安全裕度与综合效益权衡下的核电周边旅游规模优化研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2025.1417

摘要/Abstract

摘要：

核电站周边地区逐渐成为兼具科普与产业特色的特殊旅游目的地，但随着旅游规模扩大，人口密集度与流动性上升，与区域场外核应急安全建设的目标形成矛盾。因此，核电周边旅游规模和布局决策优化必须在发展与安全之间寻求平衡，这亦成为影响区域高质量发展的关键问题。本文基于统筹发展和安全的理念，提出将核电周边旅游业发展决策与场外核应急管理纳入同一决策框架，构建考虑安全裕度的多目标优化模型，用以刻画在既定应急制度约束条件下旅游发展方案的可行性边界及其权衡特征。以中国某核电项目为案例的情境化实证分析结果表明，相较于仅以效益或安全为单一目标的优化策略，多目标统筹优化能够在保持较高综合效益的同时显著提升系统安全裕度。应急资源配置水平通过应急容量等约束条件对旅游发展方案的可行解空间产生重要影响，部分高效益方案在应急能力受限情境下难以满足制度约束而不可行。此外，单纯削减游客总量并非提升区域安全水平的最优路径，旅游发展方案普遍倾向于优先配置烟羽应急计划外区游客，尤其是非住宿型游客。合理协调不同区域与不同类型游客的规模布局，有助于在制度约束条件下实现综合效益与安全裕度的协同提升。

关键词: 统筹发展与安全, 综合效益, 安全裕度, 旅游接待规模, 多目标优化

Abstract:

Under the dual-carbon and high-quality development agenda， areas surrounding nuclear power plants have emerged as tourism destinations integrating nuclear science popularization with regional economic activities. However， expanding tourism scale increases population density and mobility， thereby intensifying the complexity and operational burden of off-site nuclear emergency management. This creates an inherent trade-off between tourism development and emergency safety， making it essential to determine an appropriate tourism scale under institutional safety constraints. From a government decision-making perspective， this study formulates the problem as a joint optimization of tourist scale， spatial distribution， and emergency infrastructure investment under constraints of ecological capacity， tourism resources， and emergency preparedness systems. A safety margin indicator， defined as the ratio of emergency response capacity to exposed population， is introduced and decomposed into evacuation and decontamination components. A mixed-integer multi-objective optimization model is developed to simultaneously maximize comprehensive benefits and safety margins. Comprehensive benefits integrate economic， employment， and science popularization effects， while safety margins are derived from the comparison between system capacities and emergency demand. The model incorporates constraints such as ecological carrying capacity， accommodation limits， and emergency response time. Due to the NP-hard nature and conflicting objectives， an NSGA-II-based approach is employed， with pre-simulated evacuation and decontamination capacities embedded to reduce the search space. A case study based on a coastal nuclear power plant in China is conducted under three accident scenarios. Results show that：（1） a stable trade-off exists between benefits and safety；（2） coordinated multi-objective optimization significantly improves safety with limited benefit loss；（3） tourist structure and spatial allocation critically affect outcomes； and （4） optimizing composition and distribution is more effective than simply reducing tourist numbers. This study provides an integrated decision-support framework linking tourism development with nuclear emergency management， offering practical insights for sustainable development in high-risk energy regions.

Key words: balancing development and safety, comprehensive benefits, safety margin, tourism carrying capacity, multi-objective optimization

中图分类号:

C934

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图/表 13

图1

表1

符号与变量"

