自然灾害危险性分析范文
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篇1
摘 要:在统计广西2015年暴雨洪涝灾情数据的基础上,从时间和空间角度对暴雨洪涝灾害的特征进行分析,并对其暴雨洪涝灾害的危险性进行评价。结果表明:2015年广西暴雨洪涝灾害月际分布不均,主要集中在5月、6月和9月;中东部地区的暴雨洪涝灾害危险高,而西南地区的暴雨洪涝灾害危险性低,其中南宁市的暴雨洪涝灾害危险性最大,防城港市和崇左市的危险性最小。
关键词:暴雨洪涝灾害;承灾体;危险性评价;时空格局
中图分类号 P531 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)06-0021-04
Spatial-temporal Distribution and Risk Assessment of Flood Disaster in Guangxi in 2015
Liao Chungui et al.
(Key Laboratory of Environment Change and Resources Use in Beibu Gulf (Guangxi Teachers Education University),Ministry of Education,Nanning 530001,China;Guangxi Key Laboratory of Earth Surface Processes and Intelligent Simulation(Guangxi Teachers Education University),Nanning 530001,China;Guangxi Teachers Education University,Nanning 530001,China)
Abstract:Records for rainstorm-floods in Guangxi in 2015 were analyzed for disaster temporal-spatial distribution and risk assessment of flood disaster. The results show that :disasters on international distribution,the summer is most concentrated;the risk assessment of flood disaster is the most in Nanning ,and the lowest in Chongzuo or Fangchenggang .
Key words:Flood disaster;Index CH;Risk assessment;Spatial and temporal characteristics
暴雨洪吃趾κ怯沙て诒昊蚪邓而造成大量积水和径流淹没低洼地区造成的人口、经济财产损失的自然灾害[1],在全球气候变暖环境下,我国自然灾害发生的频率和强度及影响范围不断上升[2]。我国的暴雨洪涝灾害大部分是由暴雨引发的,其发生频率高、影响范围大、造成经济损失高[3]。自然气象灾害引起的农作物受灾面积也出现不断增加的趋势[4]。我国每年因暴雨洪涝灾害造成的经济损失也在100亿元以上[5]。2015年中国有20多个地区发生暴雨洪涝灾害,受灾人口约有2 000万人;造成的紧急转移安置人口约有100万人和4.4万间房屋倒塌。暴雨洪涝灾害给我国的社会经济发展、人民生命健康带来严重的威胁。而处在我国南部沿海地区的广西降水丰富、暴雨量大,每年暴雨引发的泥石流等灾害也给人民生命财产造成巨大威胁。据统计,2015年广西洪涝灾害,造成约有300万人受灾,而因灾死亡有28人,有16.7万hm2农作物受灾,其中成灾有8.7万hm2;有7 000多间房屋倒塌,造成直接经济损失高达2.2亿元。因此需要对广西洪涝灾害的时空特征及危险性进行研究,切实为广西减灾防灾工作提供科学的参考依据。
目前,国内外对洪涝灾害时空格局特征和洪涝灾害的危险性开展了大量的研究。如陈香等人根据福建省气象灾害年鉴提供的数据资料,对福建省的暴雨洪涝灾害时空格局进行研究分析,提出了具有针对福建沿海地区的防灾减灾对策[6-7];杨佩国等人利用EM-DAT中的灾害记录数据资料,对亚太地区近20a洪涝灾害的时空特分析[8];廖永丰等人对我国21世纪初发生的的自然灾情,进行空间分析[9],景垠娜等人利用GIS对上海浦东新区暴雨内涝灾害的危险性分析[1];李香等人利用GIS技术对海南岛暴雨灾害的危险性进行评价[10];马国斌等人对中国短时洪涝灾害的危险性进行评估研究[11];樊高峰等人用GIS对浙江省暴雨灾害的危险性进行评价[12];张振国等人运用情景模拟对城市社区暴雨内涝灾害的危险性进行分析[13];范擎宇等人对松花江流域暴雨灾害的危险性进行评估[14]。还有学者对广西暴雨洪涝的时空分布特征及成因、风险评估与区划、防御对策等进行相关研究[15-21]。广西地貌类型复杂多样,地势西北高东南低,区内有红水河、南流江、西江等流域,河网密度大,受东南季风的影响,每年暴雨出现的次数较多,而且降水历时较短暴雨量大,区内的河流水位变幅大,喀斯特地区范围广排水不畅,遇到暴雨容易引发洪涝灾害。基于上述研究,本文采用灾情数据的数理统计方法,搜集了2015年广西壮族自治区暴雨洪涝灾害的灾情数据资料,从时间和空间角度对暴雨洪涝灾害的特征进行分析,并对其暴雨洪涝灾害的危险性进行评价,为广西防灾减灾的规划工作提供科学依据。
1 数据与方法
1.1 数据 根据暴雨洪涝灾害的时空特征与危险性评价的基本要素分析,文中所用统计数据来自2015年广西统计年鉴,包括各县的行政面积、人口、GDP及耕地面积。应用广西地情网、广西气象局网站的暴雨洪涝灾害统计资料,以及广西民政厅的《灾情快报》中各县的受灾人口、直接经济损失和农作物受灾面积等资料。
1.2 暴雨洪涝灾害的危险度指标及评价方法
1.2.1 暴雨洪涝灾害的危险度指标 暴雨洪涝致灾和成灾的程度由多种因素决定,暴雨洪涝灾害时空方面出现差异。暴雨洪涝灾害的形成与发展与暴雨灾害天气和影响区域的自然社会、经济状况等有关联,在暴雨洪涝灾害危险性评价指标的选取上,包括灾次ZC和承灾指数CH。
[灾次ZC=Ni(i=1,2,3…14)] (1)
当有暴雨洪涝灾害发生时,Ni=1;没有暴雨洪涝灾害时,Ni=0。
[CH=a+b+c3] (2)
式中的a、b、c分别代表人口密度等级数、耕地面积等级数和地均GDP等级数,a、b、c的取值范围在1~6,灾次ZC和承灾指数CH指标的分级标准见表1。
1.2.2 暴雨洪涝灾害的危险度评价方法 根据王静爱等人的研究[22],以ZC和CH的等级数构建广西暴雨洪涝灾害危险度指数W,
[W=ZC等级数+CH等级数2] (3)
式中的ZC和CH分别代表暴雨洪涝灾害的灾次和承灾指数。最后以地级市为单位制图单元编制出暴雨洪涝灾害危险度评价图。
2 暴雨洪涝灾害时空特征
2.1 时间分布特征 广西南临北部湾,常受到台风等天气系统的影响,容易形成致洪暴雨。2015年5―11月,广西共发生14场暴雨洪涝灾害,涉及14个地级市,80多个县,受灾人口达300多万;其中较大范围的有11场。暴雨洪涝灾害从4月下旬_始出现,主要集中在5月、6月和9月。由图1可知,2015年广西暴雨洪涝灾害事件中,5月18日这次暴雨洪涝灾害,造成的直接经济损失最高达9 500万元;受灾人口最多的是发生在7月31日这次暴雨洪涝灾害,其受灾人口高达101.87万人;6月15日这次暴雨洪涝灾害造成的农作物受灾面积最大高达4.9万hm2,占全年农作物受灾面积的29.4%。广西暴雨洪涝灾害年内分布不均,夏季最为集中。
农作物受灾面积和直接经济损失对比
2.2 空间分布特征 强降水是引发暴雨洪涝灾害的主要原因之一,广西降水的空间分布受到不同的地形地貌等条件的影响。从地势上看广西西北高东南低,受到地形的影响,全区降水分布差异明显,西北喀斯特石灰岩地区排水不畅,暴雨洪涝灾害频繁发生。利用广西气象局网站2015年各类暴雨洪涝灾害统计资料,以及广西壮族自治区民政厅的《灾情快报》中各县的受灾次数、受灾人口、直接经济损失和农作物受灾面积的数据资料,分析暴雨洪涝灾害灾次的空间分布。由图2可知广西各地级市发生暴雨洪涝灾害的灾次在空间分布上差异较大,河池、南宁以及百色的灾次位居前三,发生的暴雨洪涝灾次分别为16次、12次和12次;崇左的暴雨洪涝灾次最少,仅有1次。在空间分布上总体表现由东北部地区向西南部地区减小,其中发生灾害的次数中桂东>桂北>桂中>桂南>桂西。桂东地区在2015年共发生28次,发生的暴雨洪涝灾害最多,占总数的27.2%;桂西地区发生的暴雨洪涝灾害次数最少,仅有13次。
1
3 暴雨洪涝灾害的危险性评价
