在北京冬奥会迎来倒计时100天之际,26日北京理工大学发布了科技冬奥最新研究成果。

从2018年起,北京理工大学机电学院爆炸科学与技术国家重点实验室教授袁梦琦带领团队,开展国家重点研发计划项目“冬奥会公共安全综合风险评估技术”课题二“生命线系统运行设施风险识别与评估技术”,重点负责专题“燃气管网安全运行风险识别与评估技术”和“城市生命线综合风险分析与动态评估技术”,通过对场馆周边地理环境、人车辆流、建筑环境、管网压力材质等进行调查研究,辨识可能影响冬奥会正常运行的危险点并进行风险评估,给出相应管控建议,保障冬奥会顺利进行。

为了全面评估燃气泄漏可能对城市和奥运场馆造成的危害,团队依托原有城市燃气管线风险评估的研究基础,综合分析了510余起城市燃气泄漏案例,研究燃气事故与大型赛事之间的耦合效应,建立了一套具备“感-传-知-用”四大功能的“城市生命线安全监测系统”。该系统通过梳理燃气管网失效可能性的指标,如腐蚀、人为破坏、自然灾害等因素,通过模型分析计算出扩散方式、受影响区域及可能演变成的灾害类型,并进一步从政治、舆论、赛事影响程度、经济损失、环境影响乃至人员伤亡等方面进行分析评估,并通过可视化的“城市生命线安全监测系统”提供紧急疏散、救援维修等应急指挥调度建议,为决策部门提供技术支撑和评判依据。

这支由4位教师和40余名学生组成的团队,不仅要熟悉了解城市生命线建设情况,还要对燃气泄漏发生后可能引发的火灾或爆炸对周边人员生命安全、建筑物损伤等情况进行定性定量分析,同时还需要具有一定的管理、政治、经济等学科的基础知识,以便在灾害发生时及时预警并提出切实可行的应急处置建议。

管网失效可能带来的爆炸伤害,是团队要重点考虑的问题。依托爆炸科学与技术国家重点实验室自身专业优势,团队搭建了全尺寸实验平台开展爆炸实验,通过分析冲击波、高温等在管道内部的传导过程,以及模拟暗渠、窨井等典型场景下的爆炸毁伤效应,验证不同场景下燃气泄漏爆炸对城市建设的影响。

“研究爆炸对人员生命安全的影响也是该项目的一个重要任务,因此生命学科的知识也是必不可少的”,袁梦琦说,团队通过采集人体的皮肤、肌肉、骨骼、脏器等数据,建立高精度数值仿真模型,定量研判不同事故类型对附近人员的伤害情况,如面部、心肺、骨骼等,从而准确预警燃爆风险可能造成的人员伤害情况,为第一时间医疗救助提供技术支撑与评判依据。

不仅是燃气管线,城市地下还埋藏着电力、通信、供热、排水等各种管网,各类型管网会受到的风险因素影响种类多达20余种。不仅如此,各类管网之间虽不直接联通,但由于距离相近或处在同一管井内,某一管网发生事故时极易影响到其他管网,从而产生连锁反应。因此,袁梦琦团队还承担了冬奥会“生命线耦合动态的风险评估”的技术研究。团队综合考虑突发事件、承灾载体、应急管理、管网建设年限等因素设计了50余个风险指标,建立复杂系统模型,形成了一套针对冬奥会期间的生命线系统耦合风险评估体系。这一研究成果目前已完成了专家组的考核,并已在部分冬奥场馆周边开展了风险评估。

袁梦琦2013年学成归国,一直从事爆炸安全防护方面的研究,如今已经是该领域最年轻的知名专家。“有幸为办成一届平安的冬奥会贡献力量,我感到非常荣幸。未来我们将继续前行,为国家重大活动和城市安全贡献属于北理工人的科技力量。”袁梦琦说。

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