城市地下空间是宝贵的国土资源,是实现城市立体化高质量发展的重要基盘。要实现高质量、可持续发展,安全韧性是前提。上海中心城区现有地下空间开发利用总量已超过1亿平方米,且每年增量超500万平方米,轨道交通建设运营总长度已达到831公里,高峰日进出地下空间总人次超千万,位居全球城市首位。如此巨量的地下空间,如何保证其安全与高效运行?
“双核驱动”的风险管控与“精治智管”模式
近年来,我国城市地下空间的安全事故时有发生,常常造成严重的经济损失和人员伤亡。郑州7·20暴雨灾害事件后,贯彻落实党中央重要指示精神,上海市印发了《关于加强本市城市地下市政基础设施建设的实施意见》,在浦东新区政府支持下率先开展了摸家底、查现状、找对策等工作。
我们团队选择陆家嘴商圈和高东镇大型居住区两处地下空间,调查发现:陆家嘴商圈商务中心大厦地下空间中的消防设备、渗水监测设备、燃气监测设备、排涝设施都很好,但视频监控没有图像识别功能,无法预先感知水灾、火灾等事故隐患。高东镇各小区的地下空间,普遍存在电动机动车与非机动车混合停放、消防设施简陋、缺少预警监控设备、充电桩种类混杂等现象,还存在非机动车充电场所缺少基础消防设施、杂物(可燃物)堆放杂乱无章等现象。需要指出的是,这些设施虽然满足了当时的设计规范要求,但不少已经不适应现行规范标准了;其风险防控多以应急预案为主,缺乏事前预警的方法和技术。
在调查分析基础上,我们创新地提出“双核驱动”的地下空间风险管控模式,来优化技术方案,织密社会治理网络。
沿着这一思路,应用“精治智管”理念,通过地下空间联席会议的组织协调,将各职能委办局集合起来,通过“使用人-产权人-物业管理者”三方各司其职,实现地下空间基本信息的收集上报和实时感知;依照属地化管理原则,构建分类分级的多源信息融合与风险预警平台;根据风险分类分级,采取相应的风险防范与处置对策。
其中,采用既有监控监测设施,实现地下全空间、全要素、精细化感知和多源数据融合,并通过机器学习和智能算法,对地下空间的安全风险进行研判与分类分级,通过风险预警平台开展处置对策的智能规划,优化巡检路线、人员配置、专业队伍布局等,还对风险处置的成效进行实时跟踪,实现精细化闭环管理。
优化火灾防范与强化韧性建设
以火灾的风险感知与应对为例,通过对地下空间的消防基础设施、电气火灾监控、结构化视频图像、火灾多模探测预警等全天候监测,加上历史火灾、火灾防控、物联感知等数据支持,配以机器学习,我们建立起火灾动态评估指标体系与模型。数字技术赋能的火灾风险感知与消防设备监控装备提供启动接口,必要时即可强制启动消防泵、风机等消防设施。
尤值一提的是,通过数字赋能,我们建立了地下建筑消防安全风险预警信息数据平台、在线数据库,监控风险因素的变动趋势,并评价各种风险状态偏离预警线的强弱程度,向决策层发出预警信号并提前采取预控对策。
鉴于浦东高东镇大型居住区的地下充电桩比较普遍,我们专门设计了火灾防范与韧性建设方案:针对变电箱、充电电缆、充电桩等充电设备状况,车型、电池类型、电池年龄等车辆状况,以及人的驾照、行车记录,开展风险评估。充电桩不是想装哪儿就装哪儿,必须分类、分级、分区、分层、按规矩进行管理,才会具有足够的韧性。驾驶员的驾龄、有无违章、有无事故经历都与火灾有关联,车辆的电池类型、状态、行驶里程也与火灾有关,还有充电区漏水监测、异物监测,都在我们提供的应对火灾韧性方案中。
最终,我们依靠数字化赋能,在小区物业管理中心设置综合信息平台,收集充电桩电流监测信息、地下车库环境感知监测信息、充电车及人员行为信息等,进行多源数据综合分析和风险研判,开展分类分级风险预警与值班人员巡检线路优化、巡检力量部署优化等。
基于上述调研基础,高东镇政府选取了广盛佳苑小区作为试点,联合电力公司、铁塔公司、物业管理公司、设计院等多方,共同完成了地下停车库防灾韧性的提升方案。此举扩增了地下充电桩的容量,提升了地下停车库的火灾安全性,获得居民的支持和认可,社会效益、经济效益获得双丰收。
应对水灾的韧性系统建设
水火无情,地下空间尤其如此。万一大洪水发生,怎么办?在城市硬件设施完善的基础上,让数字技术发挥更大的作用迫在眉睫。
我们在出入口、连通处、重点位置布设水位传感器,在地下空间所在合适的地表位置布置降水监测和排水、挡水设施运行监测,用摄像设备监控淹没水深、排水和挡水设施运行、人群密度等,收集各个位置的实时图像,利用图像识别技术,计算实时淹没水深、排水和挡水设施运行、人群密度及其它相关信息,将收集到的信息反馈给洪水监测与预警预报平台,实时分析洪灾动态变化,实现智能化水灾预警预报。我们现已建立起基于人工智能技术的降水信息预测系统、地下空间洪水预警预报系统以及实时水位监测与排水调度系统。
当相关人员接收到预警信息后,立刻触发应急抢险响应,组织开展应急处置,组织引导公众紧急避险,并根据预案上报、处理和发布信息。
城市地下空间韧性建设管理,仅有技术还不够,还需从社会管理层面,将政府及各相关部门、街道乡镇及建设方、使用者及物业管理方、产权人及保险公司等组织起来,形成浦东新区地下空间多方治理框架,大家职责分明、声气相通,平台一张网,联动你我他,共同在数字大网中,用智慧赋能,创新构建浦东地下空间韧性建设与“精治智管”新模式,打造社会主义现代化建设引领区的示范和样板。
(作者系建筑与城市规划学院副教授)