3.1 暴雨洪涝灾害承灾体特征 暴雨洪涝灾害承灾体指数CH表示暴雨洪涝灾害发生地区的承灾体强度,是地区单元人口密度、耕地面积和地均GDP的综合指标。地区承灾体指数值越高,表明地区承灾体潜在的危险性越大。2015年广西14个地级市的平均承灾体指数为3.24,属于第3等级,表明全区承灾体潜在的危险性在中度水平。由图3可知,暴雨洪涝灾害的承灾体在空间分布上总体表现由中南部地区向西北部地区减小的特点。南宁、玉林、北海的承灾体指数位居前三位分别为4.7、4.7和4.3,承灾体指数3~3.5的城市有钦州、柳州、桂林、来宾、崇左,梧州和百色的承灾体指数2.5~3。承灾体指数低于2.5的有河池、防城港、贺州。
3.2 暴雨洪涝灾害的危险度 暴雨洪涝灾害的危险度是灾次与承灾体综合评价的结果。由图4可知,2015年广西14个地级市的平均危险度指数为3.03。广西暴雨洪涝灾害的危险度指数桂东>桂中>桂北>桂南>桂西。暴雨洪涝灾害的危险度在空间分布上总体表现由桂东桂中地区向桂西南地区减小的趋势。由图4可知,南宁、玉林的危险度指数都超过5,南宁市的危险度指数甚至高达5.5万人;梧州市、北海市、河池市、百色市的危险度指数也在3.5以上,防城港市、崇左市的危险度指数最低在2以下。由此可知,南宁的暴雨洪涝灾害危险性最大,防城港市和崇左市的危险性最小,广西中东部地区暴雨洪涝灾害危险高,而西南地区的暴雨洪涝灾害危险性较低。
4 结论与讨论
采用2015年广西地情网、广西气象局网站的各类暴雨洪涝灾害统计资料,以及广西统计年鉴等资料对广西暴雨洪涝灾害的时空格局和危险性进行研究,主要结论如下:
(1)利用2015年的灾情数据,重建了广西暴雨洪涝的时空特征,客观地反映2015年广西暴雨洪涝灾害的分布规律,暴雨洪涝灾害月际分配不均,夏季最为集中,暴雨洪涝主要发生在5月―11月。暴雨洪涝灾害的灾次数空间差异大,总体表现由东北部地区向西南部地区减小,其中河池市的灾次最高。
(2)暴雨洪涝灾害承灾体在空间分布上表现为中南部地区向西北部地区减小。南宁的暴雨洪涝灾害危险性最大,防城港市和崇左市的危险性最小,广西中东部地区暴雨洪涝灾害危险性高,而西南地区的暴雨洪涝灾害危险性低。
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篇2
【关键词】GIS 地震次生火灾;危险性;分析系统
GIS,即地理信息系统,它是一门介于空间科学、信息科学与地球科学之间的新技术学科和交叉学科。它把地学中的空间数据处理同计算机技术结合起来,通过系统地建立、操作以及分析模型,产生一些对区域规划、资源环境、灾害防治、管理决策等方面有用的信息。近几年,GIS已经广泛应用于环境的保护、自然灾害的模拟与预测、自然资源的管理以及相关的灾害应急反应等防灾工程领域中。关于地震次生灾害研究,大致可以分为两个类别:第一类是采用回归统计的方法进行研究,通过回归统计分析,给出次生火灾发生率同房屋倒塌率的关系式;第二类则用非确定性的概率模型的方法,给出在一定超越概率的条件下次生火灾发生次数的预测值。从逻辑上来看,采用第二类方法研究不确定性的地震次生火灾是否发生要更为合理些。
1.城市地震次生火灾危险性分析系统简介
1.1基本构成
地震次生火灾危险性分析系统的构成框架如图1所示,它的基本构成包括:数据的输入、数据的管理与存储、图形的编辑、信息检索和查询、模型的分析以及结果输出等。从图中可以看出,它的构成属于一种平行式结构,每个环节之间看似独立,实际上相互之间联系紧密。
1.2数据分层
GIS在城市地震次生火灾危险性分析系统中使用时,最基本的环节是GIS信息系统数据的采集、组织和入库,同时这也是最费人力和物力的部分。数据的正确性、丰富性直接与系统的应用效果有关,因此做好这项工作要保证数据的完整性和可靠性。基于GIS的城市地震次生火灾危险性分析系统,它应该包括以下几个主要的数据层:
(1)城市路网图层:图形的数据应该有主次干道以及支路的路网、路网的节点等。属性数据应该包含名称、长度、宽度以及等级等。
(2)城市道路桥梁图层:要将各类路桥分布标注在上面,其中要有桥名、总长度、宽度、跨长、跨数、结构类型、支座形式以及场地条件等属性数据。
(3)行政区域图层:图形的数据应该含有行政区域的边界、区域的划分、各个消防中队管辖区域等。属性数据应该包括行政区域的名称、区域的面积、建筑的面积以及人口等。
(4)水系分布图层:图形数据包括内河、湖泊、水库以及城市的供水厂(水源)的分布图等。属性数据包含水源的水量与名称等。
(5)供水管网图层:图形数据包括加压站和供水管网等。属性数据应包含管径、管长、接口的形式、流量、压力、影响范围以及加压能力等。
(6)建筑物图层:图形数据主要包含建筑的分布、周边环境、道路情况等。属性数据包括建筑物的面积、类型与用途等。
(7)重点消防单位图层:图形数据包括消防单位建筑物楼层的分布、重要品或者危险品的分布以及消防设施的位置等。属性数据应包括建筑物的结构体系、薄弱环节的位置、重要品或者危险品的名称与特性、扑救的方式、消防器械的属性与数量等。
(8)消防力量的分布图层:图形数据包括消防指挥中心与消防中队的位置。属性数据包括消防力量、消防器械的名称及数量特点、消防中队的名称、电话等。
(9)消防栓分布图层:一般来说,采用点状分布。它的属性数据包括型号、编号、出水量以及压力等。
(10)电力系统图层:图形数据包括城市供电的主干网分布图、变电站的位置以及控制范围等。属性数据应该包括变电站的结构类型、场地条件、主干网的电压以及主要的电子设备属性与数量等。
(11)通信系统图层:图形数据包括电视与电台的分布、通信枢纽楼等。属性数据应该包含场地的位置、条件、结构的形式以及各种通信设备及相应的属性等。
(12)煤气管网图层:图形数据包括城市煤气主干管网的分布图等。属性数据则包括煤气管网的管径、流量以及工作的压力等。
不论是何种图层,都要有图形的数据与属性的数据,缺一不可。
2.地震次生火灾危险性的分析与模型预估
对于未知的地震次生火灾,我们往往很难估计它的危害性,但是我们可以根据以往的经验获取的相关数据进行分析,以及对建立的模型进行预估。
2.1发生率与发生概率模型
有关专家对历史上发生的地震次生火灾案例进行了统计分析,同时结合了当时灾难现场的特点,得出了地震次生火灾发生率的决定性因素在于建筑面积,并且还与建筑物当时的破坏程度关系显著。
篇3
关键字:土木基础设施,减灾基础,进展和趋势
中图分类号:S969.1 文献标识码:A 文章编号:
在当今社会,灾害的频发是阻碍人类经济建设和发展的主要原因之一,是各国都必须重视的重要课题。随着我国经济的高速发展,土木基础设施也得到快速的兴建,但还是难以避免灾害的侵袭。灾害对土木工程的破坏主要有工程灾变和自然灾害两个方面。工程灾变包括由大规模工程活动所诱发的地表塌陷,边坡失稳和地基失效等情况,工程系统自我损伤的积累也有可能导致突发事故。自然灾害包括洪水,台风,地震,火灾,泥石流,滑坡等。我国向来重视土木基础设施减灾的研究,在多个重点项目上资助了土木基础设施减灾的研究,取得了较为满意的进展与成果,逐渐走向了土木基础设施减灾的科学前沿。下面就让我们来具体分析一下土木基础设施减灾基础研究的进组和趋势。
一:灾害危险性分析和损失评估理论
对灾害危险的了解和损失评估是土木基础设施建设的依据,在研究洪水,台风,洪涝,滑坡,地震等自然灾害或人为造成的灾害后,根据灾害模式和负荷的分布规律及特点,建立了一套有效的的灾害危险评估方法和理论,分析了灾害的传播规律和形成机制,主要内容有
(1)提出了基于AI(人工智能)和GIS(地理信息系统)的灾害危险分析理论,建造了STLS(地震构造信息)系统,使得地震的划分等级和危险评估方法都有了新的突破,提高了精确度和分析效率。
(2)建立了一组城市极值风速的危险评估概率法,两种危险评估方式与风场函数法。
(3)通过相应的理论研究和实践,对建筑物烟气和火灾形成原因和燃气爆炸的规律进行分析和研究,制定了建筑物燃爆灾害的预测模型和烟气控制系统。
二:工程结构优化设计和防灾示范研究进展
研究不同灾害负荷下的工程结构,可以得出不同优化设计方案。主要有
(1)研究比较高层建筑物在风和地震的作用下可靠分析数据与结果。
(2)提出结构灾害负荷近似无限负荷的假设,并给出相应负荷下结构体系的可靠性计算方法。
(3)研究抗灾结构的优化特点和抗灾结构最优设防水平,对比分析最优化设防的可靠性和抗灾结构最优设防负载。四,对铁路工程给出泥石流,滑坡等灾害的预报方法,建立相应路段的可靠分析办法。根据水利结构的特性,分析研究坝址随机地震模型,在强度非平稳和平稳的随机地震动场假定下确定建立抗震可靠办法和相应结构反应。
我们将镇江,鞍山,唐山等有着不同特色的城市作为灾害的典型区域,选择昆线—普雄段作为防治多种灾害的重大典型区域,选择广州作为我国大城市防洪典型,在这些区域运用仿真系统,地理信息系统,损失评估,危险性分析,人工智能,决策和应急反应系统等先进的土木工程防灾系统,充分展现了高新减灾技术在土木基础设施减灾领域中的优势,为我国重大土木工程减灾做出了巨大贡献。
三:土木基础建设减灾研究的发展趋势
(一)生命线和大型结构工程控制
