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北京工业大学抗震减灾研究所城市进程中的安全与减灾中国建筑科学研究院北京工业大学抗震减灾研究所周锡元Email:zhouxy@bjut.edu.cn二00四年十二月北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所城市化的需求（1）城市群的基础设施合理布局（2）老旧基础设施的寿命鉴定和更新模式（5）城市灾害（包括人为和自然灾害）的成灾机理（6）城市抗御灾害的薄弱区域，脆弱结构研究，社会安全体系建设研究（7）基础设施的灾害破坏机理、功能分析和关键技术（8）城市灾害救援和居民安置等对策措施（9）城市群的交通、通信、水利等中枢关键设施的防灾与抢修恢复技术研究（10）考虑环保和生态平衡的城市建设与结构（11）各职能部门的管理系统和综合管理系统（12）灾害和突发事件的预测、预估和后果评估系统（13）紧急预案和相关应急反应管理系统（14）文物古迹的保存与灾害预防（如抗震等）北京工业大学抗震减灾研究所重大工程的需求和事例超大工程的地震安全性能评估超大工程的复杂性和特殊性（长周期、多点输入等）复杂系统的综合防灾计划•三峡水库•大亚湾核电站•京沪高速铁路•西气东输•南水北调•奥运和世博重点工程北京工业大学抗震减灾研究所城市化快速发展－未来二十年我国城市化、新型工业化及全球化进程将进一步加快。经济快速发展－对防灾减灾的投入增多高科技迅速发展－装备现代化、信息化、3S技术等；政府重视程度提高－十六大确定了全面建设小康社会宏伟目标，建设小康社会每前进一步都必然对安全与减灾提出更新、更高的要求。1、机遇与挑战1.1机遇：北京工业大学抗震减灾研究所1.2挑战：我国自然灾害频发城市化发展迅速－安全问题发生频度将大大增加；新灾种不断出现－爆炸、恐怖主义、传染病、网络与信息安全；灾害造成的损失更严重－生命线网络越来越复杂，大型关键设施增多，一旦发生灾害，将引起连锁反应，造成更大的损失。北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所☆发达国家普遍建立了安全与减灾科技体系美国：针对自然灾害、重大事故和突发事件，建立了先进的研究基地，以及相关科技计划的审查、立项、拨款和实施的完整体系。组织开展了安全理论、风险评估、预防、应急预案、紧急救援机制和特种装备研究。日本：建设了全国性地震、地电、地下流体等观测网，实施“国家地震预报推进计划”。普遍开展和广泛应用了安全评价和风险评估技术、建立了大量的基础数据库，成立了危险识别和风险评估技术中心。2.1国际安全与减灾科技现状北京工业大学抗震减灾研究所☆发达国家普遍建立了安全与减灾科技体系先进的传感技术、空间技术、信息技术已广泛应用于安全与减灾的关键目标和场所的在线监测；“911”后美国启动了“全球预警信息系统”（GEWIS）国家计划，建立了一套基于互联网络的安全防范系统；英国投资380多亿英镑，建立了伦敦地区的监控预警系统；发达国家实验室经费充足，具备良好的科技支撑环境。2.1国际安全与减灾科技现状北京工业大学抗震减灾研究所☆取得的成果：城市抗震防灾方面：发展了各种城市灾害评估方法，对建筑和生命线工程的震害预测进行了比较系统的研究。城市防火减灾方面：消防科学技术得到了迅速发展。城市防洪减灾方面：建立了常规防洪工程体系、非常防洪体系和防洪非工程体系以及水情、灾情、工情评价体系；进行了部分城市的城市综合减灾示范研究：唐山、鞍山、镇江、厦门；2.2目前我国城市综合防灾的现状北京工业大学抗震减灾研究所2.2目前我国城市综合防灾的现状☆存在的差距：目前国内主要城市的综合防灾规划缺少理论技术支持；城市综合防灾规划与城市总体发展规划结合不够密切；目前国内主要城市的防灾规划基本上是单一系统、单一灾种的规划，以整个城市或地区为系统，统筹兼顾城市安全与多灾种的综合防灾规划很少。可操作性较差，时效性不强；高新技术的应用与发达国家相比还有较大差距；对公共政策的研究未能引起充分重视。北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所环境和气象灾害：高温热岛效应、大雾、降雪、城市环境污染灾害技术和人为灾害：爆炸与化学事故、网络与信息犯罪、恐怖袭击外来生物入侵与新的传染病地震洪涝突发性灾害火灾飓风传统灾害灾害损失估计方法灾害信息与应急系统具有产业化前景的防灾减灾技术、产品和软件防灾标准、规范非传统灾害图1城市灾害分类与抗灾减灾的应对措施基本手段3.1新时期下灾害分类及研究思路北京工业大学抗震减灾研究所图2城市安全与防灾规划理论框架以城市系统为研究对象基于城市发展的灾害评估技术基于城市现状的灾害评估技术控制理论和控制技术规划编制技术提出对策和措施多灾种资源优化配置防灾资源的合理配置单灾种资源配备数字技术、3S技术安全防灾系统GIS技术以工程为研究对象城市灾害场分析理论安全与防灾的风险与投入分析现代多灾种传统单灾种系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、突变论、风险理论和博奕论的应用3.2城市安全与防灾规划理论框架北京工业大学抗震减灾研究所3.3城市综合防灾规划与城市总体规划的关系城市建设工程防灾控制性规划城市总体规划城市综合防灾规划城市规划的总体目标综合防灾规划的防灾目标远景发展规划城市详细规划中远期城市防灾规划实施策略和对策城市建设与发展依据、要求落实、修正统率、依据协调、服从图3城市综合防灾规划与城市总体规划的关系北京工业大学抗震减灾研究所3.4编制城市安全保障与综合防灾规划应的原则科学选择城市建设用地：做好城市用地评价；合理安排城市各项用地功能布局；有便捷通畅的道路系统；综合开发利用城市地下空间；多灾种规划相互协调；处理好与城市总体规划的关系。