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《安全与环境工程》编辑部
2025年11月27日
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2025年06期
“重大灾害监测预警、应急响应与恢复重建”专题
空天地一体智能化应急救援装备体系的建设与思考
李春明;陈旺;于雅静;严峻的灾害事故危及社会稳定、民生安全，影响国家经济发展与社会现代化进程。大力发展安全应急救援装备，提高应急装备的智能化、精细化水平，是推进灾害事故防控能力建设的重要内容。围绕“全灾种、大应急”，我国已建设形成覆盖各类用途的应急救援装备体系，能够满足一般应急救援需求，但面对大震巨灾、洪水灾害、森林草原火灾、城市高层建筑/大型综合体火灾等重大灾害事故，仍存在体系化程度不高、智能化水平低、恶劣环境适应性差等能力不足。首先，从发达国家应急救援装备发展和我国应急装备发展两个方面全面梳理了全球应急装备发展现状，重点分析了我国应急救援装备体系化能力不足的原因。其次，剖析概括了典型重大灾害事故应急救援能力需求，凝练了面向未来的智能化应急救援装备体系建设目标，明确了我国应急装备体系的未来发展方向。最后，提出了构建空天地一体智能化应急救援装备体系的建议及重点举措，以期为应急救援装备的体系化、智能化、实战化发展提供参考。
工程边坡研究的演化趋势与未来热点预测
程刚;王若凡;李刚强;施斌;张昊宇;吴勇飞;高承梅;边坡作为工程结构的关键组成部分，其稳定性对工程安全和成本控制具有至关重要的影响。系统性总结了典型工程边坡的分类，结合实例分析了各类边坡的应用研究；基于中国知网（CNKI）和Web of Science(WOS)核心数据库，构建了“数据统计-热点识别-趋势预测”的研究框架，对工程边坡的研究演化趋势与未来热点预测进行系统性分析。研究结果显示：(1)近20年间，全球工程边坡领域发文量总体呈螺旋式上升，WOS核心数据库中显示中国在该领域内的发文量位居全球首位（占比52%）；(2)因地质条件、工程建设需求以及监测预警技术水平存在显著差异，导致各国在工程边坡研究领域取得的成果呈现出鲜明的区域性特征；(3)全球学者均将研究重点聚焦于边坡稳定性研究（CNKI中关键词平均出现46.9次，WOS中平均出现42.2次），但在研究手段方面存在较大差异，CNKI中的发文学者侧重于施工技术与防治方法研究，而WOS中的发文学者则更倾向于数值模拟与机器学习技术探索；(4)当前的研究主要集中于工程边坡治理与离散元法改进等方面，而支护技术的材料革新与智能化施工转型、多学科方法技术的交叉融合、“基础-应用”研究链的技术转化等研究方向将成为未来的研究热点。通过本文研究，明晰了工程边坡发展演化路径，可为开展各类室内外工程边坡安全监测与风险评价提供重要参考。
极端降水诱发矿山水害灾害链演化与预警
陈杉;黄莹;赵云胜;随着极端降水事件的频发，矿山水害呈现明显的链式演化特征。为深入理解灾害链演化规律并提升预警能力，运用系统动力学理论构建了人为操作、工程设备设施、环境影响、管理水平四维要素体系，识别了灾害链系统的关键要素及其耦合作用机制。通过因果关系分析，发现了主导因果路径“降水→地下水水位上升→静水压力增加→突水风险→涌水量增加→水害发生”，以及正反馈、负反馈等多重回路。在此基础上，建立了基于微分方程组的系统动力学模型，并采用遗传算法和最小二乘法相结合的方法进行参数识别，得到模型拟合精度R2为0.891，平均绝对百分比误差（mean absolute percentage error,MAPE）为8.3%。最终，构建了一套以动态分级预警体系为核心的矿山水害灾害链动态分级预警决策系统，并通过持续性强降水、短历时极强降水、间歇性降水和干旱后强降水4种典型情景验证了其有效性。该研究结果揭示了极端降水诱发矿山水害灾害链的非线性演化机制，为矿山水害防治提供了理论基础和技术支撑。
