《人防工程防护效能评估技术与工程应用》

1.主要技术内容:人防工程是应对自然灾变、抵御战争威胁的重要屏障,是现代城市整体抗毁能力的关键底牌,人防工程建设是军民融合、利国利民的社会公益事业。近5年中国人防工程新增面积3.5亿平方米,亟需评估防护能力能否满足防空防灾要求;建于上世纪六七十年代的大量早期人防工程,部分已成为城市安全隐患,亟需科学评估和分类治理。该项目为自选课题,属于防灾减灾工程及防护工程技术领域,攻克了制约人防工程防护效能评估准确性、时效性、便捷性的系列难题,在评估理论、技术和手段方面取得了重大突破。

(1)创造性地提出了基于实测数据的工程抗力计算方法和整体防护效能自适应量化评估算法。

基于大量原型和模型试验,获取了坑道口部、坑道内部爆炸冲击波的规律特点和破坏效应,建立了人防工程荷载的快速工程算法模型,结合内力计算、现场测算,提出了基于实测数据的工程抗力计算方法。基于系统动力学理论,提出了整体防护效能自适应量化评估算法,实现了对人防工程设备、构件、功能模块防护效能的一体化评估计算,突破了制约防护效能量化评估的关键技术瓶颈。

(2)创新提出了人防工程防护效能评估分级方法,研制了人防工程抗爆加固的结构和装置。

针对早期人防工程分类治理的现实需求,将工程分为继续使用、加固改造、降级使用、报废处理四个等级,明确了各个等级的判断方法和条件。针对加固改造需求,基于效能评估,创新研制了弱化孔锚固结构,其抗爆能力是传统锚固结构的2.5倍;研制了人防工程爆炸冲击波消波装置,可使爆炸冲击波超压峰值消减60%以上,有效提高了工程的整体抗爆能力。

(3)基于大量工程质量监督实践和工程检测数据,系统构建了各类人防工程防护效能评估指标体系。

项目综合考虑工程类型、级别、地区和年代差异,广泛研究了中国多个地区人防工程防护效能的共性问题,基于工程检测大数据,通过深入挖掘、聚类分析,从参数、构件、功能模块、子系统4个层次,构建了人防指挥工程、人员掩蔽工程、医疗救护工程等各类工程的防护效能评估指标体系,实现了对人防工程防护效能的规范化、精准化建模。

(4)首次研发了人防工程防护效能评估系统,实现了人防工程防护效能的科学高效评估。

系统功能强大、使用便捷,能够在工程现场实现快速信息采集、科学评估计算,准确指出工程存在的问题,给出科学合理的建议。与传统评估方式相比,在提升评估结果科学性的基础上,评估时间由原来的小时级缩短为秒级。

2.授权专利情况:成果授权实用新型专利2项,授权软件著作权6项,申报国家发明专利4项(实审,待授权),在EI刊源、核心期刊等发表学术论文18篇。

3.技术经济指标:成果可评估工程类型包括:人防指挥工程、人员掩蔽工程、医疗救护工程、专业队工程、配套工程及早期人防工程;整体防护效能评估计算时间小于2秒。

4.整体评价情况:由中国工程院院士冯煜芳等专家组成的综合评价委员会一致认为:项目建立了中国人防工程防护效能定量分级评估方法体系,技术复杂、难度大,实用性、创新性强,总体技术居于国内领先水平。

5.应用推广及效益情况:成果已在河南、北京、甘肃、福建等多个省市得到应用,对大量新建、已建和早期人防工程的防护效能进行了评估。成果能够高效识别和消除城市防空、防灾安全隐患,对保障社会安全、提升国防能力具有重要意义;成果为早期人防工程的加固改造、降级使用、报废处理等提供了直接依据和关键技术支撑,提升了土地资源利用效率,促进了中国城市高水平建设发展,产生了巨大的社会和战备效益。

成果说明

项目研究成果已在河南、北京、甘肃、福建等多个地方的人防管理部门得到应用,基于项目成果对大量新建、已建和早期人防工程开展了防护效能评估。 甘肃省白银市的早期人防工程修建于20世纪70年前后,经过数十年的运行,部分工程出现渗漏、结构变形、拱顶开裂等安全隐患,并且对地面建筑、交通设施及人员安全构成了潜在威胁。应用项目成果对甘肃省白银市的32个早期人防工程防护效能开展了综合评估。对于每个工程给出了防护效能评估结论,对于需要加固改造的工程给出了相应加固措施和方案,对于报废处理的工程给出了安全、可靠的处置措施。

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