根据灾害的动力作用特性和灾害作用空间的分布,研究生命线和结构工程以及周边介质作用产生的非线性灾害响应,提供相应优化的控制方法与理论。为了确定大型非线性结构灾害的响应,要对桥梁,建筑,海工,水工等大型构件,材料和体系进行灾害模拟试验,分析其在极端情况下动力破坏,失效与坍塌的可能,还要研究周边介质互相作用的材料。为了确定结构灾害性设计和控制,需要研究多级防灾的性态水准,性态目标和防设水准,建立起性态追准和结构灾害的关系,确定结构灾害的性态设计与控制设计的方法和理论。研究减震装置和大出力,低耗能,高性能的智能驱动装置,研究大型结构灾害控制的技术和措施,配备智能控制系统。
(二)岩土工程灾害的防治
岩土灾害的防治需要对土体的非均质及各种复杂的自然环境特点进行研究,分析地下空间使用后的环境损伤和诱变灾害可能,重点关注灾害和工程的作用力,灾变行为与减灾的新技术。高应力深部地下工程防治要研究深采条件下岩体特征和围岩顶板灾害,变形破坏,岩爆和瓦斯突出的关系,使用地下承运和岩体结构的运移关系,开采突水的机理来确定优化方案。大型地下工程环境控制主要研究城市地下空间使用和开挖工程导致的地表塌陷,做好控制工作,保护地表水和含水层。重大土木工程地基失效防止需要根据岩土的材料特点,研究岩体与原位土的动,静力学性能,土体液化及液化后的变形,建立起岩体构造面—非连续介质模型。探索地基在泥石流,地震等自然灾害下残余变形,失稳和结构作用的机理。确定地基加固的办法和定量评估技术。
四:数字减灾工程系统
数字减灾是针对重大工程和城市灾害的分布不均和复杂性等特点,运用现代数字模拟技术,再现灾害破坏特征,过程,灾害分布,模拟减灾策略和减灾效果。重大工程数字减灾模型是重点研究地震灾害试验和风灾试验的系统,主要再现了灾害的分布的范围和过程,找出控制的办法并模拟。城市数字减灾系统主要依据城市灾害的评价模型,主要针对城市典型灾害历史,建立城市数字减灾工程。
结语
土木基础设施减灾是一项前沿的科学技术,涉及工程,信息,土木,地学,材料学等多个学科,综合性较强。高新技术的发展为土木基础设施减灾技术的发展提供了新的手段和方法,开拓出许多新的研究领域和课题。今后的土木基础设施减灾研究应该更加重视学科间的融合与交叉,促进国与国之间的技术交流,增强减灾基础的研究水平。
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篇4
关键字:公路滑坡;灾害;危险性;区域;评价
引言
历年来,公路的建设一直是我国经济发展的重要途径,然而受到各个地域环境影响,滑坡等地质灾害对其构成很大威胁。造成这种灾害的原因有很多种,其中主要是降雨。受到不同程度、不同阶段的影响,危害性也不一样。
一、滑坡的形成过程
在滑坡的形成和发育当中,由滑体受到不同因素的影响,在重力作用下,滑体沿着抗剪力较小的岩石土体呈整体性或局部性向坡下滑移。其过程可以分为三个阶段。蠕动变形、滑动破坏以及稳定状态几个阶段。
1、蠕动变形阶段;产生这一阶段的主要原因是斜坡受到某中力的作用,斜坡内部岩石土体所受剪应力不断加大,使其变形,至坡面出现不连贯的裂缝。而内部遭受剪切破裂。导致整个斜体的稳定性遭受破坏。在变化过程中,斜体内部岩石土体间隙不断增大,最终导致整个斜体开始滑动。
2、滑动破坏阶段;在斜体完成蠕动变形之后,开始向下滑动,岩石土体经过拉扯、剪切、撞击等过程后发生分裂变动。各种建筑物或自然植被均受到破坏。该阶段中,其滑动速度受限于滑动过程中岩石土体的动能转化的加速度和抗剪强度标准值降低的自然数值。并且和滑动面、摩擦面、形状、大小、厚度等因素息息相关。最大速度可以达到每秒几十米,将对其覆盖区域造成毁灭性打击。
3、压密稳定状态;在受到滑动过程中动能的转换后,滑体将在平衡位置后继续滑行,以求稳定。完成后,各个形体都会发生系列变化,岩石土体,物质构造,地质环境等都受到影响。与未滑动之前相比较,滑体在土质孔隙率、渗水性等方面都会提高。滑体覆盖范围受到滑体自重等荷载作用将会被压实、固结。
二、滑坡形成的诱因和特点
在公路上的建设当中,出现的大多数岩石土体的滑坡都是与公路路线方向处于类似垂直或相交的状态。在建公路的规模对滑坡的规模有着很大影响。公路的滑坡有很多,如强降雨、开挖等。其中开挖是由在建公路开凿,使山体或斜坡边坡失稳造成,以及填方工程中原地面处理不当、边坡设计不良、压实技术不过关等原因诱发岩石土体滑坡。
自然灾害相比较,滑坡有着独立的特性,这些特性主要表现在:
1、不同地域换环境的复杂性和不可控性;由于斜体内部所受各个力的方法和途径不同,各个岩体构造平衡一旦受到破坏将会产生滑坡。受到地质环境影响,如法对各个生态区域进行监控和普查,微观方式上无法采取保护措施。
2、各个斜体的分散性;斜体组成方式不同,所受影响因子不同分散地点不同,致使滑坡发生规模大小、强度高低、覆盖范围等都不具体。无法适时完成防灾、抗灾、救灾。该属性对区域危险性的评价和管理尤为重要。
3、滑坡的瞬发性;受到外力作用后,斜体发生滑坡的前兆并不明显无法完成预报警示。在爆发过程中往往是在几秒钟或者是在几分钟之内完成整个斜体的势能转换和释放。
在受到地质的复杂性和多变性的影响,对灾害的界定和防御上很难找到突破口。致使人们对此类灾害的认知和意识没有得到真正的理解,存着侥幸心理不能正确的预防灾害发生。
三、滑坡的危害
在认识滑坡的形成过程后、其爆发后所带来的影响也有很多。在对公路的建设当中主要由以下几点:
1、在公路的上边坡范围内爆发将致使交通道路阻塞、无法交通、严重危害道路的给排水系统,路面受到破坏。
2、在公路上整体上爆发后,公路路基将随之滑动和变形、严重时将被冲毁、断开,交通中断、道路整体受到破坏。
3、在深坑回填路段,滑坡将导致路基塌陷、整体滑移、变形等情况的发生。交通中断、路基路面被毁。
4、公路的涵洞、桥梁、山道等等构筑物被毁,失去效力。
5、引起河道堵塞、改道、或山体形状、致使公路的排水系统发生改变,无法完成公路的正常工作状态,在受到一定外力作用后,道路将出现问题。无法完成交通任务。或存在安全隐患。
四、公路滑坡危险性分区
(一)分区原则
受到不同地理因素的影响。对滑坡的危险性的分区的原则也不尽相同。其原则的分区的指标的选取、等级部门的建立、分区的基本原则受到影响。其原则表现为以下几点:
1、综合性原则。其具体表现为综合考虑的各要素和应用方法和模型,对前者的综合性的物质、能量、形体、要素等结果的考虑,对评价起到重大作用。作为后者,乃是对前者的查漏补缺,通过模型分析完成客观准备的结果评价。
2、主导因素原则。这种原则可以将滑坡灾害的危险性进行简化处理,直接抓住主要因素,忽略次要因素。
3、发生学原则。此法乃是将公路发生滑坡的区域单位视为复杂整体,通过分析原因,避免所受损失。
4、限制性原则。研究灾害构成的引发因子,通过对该因子的发生情况的研究来判定灾害的属性、以及满足此因子的同时其他各个影响因素的环境性能和安全等级。
5、层次性原则。其中包括灾害类型的层次研究、评价范围的层次研究、条件因素组合的层次研究。各个层次的研究方法均不相同。如组合层次研究中可以对其进行现状评价和预测评价。
6、定量和定性组合研究。采用定量分析的过程作为定性分析研究的数学表达。以定性研究结果当做定量评价框架。
(二)分区方法
分区方法按照一致性原则和共轭性原则还可以分为“自上而下”和“自下而上”两种情况。前者是从宏观到微观首先掌握最高级别的区域单位、逐步到最低级单位研究分析。而后者是从微观都宏观。掌握最小区域单位后到最高区域单位。这两种方法都是研究灾害的重要方法。
(三)分区指标体系
评价某一地域滑坡造成危险性能,不仅要从致灾因子、规模和形式上判断,还要从环境的活动状态以及人文环境进行研究。通过对各个因素的影响研究和形成原因研究,采用如图1指标体系。
五、公路危险性评价分析
在我国由于受到评价方法以及研究形式不同,得到的分析结果也不一样。本文参照《建筑用地地质灾害危险性评估技术要求》将其危险等级划分为极危险、危险、较危险、不危险几个步骤,其具体性质见表1。
通过以上对建筑灾害的危险性进行研究分析,为减少安全隐患和经济损失,还需加强对滑坡灾害的预防和治理。在此过程中,可以建立滑坡与预警体系和危险性评估体系以及危险性评估制度。将评估结果作为易受灾害地区的建设用地预审和审批的重要条件。降低建设经济成本。从根源上解决滑坡等灾害诱发的原因。在国家控制上面可以建立相关灾害的法律法规条文和相关制度。
在研究过程中可以和国外的先进技术相结合。采用先进高分辨率航片进行识别滑坡分布数据,结合滑坡分布图实施调查研究,提高研究精度和准确性。
六、结语
近年来公路受到滑坡灾害的频频影响,所造成的经济损失不计其数。通过对滑坡灾害的发生过程和诱因分析,危害程度分析和分区研究,人们对滑坡的灾害的认知有了较大程度的理解,在保护公路建设上、和植被保护上都将有了系统的了解。在设计和施工当中希望引起注意。此外,在今后的公路建设当中,希望可以采用新兴技术进行模拟和预测,及时预防和抗灾,减少滑坡灾害带来的物质损失和经济损失。
参考文献:
[1]刘玉杰.基于GIS技术的陕南地区高速公路滑坡灾害危险性评价研究(D).西安.长安大学,2009.05
[2]张潘,王搜钢.基于ArcGIS的公路降雨型滑坡灾害危险性评价(J).中国西部科技.2011.05.10(13):30-32
[3] 张强勇,向文.各向异性损伤锚固模型在大型公路滑坡治理工程中的应用[J].山东大学学报(工学版),2009,36(5):82-85.
