在北京冬奧會迎來倒計時100天之際,26日北京理工大學發佈了科技冬奧最新研究成果。

從2018年起,北京理工大學機電學院爆炸科學與技術國家重點實驗室教授袁夢琦帶領團隊,開展國家重點研發計劃項目“冬奧會公共安全綜合風險評估技術”課題二“生命線系統運行設施風險識別與評估技術”,重點負責專題“燃氣管網安全運行風險識別與評估技術”和“城市生命線綜合風險分析與動態評估技術”,通過對場館周邊地理環境、人車輛流、建築環境、管網壓力材質等進行調查研究,辨識可能影響冬奧會正常運行的危險點並進行風險評估,給出相應管控建議,保障冬奧會順利進行。

爲了全面評估燃氣泄漏可能對城市和奧運場館造成的危害,團隊依託原有城市燃氣管線風險評估的研究基礎,綜合分析了510餘起城市燃氣泄漏案例,研究燃氣事故與大型賽事之間的耦合效應,建立了一套具備“感-傳-知-用”四大功能的“城市生命線安全監測系統”。該系統通過梳理燃氣管網失效可能性的指標,如腐蝕、人爲破壞、自然災害等因素,通過模型分析計算出擴散方式、受影響區域及可能演變成的災害類型,並進一步從政治、輿論、賽事影響程度、經濟損失、環境影響乃至人員傷亡等方面進行分析評估,並通過可視化的“城市生命線安全監測系統”提供緊急疏散、救援維修等應急指揮調度建議,爲決策部門提供技術支撐和評判依據。

這支由4位教師和40餘名學生組成的團隊,不僅要熟悉瞭解城市生命線建設情況,還要對燃氣泄漏發生後可能引發的火災或爆炸對周邊人員生命安全、建築物損傷等情況進行定性定量分析,同時還需要具有一定的管理、政治、經濟等學科的基礎知識,以便在災害發生時及時預警並提出切實可行的應急處置建議。

管網失效可能帶來的爆炸傷害,是團隊要重點考慮的問題。依託爆炸科學與技術國家重點實驗室自身專業優勢,團隊搭建了全尺寸實驗平臺開展爆炸實驗,通過分析衝擊波、高溫等在管道內部的傳導過程,以及模擬暗渠、窨井等典型場景下的爆炸燬傷效應,驗證不同場景下燃氣泄漏爆炸對城市建設的影響。

“研究爆炸對人員生命安全的影響也是該項目的一個重要任務,因此生命學科的知識也是必不可少的”,袁夢琦說,團隊通過採集人體的皮膚、肌肉、骨骼、臟器等數據,建立高精度數值仿真模型,定量研判不同事故類型對附近人員的傷害情況,如面部、心肺、骨骼等,從而準確預警燃爆風險可能造成的人員傷害情況,爲第一時間醫療救助提供技術支撐與評判依據。

不僅是燃氣管線,城市地下還埋藏着電力、通信、供熱、排水等各種管網,各類型管網會受到的風險因素影響種類多達20餘種。不僅如此,各類管網之間雖不直接聯通,但由於距離相近或處在同一管井內,某一管網發生事故時極易影響到其他管網,從而產生連鎖反應。因此,袁夢琦團隊還承擔了冬奧會“生命線耦合動態的風險評估”的技術研究。團隊綜合考慮突發事件、承災載體、應急管理、管網建設年限等因素設計了50餘個風險指標,建立複雜系統模型,形成了一套針對冬奧會期間的生命線系統耦合風險評估體系。這一研究成果目前已完成了專家組的考覈,並已在部分冬奧場館周邊開展了風險評估。

袁夢琦2013年學成歸國,一直從事爆炸安全防護方面的研究,如今已經是該領域最年輕的知名專家。“有幸爲辦成一屆平安的冬奧會貢獻力量,我感到非常榮幸。未來我們將繼續前行,爲國家重大活動和城市安全貢獻屬於北理工人的科技力量。”袁夢琦說。

相關文章