北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所4.1采用系统论确定城市防灾投入图3安全防灾系统的文氏图灾害控制系统安全分析系统安全评价System灾害控制概率论、数理统计方法、控制论和决策论的应用城市系统易损性模型识别灾害源分析灾害的诱因和条件预测可能出现的灾害和后果研究系统可靠性提出防灾措施和应急方案效益评价系统安全评价图4城市安全防灾系统分析和评价流程图北京工业大学抗震减灾研究所4.2城市灾害场和灾害控制研究城市系统灾害场灾害点城市灾害场空间分布研究城市灾害场控制理论研究内容充分利用现代控制技术建立适宜城市灾害特点的控制手段和策略采用随机理论建立各灾害点间的表述空间相关性的模型研究对象的拓展技术要点单项工程现在过去北京工业大学抗震减灾研究所4.3城市防灾资源优化配置单灾种资源需求模型多灾种间公共资源共享模型模型耗散结构理论人工神经网络分析发生灾害方法非稳定的城市系统稳定的城市系统突变外部输入物质、能量、信息社会控制系统对资源进行优化配置城市总体资源优化配置模型北京工业大学抗震减灾研究所4.4基于城市发展的安全减灾规划理论研究研究承灾体随时间的推移抗灾能力的变化及其对城市总体抗灾环境的影响进行分析对城市未来发展的灾害空间进行易损性评价主要研究方向模糊类比法灰色系统理论方法基于城市发展的安全减灾规划的针对城市的未来建设与发展作出整体预测，并对其进行易损性分析和评价满足城市总体发展要求的城市安全减灾规划技术研究北京工业大学抗震减灾研究所4.5采用高新技术，建立城市安全减灾的数字系统GPSGIS采用的技术灾害的预测、预警和应急处置技术平台灾害源鉴别、监测和监控体系主要研究方向安全减灾数字系统RS计算机网络技术虚拟现实技术灾害发生与传播的全过程模拟建立用于支持管理决策的安全防灾数据库北京工业大学抗震减灾研究所4.6发展灾害保险事业HazardModuleExposureModuleVulnerabilityModuleFinancialModule北京工业大学抗震减灾研究所DistributionofNorthridgeRecoveryandReconstructionFundsbyMajorUse1Government/Transportation$7,157OtherInsurance$1,042Commercial$4,854Residential$12,651FundsinMillions(Total=$25.7Billion)1.Comartin,1997,basedonCaliforniaDepartmentofInsurance,U.S.OfficeofManagementandBudget,Governor’sOfficeofEmergencyServices北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所5、高技术应用与减灾产业的发展GIS技术（图4、图5、图6）GPS技术（图7）RS技术（图8）雷达影像技术（图9）监测技术（图10）网络通信技术；报警信息传递、控制和有效利用；危险源识别技术；快速救援、恢复技术；北京工业大学抗震减灾研究所基于GIS的综合防灾规划管理系统ARCGIS系统核心平台输出管理数据更新管理空间数据管理维护显示模版管理规划信息管理维护用户界面管理子系统数字防灾技术辅助分析与评价系统管理与更新辅助管理与应用图4城市综合防灾规划管理系统空间结构示例北京工业大学抗震减灾研究所图5GIS应用－泉州市抗震防灾规划辅助决策系统北京工业大学抗震减灾研究所系统所含子系统平铺当前项目图层当前子系统项目树辅助分析与决策功能菜单图6GIS应用－泉州市抗震防灾规划辅助决策系统北京工业大学抗震减灾研究所GPS基准网GPS区域网中国GPS区域网图7GPS区域网北京工业大学抗震减灾研究所图8RS技术－台湾集集地震前后某高速公路立交桥的变化检测北京工业大学抗震减灾研究所图9雷达影像技术北京工业大学抗震减灾研究所NEESResourcesLaboratoryEquipmentRemoteUsers:(K-12FacultyandStudents)InstrumentedStructuresandSitesLeadingEdgeComputationCuratedDataRepositoryLaboratoryEquipmentGlobalConnections(Faculty,Students,Practitioners)SimulationToolsRepositorySource:BillSpencer北京工业大学抗震减灾研究所提纲：1机遇与挑战2现状与差距3安全与减灾的研究思路与理论框架4安全与减灾规划理论若干发展方向5高技术应用与减灾产业的发展6灾害管理与快速响应体系北京工业大学抗震减灾研究所6、灾害管理与快速响应体系☆制定我国城市防灾减灾规划和应对突发事件的安全保障体系，主要应从法制原则，人本原则和自治原则三个方面出发，建立适合我国情况的城市的安全保障与重大灾害应急响应管理体制，计算机信息管理体系和决策辅助系统。基本原则北京工业大学抗震减灾研究所立法的六个作用：强制作用、告示作用、指引作用、评价作用、预测作用、教育作用两个价值取向：可持续法制价值取向、效率价值取向6.1统一立法尽管我国已有单一灾种的应急处置办法，但是缺乏统一的灾害预防、预警和应急保障