[4] 刘悦,黄强兵.膨胀土公路滑坡的形成过程和机理[J].煤田地质与勘探,2010,34(2):41-44.
篇5
程中的实用状况,对常用安全评价方法的适用范围及优缺点加以分析。同时对我国交通建设工程安全评价技术发展趋势给以展望。
关键词:交通建设工程;安全管理;安全评价;评价方法
中图分类号: TU71 文献标识码: A 文章编号:
近些年, 随着我国加大对交通基础设施建设的投资力度,交通基础设施建设得到迅速发展。由于交通建设项目具有线长点多,工种复杂,构造物形式多样,易受到地质条件、地形地貌及气候冷暖、洪水、雨雪、台风等自然灾害影响的特点,尤其是随着我国公路建设逐渐由平原区向山岭重丘区延伸,长大隧道和跨江跨海特大桥梁大量增加,水运工程向大型化发展, 向深水、远离岸线区域转移,施工难度更大,建设过程中的工程安全问题将更显突出。
本文详细介绍了交通建设工程常用的安全评价方法,综述了国内外建设工程安全评价技术研究及技术应用现状,并且指出了交通建设工程安全评价技术的研发趋势和前景。
一、交通行业建设工程常用安全评价方法
当前, 交通建设工程领域经常使用的安全评价方法,主要以定性安全评价方法为主,如专家论证法、安全检查表法及作业条件危险性评价法等。
(一)专家论证法(评议法)。在《公路水运工程安全生产监督管理办法》第二十三条规定,对于危险性较大的交通建设工程要求编制专项施工方案,并组织专家论证、审查,来保障安全生产。专家评议法是一种吸收专家参加,根据事物的过去、现在及发展趋势,进行积极的创造性思维活动,对事物的未来进行分析、预测的方法。这种方法简单易行,比较客观,利用所请专家专业的知识、丰富的相关经验,在充分讨论的基础上,运用逻辑推理的方法进行综合、归纳,尤其专家质疑过程从正、反两方面进行探讨,便于进行科学决策。
(二)安全检查表法。当前, 我国许多省份制定了公路、水运建设工程项目施工现场安全生产监督检查表,其依托当前的法律法规、标准规范,包括安全生产管理制度、施工环境、施工机具、消防安全、应急救援等方面,广泛应用于公路水运工程安全生产监管第一线,来消除事故隐患,保障安全生产。
安全检查表法是将一系列分析项目列出检查表进行分析,以确定系统的状态稳定性,包括设备、设施、艺、人员、管理等各个方面。安全检查表的应用贯穿于项目的设计、施工及验收等各个阶段。这也是一种基于经验的方法, 要求编制的安全检查表选择合适的内容(如来自内部标准、规范、行业指南等), 要求实施人员具备一定的专业知识和操作经验。
(三)作业条件危险性评价法。不论隧道工程还是码头工程的危险源辨识文档中都经常出现作业条件危险性评价表, 说明这种评价方法已经得到广泛使用。作业条件危险性评价法将作业条件的危险性(D)作因变量, 事故或危险事件发生的可能性(L)、暴露于危险环境的概率(E)及危险严重程度(C)为自变量, 建立自变量与因变量之间的函数关系(D =L×E×C ), 按照作业环境的情况, 给出自变量的数值,通过函数关系计算因变量,从而完成作业环境的危险性评价。要求根据经验给出3个自变量在各种不同情况的分数值,计算其危险性分数值,再依托经验制定的危险程度等级表查出危险程度。该方法主要依靠经验来确定3个因素的分数值及划分危险程度等级,对于评价人员的专业知识及背景要求较高,虽然便于执行,但具有一定局限性。
二、国内外建设工程安全评价技术研究现状
(一)国外建设工程安全评价技术研究现状
安全评价(风险评价)起源于20世纪30年代的美国保险业,各国已经开发了很多定性、定量评价方法, 以预防生产过程中的重大安全事故为主, 并在许多行业得到广泛使用。在整个世界范围内, 建设工程行业都是高危行业之一, 作为保证工程顺利进行和管理水平不断提高的关键环节, 安全评价技术已成为研究热点。各国对建设工程安全生产状况进行评价多是从影响施工的要素分析入手, 应用灰色关联度等理论分析、总结其最重要的影响因素, 应用层次分析方法、模糊综合评判、主成分分析等方法实现评价。随着信息技术和事故预防技术的进步, 新型实用的评价软件相继得到研发进入市场。
另外, 在工程安全管理评价制度方面, 美国颁布制定了较完善的法律制度, 美国职业健康安全管理局( OSHA )给出了一系列安全量化评估指标,以评价施工企业安全业绩,包括: 经验调整系数(EMR)、伤害事故率(RIR)、损失时间事故率(LTR)、劳工索赔率(WCCFI)等。日本在2005年修改的5劳动安全卫生法6中强调, 将推行施工安全风险分析, 从而有效推进劳动灾害防止活动。
(二)国内建设工程安全评价技术研究现状
随着20世纪80年代, 安全系统工程引入我国,受到许多大中型企业和行业管理部门的高度重视,在我国得到快速发展。由于建筑业是伤亡事故多发的行业之一, 在应用现有安全评价方法的基础上, 结合建设项目的特点, 建设工程领域的专家也进行了一些探讨。
我国交通建设工程安全评价的展望
安全评价已成为安全管理和决策科学化的基础, 是依靠现代科学技术预防事故的具体体现。在吸收国外先进技术的基础上, 结合我国交通建设项目的特点, 展望交通建设工程领域安全评价技术的发展趋势, 以下几个方面应受到关注:
1,由于安全评价具有行业特殊性, 每个行业都有自身的特点, 交通建设项目要特别关注其线长点多、工种复杂、构造物形式多样、人员素质状况复杂及易受自然环境的影响等特点, 因此, 安全评价方法及内容必须综合考虑这些内在及外在因素的影响。
2,应避免侧重工程要素的单一方面,去评价企业安全生产状况或施工现场物的不安全状态, 而应充分考虑交通建设项目涉及的人、物、环境及安全管理等各方面因素, 开展可以定性与定量相结合的综合安全评价, 尽量实现量化评价, 只有明确可量度的指标才能够有效控制风险。
3,要考虑安全评价所需资料的可获取性, 及潜在使用者的素质和能力, 本着简单实用的原则, 注重其可操作性。在一定积累的基础上, 可以开发方便实用的交通建设工程安全评价软件。为了更好发挥交通建设工程安全评价的作用,加强安全评价技术的推广, 迫切需求交通建设行业制定相应的安全评价规范, 以规范安全评价工作。
参考文献
[1]交通部.关于2006年全国交通建设行业安全生产情况的通报[R],2007
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关键词:野外作业;地质勘查;危险因素识别;安全管理
中图分类号:TU714文献标识码: A
0 前言
钻探技术是获得地下蕴藏的真实地质资料和直接信息的一种技术。通过钻探可对所取得的地质和矿产资源参数作出评价。历史上,曾有过野外地质工作人员在荒郊野外迷失掉队、发生交通及攀爬坠落事故、以及遭遇野兽袭击、极端天气或地质灾害等状况,给钻探工作带来诸多风险与危机。随着科学技术进步发展,野外钻探施工的安全防护手段不断提升,工作条件已经得到了极大改善。野外钻探施工安全管理工作也在不断深化,越发突出“以人为本”、“安全第一、预防为主、综合治理”的工作理念。
因此,如何有效识别危险源是野外钻探施工安全管理的一项重要工作。在野外钻探施工中存在多种危险因素,在项目启动之前,对存在的危险源加以辨识、评价及采取相应的措施,可以预防和避免一些事故的发生。因此,钻探工程项目的危害因素辨识与危险评价过程中,对安全技术、安全管理、安全教育和客观因素等四个主要方面存在的危险、危害因素进行分析与评价是施工现场亟待解决的一个问题。
1危险源辨识的基本方法
对于野外钻探施工这么一个系统工程,要对其系统危险实施有效的控制,首先必须掌握大量的有关系统危险状况信息,否则控制管理将成为无源之水、无本之木。在进行野外钻探工程项目中危害因素的辨识与危险评价过程之前,安全管理人员应对安全技术、安全管理、安全教育和客观因素等四个主要方面存在的危险、危害因素进行分析与评价。
在具体开展危险辨识时,应根据分析对象的特点,有针对性地选择系统危险辨识方法。进行危险辨识应重点从以下几方面问题进行考虑:全面分析主要事故模式;系统了解各评价单元固有危险状况信息;确定各危险因素被触发造成事故的危险严重度,并估计其发生频度;确定各评价单元的管理级别。常用危险辨识方法有:预先危险性分析((PHA);危险度分析法;故障模式影响及严重度分析(FMECA);事故树分析(FTA);事件树分析(ETA)等。
事故树分析是典型的逻辑分析法之一,它能对系统的危险性予以辨识和评价,并按照故障事件的逆过程,以演绎的方法探讨其直接和间接原因,研究各事件间的逻辑关系,把研究结果制成事故树进行定性、定量分析。从而了解生产使用和操作中可能发生的危险,以便采取相应控制措施,对事故进行有效控制。为了深入分析施工过程中潜在的几种重大危险的影响因素及其组合关系,本文特别对施工过程中极易发生的几种事故进行了事故树分析,为系统危险辨识及控制措施的制定提供了参考依据。当然事故树分析不是必须和唯一的事故分析方法。
