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为了让人民群众住得更安全 —“韧性城乡”科学计划研究进展
来源:中国地震局 编辑:管理员 更新时间:2019-10-15
  新中国成立70年来,特别是改革开放40多年来,我国经济社会的快速发展,人财物高度集中,生命线工程越来越复杂,社会对防灾减灾救灾提出了更高的要求。中国地震局启动了国家地震科技创新工程,主要包括:“透明地壳”、“解剖地震”、“韧性城乡”和“智慧服务”四大科学计划,其中的“韧性城乡”计划的实施对于发展防震减灾新技术、科学评估地震灾害风险、显著提高城乡可康复能力、合理控制城镇可能遭遇到的地震灾害、不断提升我国地震安全水平、让人民群众住得更安全,具有重要的理论和实际意义。
 
  所谓“韧性(resilience)”,最初是用来描述生态系统在受到外界干扰后继续保持平衡,或平衡被打破后恢复至平衡状态的能力。“地震韧性”则是指一个系统一旦遭受地震灾害,在不超过一定的阈值情况下,无需或在外界稍加干预下,在最短的时间内能够依赖本身的自康复能力将其正常功能甚至一切秩序恢复到震前的状态,甚至超过震前的水平。当前,“韧性”的理念和策略已被广泛地应用于灾害风险管理等领域,是当今世界城市发展的主流方向。联合国在2015 年通过的《2030年可持续发展议程》,将减轻自然灾害风险、实现社会灾害韧性纳入目标和指标体系。2016年,第三届联合国住房与可持续城市发展大会将倡导“城市的生态与韧性”作为新城市议程的核心内容之一,我国“韧性城市”研究和建设工作起步较晚,但研究发展迅速。
 
  作为国家地震科技创新工程的重要组成部分,“韧性城乡”计划由中国地震局工程力学研究所牵头负责组织实施,目前各研究团队已经取得重要的进展。
 
  (1)大中城市地震灾害情景构建技术给出了城市遭受不同地震后可能产生的灾害,提出了不同地震影响下的处置建议和处置措施,为制定科学合理的地震应急预案,提高政府风险决策能力,提升城市地震灾害应对水平提供了技术支撑。
 
  (2)人工智能大数据分析方法融合了GNSS、手机、MEMS等多源观测数据,致力于公众地震预警信息发布,服务于重大工程地震紧急处置,在人工智能地震预警研究方面,开展了大量的地震预警新技术研究工作,取得了丰硕的创新性成果。
 
  (3)区域与城市地震风险评估与监测技术和城市工程强震反应观测新型传感器及组网观测技术两项技术实现了基于多元数据的建筑结构地震破坏监测和形态评估、基于多元数据的桥梁工程地震破坏监测和形态评估,推进了基于性态的区域与城市大震风险动态评价指标评估体系、区域与城市大震灾害监测技术及风险评估体系。上述研究技术及成果已在清华大学、防灾科技学院和泉州湾大桥等典型区域与城市进行了示范。
 
  (4)汶川大地震后,开展了砾性土液化现象发现及特征分析,研发了新一代土层地震反应分析方法SOILQUAKE。改变了天然沉积砾性土为非液化安全土层的传统认识,对砾性土液化这个汶川地震中岩土震害的主要标志进行了深入研究,成为国内外岩土地震工程研究的一个里程碑。
 
  (5)地震安全性及韧性的城市工程系统韧性评价理论与方法采用数值模拟、理论分析以及试验与震害交互验证等多种手段,研发了包括交通系统地震安全性和韧性,城市高压电网系统、供水管网、燃气管网和医疗建筑地震安全性和韧性,建立了社区功能韧性定量评估的基本模型和方法,考虑了社区生命线系统和建筑系统之间的相关关系和社区各个功能的重要性程度对社区功能韧性的影响。
 
  (6)中国地震局工程力学研究所、哈尔滨工业大学、清华大学等研发的城市工程地震灾害模拟与评估系统,包括考虑复杂场地效应的高精度、低频地震动场高效模拟方法及应用,基于不同尺度的大规模常规建筑地震灾害模拟技术,大跨空间结构和超高层建筑物地震灾害模拟技术,桥梁与地下空间结构的地震破坏精细化模拟和快速评估技术,多层级生命线工程系统地震功能失效状态和影响评估模型和城市工程地震灾害模拟与地震风险分析系统。利用卫星遥感、大数据、高性能计算、人工智能、互联网、地震监测等技术对城市分析能力的积极推动作用,研发了基于物理规律的精细化城市地震灾害仿真系统——城市震害模拟器YouSimulator。
 
  上述研究工作,只是我国“韧性城乡”计划实施的部分成果,随着“韧性城乡”计划的稳步推进,在全面提升建筑(群)抵御地震灾害全过程性能、鼓励社会各方积极参与和推动建筑或建筑构件抗震韧性实践、普及防震减灾知识方面,以及建立融合工程结构性态、社会和经济等多元信息的区域与城市大震风险动态评价指标体系、评估技术和软件系统方面搭建一个良好的平台。