冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想

中国青藏高原地区分布有丰富的冰碛土物源,其历史成因复杂、物质结构多变、力学性能差异大,在降雨和冰雪消融作用下常有滑坡失稳发生,冰碛土滑坡碎屑物进入沟道与水流掺混极易发生滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链,是高原地区防灾减灾的重点和难点。近年来,川藏铁路工程及重大水电开发等面临冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的巨大威胁,因此,提升防灾减灾救灾能力是国家重大需求。冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖是一个级联放大的链式灾害过程,涉及滑坡起动、运动性态转变、沿程侵蚀放大、多期堵江叠加、溃坝水沙耦合等复杂动力演化机制,尤其在复杂气象条件下,冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖的动力形成、溃决冲刷及洪水演进等方面存在机理不清、模型不准、模拟技术缺乏等问题,亟需开展冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、控制性理论模型及全过程数值模拟等研究工作。结合国内外冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：1）复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;2）冰碛土滑坡—泥石流动力灾变过程与运移模型;3）冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成机理与仿真模拟;4）冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;5）下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。同时,开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡—泥石流运移与多期堵江机制,构建了考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土—滑坡—泥石流—堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制,构建灾害链过程的控制性理论模型,开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据,并为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。     

冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想（特约稿）

青藏高原区域滑坡-泥石流-堰塞湖灾害频繁发生,灾害损失巨大,与之相关的科学研究一直是国内外研究的热点和难点。我国在堰塞湖减灾领域已经积累了丰富的实践经验,但是冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害演化过程非常复杂,涉及众多的物理力学机制和学科理论,复杂气象条件下冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖的动力形成机制、溃决冲刷及洪水演进灾害链的全过程演化分析与数值模拟方面尚需进一步研究。揭示冰碛土滑坡-泥石流-堰塞坝的链生放大机制和冰碛土堰塞湖溃决演进的动力灾变机理是实现冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害有效防控的关键,结合国内外冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出了冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：(1) 复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;(2) 冰碛土滑坡-泥石流动力灾变过程与运移模型;(3) 冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成机理与仿真模拟;(4) 冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;(5) 下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。并开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡-泥石流运移与多期堵江机制,构建了能考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土-滑坡-泥石流-堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、构建灾害链过程的控制性理论模型、开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据及为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。     

核能装备安全控制代码自动生成软件研发与应用构想与成果展望

目前,核能装备等安全关键系统中软件的作用越来越重要,对系统的安全稳定运行具有至关重要的影响。安全关键软件规模的增长和复杂度的增加给设计和开发高可信的软件带来了新的挑战,亟需新的软件开发和验证方法与模式。针对此需求,本文围绕核能装备安全控制代码自动生成软件研究面临的3大关键科学问题,分别开展1个基础理论、7大关键技术及1套原型系统的研究。通过核能安全控制代码自动生成软件总体设计集成与评估、核能安全控制与交互系统软件建模技术、核能安全控制系统模型分析与验证技术、核能安全控制系统可信软件代码自动生成技术等方面的研究,突破核能装备安全控制代码自动生成软件在建模、代码生成和测试验证面临的系统性技术瓶颈,建立起新的安全关键软件开发和验证方法与模式。通过可信安全控制代码自动生成软件工程化应用与认证技术研究,构建一个核能装备安全控制代码自动生成的原型系统,并在核能、汽车等领域对研究成果进行验证。通过上述研究实现以下5个方面创新：一是,形式化方法与模型驱动开发融合理论,用确定的数学理论来保证模型的高可信;二是,状态机扩展同步数据流语言形式化定义方法,建立适用于核能、航空、汽车等场景的软件建模方法;三是,基于交互式定理证明的可信代码生成器构造方法,形成经过形式化验证的可信代码生成器;四是,数据驱动的测试用例智能生成方法,实现测试验证的自动化;五是,一套面向核能装备控制软件的一体化研发平台,构建完整的开发和验证工具链。本研究旨在以形式化和模型驱动方法为基础,对安全关键软件的建模、模型验证、代码生成、测试验证等方面进行系统性研究,以形成高可信的安全关键软件开发和验证新方法。本研究成果对核能等领域安全关键软件开发相关工业软件的科学研究、技术研发、产业发展等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。     