危险、有害因素的系统发掘是危险辨识的重点和主要工作内容,目的在于全面掌握各种事故发生模式,本质安全化水平,设备、设施、工艺缺陷,作业环境缺陷,危险暴露程度等。实际操作中综合采用查阅资料、现场调查和向有关人员询问等方法,然后结合FTA结果以及国内外有关事故案例,较全面地发掘出各种事故模式,并逐个登记在危险辨识登记表上。
2野外钻探施工危险类型分析
野外钻探施工作业是一个复杂的人、机系统,由施工作业人员、电器和机械设备、环境(施工现场)、管理四个方面组成。它们之间具有相互联系与制约的关系,即事故的原因取决于人、物、环境三个因素的联系,它们的状况又受管理状态的制约。导致事故发生的因素中,来自人方面的原因有个人的知识、技能、体质以及是否按客观要求办事的行为准则;来自物方面的原因有材料、机械设备、工具器材等固有的危险特性;来自野外钻探作业自身危险因素有:环境条件多变、操作多方位交叉、各专业工种混合作业、从业人员培训不到位等。因此,进行危险源辨识需根据不同的野外情况,在已有安全经验教训、数据资料的基础上用系统理论的方法对整个工程中各种危险因素作全面综合分析,同时结合自身工艺流程、设备装置、环境条件、施工组织等,对钻探施工中的危险性因素进行分析和分类。
根据野外钻探施工工艺特点,其主要危险源有以下几种:
(1) 安全技术方面存在危险源
存在能量、危害物质失控是危险产生的根本原因所在。野外钻探施工现场常见的危险源主要有以下几种:能量危险源;机、电设备故障;场地环境、设备装置等几种危险源。
(2) 管理缺陷
安全管理是为保证及时、有效地实现目标,在预测、分析的基础上进行的计划、组织、协调、检查等工作,是预防发生事故和人员失误的有效手段,管理缺陷是影响失控发生的重要因素。
(3) 安全教育不到位
人员操作技术的培训和具体实施的训练不够科学和严格,人员的专业素质达不到标准的要求。在执行任务和操作装备时, 便可能因操作失误发生事故。安全教育的不到位也成为野外钻探施工的风险因素之一。
(4) 其他自然因素
野外地质工作人员在荒郊野外迷失掉队、发生交通及攀爬坠落事故、以及遭遇野兽袭击、温度、湿度、风雨雪及自然灾害(火灾)等因素都会引起设备故障或人员失误,也是发生事故的直接因素。
3 安全管理对策措施
在野外安全管理过程中始终贯穿人本主义的实质,就是各管理环节如何体现人本主义原则的问题。在整个施工管理的过程中始终坚持人本主义第一的原则。针对主要危险因素采取相应的安全管理对策措施。
针对第三节分析的主要危险因素,建立风险评估模型,将野外风险可能性分为非常有可能发生、有较大可能发生、可能发生、很小可能发生、几乎不可能发生、特别不可能发生6类,及其引发的自然灾害、灾难事件的不同程度的后果,同时确定其不同的危险潜在概率,并将火险也按其潜在特性及影响划分为灾难性的、极端的、严重的、非常高的、高的、低-中等的6个等级,依此进行规定的风险评估。
同时,健全安全责任制度、安全装备制度、安全教育制度等等,重点是对偏远地区(指面对紧急情况无法快速做出反应的地区)和偏僻地区(指属于城市范围但远离居民区主要交通干道的地区)野外作业安全、通信联络、交通运输、设备操作、事故急救等进行管理。
4 结语
多年的实践表明,作业方事先有针对性地制定钻探施工作业方案,采取有效的安全技术、管理防范措施及安全确认,完全可以有效防范各类事故发生。
在进行野外钻探施工之前钻探队伍完善各级安全组织网络, 各钻探实体单位必须至少配备一名专职安全员,明确各自责任和义务, 努力实现年度安全生产目标。在施工过程中,全面落实安全生产责任制、严格执行安全培训制度、严格遵守钻探安全操作规程、建立安全管理制度、对从事钻探施工人员购买安全责任保险、保证安全技措经费投入才能保证野外钻探施工作业的安全,保障集体的财产安全。
综上所述,地勘单位应从责任制、具体化、时效性等3方面不断加强和完善地质勘查野外工作管理制度。
参考文献:
[1] 何仲秋. 钻探工程施工中危险源辨识、风险评价及其控制[ J]. 中国安全生产科学技术, 2010, 6(6 ):177-181
篇7
关键词:输电线;灾害;防范;台风
中图分类号: TM726文献标识码:A文章编号:
由于近年来,极端的自然灾害频繁发生,而且随着社会和经济的发展,越来越多的高电压等级的输电线逐步在勘察、设计、建造中。而输电线路等级越高,其对风的敏感度就越来越强,风致输电线路故障的问题也会越来越突出。因此,为保证输电线路的安全稳定运行,针对各种风致输电线路故障,要从根本抓起。近年我国输电线路风灾调查结果表明,提高输电线路抗风能力,问题急迫、刻不容缓。针对输电线路系统在防御风灾方面严峻的现实,应积极开展防御工作。
1 案例概述
某地区骤起暴雨台风,建筑物相继受损。在恶劣气候的影响下,电网220kV线跳闸。光差保护动作,B相重合闸不成功。经巡线检查发现,直线塔B相(中线)垂直排列导线的下线对铁塔脚钉放电造成掉闸,导线、横担、脚钉均有放电痕迹。
2设备状况
该线路长度为6.101km,最大设计风速为30m/s。ZM2-30型直线塔,铁塔呼称高30m,根开为4630mm×3500mm,导线型号为2×LGJ-300/25钢芯铝绞线,子导线排列方式为垂直排列,设计线间距离为400mm。绝缘子串为FXBW-220/100型复合绝缘子,绝缘子串结构长度为3048mm,结构如图1所示。
1-挂板;2-球头挂环;3-合成绝缘子;4-碗头挂板;5-悬垂线夹;6-铝包带
图1 绝缘子串结构
3原因分析
根据气象部门资料:当日该地区10min平均风速达到8.0m/s。根据现场情况分析,瞬时风速达到35m/s,高于气象站现场风速。根据当地气象条件,220kV线路设计风速为25m/s或30m/s。考虑阵风的动力效应,平原地区风速取值为地区风速设计值的上限。规程定义的设计风速15年或者30年一遇的15m高10min平均最大风速未考虑阵风的动力效应。由地方电网近10多年风放电、倒塔现场的瞬时风速推算设计风速,绝大数情况下设计风速都能满足现场风速要求,不应发生风偏现象。在架空送电线路设计规程中已明确规定了工频电压、操作过电压及雷电过电压工况下,带电部分与杆塔构件的最小空气间隙。这种空气间隙是指在不同工况所对应的风速下,绝缘子串风偏后,带电体对杆塔构件应保持的最小距离。绝缘子串的风偏大小由其所产生的风偏角的大小来表示,计算公式如下:
式中:Pj—悬垂绝缘子串风压;Gj—悬绝缘子串重力;P—不同工况相应风速下的导线风荷载;W1—导线自重;Lh—杆塔水平档距;LV—杆塔垂直档距。
从公式中不难看出,值的大小与绝缘子串及导线的重力、风荷载等因素有关,杆塔水平档距较大、垂直档距较小以及合成绝缘子串较轻等因素均会使值增大。
根据塔头间隙,当摇摆角处于61.2°,导体和塔身主材最近距离只有0.302米时会造成大气隙击穿放电,保护线路跳闸。可见的风速、复合绝缘子串它们的重量轻是线性的猫头塔偏放电的故障主要原因。高风速使绝缘子串到塔的方向倾斜,减少了导体和气隙距离,当气隙距离不能满足最低要求发生放电电压闪络。塔头间隙提示风情况下往往伴随着暴雨和冰雹等强风作用线分布,也使放电电压降低。试验表明,在保持导体和塔气隙距离不变的情况下,大雨使放电电压降低大约10%。同时,通过翻阅参考各类材料,发现附逝高塔和差距约12米塔的更容易出现偏差事故。
4防范措施
在易产生大风的微地形或特殊气象区是容易受到台风影响的,“猫”型线塔可以考虑绝缘子以V系列悬挂方式,形成稳定的三角形桁架结构,以增加稳定性。在设计时新的微气象区域和暴风区等其他特殊的恶劣环境细致的进行深入调查研究。对微气象区域特征明显,飑线频繁的情况下线路设计应考虑到最不利天气条件组合,设计与适当的保证金。
对多风地区的建设,新的直线塔的搭设应采用V型串悬挂方式,超过10°到张力角落塔外角应该挂放线串,需要的话可使用重锤。使用复合绝缘子考虑微地形和天气条件,微观因素等影响。确认不宜使用的,可以使用可调攀登或使用涂料和其他措施来防止放电和舞动事故(替代长复合绝缘子风口检验)。
当不满足要求的设计风速,可以在绝缘子下增加或改变硬件装配模型的方法来减少装配长度,例如:将下垂连接方法改为上扛型。对于较轻的复合绝缘子应严格校对风偏),如果间隙太小调整空间不大的话,它应该被替换为陶瓷、玻璃绝缘子,或增加绝缘子串和重锤重量,减少风偏角。
5输电线路风灾防御的对策
5.1加强输电线路防灾研究
以已有的灾害性事故的信息和研究成果为基础,对输电线路在重大风灾下的系统响应进行全面的风险评估,特别是加强台风、飑线风等强风灾害可能造成的电网大面积瘫痪的研究和评估工作,建立相应的事故预警机制、应急机制以及灾后快速恢复和重建机制。
