城市灾害管理中的工程防御技术

第四节　工程防御与技术子系统

一、工程是抗御各种城市灾害的物质基础

工程防御是城市灾害应急管理得以发挥作用的物质基础，城市灾害防治涉及的内容非常广泛，必须依靠先进的科技方法和工程技术手段，才能使城市灾害应急管理工作有可靠的基础和保障。城市的灾害防御工程既包括那些关系城市社会经济发展和人们生活的基本实体（房屋建筑）以及城市生命线等基础设施工程，还包括那些为预防和抗击灾害的具有专门防御某种或多种灾害功能的特殊工程，如各大江河防汛抗旱工程；重要大城市的防汛、抗震工程；险堤、险库的加固工程；沿海地区的地面沉降防治措施；山区的防塌、防滑工程；国土绿化工程等。随着现代化城市的发展，城市各种工程建筑面临着严峻的挑战。

对超高层建筑提出挑战。超高层建筑虽然是人类智慧的结晶，但固有的缺陷使其安全性成为全世界难题。以消防为例，其风险性除电气灾害、吸烟不慎引起灾害、设备故障引发火灾外，危险更表现在：火灾蔓延扩大危险性、人员疏散的极端困难性、火灾扑救的高度艰难性等。如1974年巴西圣保罗焦玛大厦火灾，死亡188人；1996年香港嘉利大厦起火持续21小时，死亡39人，这些都成为惨痛的教训。因此，我国必须吸取海外在高楼巨厦发展中的教训，坚持在丰富多彩造型下追求安全舒适的环境目标。

加强建筑工程和防灾工程的安全风险评估工作，应用抗灾性能较强的材料，是城市现代化发展的要求。美国世界贸易中心的毁灭除了有外力破坏，更重要的是钢与玻璃的燃烧爆炸，使大楼“软化”倒塌。从此种意义上讲，加强建筑工程的安全风险评估并应用难燃材料确实是十分必要的。在过去的几十年中，通过我国政府的努力，在这方面已经有了相当大的进展，各地都有很好的抗灾工程基础，这对于抗水、抗风、抗海潮、抗震等抗灾工作起到了重要作用。作为抗灾工程措施，我们提倡在由工程选址到施工的每一环节，均应有防灾、抗灾措施。在制定国土规划时和进行城市建设与工程选址时，应回避风险程度大的地区。

城市对各种工程尤其是生命线工程的依赖程度越来越高，许多现代大城市的生命线系统形成了覆盖全市的、高密度的、层次分明的网络。有些城市生命线系统的用户少则几十万，多则上千万，一旦发生城市灾害，特别是群发性灾害，不仅会使城市生命线系统工程本身遭到破坏，更重要的是这些灾害及其引发的次生灾害会殃及更多居民的生命和最基本的生活。2003年8月发生在美加的大停电，虽然最终确定不是因为恐怖活动造成的，但仍曾引起了当地人们的极大恐慌，而且再次引起了世界的关注。因此，提高城市的各种设施和工程的防御灾害的能力，是增强城市应急管理的最基本的物质和技术基础。

二、工程防御子系统的构成要素

尽管城市的规模、城市的发展水平不尽相同，但城市工程防御系统从总体上看主要有：城市灾害管理中工程防御的整体能力状况；城市房屋建筑、各种人工构筑物防灾抗灾的能力状况；城市生命线工程的易损性及防灾抗灾的能力状况；城市交通、电讯及网络系统的防灾抗灾的能力状况；城市工程抵御次生灾害的能力状况；城市灾害工程防御投入的经济效益评价以及城市灾害工程防御中的科技创新、高新技术应用等内容。

三、工程防御与科技减灾

从古至今，对城市灾害进行工程性防御，是人类抗御灾害的最基本的手段。但随着城市现代化程度的发展，不仅对工程防御能力的要求越来越强，而且要求运用现代科技手段进行防灾抗灾的范围越来越广泛，城市工程防御与科技减灾的高度融合是城市目前和未来城市灾害应急管理能力建设的发展趋势。

把科技减灾纳入城市发展规划，力求在重点减灾研究项目上形成自己的特色。防灾减灾的成效在很大程度上取决于科技进步的水准，因此，要大力发展防灾减灾方面的科学技术研究，把科技减灾纳入城市发展规划，规范科技减灾的内容及手段。要大力开展城市综合防灾体系的理论研究，开展各类灾害防治措施研究，并积极借鉴国外城市防灾减灾的先进技术，力求在重点减灾研究项目上形成自己的特色。

要特别注意发挥信息和媒体技术在防灾减灾中的作用，发展数字城市、灾害情报网络等高新技术，力争在安全减灾科学技术及城市建设工程技术等领域的研究上达到国际先进水平。随着防灾减灾领域科学技术的飞速发展，一些重大减灾技术项目的突破很可能会朝着产业化的方向发展，要密切注意这方面的发展动向，力争在发展防灾减灾技术产业化上走在世界的前列。

加强各种灾害源、致灾因子的变化规律和发展规律的科学技术研究工作，增强城市进行有效防灾减灾的基础。随着城市的发展和环境的变化，任何一个城市，灾害种类、灾害源都不是一致的，在不同时期，灾害的致灾因子的变化也会发生很大的变化，要了解各种灾害源的状况，及时掌握灾害因子的变化规律，从工程、技术上进行城市灾害的科学防御，以从根本上提高城市应急管理水平。(www.xing528.com)