核能装备安全控制代码自动生成软件研发与应用的构想与成果展望

目前,核能装备等安全关键系统中软件的作用越来越重要,对系统的安全稳定运行具有至关重要的影响。安全关键软件规模的增长和复杂度的增加给设计和开发高可信的软件带来了新的挑战,亟需新的软件开发和验证方法与模式。针对此需求,本文围绕核能装备安全控制代码自动生成软件研究面临的三大关键科学问题,分别开展一个基础理论、七大关键技术及一套原型系统的研究。通过核能安全控制代码自动生成软件总体设计集成与评估、核能安全控制与交互系统软件建模技术、核能安全控制系统模型分析与验证技术、核能安全控制系统可信软件代码自动生成技术等方面的研究,突破核能装备安全控制代码自动生成软件在建模、代码生成和测试验证面临的系统性技术瓶颈,建立起新的安全关键软件开发和验证方法与模式。通过可信安全控制代码自动生成软件工程化应用与认证技术研究,构建一个核能装备安全控制代码自动生成的原型系统,并在核能、汽车等领域对研究成果进行验证。通过上述研究实现以下5个方面创新：一是形式化方法与模型驱动开发融合理论,用确定的数学理论保证模型的高可信;二是状态机扩展同步数据流语言形式化定义方法,建立适用于核能、航空、汽车等场景的软件建模方法;三是基于交互式定理证明的可信代码生成器构造方法,形成经过形式化验证的可信代码生成器;四是数据驱动的测试用例智能生成方法,实现测试验证的自动化;五是一套面向核能装备控制软件的一体化研发平台,构建完整的开发和验证工具链。本文旨在以形式化和模型驱动方法为基础,对安全关键软件的建模、模型验证、代码生成、测试验证等方面进行系统性研究,以形成高可信的安全关键软件开发和验证新方法。研究成果对核能等领域安全关键软件开发相关工业软件的科学研究、技术研发、产业发展等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。     

软件与系统漏洞分析与发现技术研究构想和成果展望

软件与系统漏洞是国家网络空间安全的重要战略资源。中国关键基础设施和重要信息系统部分核心技术受制于人,软件与系统漏洞普遍存在的现状短期之内无法根除,需要开展深层次、大规模、智能化漏洞挖掘研究;随着移动互联网、工业控制网和物联网等领域的新技术和新应用的推广,现有漏洞挖掘分析技术体系不能满足新的需求;此外,中国漏洞研究团队资源相对分散,国家层面漏洞研究协作机制尚未形成,难以支撑国家对漏洞战略资源的把控。以提升国家开展漏洞战略资源把控能力为导向,针对软件与系统漏洞研究现状,目前亟待解决的四大难题,即漏洞挖掘分析智慧性弱、大流量监测精度低、危害评估验证难、规模协同能力缺。围绕四大难题开展攻关：一是,软件与系统漏洞智慧挖掘方法及关键技术,包括模糊推理经验库的构建方法、基于基因图谱的漏洞挖掘方法、智能引导优化问题、基于策略的漏洞识别方法。二是,软件与系统漏洞分析与可利用性判定技术,包括漏洞成因分析技术、程序异常路径构造技术、同源性漏洞分析技术、漏洞可利用性判定技术、多场景漏洞分析平台建设。三是,基于网络流量的漏洞分析与检测技术,包括利用动静态方法的漏洞攻击样本检测技术、研制软件漏洞攻击样本自动化检测原型系统、针对疑似网络攻击流量的深度检测与智能识别技术、网络攻击样本自动化分析与精准验证、面向攻击流量的漏洞检测与综合服务平台。四是,漏洞危害评估与验证技术,包括基于硬件虚拟化的动态污点分析技术、漏洞自动利用技术、研制基于虚拟环境的漏洞自动化验证系统、漏洞危害性评估体系和危害性评估算法。五是,漏洞规模化协同挖掘分析技术研究与应用,包括多任务多引擎自适应均衡规模化漏洞挖掘技术、多维度多任务智能协同技术、开放协作的知识复用技术、面向多计算环境的规模化协同漏洞发掘的一体化平台、规模化协同条件下漏洞挖掘、分析和可利用性评估技术、规模化协同漏洞发掘一体化平台在典型行业的应用验证。通过以上研究内容实现以下五个方面创新：一是,基因图谱定式复盘,基于基因图谱构建与经验知识复用的漏洞智慧挖掘技术;二是,多源分析多态利用,基于多源漏洞分析的多态可利用性评估技术;三是,动静结合意图推演,大流量环境下基于数据驱动与行为认知关联的攻击检测技术;四是,状态切片叠加复现,活体漏洞库构建技术;五是,智能连接迭代适应,多任务多引擎自适应均衡规模化漏洞挖掘技术。最终,构建集漏洞挖掘、分析、监测、评估、验证于一体的规模协同平台,形成知识复用、智能连接、开放协作的生态系统,为国家摸清网络空间安全家底、扭转攻防博弈被动局面提供技术支撑。     