5.2积极开展输配电系统抗风研究
防止大面积的倒塔和大电网事故强风是最输配电系统的主要威胁,应积极主动地开展以下研究工作。
(1)风的危险性分析:基于中长期的风域风场危险性分析
与数值模拟,研究强风风场,特别是台风和飑线风等对输电塔威胁最大的强对流天气的危险性分析,为输配电系统的抗风设防提供合理化依据。
(2)进行输电塔—线现场测试的研究,为深入了解输电塔抗风特性提供真实可靠的数据。
(3)以现场的风振实测数据和风洞试验的研究结果为基础,进行输电塔抗风的合理化设计方法研究。
(4)对于在役输电线路的抗风加固和改造方法的研究。
5.3研究和推广使用先进可靠的新技术和新装备
提高输电线路的抗风能力加强科技投入力度,与气象部门充分合作,做好输电线路在风灾发生前的预警工作,采用先进可靠的新技术和新装备以提高输电线路风灾防御能力,研究在极端气候灾害后的快速恢复和重建机制。
6结 语
风对线路的危害,除了大风引起倒杆、歪杆、断线等造成架空电力线路停电事故外,还会因风在较低风速或中等风速情况下引起导线和避雷线振动,发生跳跃,造成碰线、混线闪络事故,严重时会因导线振动造成断线、倒杆、断杆事故。因此,为保证输电线路的安全稳定运行,针对各种风致输电线路故障,要从根本抓起,从线路设计做起,在线路的施工、验收、运行维护阶段,严格地按照相关的规程规范进行操作,并根据近年来极端气候频发的态势,进一步增大设计时的安全裕度,有效地防止风对输电线路的危害。同时,越来越多的工程仿真软件(如ANSYS、COMSOL等)也在逐步成熟的运用到风荷载对输电线路的作用的仿真模拟上,对于风对塔线耦合影响的模拟,已经得了很好的效果,为工程实际提供了很重要的参考价值。总之,风致输电线路故障越来越受到电力部门和学术、工程界的科技工作者的重视。
参考文献:
[1]张锋,吴秋晗,李继红.台风“云娜”对浙江电网造成的危害与防范措施[J].中国电力,38(5):
篇8
关键词 露头矿;排土场;边坡稳定性;分析;评价
中图分类号TD164 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)92-0065-02
露天矿排土场边坡因为地形地貌和地质结构的原因,加上自然灾害的影响,很容易发生危险性较大的地质灾害。随着对矿产资源的开发,露头开采的不断进行,使露天矿排土场的边坡日渐高陡,对于边坡稳定性的重视度逐渐提高,边坡稳定性的分析研究成为了岩土工程和土木工程学科方面专家普遍关心的重要课题。对于排土场边坡稳定性的分析,国内外已经有多种方法,在实际应用中被广泛的使用和推广。排土场的边坡同岩质边坡比较起来本质上有很大的区别,同其它的自然坡体也有很大的差异,符合自身条件特点的稳定性分析方法还有待于开发和发展。排土场边坡出现滑坡等灾害情况受多方面的不确定因素的影响,所以传统的稳定性分析方法结果的准确度也不够理想。目前对露天矿排土场边坡稳定性的分析方法都建立在假设的基础之上,其分析结果有明显的误差存在。本文针对这个问题,以实际工程为分析基础,将多种分析方法结合,整理出关于排土场边坡稳定性分析的更加适合的方法,以便于在实际的工作中加以应用。
1排土场边坡稳定性影响因素及滑坡的主要模式
1.1 排土场边坡稳定性的影响因素
露天矿排土场边坡的稳定性受多方面因素的影响,归纳起来可分为外在因素和内在因素两大类型。外在影响因素主要包括水、工程以及外部振动等因素的影响作用;内在因素主要包括边坡的土质、结构以及地应力等影响作用。外在因素的变化要比内在因素快很多,但是外在因素对边坡稳定性的破坏要通过内在因素来发挥作用,也就是说只用内在因素和外在因素两方面相结合发挥综合作用,才导致排土场边坡发生变形乃至破坏。
1.2 排土场边坡滑坡的主要模式
排土场边坡滑坡主要有以下三种模式:
1)边坡内部滑坡。对于排土场边坡内部滑坡而言,主要跟废弃物料的力学性质有关。随着排土场陡高的增加,在内部出现不平衡的压力和集中性的应力,加上雨水的作用,使边坡内部状态发生变化而产生滑坡;
2)基底滑坡。如果边坡地基在较陡的倾角的情况下,排土场散体岩石与基底间的摩擦力低于边坡内部的剪应力时,在雨水或者地下水的作用影响下,基底原始坡面就会产生滑坡的现象;
3)下部基岩滑坡。边坡的基岩底层较为软弱直接导致地基承载力的降低,受到坡体石料的负荷加上雨水的作用,会发生地基滑动或者起鼓的现象,导致下部基岩滑坡。
2 排土场边坡稳定性分析与评价
本文以大阳沟排土场最大的堆高剖面为例,通过进行现场勘查实测,分析此排土场的滑坡模式存在内部滑坡的可能性较大。因此,以大阳沟排土场边坡稳定性分析以主要内部滑坡模式为例。根据现场实际情况的分析,采用极限平衡法和有限单元法相结合的方法,对各种工况下排土场边坡的稳定进行分析和评价。
2.1 正常工况下的边坡稳定性分析
2.2 降水入渗工况下边坡稳定性分析
在降水的工况下对边坡稳定性进行分析,首先要对边坡雨水渗流参数进行确定。这是进行降水工况下边坡稳定性分析的先决条件。再根据地区多年的降水量进行综合的分析,以此为依据进行排土场边坡雨水入渗强度指标的计算和确定。根据本文实例大阳沟排土场多年的降水量和入渗量分析,确定此边坡入渗强度为100mm/d。
对于此种工况,可采用有限单元法进行稳定性分析,首先得出网格剖分的计算模型,其计算模型和入渗水头见图1所示。在以此模型为基础,对降雨入渗的压力水头情况进行分析。在此基础上,仍然采用极限平衡法对边坡降水工况下的稳定性进行分析计算见图3所示:
3 结论
综上所述,排土场边坡稳定性的影响因素较多,坡度和涂料及湿度的影响都会对其产生破坏,建议在坡面进行植被护坡的方法进行保护。及时疏散堆积物和修整排水沟,减小雨水入渗带来的破坏性作用。另外,可对坡度进行削减,保证整体的稳定性,同时还要注意对坡体的日常管理,尤其在汛期做好安全防范工作。
参考文献
篇9
关键词: 建筑工程; 抗震; 设计
中图分类号: TU352文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)02-0043-01
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈的地震常常以猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。2008年我国的汶川大地震和2010年的玉树大地震带给我们深深的伤痛,也带给我们血的教训和警示。而2010年的智力大地震,由于民居建筑物的抗震性能等级比较高,因此在很大程度上减少了人员伤亡。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害的最有效、最根本措施。
一、我国住宅建筑工程抗震设防存在的问题
随着城市化的不断推进,高层建筑已经遍及城市的各个角落,而且城镇也出现了高楼林立的局面。然而,建筑工程抗震性能如何呢,并没有得到广大施工企业足够的重视,出现了好多像“楼歪歪”那样的破烂工程。因此工程设计和施工管理就成为一个焦点问题,目前主要存在的问题有以下两方面。
1.建筑工程设计方面存在的共性问题
(1)设计不合理。建筑物的破坏随建筑平面、布置、结构形式的不同和抗震措施的多少而有差别。房屋平面不规则、立面形状复杂,质量分布不均匀、刚度变化较大,地震时引起扭转或变形不协调,加重房屋局部震害;砌体房屋的高度、高度与宽度之比超过规范要求,地震时产生平面弯曲破坏;结构不合理、构件之间、节点构造不牢固,抗拉压、剪切强度不足、房屋整体性差,使构件丧失承载力而倒塌。
(2)设计图纸质量较差。受经济利益的支配和不正之风的影响,设计粗糙、深度不够,设计交底和图纸会审走过场的现象普遍存在,无计算书、对计算结果不分析不审查的现象时有发生。部分人员重计算、轻构造,忽视对抗震设防节点做法的设计,对抗震设防既没有提供足够的详图,也未按照设计规范提出对施工质量的具体要求,而仅笼统地概括为按抗震规范的要求施工,可操作性差。在接受工程变更时,不对抗震设防做通盘考虑,常常前后矛盾,不便施工。
2.施工、监理方面的问题
(1)施工队伍整体素质下降。施工队伍管理水平、技术素质的下降给建筑物的抗震设防留下隐患。
目前建筑工人当中,有一大部分是民工,没有经过专业技能培训,操作技术不熟练;施工企业的领导者中,还有不少人存在重效益轻质量的观念,自身质量意识差;监理部门需要旁站监理的工序不能做到现场旁站检查、监督;施工人员违反操作规程和施工偷工减料现象仍然存在,劣质材料以次充好进入工地使用,这是目前造成工程质量不高的主要原因。
