烟火里的尘埃

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为了“平安冬奥” 他们给城市生命线做“体检”


原文标题:为了(le)“平安(an)冬奥” 他们给城市生命线(xian)做“体检”

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燃(ran)气管网,大多数时(shi)候(hou)都(dou)没什么存在感。一旦它引起人们(men)注意(yi),通常意(yi)味着(zhe)大祸将(jiang)至。如果燃(ran)气泄(xie)漏,一根烟头(tou),一辆汽(qi)车(che)经过时(shi)轮胎擦出的火花,都(dou)可能导致火灾甚至是爆炸事故。

“尤其是在冬奥会(hui)期间,受赛事影响人车流(liu)量变化剧烈,对管网的(de)(de)安全性提出了更高要求。” 北京理工大学机电学院爆炸科学与技(ji)术国家(jia)重点实验室教授(shou)袁(yuan)梦(meng)琦正(zheng)带(dai)领着她的(de)(de)团队(dui),盯(ding)紧(jin)这常被人忽略的(de)(de)城市(shi)管网,为每一(yi)处可能的(de)(de)危险点,给出预警(jing)。

从2018年起(qi),袁(yuan)梦琦(qi)团(tuan)队(dui)牵头开展(zhan)了国家重(zhong)点(dian)研发计划项目“冬奥(ao)会(hui)公(gong)共安全综(zong)(zong)合(he)风(feng)险(xian)评(ping)估(gu)技术”课题“生命线(xian)系统运(yun)行(xing)设施风(feng)险(xian)识别与评(ping)估(gu)技术”的相(xiang)关研究工作,重(zhong)点(dian)负(fu)责燃气管网安全运(yun)行(xing)风(feng)险(xian)识别与评(ping)估(gu)以(yi)及城市生命线(xian)综(zong)(zong)合(he)风(feng)险(xian)分析与动态评(ping)估(gu)。他们对场馆周(zhou)边地(di)理环(huan)境、人流车流、建筑环(huan)境、管网压力(li)材质等开展(zhan)调查(cha)研究,结合(he)大(da)数据分析,辨识可能影响冬奥(ao)会(hui)正常运(yun)行(xing)的危险(xian)点(dian)并进(jin)行(xing)风(feng)险(xian)评(ping)估(gu),给出相(xiang)应管控建议,保障冬奥(ao)会(hui)顺利进(jin)行(xing)。

如果燃气泄(xie)漏(lou),会(hui)给城(cheng)市和奥运场馆造成什么(me)危害?

团队以(yi)原有城市(shi)燃(ran)(ran)气管(guan)线(xian)风险评(ping)估(gu)的(de)(de)(de)研究(jiu)为(wei)基础,综合(he)分析了(le)(le)510余起城市(shi)燃(ran)(ran)气泄漏爆炸(zha)案例,研究(jiu)燃(ran)(ran)气事(shi)故与大型赛事(shi)之间的(de)(de)(de)耦合(he)效应(ying)(ying),建(jian)立了(le)(le)一(yi)套(tao)具备“感-传-知-用”四大功能(neng)的(de)(de)(de)“城市(shi)生命(ming)线(xian)安全(quan)监(jian)测系统(tong)”。这套(tao)系统(tong)梳理了(le)(le)燃(ran)(ran)气管(guan)网失效可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)相关影响(xiang)因(yin)素,如腐蚀、人(ren)为(wei)破(po)坏、自然灾害等(deng),用模(mo)型分析计算出燃(ran)(ran)气扩(kuo)散(san)方(fang)(fang)式(shi)、受影响(xiang)区域及可(ke)能(neng)演变成(cheng)的(de)(de)(de)灾害类(lei)型,并进(jin)一(yi)步从(cong)政治、舆论、赛事(shi)影响(xiang)、经济损失、环(huan)境影响(xiang)乃至人(ren)员(yuan)伤亡等(deng)方(fang)(fang)面进(jin)行分析评(ping)估(gu),用可(ke)视(shi)化的(de)(de)(de)“燃(ran)(ran)气城市(shi)生命(ming)线(xian)安全(quan)监(jian)测系统(tong)”提供紧急(ji)疏散(san)、救援维(wei)修等(deng)应(ying)(ying)急(ji)指(zhi)挥调度建(jian)议(yi),为(wei)决策部门提供技术支撑和快速研判依(yi)据。也就是说(shuo),一(yi)旦发(fa)生意外情(qing)况,这套(tao)系统(tong)可(ke)以(yi)全(quan)方(fang)(fang)位地给(ji)出响(xiang)应(ying)(ying)方(fang)(fang)案。

