城市設(shè)施如何感知地震風(fēng)險？科技賦能“防震減災(zāi)+”成效顯著

中新網(wǎng)北京11月19日電 (記者 孫自法)作為全球目前規(guī)模最大的地震預(yù)警網(wǎng)，中國國家地震烈度速報與預(yù)警工程(國家地震預(yù)警工程)于2024年7月全面建成運行，廣受關(guān)注。

在人口密集的城市，如何為高層、超高層建筑提供日常地震監(jiān)測方案？怎樣讓電梯、燃氣等生命線設(shè)施在地震預(yù)警提供的幾秒至幾十秒時間內(nèi)，能精準感知地震災(zāi)害風(fēng)險并“智慧”開關(guān)？這些問題尤為重要。

記者近日隨中國地震局組織在湖北開展“防震減災(zāi)高質(zhì)量發(fā)展進行時”主題采訪中了解到，這方面，湖北省地震局(中國地震局地震研究所)利用其歷史深厚的研究積累和積極推進成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，通過科技賦能并先行先試，成功探索出構(gòu)建城市“防震減災(zāi)+”服務(wù)的新格局。

為電梯和燃氣裝上“智慧”地震開關(guān)

湖北省地震局武漢地震科學(xué)儀器研究院副院長、正高級工程師楊江介紹說，為配合國家地震預(yù)警工程，項目團隊基于地震需求側(cè)應(yīng)用主持研發(fā)出系列應(yīng)用終端產(chǎn)品，其中最具代表性的產(chǎn)品之一就是電梯“智慧”地震開關(guān)，它是推進地震預(yù)警信息落地，發(fā)揮防震減災(zāi)實效的重要途徑之一。

湖北省地震局研制的電梯地震開關(guān)展品。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

電梯“智慧”地震開關(guān)一般安裝于電梯頂層控制機房內(nèi)，控制信號連接至電梯的程控系統(tǒng)。其合理利用地震預(yù)警信息和本地報警信息，實現(xiàn)電梯在破壞性地震作用下的自動緊急處置，極大降低人員被困電梯的風(fēng)險，充分發(fā)揮出“地震預(yù)警最后一公里”的實際減災(zāi)效益。

楊江指出，電梯“智慧”地震開關(guān)不僅可以實現(xiàn)破壞性地震作用下電梯的自動緊急處置，減輕地震帶來的次生危害，還能為大城市“防災(zāi)減災(zāi)+”應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。電梯“智慧”地震開關(guān)利用內(nèi)置的高精度加速度計，能夠?qū)崟r記錄地震對建筑結(jié)構(gòu)的全過程響應(yīng)，彌補地震監(jiān)測臺網(wǎng)在城市內(nèi)監(jiān)測密度的不足，可用于震后結(jié)構(gòu)快速災(zāi)害評估，從而為應(yīng)急救援提供決策依據(jù)，并為中國城市抗震韌性和防災(zāi)減災(zāi)提供技術(shù)服務(wù)。

他透露，目前，電梯“智慧”地震開關(guān)已在湖北、甘肅和遼寧等地進行30余個點位的試點應(yīng)用，即將在國內(nèi)其他省份開展規(guī)?；痉稇?yīng)用。此外，湖北省地震局項目團隊還牽頭制定中國首個電梯“智慧”地震開關(guān)團體標準，并獲授權(quán)相關(guān)發(fā)明專利。

多功能地震開關(guān)示范安裝于住宅燃氣管道附近，可提供燃氣地震開關(guān)應(yīng)用服務(wù)。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

楊江表示，破壞性地震易造成燃氣管道破壞泄漏進而引發(fā)火災(zāi)等次生災(zāi)害。項目團隊針對性開發(fā)出的燃氣“智慧”地震開關(guān)，能夠在遠程地震預(yù)警、本地地震報警以及燃氣泄漏等緊急狀況發(fā)生時，自動執(zhí)行燃氣管道的閥門關(guān)閉動作，從而有效將潛在威脅控制在一定范圍內(nèi)，防止其擴大，保障住戶安全。

建成中國大陸最大城市結(jié)構(gòu)強震觀測臺網(wǎng)

現(xiàn)代城市高樓大廈鱗次櫛比，高層、超高層的建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測備受關(guān)注。

2023年，中國地震局開始在全國開展城市地震災(zāi)害風(fēng)險感知和評估的試點工作，首批試點位于四川、云南、甘肅和新疆等4個省份。2024年，中國地震局進一步在河北、江蘇、福建、湖北、陜西、青海等省份組織開展示范應(yīng)用，旨在更好推動城市地震災(zāi)害風(fēng)險感知和評估工作。

楊江指出，建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測系統(tǒng)是城市地震災(zāi)害風(fēng)險感知和評估的重要手段，它通過安裝在建筑、橋梁、水庫大壩等結(jié)構(gòu)上的傳感器實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的振動信息，再利用專業(yè)算法實時自動分析建筑結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，產(chǎn)出評估報告，當(dāng)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)出現(xiàn)異常時，及時發(fā)送報警或預(yù)警信息。