(2)施工质量不符合要求。突出表现在砖砌方法不正确、构造柱与墙体之间缺乏可靠地连接、框架结构中的填充墙与梁柱之间连接不牢、框架节点施工质量差等方面。
二、对建筑工程进行抗震设防的探讨
1.依法进行抗震设防
近年来国家为了规范和提高抗震管理工作,对建设工程依法进行抗震设防相继出台了一系列法律法规,通过法律的渠道约束广大开发商和工程建筑商行为,提高他们对建筑工程抗震性能的重视。主要法律法规如下:(1)GB50011-2001
2.建筑工程抗震设防的对策
人类在防御和减轻地震灾害的过程中,所采取的措施主要有两种:工程性措施和非工程性措施。非工程性措施主要是指震后救援;工程性措施主要是对建设工程进行抗震设计,使工程在承受所考虑的地震作用下具有一定的安全性。我国由于抗震设防工作起步较晚,依法进行抗震设防,建议重点开展以下几个方面的工作。
(1)重视地震安全性评价
建筑工程首先要确定设防标准。设防标准定低了,工程设施安全度降低,地震时起不到抗震的效果。相反,设防标准定稿了,会增加不必要的浪费,甚至工程项目因资金不足而缓建或者停建。确定科学的、合理的抗震设防标准,只有通过进行地震安全性评价工作来实现。地震安全性评价是抗震设计的一部分,主要包括地震危险性分析和土层地震反映,直接提供不同年限、不同概率水准的基岩与地振动工程参数。因此,我们应充分重视并且切实做好地震安全性评价工作。
(2)抗震设防措施要贯穿于工程建设的全过程
首先,在选址时选择地震危险性较小的地段作为建设场地,因为场地条件对震害有明显的影响,新建工程一般不应在发震断裂邻近地段进行建设,不应在覆盖土层厚的冲击、淤积软土层及严重不均匀土层上进行建设,不应在条状突出的山嘴、高耸的山包、非岩质陡坡上进行建设。其次,在抗震设计上,一定要严格按“二阶段”的设计步骤和“三个水准”的设防目标进行设计,不得马虎。此外,在施工的各个环节上要全面贯彻抗震规范要求,充分体现抗震设计意图,使建筑物防御地震的能力得到保障,从而减轻地震灾害给人民生命财产安全带来的损失。
3.可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用
目前我国抗震设计规范在进行构件强度设计时就采用了可靠度思想,尽管在设计过程没有直接采用可靠度理论,但是各设计表达式的分项系数是采用可靠度分析和优化思想确定的,这样就可以保证结构构件的可靠度水平保持在一定水平之间。美国联邦紧急救援署额研究报告中曾明确提出“基于性能的结构抗震设计框架应该是基于可靠度理论的”,我国学者也提出相同的看法。目前抗震设计在可靠度分析中考虑的不确定因素主要有结构反应的不确定性,另外一些不确定因素也应考虑进去,不过一些不确定因素对结构性能的影响需要做长期大量的统计调查和实验研究,所以要很完整地考虑这些不确定因素还需要做长期的工作。
三、小结
尽管随着科学技术的不断进步,人类对地震的发生规律逐步的有了更深的了解。但是仅仅目前的技术水平对未来发生地震的地点、时间和大小还无法进行准确的预报,人们对地震作用的特征和地震破坏机理的认识还很不够。在不断改进施工材料和提高施工质量的同时,施工企业必须加强建筑物的抗震设防问题。在充分研究地段的实际情况的基础上,提高地震设防的科学性和全面性。工程设计和施工人员要不断的学习国际上先进的做法,结合我国的实际,因地制宜地做好住宅建筑的抗震设防工作,使得我们的住宅建筑抗震性能不断的进步和提高,人民的生命财产安全才能有更好的保障。
参考文献:
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关键词:城市区域火灾风险评估
一、火灾风险评估的概念
过去,人们往往依靠经验和直观推断来做出决策。随着计算机容量不断扩大和模块技术的发展,风险评估(riskassessment)和风险管理(riskmanagement)技术作为复杂或重大事项决策的必要辅助手段,在过去的二、三十年间,在决策分析、管理科学、运营研究和系统安全等领域得到了广泛的认知和应用[1]。
通常认为风险(risk)的定义为:能够对研究对象产生影响的事件发生的机会,它通过后果和可能性这两个方面来具体体现。风险概念中包括三个因素:对可能发生的事件的认知;该事件发生的可能性;发生的后果[2]。因而,火灾风险(firerisk)包含火灾危险性(发生火灾的可能性)和火灾危害性(一旦发生火灾可能造成的后果)双重含义[3]。
现在,在文献中可以看到的与“火灾风险评估”相关的术语有fireriskanalysis,fireriskestimation,fireriskevaluation,fireriskassessment等,但基本上火灾风险评估都是指:在火灾风险分析的基础上对火灾风险进行估算,通过对所选择的风险抵御措施进行评估,把所收集和估算的数据转化为准确的结论的过程。火灾风险评估与火灾模拟、火灾风险管理和消防工程之间有密切关系,为其提供定性和定量的分析方法,简单地如消防安全设施检查表,复杂的就会涉及到概率分析,在应用方面针对的风险目标的性质和分析人员的经验有各种变化[4]。
较多的人倾向于从工程角度来定义火灾危害性(firehazard)和火灾风险(firerisk)。火灾危害性指:凡是根据已有的资料认为能引起火灾或爆炸,或是能为火灾的强度增大或蔓延持续提供燃料,即对人员或财产安全造成威胁的任何情况、工艺过程、材料或形势。火灾危害性分析在不同的情况下有不同的针对性,目的是确定在一定的条件下有可能发生的可预见性后果。这种设定的条件称为火灾场景,包括建筑物中房间的布局、建材、装修材料及家具、居住者的特征等与相关后果有关的各种具体信息。目前在确定后果方面的趋势是尽可能地利用各种火灾模式,辅以专家判断。此时,危害性分析可以看作是风险评估的一个构成元素,即风险评估是对危害发生的可能性进行权衡的一系列危害性分析。
从系统分析的角度来看,风险具有系统特性和动态特性。风险实际上并非某一单一实体或事物的固有特性,而是属于一个系统的特性。若系统发生变化,很容易就会使事先对风险所做的估算随之发生变化。火灾风险评估模式包括:系统认定,即明确所要评估的具体系统并定义出风险抵御措施的过程;风险估算,即设定关于火灾的发生几率和严重后果及其伴随的不确定性的衡量标准或尺度,计算和量化系统中的指标的过程;风险评估,对该标准或尺度进行分析和估算,确定某一特定风险值的重要性或某一特定风险发生变化的权重[5]。
二、城市区域火灾风险评估的意义及发展概况
在消防方面,随着人们安全意识的提高和建筑设计性能化的发展,对建筑工程的安全评估日益受到重视,比如美国消防协会制定的“NFPA101生命安全法规”是一部关注火灾中的人员安全的消防法规,与之同源的“NFPA101A确保生命安全的选择性方法指南”,分别针对医护场所、监禁场所、办公场所等,给出了一系列安全评估方法,多应用于建筑工程的安全性评估方面[6]。
目前,我国在火灾风险评价方面的研究,大部分是以某一企业,或某一特定建筑物为对象的小系统。例如,由武警学院承担的国家“九五”科技攻关项目“石化企业消防安全评价方法及软件开发研究”,以“石油化工企业防火设计规范”等消防规范和德尔菲专家调查法为基础,设计了石化企业消防安全评价的指标体系,利用层次分析法和道化指数法确定了各指标的权重,采用线性加权模型得出炼油厂的消防安全评价结果[7]。以某一特定建筑物为对象的火灾风险评价也比较多,如中国矿业大学周心权教授,在分析建筑火灾发生原因的基础上,建立了建筑火灾风险评估因素集,并运用模糊评价法对我国的高层民用建筑进行了消防安全评价[8]。
与上述的安全评估不同,城市区域的火灾风险评估的目的是根据不同的火灾风险级别,配置消防救援力量,指导城市消防系统改造,指导城市消防规划。对已建成的城市区域的火灾风险评估必须考虑许多因素,即城市火灾危险性评价指标体系,包括区域内所存在的对生命安全造成危险的情况、火灾频率、气候条件、人口统计等因素,进而评价社区的消防部署和消防能力等抵御风险的因素。除此之外,在评估过程中另一个重要的情况是要关注社区从财政及其他方面为消防规划中所要求的总体消防水平提供支持的能力和意愿。随着城市规模扩大、综合功能增强,在居住区商贸中心、医院、学校、和护理场所增多,评估方法还会相应的改变。现有的城市区域火灾风险评估方法主要出于以下两个目的:
(一)用于保险目的
在火灾保险方面的应用的典型事例为美国保险管理处ISO(InsuranceServicesOffice,ISO)的城市火灾分级法,在美国已经被视为指导社区政府部门对其火灾抵御能力和实际情况进行分类和自我评估的良好方法。ISO方法把社区消防状况分为10个等级,10级最差,1级最好。