山洪灾害监测预警关键技术与集成示范研究构想和成果展望

中国山洪灾害点多面广,发生频繁,但因山洪灾害问题的多样性和复杂性,目前在主要关键技术领域的研究仍处于起步和技术探索阶段,不能适应当前防御山洪灾害的实际需要。如何精准预报局地强降雨,研发山洪监测技术体系,提炼山洪灾害动态多预警指标,实现从注重灾后救助向灾前预防转变。如何研发因地制宜的山洪灾害预报模型,搭建风险评估平台,构建山洪灾害防御模式,提高山洪灾害预警和风险防范能力,是当前山洪灾害研究的前沿和热点问题,也是目前国家大力实施山洪灾害防治县级非工程措施项目建设必须要面对的现实问题。围绕上述问题,凝练如下3个关键研究目标：1）理清山洪灾害动力过程,建立山区局地暴雨预报模型和山洪动态模拟模型;2）研发构建山洪多要素立体监测技术与体系,实现山洪灾害预警与风险评估信息的实时动态传输与发布,解决山洪洪峰流量预报精度不高、预警期和应急抢险处置时效短等问题;3）构建多层次、多目标的山洪灾害动态预警与风险评估平台,提炼山洪灾害防灾减灾模式,并示范推广。通过研究实现以下创新：1）从揭示诱发山洪的中小尺度天气系统形成机理入手,研发山区短时临近暴雨预报技术,提高山区致灾洪水暴雨预报精度,有效延长山洪灾害预警期。2）通过研究多源遥感、雷达、微纳感知、智能识别等山区雨洪监测数据采集技术与适应、实用稳定的传统技术集成与融合,构建空天地一体化山洪多要素立体监测技术体系,实现技术创新,延长山洪预警期。3）通过解析山区暴雨洪水–灾变响应过程,阐明暴雨山洪形成过程及致灾动力机制,构建基于降雨预测和土壤含水量动态监测的山洪过程动态模拟模型,提高山洪灾害预警准确性与可靠性。4）以山区洪水的运移过程为切入点,建立山洪灾害多指标预警模型,研发山洪灾害实时动态分级预警技术,有效延长灾害预警期,提高应急抢险应对处置时效。基于以上内容,为目前实施的山洪灾害防治县级非工程措施改造升级完善布局建设,提升国家防灾减灾救灾能力,保障山丘区人民生命财产安全和社会经济可持续发展提供科技支撑。     

矿井水灾应急救援技术及装备研究

矿井水灾(通常称为透水),是煤矿常见的五大主要灾害之一.一旦发生透水,不但影响矿井正常生产,而且有时还会造成人员伤亡,淹没矿井和采区,危害十分严重.本文结合国内外的矿井水灾事故案例、应急救援技术和装备情况,阐述我国目前在矿井水灾应急救援技术和装备的应用现状,分析国内矿井水灾应急救援装备和技术存在的问题和不足,并提出了今后国内应急救援技术的发展方向和改进措施.     

沟谷灾害链演化模式与风险防控对策

沟谷灾害链是近期才引起学界关注的灾害类型,也是川藏铁路交通廊道建设和运营中面临的巨大挑战。作者提出了沟谷灾害链的定义及组成要素,通过分析大量已发生沟谷灾害链事件,总结了沟谷灾害链的特性与类型,归纳出常见沟谷灾害链的演化模式,探讨了影响沟谷灾害链的关键物理过程,提出了沟谷灾害链的风险评估及防控对策思路,取得了以下结论：1）沟谷灾害链由潜在孕灾体、原生灾害、次生灾害（系列）和承灾体构成,具有时间相接、空间相连、因果关联、链式演进的典型特性;根据原生灾害类型可将沟谷灾害链分为滑坡灾害链、泥石流灾害链和冰湖灾害链3个大类和11个小类,这些演化模式可以通过3个关键过程（崩塌/滑坡–碎屑流/泥石流、滑坡/泥石流堵江–堰塞湖、堰塞湖/冰湖溃决）组合得到。2）沟谷灾害链的形成包含两种模式：一是,原生灾害体的物理力学性质在运动中发生改变而形成次生灾害;二是,原生灾害改变次生灾害体的形成条件进而诱发次生灾害。3)沟谷灾害链的风险评估要同时关注原生灾害的起动机制和次生灾害的链生机制,要强化潜在灾害链物源的准确识别,加强对灾种转化过程的科学认识,量化灾种转化机制和临界条件,构建灾害链全过程数值模拟评估方法,开展未来情景下沟谷灾害链的演进过程和风险评估。4）沟谷灾害链的防控研究在目前仍处于起步阶段,应在提高对沟谷灾害链科学认识的基础上,建立完善的沟谷灾害链早期识别、监测预警、模拟评估、应急处置、工程治理、应急避险和风险管理综合治理体系。     