模型符号	定义
$I$	核电站周边区域 $i$ 集合，包括烟羽应急计划内区与外区， $i ∈ I$
$J$	游客类型 $j$ 集合，包括住宿型与非住宿型， $j ∈ J$
$D C$	洗消站的候选址集合， $d c ∈ D C$
$E X$	应急撤离道路的候选扩建方案集合， $e x ∈ E X$
$α$	企业所得税的税率
$θ$	公众接触核能相关知识信息后，提升其核能接受度的影响系数
$γ$	服务人员中的外地务工人员比例
$d$	区域开展旅游活动的有效天数
$n$	考虑核事故不确定性及未来核应急技术水平的变化，以 $n$ 年为决策周期
$R i$	$i$ 区域的常住居民数量
$L v i$	基于生态承载力的各区域游客容量
$L A i$	$i$ 区域可提供旅游住宿服务的容量
$P e i$	区域 $i$ 待撤离对象：包括常住居民与新增外来务工人口的一定比例（该比例以 $P e i$ 表示），以及停留的全部游客
$P w i$	各区域每日实际能吸引到的游客比例，定义为设计容量的一定比例
$P v j$	同一时段j类型游客在该区域停留的数量占该类型游客日接待规模的比例
$b j$	$j$ 类型游客能够带来旅游经济收入
$P b$	需要统一撤离的公众占全部待撤离对象的比例
$P o i j$	i类型游客在j区域能够接触核能知识科普的概率
$C a$	临时安置所需要的人均成本，临时安置的对象是撤离的所有常住居民和新增外来务工人口
$M d$	洗消设施每年的维护管理费用占固定成本投入的比例
$C b$	启动应急响应，每辆大巴车征用成本
$P d i$	区域i待洗消对象：包括常住居民、新增外来务工人口以及停留的全部游客的一定比例（该比例以Pd_i 表示）
$M c$	应急撤离道路每年的维护管理费用占其建设固定成本投入的比例
$S E j$	服务人员数量与j类型游客规模之间的匹配率
$c d c$	各洗消站候选址的建设成本
$c e x$	应急撤离道路扩建方案的建设成本
$T e$	将所有待撤离对象疏散至10千米范围外的安全时间限制
$T d$	为所有待洗消对象完成洗消服务的安全时间限制
决策变量
$x i j$	表示区域 $i$ 的 $j$ 类型游客的规模
$y d c$	$d c$ 候选洗消点是否选址建设，1表示选择建设，否则为0
$z e x$	是否采用 $e x$ 应急撤离道路建设方案，1表示采用，否则为0

表1

表2

各个情境下的相关信息"

事故

情境

考虑事故发生周期

待撤离公众比例

待洗消公众比例

乐观

n

=50

P e i = 0.95, i = 1 0.15, i = 2

P d i = 0.2, i = 1 0, i = 2

基准

n

=35

P e i = 1, i = 1 0.20, i = 2

P d i = 0.3, i = 1 0, i = 2

悲观

n

=20

P e i = 1, i = 1 0.25, i = 2

P d i = 0.4, i = 1 0, i = 2

表2

表3

表4

图2

图3

图4

表5

图5

图6

图7

表6

“多目标优化-效益优先”决策偏好下SEj参数变动对最优决策方案的影响"

$S E j$ 参数变动	情境	区1类1	区1类2	区2类1	区2类2	游客总量	综合效益	安全裕度
-20%	悲观	1	4102	93	23153	27349	0.6814	0.3600
	基准	8	13569	1076	16144	30797	0.8124	0.3537
	乐观	449	7458	2993	23093	33993	0.9210	0.3926
基础设置	悲观	10	7102	823	18526	26461	0.7327	0.3698
	基准	3	7184	231	24295	31713	0.8567	0.3965
	乐观	5	6968	2292	25817	35082	0.9867	0.5006
+20%	悲观	6	10405	65	16533	27009	0.7924	0.3309
	基准	14	5914	452	25051	31431	0.9076	0.4390
	乐观	453	6624	2953	23847	33877	1.0446	0.5175

表6

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洗消站序号	建设面积（平方米）	建设成本（万元）	洗消能力(人)
1	3000	31.1	328
2	4000	41.4	438
3	5000	51.5	547
4	2000	20.8	219
5	3000	31.1	328
6	6000	61.8	657
7	3500	36.15	383
8	5000	51.5	547
9	1500	15.55	164
10	7500	77.15	821
11	4000	41.4	438
12	6000	61.8	657
13	5000	51.5	547

方案	扩建细节	成本 (万元)	可撤离公众(人)
1	维持原道路	0	20144
2	部分支路扩建1车道	180	22168
3	主路扩建1车道	1440	27088
4	部分支路和主路扩建1车道	1620	31832
5	部分支路和主路扩建2车道	3060	32836