社交媒体数据驱动的城市承灾体脆弱性评估——以2024年武汉夏季暴雨为例
郭海湘;汪枫;赵甜甜;代姗姗;徐自强;覃绪樑;暴雨和洪涝灾害频发，对公众和基础设施等承灾体产生严重威胁，准确评估承灾体脆弱性是提升城市防灾减灾能力的关键。社交媒体包含丰富的时空信息、公众主题和情感，已成为脆弱性评估的重要数据来源，但现有研究存在情感分析准确性低、对公众和基础设施等重要承灾体关注不足等问题。基于2024年武汉夏季暴雨事件的微博数据，采用BERTopic主题分析获取用户关注主题，同时构建城市基础设施语料库，利用Stacking策略结合9种模型，重新构造集成学习模型评估公众情感，将公众消极情感占比作为灾害脆弱性评估指标，对公众情感脆弱性、公众主题感知脆弱性和公众基础设施感知脆弱性展开评估。结果表明，三类脆弱性在时空分布上呈现显著的异质性：(1)在时间上呈现出“爆发-衰退”错峰特征，公众情感脆弱性与基础设施感知脆弱性集中于灾害爆发期，而公众主题感知脆弱性集中于灾害衰退期，展现了灾害影响的滞后性；(2)在空间上三者均呈现出“中密外疏”格局，夏季暴雨防范应该重点关注武汉市中心城区。鉴于夏季是武汉市旅游高峰期和洪涝灾害爆发期，针对武汉市夏季旅游高峰情绪调度、暴雨洪涝灾害防范、提升城市承灾体空间协调度等问题提出了改进建议，从而对城市灾害韧性提升提供参考。
长江中游洪涝灾害应急转移人口的GLM-SAR预测模型
周思聪;蒋海波;针对长江中游城市群洪涝灾害应急转移人口预测中存在的精度瓶颈问题，提出了广义线性模型（generalized linear model, GLM）-空间滞后模型（spatial autoregressive model, SAR）联合预测框架，通过log-link函数与负二项分布解决灾害数据的右偏分布与过离散问题，构建了以水位超警幅度为核心解释变量的单维度预测模型，并引入空间滞后模型（SAR）量化流域内应急响应的协同效应。基于长江中游三省2019—2023年面板数据的实证结果表明：该模型在跨区域预测中的误差率≤9.2%，较传统线性回归模型降低了8.2个百分点，极端事件的预测误差率压缩至6.7%；揭示了地理异质性对参数的驱动规律，并通过参数迁移模型实现了跨区域适配；通过单维度设计，基层响应效率得到了显著提升，决策链条缩短了4.5 h。研究的创新性体现在“分布修正-空间耦合-动态适配”三重机制，为高波动右偏态灾害数据建模提供了兼具解释力与稳健性的新范式，并为长江中游差异化防灾策略提供了科学支撑。
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考虑非线性流动特性的裂隙岩体传热模拟
刘加丽;王书钰;陈浩;熊峰;朱淳;张国华;提出了一种基于有限体积方法考虑裂隙非线性流态的裂隙岩体水-热耦合数值模拟方法。首先推导了Forchheimer流动和热传递方程的有限体积离散形式；然后通过裂隙介质和基质之间的流量/传热函数，将它们组装成一个非线性方程组，采用直接迭代法求解，并通过对相交裂隙的非线性流动的预测，检验了所提出方法的可靠性；最后，以澳大利亚Habanero地热储层为例，模拟了不同注入压力下地热开采过程以研究储层的采热效率。结果表明：高注入压力导致储层的生产寿命降低，但随着注入压力的进一步增加，生产寿命降低到恒定值；Forchheimer流通过非线性惯性效应显著增加流动阻力，导致高注入压力下实际流量低于线性流预测，并强化流体在主要裂隙中的优势通道效应。该结果为干热岩储层注采设计提供了理论支撑。
融合主成分分析与深度学习的地下水位动态预测