全方位,也(ye)意(yi)味着(zhe)需(xu)要(yao)(yao)多(duo)学科(ke)交叉。袁梦琦的(de)这支团队由4名老师和40余名学生(sheng)组成。他们(men)不(bu)仅要(yao)(yao)熟悉了解城市(shi)生(sheng)命(ming)线建(jian)设情况,还要(yao)(yao)对燃气泄漏后可(ke)(ke)能引发的(de)火灾(zai)(zai)或爆炸对周边人员(yuan)生(sheng)命(ming)安(an)全、建(jian)筑物损伤(shang)等(deng)(deng)情况进行(xing)定性定量(liang)分析。同时(shi),他们(men)还要(yao)(yao)具有一定的(de)应急管理(li)、城市(shi)规划等(deng)(deng)学科(ke)的(de)基(ji)础(chu)知识,以便在灾(zai)(zai)害发生(sheng)时(shi)能提出(chu)切实可(ke)(ke)行(xing)的(de)处置建(jian)议。

管(guan)网(wang)失效可能引发(fa)极端事件——爆炸。依托爆炸科(ke)(ke)学与技(ji)术国家(jia)重(zhong)点实(shi)验(yan)(yan)室(shi)自身专业优势,团(tuan)队搭建了全(quan)尺寸实(shi)验(yan)(yan)平台。在这个实(shi)验(yan)(yan)平台上,他们分析冲击(ji)波、高(gao)温(wen)气流在管(guan)道(dao)内部(bu)的传导过程,模拟暗渠、窨井(jing)等(deng)典型场景下的爆炸毁伤(shang)(shang)效应,验(yan)(yan)证不同场景下燃气泄漏(lou)爆炸对城(cheng)市建设的影响。爆炸不仅会(hui)毁伤(shang)(shang)城(cheng)市,更会(hui)给人带来(lai)伤(shang)(shang)害。因此,生命科(ke)(ke)学知(zhi)识也必不可少。团(tuan)队采(cai)集人体的皮(pi)肤、肌肉、骨骼(ge)、脏(zang)器等(deng)数据,建立高(gao)精度的数值仿真模型,定量(liang)研判(pan)不同事故类型对附近人员的伤(shang)(shang)害情况。

当然,城(cheng)市的生命线(xian)(xian),不仅(jin)包括(kuo)燃气(qi)管(guan)(guan)线(xian)(xian)。城(cheng)市地下埋藏(zang)着的电(dian)力(li)、通信、供热(re)、排水(shui)等管(guan)(guan)网(wang)(wang),都与(yu)老(lao)百姓生活息息相(xiang)关。这(zhei)些管(guan)(guan)网(wang)(wang)沉默无言,却(que)又牵(qian)一发而动(dong)全身。

项目组的研究(jiu)表明,各类型管网(wang)受到的风险影(ying)响(xiang)(xiang)因素种(zhong)类多达40余种(zhong)。各类管网(wang)之间虽不(bu)直接联通,但(dan)由(you)于距离相近或处在同一(yi)管井内(nei),某一(yi)管网(wang)发生事故时(shi)也极易(yi)影(ying)响(xiang)(xiang)到其他(ta)管网(wang),从而产(chan)生连锁反应。

袁(yuan)梦琦团队承担了冬奥(ao)会“生(sheng)命线耦合(he)动态的风(feng)险(xian)(xian)评估”的技术研究任务。他(ta)们需(xu)要(yao)考(kao)虑系统(tong)受(shou)到(dao)(dao)外(wai)界干(gan)扰时产生(sheng)风(feng)险(xian)(xian)的可能性及阈(yu)值(zhi)、各管(guan)网(wang)间功能供给(ji)(ji)关系等复(fu)杂问(wen)题。“最难的就(jiu)是要(yao)考(kao)虑各管(guan)网(wang)之间的复(fu)杂联结(jie)造成的影响(xiang)。例如城市(shi)电力受(shou)到(dao)(dao)损害时,燃气管(guan)网(wang)的变压系统(tong)就(jiu)会受(shou)到(dao)(dao)影响(xiang),城市(shi)排(pai)水系统(tong)、交通系统(tong)都(dou)会受(shou)到(dao)(dao)相应影响(xiang)。找到(dao)(dao)关联关系之后(hou)才可以进(jin)行数(shu)值(zhi)建模、实验验证,给(ji)(ji)出科学(xue)可靠的定量分析。”袁(yuan)梦琦说。一切都(dou)环环相扣。团队综合(he)考(kao)虑多种因素设计了近(jin)200个风(feng)险(xian)(xian)指标,建立了复(fu)杂系统(tong)模型,形成了一套(tao)针对(dui)冬奥(ao)会期间的生(sheng)命线系统(tong)耦合(he)风(feng)险(xian)(xian)评估体(ti)系。

32岁的袁(yuan)梦琦一(yi)直(zhi)从事爆炸(zha)安全防护方面(mian)的研究,如今已经是(shi)该(gai)领域最年轻(qing)的国家自然科学基(ji)金委优秀(xiu)青(qing)年基(ji)金获得者(zhe)。她表示,团队会(hui)一(yi)直(zhi)为(wei)冬奥赛事提供技术(shu)保障,为(wei)办成一(yi)届(jie)平安的冬奥会(hui)贡献力量。


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