科技冬奥进行时

    燃气管网，大多数时候都没什么存在感。一旦它引起人们注意，通常意味着大祸将至。如果燃气泄漏，一根烟头，一辆汽车经过时轮胎擦出的火花，都可能导致火灾甚至是爆炸事故。

    “尤其是在冬奥会期间，受赛事影响人车流量变化剧烈，对管网的安全性提出了更高要求。” 北京理工大学机电学院爆炸科学与技术国家重点实验室教授袁梦琦正带领着她的团队，盯紧这常被人忽略的城市管网，为每一处可能的危险点，给出预警。

    从2018年起，袁梦琦团队牵头开展了国家重点研发计划项目“冬奥会公共安全综合风险评估技术”课题“生命线系统运行设施风险识别与评估技术”的相关研究工作，重点负责燃气管网安全运行风险识别与评估以及城市生命线综合风险分析与动态评估。他们对场馆周边地理环境、人流车流、建筑环境、管网压力材质等开展调查研究，结合大数据分析，辨识可能影响冬奥会正常运行的危险点并进行风险评估，给出相应管控建议，保障冬奥会顺利进行。

    如果燃气泄漏，会给城市和奥运场馆造成什么危害？

    团队以原有城市燃气管线风险评估的研究为基础，综合分析了510余起城市燃气泄漏爆炸案例，研究燃气事故与大型赛事之间的耦合效应，建立了一套具备“感-传-知-用”四大功能的“城市生命线安全监测系统”。这套系统梳理了燃气管网失效可能的相关影响因素，如腐蚀、人为破坏、自然灾害等，用模型分析计算出燃气扩散方式、受影响区域及可能演变成的灾害类型，并进一步从政治、舆论、赛事影响、经济损失、环境影响乃至人员伤亡等方面进行分析评估，用可视化的“燃气城市生命线安全监测系统”提供紧急疏散、救援维修等应急指挥调度建议，为决策部门提供技术支撑和快速研判依据。也就是说，一旦发生意外情况，这套系统可以全方位地给出响应方案。

    全方位，也意味着需要多学科交叉。袁梦琦的这支团队由4名老师和40余名学生组成。他们不仅要熟悉了解城市生命线建设情况，还要对燃气泄漏后可能引发的火灾或爆炸对周边人员生命安全、建筑物损伤等情况进行定性定量分析。同时，他们还要具有一定的应急管理、城市规划等学科的基础知识，以便在灾害发生时能提出切实可行的处置建议。

    管网失效可能引发极端事件——爆炸。依托爆炸科学与技术国家重点实验室自身专业优势，团队搭建了全尺寸实验平台。在这个实验平台上，他们分析冲击波、高温气流在管道内部的传导过程，模拟暗渠、窨井等典型场景下的爆炸毁伤效应，验证不同场景下燃气泄漏爆炸对城市建设的影响。爆炸不仅会毁伤城市，更会给人带来伤害。因此，生命科学知识也必不可少。团队采集人体的皮肤、肌肉、骨骼、脏器等数据，建立高精度的数值仿真模型，定量研判不同事故类型对附近人员的伤害情况。

    当然，城市的生命线，不仅包括燃气管线。城市地下埋藏着的电力、通信、供热、排水等管网，都与老百姓生活息息相关。这些管网沉默无言，却又牵一发而动全身。

    项目组的研究表明，各类型管网受到的风险影响因素种类多达40余种。各类管网之间虽不直接联通，但由于距离相近或处在同一管井内，某一管网发生事故时也极易影响到其他管网，从而产生连锁反应。

    袁梦琦团队承担了冬奥会“生命线耦合动态的风险评估”的技术研究任务。他们需要考虑系统受到外界干扰时产生风险的可能性及阈值、各管网间功能供给关系等复杂问题。“最难的就是要考虑各管网之间的复杂联结造成的影响。例如城市电力受到损害时，燃气管网的变压系统就会受到影响，城市排水系统、交通系统都会受到相应影响。找到关联关系之后才可以进行数值建模、实验验证，给出科学可靠的定量分析。”袁梦琦说。一切都环环相扣。团队综合考虑多种因素设计了近200个风险指标，建立了复杂系统模型，形成了一套针对冬奥会期间的生命线系统耦合风险评估体系。

    32岁的袁梦琦一直从事爆炸安全防护方面的研究，如今已经是该领域最年轻的国家自然科学基金委优秀青年基金获得者。她表示，团队会一直为冬奥赛事提供技术保障，为办成一届平安的冬奥会贡献力量。