彭胜巍;杨英杰;朱华浪;张将伟;李东宸;梁修雨;为提升地下水水位预测的精度与模型的可解释性，本文提出了一种结合主成分分析（principal component analysis， PCA）、Shapley加法解释(SHapley additive explanations， SHAP)与深度学习算法的地下水可解释预报模型。首先，收集深汕合作区地下水和气象观测数据，并采用PCA对多维数据进行降维处理。随后，以此作为输入，训练长短期记忆（long short-term memory， LSTM）神经网络和门控循环单元（gated recurrent unit， GRU）神经网络2种深度学习模型。最后，使用SHAP方法对模型结果进行可解释性分析。结果表明，使用PCA方法进行数据预处理，可以显著提升LSTM和GRU模型对地下水位的预测精度；SHAP分析显示，研究区山坡地带和海岸带地下水的主要驱动因素为蒸发作用，山谷地区地下水的主要驱动因素为降雨；值得注意的是，SHAP分析得出的因子重要性排序与PCA结果不同，能更真实地反映水文过程机理。本研究为构建高精度、强解释性的地下水预测模型提供了新路径，具有良好的推广与应用前景。
大型露天矿坑综合储能路径及关键技术问题
贾海梁;王宁宁;吴云;孙强;蔚立元;王超;肖康勇;曹容哲;露天矿山开采形成的废弃矿坑不仅加剧有限土地资源紧缺，更诱发一系列生态环境问题。随着我国能源战略的深入推进，能源结构转型催生大规模储能储备需求，亟待探索矿坑资源化利用与储能储备技术的协同路径。首先，分析了我国矿坑资源化利用和储能技术的发展现状，并评估了大型露天矿坑的储能条件和应用潜力。随后，提出了四种大型露天矿坑储能储备系统：抽水蓄能系统、重力储能系统、光伏光热储能系统和油气储备系统，并阐述了各自的系统理念及技术路径。最后，进行了相关系统效益、经济效益、生态效益等综合评估，初步构建了露天矿坑综合储能路径比选评估体系，并系统分析了相关关键技术问题。为我国实现矿坑综合应用治理与能源转型协同推进提供了理论依据和工程范式。
硫铁化合物自燃影响因素及自燃机制的DFT研究综述
武司苑;陈天昊;张钰;申青春;朱建文;史柏超;硫铁化合物自燃是炼油行业长期面临的重要安全问题，尤其在处理高含硫原油时更为突出。从宏观影响因素和微观反应机理两个维度进行综合分析。其中宏观层面包含了温度、氧气浓度、湿度、粒径和化学组成等因素对硫铁化合物自燃的影响规律，以及多因素耦合时硫铁化合物的自燃风险分析；微观层面以密度泛函理论（Density-Functional Theory，DFT）为基础深入分析总结了硫铁化合物的电子结构特征、表面吸附行为和化学反应路径等微观机理。指出了当前研究在材料代表性、多场景适用性和反应机理认识等方面存在的问题并提出建议，旨在为硫铁化合物自燃防控提供更完善的理论基础和技术支撑。
某水库饮水中重金属及大肠杆菌的健康暴露风险
李铭;程昊;尹永珍;刘煜;杨梓琪;陈高朋;颜诚;研究以湖北某水库为例，评估重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Se、Zn)及大肠杆菌在不同供水模式和年龄人群中的潜在风险。采用美国国家环境保护局模型与微生物定量风险评估方法，结合蒙特卡洛模拟与敏感性分析，构建多情景暴露模型，量化致癌、非致癌风险及疾病负担。结果表明，重金属非致癌风险(最不利情况下为1.09×10-1)低于基准值，但特定情境下存在潜在致癌风险，婴儿风险最高(最大4.92×10-5)，大肠杆菌污染严重，疾病负担(最有利情况下为4.59×10-6 DALYs per person per year)超出世界卫生组织基准值1～2个数量级，饮水量和污染物浓度是主要风险因素。创新点在于引入年龄分层建模提升风险识别精度；比较多供水模式增强针对性；并结合敏感性分析识别关键因素，为我国水源地复合污染健康风险评估提供新思路。
地质灾害风险区划与综合防治对策
