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《安全与环境工程》编辑部
2025年11月27日
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。
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。
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。
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。
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。
滑坡易发性评价是地质灾害风险评估的关键环节,结果准确性直接关系区域防灾减灾成效,而非滑坡样本选择是影响评价精度的核心因素。为量化粤北地区非滑坡样本选择策略效果,收集当地历史滑坡目录数据,选取12个滑坡致灾因子,采用低坡度区采样法、信息量法、物理模型法及缓冲区法4种非滑坡样本选择策略,结合轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)、支持向量机(support vector machine, SVM)、逻辑回归(logistic regression,LR)3种机器学习模型开展了耦合对比分析,筛选出适合粤北地区的滑坡易发性评价方案。结果表明:①非滑坡样本选择策略是影响模型性能的关键因素,信息量法凭借其基于历史统计规律的科学性,能最有效地构建高质量非滑坡样本;②LightGBM模型展现出最优的预测能力,是研究中最为优选的滑坡易发性预测模型;③特征重要性分析揭示,降水和土壤类型是粤北地区滑坡主控因素;④基于最优组合(信息量法-LightGBM)的滑坡易发性评价结果显示,滑坡高易发性区域集中在梅州市全域、韶关市北部与清远市西部。研究通过多模型验证完成了非滑坡样本选择策略分析与滑坡易发性评价,可为当地防灾减灾提供技术支持。
为研究突发事件下室内滑雪场人员疏散效率影响因素并提供人员疏散基础数据,设计并开展了突发事件下室内滑雪场人员疏散实验,分析了不同滑雪道等级和滑雪板类型等因素对人员疏散效率的影响,获取了疏散人员的运动速度等特征参数。结果表明:在室内滑雪场进行人员疏散时,多数人员选择滑下雪道后脱下雪板步行疏散,且人员经初中级滑雪道使用双板滑行疏散时速度最快,而在平面雪地疏散时,滑雪板类型以及人员脱雪板的熟练程度均影响疏散效率,其中脱雪板步行疏散优于穿戴雪板滑行疏散;进一步分析穿鞋类型对步行疏散的影响,发现穿着单板雪鞋与常见平地鞋在雪地平面步行疏散时运动速度相近,而穿着双板雪鞋对步行疏散影响较大。因此,室内滑雪场一旦发生紧急情况,疏散人员脱掉滑雪板后步行疏散到安全出口是最优的疏散方式。
利用关退矿山地下空间进行压缩空气储能将使得地下岩硐面临拉裂失稳的风险,在岩硐里设置合理的复合衬砌是解决这一风险的有效手段。本文基于我国山东某煤矿工程地质特性,开展了利用软岩煤矿地下空间进行压缩空气储能的数值模拟分析。研究获得了高内压复合衬砌岩硐的力学响应特征,结果表明钢衬-钢筋-衬砌-锚杆支护体系对于高压储气库有重要作用。另外,对比探讨了不同断面形式(圆形或马蹄形)下储能复合衬砌岩硐关键支护结构的力学响应,并揭示了高压储气库遇断层会使储气库关键支护结构将产生较大拉应力。此外,研究分析了大直径竖井软岩高压地下储气库的可行性,研究表明钢衬及衬砌靠近地表部分将承受较大的拉应力。该项研究探索软岩岩硐复合衬砌条件下压缩空气储能系统力学响应特征,为大规模岩硐高压地下空间储能的设计理论和控制技术提供支撑,对统筹利用退出煤矿丰富地下空间资源具有重要意义。
降雨及地下水位上升所引起的滑带土含水率变化是造成其抗剪强度降低与滑坡稳定性下降的重要因素。为研究滑带土在不同含水状态的强度特性,采集三峡库区藕塘滑坡的滑带土作为研究对象,分别使用压力板仪法、盐溶液湿度控制法和双分量空气湿度控制法制备低吸力段、中吸力段与高吸力段的滑带土样品。通过自主研制的非饱和土抗拉、抗剪多功能试验装置测试了不同基质吸力状态滑带土样品的抗拉与抗剪强度,结果表明低吸力段滑带土在拉伸和剪切过程中表现出黏性,而中高吸力段土样拉伸和剪切破坏表现为脆性。土样的单轴抗拉强度与抗剪强度变化趋势与基质吸力变化趋势类似,均随着含水率降低呈非线性单调增大,其中抗拉强度和抗剪强度在221.6 MPa基质吸力状态下分别可达279.8和204.9 kPa。而当土体完全饱和时,土样的抗拉强度与抗剪强度仍分别有46.0和32.3 kPa。滑带土抗拉与抗剪强度的相关性可通过基于吸应力理论的扩展摩尔-库伦强度准则准确描述。基于单轴抗拉强度与吸应力理论计算所得的抗剪强度预测值与通过剪切试验获取的抗剪强度测试值基本吻合,通过该方法测试和计算非饱和滑带土在不同含水率状态抗剪强度可大幅降低时间和试验成本。
尾砂堆植被自然恢复影响因子对生态修复工程中恢复能力的重建至关重要。以京津冀水源涵养区山西省灵丘县已关闭近15年的五台群铁矿为研究区,通过系统调查并采集尾砂堆植被自然恢复状况及相关影响参数,对43个尾砂堆的地形条件、区位条件、基质物理性质和化学性质4类共25个生境因子进行了统计分析,并结合现场监测揭示了植被恢复与生境因子的作用机制。结果表明:区位条件是归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)空间分异的主导因素,其解释方差贡献率达67.9%,地形条件和基质物理性质次之,基质化学性质相关性虽显著但未通过统计学检验;影响尾砂堆植被自然恢复的9个重要生境因子的贡献度排序为:年最大风向夹角>太阳辐射强度>坡向>天然含水率>速效磷>紧实度>平面曲率>距矿区边界距离>不均匀系数,这些因子对植被恢复的影响可归纳为5项作用机制,包括影响光照条件、基质物理结构、基质养分条件、基质水分条件和植物入侵,这些机制共同决定了植被恢复的潜力和过程;五台群铁矿尾砂堆植被自然恢复因微生境差异,而呈现出正向和负向2种相反的演进模式,故生态修复工程应注重对其限制因子的调节。研究结果可为尾砂堆的生态修复提供理论依据与技术支持,有助于优化修复策略和实现矿区生态系统恢复目标。
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
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。
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。
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。
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。