高路恒，肖盛燮

(重慶交通大學防災減災工程研究所，重慶400074)

橋梁、公路、房屋建筑等基礎設施沿地球表面分布，跨越全球介質(zhì)領(lǐng)域，其基礎設計標高不盡相同，再加上各種地質(zhì)災害產(chǎn)生各種復雜能量的影響，對于各種基礎設施的破壞非常嚴重，一旦災害發(fā)生，人類無能為力。要實現(xiàn)真正意義上的防災減災，必須搞清楚災害發(fā)生的根源，有針對性地加強對于地震、洪水、泥石流等各種災害所產(chǎn)生的災害能量在介質(zhì)中傳播規(guī)律的研究。而人類往往對于各種災害能量在介質(zhì)中的傳輸、聚集形成無數(shù)能量質(zhì)點、質(zhì)點相吸形成環(huán)鏈、環(huán)鏈相交形成斷面、斷面疊加形成能量破壞體、能量破壞體不斷的傳輸與演化直至最終誘發(fā)下一次災害等循環(huán)規(guī)律及各種災害能量傳輸過程中各演化體之間的誘發(fā)規(guī)律缺乏足夠認識和設計標準的制定，災害發(fā)生不可避免地會破壞各種基礎設施，使損失不斷擴大化，甚至危及人民生命財產(chǎn)安全。因此，有針對性地加強對各種災害能量在介質(zhì)中的傳輸演變規(guī)律的研究，找出各種災害能量在介質(zhì)中的傳輸及演化規(guī)律，構(gòu)建能量傳輸演變模型，為將來基礎建設的設計提供參考，標準化抵御各種災害的設計水平，具有深遠的理論意義與社會效益。

1 能量質(zhì)環(huán)理論基本思想

1.1 能量質(zhì)點形成、成鏈、成面、成體等過程

目前國內(nèi)外對于各種基礎設施的設計水準基本上還是停留在現(xiàn)有的規(guī)范和經(jīng)驗上，而現(xiàn)有的設計理念還沒有充分地考慮到各種災害能量在介質(zhì)中傳播發(fā)展對基礎設施的影響，而只考慮了災害產(chǎn)生后對基礎設施的影響程度，沒有考慮到災害發(fā)生后災害能量在介質(zhì)中傳輸?shù)倪B續(xù)性及能量疊加演化成為各個能量質(zhì)點、質(zhì)點成鏈、鏈相交成面、面疊交成體、體演化與發(fā)展直到下一災害的爆發(fā)等一系列循環(huán)規(guī)律。

1.1.1 能量質(zhì)點

能量質(zhì)點系指每一次災害發(fā)生總會伴隨著巨大的能量產(chǎn)生，而災害在發(fā)生過程及發(fā)生后能量在介質(zhì)載體中連續(xù)地傳輸，各種地質(zhì)災害能量傳輸過程又伴隨著能量線的疊交，最終在介質(zhì)中形成無數(shù)能量峰值點。

單一的能量質(zhì)點還不至于造成下一災害，其能量相對較小，無法造成介質(zhì)顆粒過大的位移;但是，若介質(zhì)中的無數(shù)能量質(zhì)點形成能量環(huán)鏈后，此能量環(huán)鏈潛在的破壞能量將是所有能量質(zhì)點之和的數(shù)倍。

1.1.2 能量環(huán)鏈

能量環(huán)鏈系指各種災害能量傳輸過程中在介質(zhì)中形成的無數(shù)能量質(zhì)點，由于能量質(zhì)點間存在一種相對吸引的力使無數(shù)能量質(zhì)點之間形成若干環(huán)鏈。

能量環(huán)鏈又稱能量聚集鏈，在能量聚集鏈形成過程中，能量質(zhì)點的分布情況是很復雜的，無數(shù)能量質(zhì)點形成環(huán)鏈需要一定的時間，這與區(qū)域地質(zhì)情況有很大的關(guān)系，這將是衡量某一區(qū)域是否為多震區(qū)其中的一個標準。

1.1.3 能量破壞面

各種地質(zhì)災害在介質(zhì)中傳輸?shù)倪^程中形成了無數(shù)能量環(huán)鏈，而無數(shù)能量環(huán)鏈之間又存在著鏈的疊加與相交，最終在介質(zhì)中形成無數(shù)能量斷面，我們稱之為能量破壞面。

1.1.4 能量破壞體

能量破壞面并不是單純的平面，也可以是任何形狀的曲面;在地質(zhì)災害能量不斷的演化轉(zhuǎn)換過程中，無數(shù)能量破壞面之間又存在著復雜的疊交與干涉，最終會以某種形式的體表現(xiàn)出來，我們將這種能量體稱為能量破壞體。