殷坤龙,张桂荣地质灾害不仅给人类生命带来威胁 ,而且对环境、资源、财产等均具有破坏性。由于地质灾害的发生具有区域性、突发性、分布广、频率高等主要特点 ,地质灾害所造成的损失十分严重。我国是世界上地质灾害损失最严重的国家之一 ,现有 4 0 0多个县级城镇、1万多个村庄受到滑坡、崩塌、泥石流等灾害的威胁。虽然 ,我国在地质灾害领域的理论研究和防治水平有了很大提高 ,但灾害威胁依然存在 ,而且越来越严重 ,归纳起来可以概括为三个主要原因 :(1)预防性、区域性研究远远跟不上治理工程需要 ;(2 )治理工程偏重工程技术方面忽略地质灾害发生的地质机理研究 ;(3)人类因素的参与 ,造成自然地质体平衡状态的恶化、自然生态环境的破坏等加速了大区域范围内地质灾害的发生频率和规模。因此 ,作为我国地质灾害综合防治的一条有效道路 ,就是要加强开展地质灾害危险性和风险区划 ,开展预防性研究 ,圈定地质灾害危险性区域和灾害高风险区域 ,为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供可靠依据 ,从而达到综合防灾与减灾的目的
环境中抗生素污染物的研究进展
吴青峰;洪汉烈;最近的研究显示,在城市污水、表面水、土壤甚至食物中都检测到了不同种类抗生素的存在,抗生素在环境中的残留问题已经引起了研究者的关注。本文主要介绍了当前国内外抗生素的使用情况、来源,在环境中暴露途径、归趋和对生态的影响等方面的最新研究进展及存在问题,并提出了今后抗生素环境污染研究的主要方向。
基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析
邹馨捷;萨木哈尔·波拉提;郝明;庞奇志;高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。
基于模糊综合评价和主成分分析法的岩溶流域水资源承载力评价
陈丽;周宏;水资源承载力评价是水资源合理开发利用和管理的重要基础。岩溶流域水循环过程复杂,水资源的禀赋存在空间异质性,因此基于水资源评价的基础开展水资源承载力评价十分有必要。基于径流模数法计算了长阳县的水资源量,在此基础上结合当地社会经济和生态环境状况,构建了长阳县水资源承载力评价指标体系和指标分级标准,采用模糊综合评价法和主成分分析法对长阳县县域和乡镇的水资源综合承载力进行了评价,并对两种评价方法的评价结果进行了对比。结果表明:2015—2019年长阳县城水资源承载力综合评分值都处于Ⅱ级,水资源综合承载力属于中等水平,且近五年水资源承载力变化趋势整体呈缓慢下降趋势;长阳县各乡镇水资源承载力也均处于Ⅱ级,但其中榔坪镇、资丘镇、大堰乡、都镇湾镇和磨市镇属于中等偏高水平;相较主成分分析法的评价结果,模糊综合评价法更适合岩溶地区水资源承载力评价。依据评价结果分析水资源承载力的提高途径,可为长阳县国土空间规划、"三区三线"的划定提供科学依据,也可为岩溶流域水资源承载力评价提供借鉴。
大学生电信网络安全状况调查分析及防控措施研究——以15所高校大学生为例
姜伟军;李蔚然;采用实证性调查研究方法,对15所高校2 264名大学生的电信网络安全状况进行问卷调查,分析了当代大学生遭遇电信网络诈骗的状况及其原因。调查结果表明:大多数大学生都遭遇过电信网络诈骗,女性大学生的受骗率高于男性大学生,电信网络诈骗在形式上渐趋多样化,大学生的电信网络安全意识不足,在受骗后主动维权的意识较差;大学生自身的价值观偏差与社会阅历浅、高校电信网络安全教育缺失、有关部门监管保障乏力是大学生遭受电信网络诈骗的主要原因。针对以上问题,有针对性地提出大学生电信网络安全教育引导和诈骗防范的对策与措施,即通过开设电信网络安全通识课程、创新电信网络安全教育形式、拓展电信网络安全教育载体、构建多方联动协作机制、加强相关法律法规制度建设等对策与措施,做好大学生的安全教育引导与诈骗防范工作,以助力大学生成长成才。