四、城市灾害工程防御系统的动态处置模型

建国以来，尽管大量的减灾工作已取得了显著成绩，但我国的城市灾害损失还在逐年上升，事实早已经证明，各种灾害已成为社会经济发展的最大制约因素之一。造成这种局面的一个重要原因，是我国城市灾害的防御能力还没有与城市的发展紧密结合，并由此引起了一系列问题：①抗灾工程的设计标准与所在地区灾害种类、强度不相适应；②抗灾工程随时间的推移，老化问题非常严重；③建筑工程的选址不做防灾调研；④城市盲目建设，人口膨胀，造成潜在的灾害源；⑤减灾工程缺乏一个长久的规划设计，仅从眼前的灾害状况来进行设计，忽视了未来发生其他类型灾害可能性的考虑；⑥减灾工作未能纳入经济发展计划中，把减灾当作是纯财政支出，未把它看作是基础投资的一种。由于这些问题的严重存在，不仅不能有效地减轻灾害，而且还可能导生出一些其他的灾害或衍生灾害，扩大了灾害的损失。因此，需要在各级灾害管理系统的统一领导与协调管理下，根据灾情和各地区的具体情况，制定各城市防灾减灾的工程防御规划，并认真贯彻执行。

当然，灾害的防御工程建设受现有资源条件的限制，防灾工程项目的确定也要综合考虑经济效益、社会效益和环境效益多方面的要求。经济效益主要是从经济上考虑投入与产出的比例，社会效益是要考虑防灾工程给整个社会以及居民带来的总体上的好处；环境或生态效益是要考虑防灾工程项目最终会对该地区的环境治理和生态变化产生的影响。因此，在城市防灾工程项目的选择中，应综合考虑多方面的效益。

首先，是防灾工程项目的选择。在城市现有资源有限的条件下，就需要根据各城市的不同灾害背景、灾害发生的频率、灾害危害程度等有关因素进行科学选择防灾工程项目，以保证防灾工程项目能够发挥最大的综合效益。

其次，是防灾工程的投资优化。当防灾工程项目确定以后，需要确定工程项目的合理投资数量和水平，以发挥最大的经济效益。防灾工程项目是指以防止和减轻正在或可能发生的各种灾害为主要目的的工程项目，也可以称为减灾工程项目。它可以是新建项目，如新建沿海防潮大堤、防潮闸坝等，也可以是对原有项目的改扩建，如对现有建筑物进行抗震加固、现有水库及防洪设施的改造等。与一般工程比较，防灾工程具有受益的社会性、效益的多面性和独特性、投入（资）的动态性、项目的高风险性等特点。这些特点决定了防灾工程投资效益分析与一般工程投资效益分析存在很大的不同，必须根据防灾工程投资效益的特点，建立与这些特点相适应的防灾工程投资效益分析理论和方法。

灾害可能造成的损失主要取决于灾害的强度、承灾体的密度和防灾工程的减灾能力。在其他因素不变的条件下，减灾能力主要取决于防灾工程的投资水平。因此，可以把灾害可能造成的损失定义为防灾工程投资的函数。防灾工程的减灾效益是指由于防灾工程的存在可能减少的灾害损失。按照“有无对比”的原则，减灾效益等于“无防灾工程”时灾害可能造成的损失与“有防灾工程”时灾害可能造成的损失之差。

B (x) = S _max - S (x)

其中，B (x)代表防灾工程的减灾效益；S _max为无防灾工程时某一特定灾害对特定的承灾体可能造成的损失；S (x)为有防灾工程时的灾害损失。

灾害是社会经济发展的制约因素，因此，减轻灾害是社会经济发展的推动力。50多年的减灾实践为我国经济发展和社会安定创造了重要的物质基础条件。据统计，仅以经济效益论，减灾工程性投入与效益之比约为1∶10，“减负等于加正”，如果考虑到减灾效益在社会上的放大效应，其意义就更为重大深远了。

五、我国减灾工程建设成绩显著

近年来，我国针对大江大河的水患地区，大面积的农作物干旱和病虫害多发地区，重点地震、地质灾害和风暴潮危险区，城镇及公路、铁路沿线的泥石流、滑坡频发地段，进行了大规模的减灾工程建设。40多年来，共修建防洪堤24.7万千米，大中小型水库8.4万多座，防潮堤1.2万千米，建成排灌站49万多处。其中，对全局具有重要意义的减灾工程有：黄河下游防洪大堤、长江中下游防洪与分洪工程、淮河流域综合防洪工程，以及正在建设的长江三峡工程、黄河小浪底工程、北江飞来峡水利枢纽工程等重大水利工程。对城市和大中型工矿企业的新建工程进行了抗震设防，对原有工程设施进行了抗震加固，完成了对14条铁路干线、90多座骨干电厂、6条主要输油管线、20座大型炼油厂、一些重点骨干钢铁企业和超大型乙烯工程以及大型水库的抗震加固。对重点地区和交通干线上的地质灾害进行了大规模的防治。目前，正在对长江三峡链子崖、黄腊石地质灾害等进行治理。兴建了各种防护林体系，全国每年植树近600万公顷，人工种草1200万公顷，营造了防沙治沙工程、三北防护林、沿海防护林、长江中上游防护林、平原绿化、太行山绿化工程等区域防护林体系，森林覆盖率明显提高，建立了综合林火防治体系。生物灾害防治和牧区防灾基地建设也有新的进展。