中國自1962年在新豐江大壩建立首個結(jié)構(gòu)強震觀測站以來，建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測系統(tǒng)研究和應(yīng)用持續(xù)推進，已在北京、廣東、湖北和上海等地開展重要建筑監(jiān)測和區(qū)域性特色結(jié)構(gòu)強震臺網(wǎng)建設(shè)，并獲得實測結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)據(jù)。

其中，武漢地震科學(xué)儀器研究院2017年開始針對武漢市百余棟160米以上超高層建筑開展長期結(jié)構(gòu)強震動觀測，形成全國最大規(guī)模超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣，并實現(xiàn)智能化管理。

楊江介紹說，武漢市襄陽大廈是一座高263.6米的超高層建筑綜合體。2023年10月，由不同數(shù)量的多類型監(jiān)測傳感器組成的監(jiān)測臺陣在襄陽大廈正式運行。

襄陽大廈內(nèi)安裝的強震動監(jiān)測設(shè)施。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

這是中國超高層建筑首次利用強震動安全監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)24小時對大樓結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集、分析，以及預(yù)報預(yù)警信息快速推送和震害報警處置等功能的全鏈條應(yīng)用服務(wù)。

“除了遠方大震，周邊有感地震，這個系統(tǒng)也能毫秒捕捉到，每一個地震波發(fā)出的細微變化都逃不過系統(tǒng)的監(jiān)測?！睏罱f，運行1年多來，該系統(tǒng)對襄陽大廈結(jié)構(gòu)健康狀況進行持續(xù)監(jiān)測，專家評估認為，襄陽大廈示范應(yīng)用項目產(chǎn)出豐富、實用，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

推進科技賦能支撐服務(wù)地震監(jiān)測預(yù)報預(yù)警

工欲善其事，必先利其器。在國家地震預(yù)警工程建設(shè)和運行過程中，包括為電梯和燃氣裝上“智慧”地震開關(guān)、開展建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測等，都離不開先進的傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。

湖北省地震局武漢地震工程研究院董事李恒說，該院研制出一套七芯光纖多參量混合監(jiān)測同步采集裝置，具備輕量化、集成度高等優(yōu)點，顯著提高多芯光纖傳感器的采集分析效率，并極大降低使用成本。

在此基礎(chǔ)上，項目團隊結(jié)合工程中常用的加固材料，自主研發(fā)出多種智能產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涵蓋建筑結(jié)構(gòu)、橋梁大壩、巷道隧道、巖土地質(zhì)等多個工程領(lǐng)域，可有效監(jiān)測城市地鐵、隧道、綜合管廊等生命線工程的安全運行狀態(tài)。

此外，基于中國地震局地震研究所多年形成的地震觀測學(xué)科研究成果，以及解決國家重大工程建設(shè)的服務(wù)經(jīng)驗，湖北省地震局先后研發(fā)出一系列先進儀器和業(yè)務(wù)平臺，持續(xù)推進科技賦能支撐服務(wù)地震監(jiān)測預(yù)報預(yù)警主責(zé)主業(yè)。

其研發(fā)的“利器”主要包括：DZW型相對連續(xù)重力儀廣泛應(yīng)用于全國重力觀測站網(wǎng)；數(shù)字地震計廣泛應(yīng)用于中外地震站網(wǎng)；多種形變觀測儀器在全國200多個地震臺站使用；井下綜合觀測儀集成應(yīng)變、傾斜、測震、水溫、水位等多參量觀測，可實現(xiàn)井下1000米的測量；定點形變儀器檢定測試系統(tǒng)解決了定點形變儀器長期無法進行整機測試的難題；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)平臺以陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)基準站和區(qū)域站為數(shù)據(jù)源，推動數(shù)據(jù)共享；基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的地震分析預(yù)報系統(tǒng)(MapSIS)成為地震分析預(yù)報人員使用最多的平臺。

在應(yīng)用層面，武漢地震工程研究院2019年以來承擔(dān)200余項地震安全性評價和50余項區(qū)域地震安全性評價工作，同時，還為巴基斯坦、孟加拉國、馬來西亞、緬甸、剛果(金)等共建“一帶一路”國家工程建設(shè)項目防震減災(zāi)提供物探服務(wù)。武漢地震科學(xué)儀器研究院研發(fā)的高鐵地震安全監(jiān)控系統(tǒng)，率先在京津城鐵、京滬高鐵實現(xiàn)國產(chǎn)化應(yīng)用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于18條高鐵線路，總監(jiān)控里程近萬公里。

湖北省地震局表示，下一步將繼續(xù)發(fā)揮自身優(yōu)勢，不斷提升服務(wù)能力，努力開創(chuàng)科技賦能“防震減災(zāi)+”服務(wù)新局面。(完)