能量破壞體的表現(xiàn)形式多種多樣，有規(guī)則形體和不規(guī)則形體，有靜態(tài)形體也有動態(tài)形體;在介質(zhì)載體中傳輸?shù)倪^程猶如天空即將下雨的云團的靜態(tài)形式，還有像海里翻滾的波浪的動態(tài)形式。

1.2 能量質(zhì)環(huán)理論致災規(guī)律

各種地質(zhì)災害能量傳遞過程中存在能量的疊交，在介質(zhì)載體中形成無數(shù)能量極值點。當無數(shù)能量極點在某一區(qū)域介質(zhì)中形成能量環(huán)鏈，無數(shù)能量環(huán)鏈之間相互疊加與相交形成能量破壞面，無數(shù)能量破壞面繼續(xù)演化，最終將以某種形態(tài)的能量破壞體繼續(xù)發(fā)展直至能量爆發(fā)引發(fā)下一災害，這就是能量致災規(guī)律的演化機理。

能量環(huán)鏈形成后，能量破壞面的形成時間很短暫，換句話說，能量環(huán)鏈的形成即標志著災害孕育的開始。災害的發(fā)生將伴隨著能量環(huán)鏈的瞬時斷裂與能量的耗散，能量視區(qū)域破壞面的大小瞬時爆發(fā)，災害將導致一系列的破壞及損失，并且災害能量再次向介質(zhì)中傳輸;該傳輸過程將重復上一次災害能量質(zhì)點的形成、質(zhì)點相吸形成環(huán)鏈、環(huán)鏈相交形成斷面、斷面繼續(xù)演化發(fā)展形成若干能量破壞體，能量破壞體將以某種形態(tài)展現(xiàn)出致災的真相等一系列循環(huán)過程。因此，我們可以得出一個結(jié)論:能量質(zhì)環(huán)理論致災規(guī)律揭示了各個地質(zhì)災害間誘發(fā)演變是一個循環(huán)過程，必須認真探索能量質(zhì)環(huán)理論致災規(guī)律，“對癥下藥”，通過各種地質(zhì)災害能量傳輸?shù)哪M，以計算機為輔助工具試圖構(gòu)建能量隔斷系統(tǒng)，不斷模擬與實踐相結(jié)合，方能達到防災減災的真正目的。

能量質(zhì)環(huán)理論致災過程，如圖1所示。

圖1 能量質(zhì)環(huán)理論致災示意圖

2 能量質(zhì)點相吸原理

對于能量質(zhì)點引力存在的假設，我們可以參考宇宙學相關(guān)原理進行解釋。宇宙大爆炸(簡稱大爆炸)是描述宇宙誕生初始條件及其后續(xù)演化的宇宙學模型，這一模型得到了科學研究和觀測最廣泛且最精確的支持。宇宙學家所指的宇宙大爆炸觀點為:宇宙是在過去有限的時間之前，由一個密度極大且溫度極高的初狀態(tài)演變而來的(根據(jù)2010年所得到的最佳觀測結(jié)果，這些初始狀態(tài)大約存在于133億年至139億年前)，并經(jīng)過不斷的膨脹到達今天的狀態(tài)。宇宙大爆炸傳播的能量是巨大的，它使我們整個宇宙在不停地向外膨脹，這也就證明了本文對于能量質(zhì)環(huán)理論致災規(guī)律的假設，只不過能量質(zhì)環(huán)理論致災規(guī)律是對大爆炸理論的一個延伸形式［1－4］。

1924年起，哈勃為勒梅特的理論提供了實驗條件:他在威爾遜山天文臺利用口徑250 cm的胡克望遠鏡費心建造了一系列天文距離指示儀，這是宇宙距離尺度的前身。這些儀器使他能夠通過觀測星系的紅移量來推測星系與地球之間的距離。他在1929年發(fā)現(xiàn)，星系遠離地球的速度同它們與地球之間的距離剛好成正比，這將說明星體之間存在著相互之間的引力，這種引力使各個星體保持著某種平衡［5－8］。換言之，我們不妨大膽地假設地質(zhì)災害能量傳輸形成的無數(shù)能量質(zhì)點之間也存在相互之間的引力，而恰恰是這種引力促使了各個能量質(zhì)點之間相互連接，最終形成能量環(huán)鏈;世間任何事情都可以用相對論的原理來進行解釋，而能量質(zhì)環(huán)理論提出的相關(guān)假設同樣可以用相對論來給予說明。

