在广袤的960万平方公里的土地上,无数座城市拔地而起,共同构成我们生活的国度。土地上的城市在孕育生机与美好的同时也面临着外来风险的侵袭。随着城市化进程的加快,城市面临的不确定因素和未知风险不断增加。以“耐灾”替代“抗灾”逐渐转换成为的韧性城市治理思路,适应了全面提升城市的弹性和安全性,以及可持续发展的时代要求。
韧性城市是指城市或城市系统能够化解和抵御外界的冲击,保持其主要特征和功能不受明显影响的能力。也就是说,当各类灾害(比如地震、飓风、暴雨洪涝、暴雪、疫情等等)发生的时候,韧性城市能承受冲击,快速应对、恢复,保持城市功能正常运行,并通过适应来更好地应对未来的灾害风险。目前,这一概念已经得到国际社会的普遍认可,也代表了未来城市的发展方向。
2017年6月,中国地震局提出实施《国家地震创新工程》,包含四大计划,“韧性城乡”位列其一,这也是我国提出的第一个国家层面上的韧性城市建设。此后几年,韧性城市陆续被写入国家十四五规划和2035年远景目标纲要,韧性城市建设正式上升为国家战略。全国以北上广为代表的多个城市已将韧性城市建设提上日程,韧性城市建设成为被国家、专业部门认可的城市抵御地震等自然灾害的重要防御手段之一。在此背景下,一批科研院所、科技企业纷纷响应,为提升城市韧性而奋斗,并逐渐孵化出相应的科技创新成果。哈尔滨工业大学和北京科技有限公司(以下简称)便是其中代表。
为响应党和国家的号召,建设韧性城市,降低城市灾害脆弱性,哈尔滨工业大学联合中国地震局工程力学研究所、同济大学、清华大学、北京科技大学等在内的国内近20所科研院所,共同编制了《城市工程系统抗震韧性评价导则》(以下简称《导则》),并于2022年10月1日起颁布实施。作为国内在韧性城市领域的首部行业标准,《导则》集中了我国韧性城市研究和实践的主要力量,总结了国内外的震害经验,采纳了城市抗震韧性研究的最新成果,并与国家现行相关标准相衔接,规定了城市建筑群及主要基础设施系统的抗震韧性评价方法,适用于城市既有和新建工程系统的韧性评价工作,对韧性城市的建设及经济社会的可持续发展具有重要的理论意义和工程应用价值。
行业标准颁布之后,如何与先进技术的结合与应用是推动韧性城市建设迈出更大步伐,保证城市安全运行的关键所在。对此,哈尔滨工业大学在经过多方对比和精心筛选后选择与拥有自主技术的云庐科技进行合作。云庐科技以自有的仿真分析技术为底层,以“CAE+AI”的手段构建城市模型,立体化的打通了泛智能化物联网感知层、自适应自学习自校正的数据驱动机理模型层及应用服务层,可基于历史数据及实时感知数据,实现体对现实世界物理对象的描述、诊断、预测和决策,为建设韧性城市提供技术支撑。借助在CAE仿真和数字孪生方面的领先优势,云庐科技正联合哈尔滨工业大学开发“城市灾情数字孪生系统平台”和“城市抗震韧性评估软件”。
“城市灾情数字孪生系统平台” 通过建立城市灾情数字孪生模型,实现随时间变化的灾害情景、破坏状态、恢复过程。平台能够在发生灾害后30分钟内给出城市灾情预测;在获得灾情监测信息后,24 小时内给出修正的灾情预测。平台可以有效提高城市整体的防灾减灾应急指挥能力,提升城市应对灾害的紧急处置能力,为城市应急、防灾救灾、恢复重建工作提供基础数据,为科学决策提供依据,最大限度保障人民生命财产安全。
“城市抗震韧性评估软件”能够实现对城市各个工程系统(如建筑、交通、燃气、供水、排水、供电、通信、医疗等)及多系统耦合抗震韧性的震后评估以及预测性评估,可辅助建立完善的预警与应急响应机制,针对薄弱环节提出增强提升城市韧性的策略,科学制订解决方案;优化资源配置及调度方案,提升灾害救援能力,提高城市灾难抵御能力。采取韧性提升措施后,可再次应用软件对城市抗震韧性能力进行评估,直到达到城市目标韧性水平。该软件开发完成后将成为国际上第一款可定性定量评价城市在抗震方面韧性能力的系统软件,为城市管理层做分析和决策提供技术支撑。
韧性城市的建设能够增强城市综合抗震防灾能力,减轻地震灾害可能造成的损害。其不仅对我国实现经济长期稳定发展具有重要意义,更是保障人民群众生命财产安全的重要手段。在韧性城市建设的过程中依据数据驱动和决策模型,基于实时多方位监测和科学量化评估,能够实现从灾前规划建设、灾中应急响应到灾后重建恢复的闭环管理,让城市的防灾管理更智能、响应决策更科学。对此,云庐科技将充分发挥自身技术优势,联合行业领先的哈尔滨工业大学技术团队,为韧性城市建设贡献科技力量,搭建出更为系统和全面的分析框架,实现从单一工程系统研究到城市综合系统韧性评估、从单灾种模拟到多灾种耦合综合分析、从静态预防到全周期建设的韧性城市解决方案,构筑安全堡垒,共建美好家园。