ISO是按照一套统一的指标来对每个社区的客观存在的灭火能力进行评估,确定该社区的公共消防级别,这套指标来自于由美国消防协会和美国自来水公司协会所制定的各种国家规范。ISO对城市消防的分级方法主要体现在它的“市政消防分级表(CommercialFireRatingSchedule,CFRS)”上。CFRS把建筑结构、用途、防火间距与公共消防情况(用公共消防分级数目表达)相关联,再以统计数据加以调节后,来确定相应的火险费用。ISO级别仅被保险公司用作确定火险费用的一个成分。ISO分级系统虽然无法反映出消防组织的其他应急救援能力,但实际上也常用于各个区域的公共灭火力量的确定。
市政消防分级表从1974年开始使用,主要考察某城市区域的7个指标情况:供水、消防队、火灾报警、建筑法规、电气法规、消防法规、气候条件。随着技术进步,该表也不断改进。1980年版抽取了CFRS中对公共消防分级的方法,给出了修订后的灭火力量等级表,指标只包括前3项。被删除的指标或者确少区分度,或者在全市范围内进行评估时太过于主观,而且74表格中包含许多评估标准是具体的规定,如果某一社区的情况没有满足这些规定,则归属为差额分,规定降低了表格可使用的弹性范围,无法正确评估情况和技术的变化。故而ISO分级表被视为越来越“性能化”[9]。
(二)用于消防力量的部署
当今的消防组织和地方政府要担负日益加重的安全责任,面对来自公众的对抵御各种风险的更多的期望,以及调整消防机构人员、设备及其他预算方面的压力,迫切需要确认某一给定辖区内的具体风险和危险的等级。
具体地说,城市区域风险评估在消防方面的目的就是:使公众和消防员的生命、财产的预期风险水平与消防安全设施以及火灾和其他应急救援力量的种类和部署达到最佳平衡。
关于火灾风险对于灭火救援力量的影响,美国消防界对此的关注可以说几经反复,其间美国消防学院、NFPA等都做了许多工作。直至20世纪90年代,国际消防局长协会成立了由150名专业人士组成的国际消防组织资质认定委员会(theCommissionofFireAccreditationInternational,CFAI),经过9年的广泛工作,制定了“消防应急救援自我评估方法”,和制定标准的社区消防安全系统。另外,NFPA最终还制定了NFPA1710和1720两个指导消防力量部署的标准,分别帮助职业消防队和志愿消防队和改进为社区提供的消防救援的水平。根据NFPA最近的调查,NFPA1710将在全美30500个消防机构中的3300~3600个得到正式的应用,也推广到加拿大有些地区[10]。
英国对消防救援力量的部署标准是依据内政部批准的“风险指标”,把消防队的辖区划分为“A”、“B”、“C”、“D”四类区域,名为“风险分级”系统。其目的是对消防队的辖区进行风险评估,确定辖区内的各种风险区域,进而确定该风险区域发生火灾后应出动的消防车数量和消防响应时间。1995年,英国的审计委员会了一份题为“消防方针”的考察报告,认为这种方法没有充分考虑建筑设施的占用情况、社区的人口统计情况和社会经济因素,也没有把建筑物内的消防安全设施纳入考核范围。故而由审计委员会报告联合工作组与内政部的消防研究发展办公室一起,设立了一个研究项目。该项目的目的是开发一套供消防机构划分区域的风险等级,对包括灭火在内的所有应急救援力量进行部署,用于消防安全设施的规划并能解决上述问题的风险评估方法,再对开发出的方法进行测试。最后Entec公司开发出了计算软件,并于1999年4月以内政部的名义出台了“风险评估工具箱”测试版[11]。
三、国内外近期的城市区域火灾风险评估方法
(一)国内的城市区域火灾风险评估方法
张一先等采用指数法对苏州古城区的火灾危险性进行分级[15],该方法的指标体系考虑了数量危险性,着火危险性,人员财产损失严重度,消防能力这四个因素。1995年李杰等在建立火灾平均发生率与城市人口密度﹑城区面积﹑建筑面积间的统计关系基础上,选取建筑面积为主导参量,建立了以建筑面积为单一因子的城市火灾危险评价公式[12]。李华军[16]等在1995年提出了城市火灾危险性评价指标体系,该体系中城市火灾危险性评价由危害度﹑危险度和安全度三个指标组成,用以评价现实的风险,不能用来指导城市消防规划。
(二)美国的“风险、危害和经济价值评估”方法[13]
美国国家消防局与CFAI于1999年一起,在“消防局自我评估”及“消防安全标准”的工作的基础上,更突出强调了“火灾科学”的“科学性”,开发出名为“风险、危害和经济价值评估(Risk,HazardandValueEvaluation)”的方法。美国消防局于2001年11月19日了该方案,这是一个计算机软件系统,包含了多种表格、公式、数据库、数据分析方法,主要用于采集相关的信息和数据,以确定和评估辖区内火灾及相关风险情况,供地方公共安全政策决策者使用,有助于消防机构和辖区决策者针对其消防及应急救援部门的需求做出客观的、可量化的决策,更加充分地体现了把消防力量布署与社区火灾风险相结合的原则。
该方法的要点集中于两个方面:1、各种建筑场所火灾隐患评估。其目的是收集各种数据元素,这些数据能够通过高度认可的量度方法,以便提供客观的、定量的决策指导。其中的分值分配系统共包括6类数据元素:建筑设施、建筑物、生命安全、供水需求、经济价值。2、社区人口统计信息。用于收集辖区年度收集的相关数据元素。包括居住人口、年均火灾损失总值、每1000人口中的消防员数目等数据元素。
该方法已在一些消防局的救援响应规划中得到应用。以苏福尔斯消防局为例,它利用该方法把其社区风险定义为高中低三类区域,进而再考察这些区域的火灾风险可能性和后果:高风险区域包括风险可能性和后果都很大的以及可能性低、后果大的区域,主要指人员密集的场所和经济利益较大的场所;中等风险区域是风险可能性大,后果小的区域,如居住区;低风险区域是风险可能性和后果都较低的区域,如绿地、水域等,然后再把这些在消防救援响应规划中体现出来。
(三)英国的“风险评估”方法[14]
英国Entec公司研发“消防风险评估工具箱”,解决了两个问题:一是评估方法的现实性,是否在一定的时限内能达到最初设定的目标。经过对环境、管理、海事安全等部门所使用的各种风险评估方法的进行广泛考察之后,研究人员认为如果对这些方法加以适当转换,就可以通过不同的方法对消防队应该接警响应的不同紧急情况进行评估。二是建立了表达社会对生命安全风险可接受程度的指标。
Entec的方法分为三个阶段。首先应该在全国范围内,对消防队应该接警响应的各类事故和各类建筑设施进行风险评估,这样得到一组关于灭火力量部署和消防安全设施规划的国家指南。对于各类事故和建筑设施而言,由于所采用的分析方法、数据各不相同,所以对于国家水平上的风险评估设定了一个包括四个阶段的通用的程序:对生命和/或财产的风险水平进行估算;把风险水平与可接受指标进行对比;确定降低风险的方法,包括相应的预防和灭火力量的部署;对不同层次的灭火和预防工作的作用进行估算,确定能合理、可行地降低风险的最经济有效的方法。
国家指南确定后,才能提供一套评估工具,各地消防主管部门可以利用这些工具在国家规划要求范围内,对当地的火灾风险进行评估,并对灭火力量进行相应的部署。该项目要求针对以下四类事故制定风险评估工具:住宅火灾;商场、工厂、多用途建筑和民用塔楼这样人员比较密集的建筑的火灾;道路交通事故一类危及生命安全、需要特种救援的事故;船舶失事、飞机坠落这样的重特大事故。
第三个阶段是对使用上述评估工具的区域进行考查,估算其风险水平,与国家风险规划指南对比,并推荐应具备的消防力量和消防安全设施水平。
参考文献:
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8、李志宪,杨漫红,周心权.建筑火灾风险评价技术初探[J].中国安全科学学报.2002年第12卷第2期:30~34.
9、FireSuppressionRatingSchedule,ISOCommercialRiskServices,1998edition.
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11、Entec,ReviewofHighOccupancyRiskAssessmentToolkit.23August2000.
12、李杰等.城市火灾危险性分析[J].自然灾害学报95年第二期:99~103.
13、InformationontheRisk,HazardandValueEvaluation,USFA,1999.
14、MichaelSWright,DwellingRiskAssessmentToolkit:1999.
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