因此，我們可以大膽做出如下定義:地質(zhì)災害能量在介質(zhì)中傳輸形成無數(shù)能量質(zhì)點，無數(shù)能量質(zhì)點通過某種相互之間的引力連成能量環(huán)鏈，我們將這種引力稱為能量質(zhì)點引力;將這種理論稱為能量質(zhì)點相吸原理。

3 構(gòu)建災害隔斷體系

所謂“災害隔斷體系”系指利用目前的科技手段，運用計算機模擬地質(zhì)災害能量在介質(zhì)載體中傳輸形成能量質(zhì)點、成鏈、成面、成體的演化過程，在地質(zhì)災害能量還沒有成熟壯大之前，采取措施將其部分能量進行轉(zhuǎn)化或耗散的過程，或者在設計規(guī)范中考慮地質(zhì)災害能量對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響。盡管地質(zhì)災害能量很難準確測得，但也不能在設計時忽略其能量演化與發(fā)展對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，必須規(guī)范化目前結(jié)構(gòu)規(guī)范的設計水準;另一方面，若想有效地做到地質(zhì)災害的提前預警與防災減災，我們必須在傳統(tǒng)對于各種災害防治的基礎上，運用能量質(zhì)環(huán)理論對某一地區(qū)災害能量的傳輸演變規(guī)律有一定的研究;通過查閱相關(guān)地質(zhì)災害資料找其規(guī)律，對各種災害誘發(fā)的時間與區(qū)域?qū)Ρ确治?，探尋出災害能量傳輸演變致災的實質(zhì);然后，進行現(xiàn)場調(diào)研，收集相關(guān)資料，建立相應的實驗基地，并做一定的模擬實驗，理論分析建模，提出對于若干地質(zhì)災害相應的隔斷處理措施，最終利用相關(guān)災害實例數(shù)據(jù)建立計算機災害隔斷系統(tǒng)模型，并對以往災害數(shù)據(jù)進行驗證對比，對系統(tǒng)誤差進行校核分析，使構(gòu)建的隔斷系統(tǒng)具有一定的精度。此隔斷系統(tǒng)模型的實現(xiàn)，將以往發(fā)生的地質(zhì)災害的區(qū)域、時間、災害等級等相關(guān)信息輸入系統(tǒng)，我們就可對于全球地質(zhì)災害進行模擬分析與演繹，爭取最大精度地準確定位下一地災害區(qū)域、何時發(fā)生災害、等級程度、相關(guān)的防災措施大小程度等信息都可以提前得知，實現(xiàn)了地質(zhì)災害的信息化。

因此，加強對于各種災害能量在介質(zhì)中的傳輸演變規(guī)律的研究，找出各種災害所爆發(fā)的能量在介質(zhì)中的傳輸及演化機理，構(gòu)建能量傳輸演變及隔斷模型，標準化對基礎設施的設計水準，這將推動全球在防災減災領(lǐng)域向前邁出一大步。

4 結(jié)論

本文通過系統(tǒng)理論研究，得到如下結(jié)論:

(1)災害質(zhì)環(huán)理論系以全人類存亡之角度提出的，綜合性地探尋各種地質(zhì)災害之間能量傳播、聚集成點、成鏈、成面、成體、爆發(fā)等全過程演化規(guī)律，為災害的提前預警打好基礎，將推動人類防災減災領(lǐng)域的發(fā)展。

(2)分析研究能量環(huán)鏈的形成過程、傳輸規(guī)律及斷鏈原理，構(gòu)建災害隔斷系統(tǒng)模型，這對于全人類將具有重大的意義，能夠挽救全人類的生命財產(chǎn)安全。

(3)對各種地質(zhì)災害能量傳輸過程能量演化發(fā)展規(guī)律進行了本質(zhì)的分解。

(4)重點提出能量質(zhì)點之間存在引力的大膽設想，這將給能量質(zhì)環(huán)理論的成熟化提供了條件。

(5)運用現(xiàn)有科技手段建立災害隔斷系統(tǒng)模型，規(guī)范化結(jié)構(gòu)設計水準，對防災減災提出相應的建議。

(6)隔斷系統(tǒng)的實現(xiàn)將推動地質(zhì)災害預警向著信息化的道路發(fā)展。

通過研究，可標準化全球?qū)A設施的設計水準，這樣即可實質(zhì)性地避免人民生命財產(chǎn)安全和基礎設施在各個災害作用下導致的破壞及損失，具有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。

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