基于滑坡成因的汶川地震堰塞湖分类及典型实例分析

汶川地震引发了大量的堰塞湖,其带来的长期危害成为灾区恢复重建过程中引人关注的问题之一.依据地震滑坡成因机制及特点,对地震堰塞湖进行了类型划分,从地震滑坡(崩塌等)灾害的形成机制将堰塞湖分为整体滑动型堰塞湖和崩滑型堰塞湖两个大类.在崩滑型堰塞湖中,根据滑坡的成因特点又分为坠落-滑动型堰塞湖和坠落-弹射-滑动型堰塞湖两个亚类.并列举各种类型地震堰塞湖的典型实例,分析总结了各种类型的成因方式、发育特点及应急处置措施.对提高地震堰塞湖的认识具有一定的学科意义,对地震恢复重建过程中堰塞湖的长期防治具有一定的科学指导意义.     

汶川地震堰塞湖分布规律与风险评估

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏。强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖。利用5月15日～28日期间基本覆盖重灾区的124幅ADS40航空影像,解译出地震滑坡和崩塌堵塞河道形成的存留时间14天以上的堰塞湖256处。遥感调查发现,堰塞湖集中沿地震破裂带呈带分布,沿河流成串珠状分布的特征;堰塞湖数量分布与地震破裂带距离的关系符合对数衰减规律,负相关系数达到0.9699。结合部分野外实际考察资料,选择物质组成、坝体结构、坝高和最大库容等作为堰塞湖危险性评估指标,制定出极高危险、高危险、中危险和低危险四个危险等级,对查明有危害的32个堰塞湖进行了溃决危险性分级和排序,除已经溢流的11处堰塞湖以外,共分出极高危险的1处、高危险的7处、中危险的5处和低危险的8处。评价结果全部被国家抗震救灾指挥部水利组采纳,用于堰塞湖应急排险工程布设,在堰塞湖应急排险中发挥了作用。并且,对堰塞湖的发展趋势进行了分析,震后5至10年内,由于斜坡失稳,物源丰富,仍有可能产生新的大规模滑坡和泥石流,堵塞河流形成堰塞湖;但随着其后滑坡和泥石流活动趋于减弱,堰塞湖的形成概率将逐渐降低。     

建筑企业应急救援信息系统运行机制与对策研究

在对我国建筑行业安全形势进行简单描述后,提出了建筑企业应急救援工作的内容及重要性.在此基础上,提出了建立建筑企业应急救援信息系统的运行机制,并给出了一些建设性实施对策.     

建立我国紧急救援体系和发展相关产业的战略思考

随着社会的不断进步,紧急救援工作已经成为显示城市和地方基础设施水平及社会管理能力的标志性工程。我国近年来在紧急救援方面做了大量工作,但紧急救援体制建设才刚刚起步,远不能适应经济社会发展的客观要求。对构建我国紧急救援体系和发展相关产业的环境进行了SWOT分析,分析了优势和机会,找出了劣势和威胁。在此基础上对构建我国紧急救援体系和发展相关产业进行了职能细分、业务选择和战略定位。最后借鉴国际先进经验,对构建我国紧急救援体系,发展相关产业,提出了战略思考。     

地震堰塞湖对山区河流的影响与综合治理

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏.强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖,引起山区河流强烈演变.分析了汶川\"5·12\"地震在四川省境内形成的众多堰塞湖(体)的不同类型、组成特征,提出堰塞体等河道堆积物对河流自然形态、生态环境和人类社会可能存在的影响.针对震后山区河流开发保护与生态环境建设的目标,对堰塞体综合治理提出了具体的指导意见和措施,以便尽可能地避害趋利,有效维护河流的健康.     

旅游企业特殊经营风险的界定及应对措施初探

旅游企生存在着大量经营风险。从影响的广度和深度可将旅游企业经营风险分为常规风险与特殊风险两大类,分析我国改革开放以来旅游史上两次特殊风险,提出旅游企生特殊经营风险的预测与防范措施．     

试验装备采购风险评估研究

针对我国试验装备采购风险管理存在的相关问题,界定了试验装备采购风险管理的相关概念,分析了试验装备采购风险因素,运用改进的风险矩阵法建立了试验装备采购风险评估模型,并进行了案例分析。     

高速公路交通事故应急救援体系中信息技术应用研究

介绍了高速公路交通事故类型、规模、特点及其全过程,分析了现代信息技术在高速公路中应用现状,就高速公路交通事故应急救援过程中信息需求进行了探讨,认为由于目前的管理体制上的问题,高速公路现有的信息技术不能完全用于高速公路交通事故应急救援中.在高速公路交通事故应急救援中,充分利用现代信息技术,不仅可以有效利用信息资源来控制事故态势发展,还为调度社会应急救援资源提供了技术支撑,有利于展开救援工作.