikleri gözlemlenmiş ve geliştirilen tabu sezgisel yönteminin olası İstanbul depremi için deprem öncesi hazırlık rehberi olabileceği sonucuna varılmıştır.

We consider the problem of locating emergency response facilities for disaster preparedness. The facilities are established to preposition durable relief items before a disaster and as coordination and supply points for the distribution of relief items in case of a disaster. The distribution of the items is carried on a highway network which may be damaged due to the disaster. We model the post-disaster condition of the network by probabilistic failures of the links of the network. Relief item requirements throughout the disaster area are represented by demand points with estimated weights. For rapid disaster response, a facility should be located close to each demand point considering the shortest path distances in the surviving network. However, this may not be possible and therefore the goal is to maximize the expected demand coverage within a predetermined distance limit after a disaster, over possible surviving network realizations. We construct a two-stage stochastic programming model to select the locations of the facilities among a set of potential ones and develop a tabu search heuristic that relies on sampling network scenarios to evaluate each candidate solution in each iteration. The sampling algorithm estimates total demand covered by open facilities by checking the survival of alternative shortest paths in each sampled surviving network realization. We apply this method to the case of Istanbul. We construct a large scale network with real road distances and generate link survival probabilities by considering the vulnerability of the highway system. We provide a detailed analysis of model solutions under no failure, independent failure and dependent failure cases with various parameter settings. The results demonstrate that incorporating link failures to the model influences both covered demand percentages at the proposed facility locations and provide useful guidelines for earthquake-preparedness in Istanbul.