根据《关于开展2023年度自然资源科学技术奖推荐工作的通知》(自然奖字〔2024〕2号)的有关要求,拟推荐江苏省地质调查研究院《长江下游典型丘陵边坡降雨成灾机制及柔性防控关键技术》、江苏省地质勘查技术院《耕地污染快速调查和修复技术创新与应用示范》、江苏南京地质工程勘察院《韧性城市复杂地质环境智能感知与精准控灾关键技术及应用》成果参评2023年度自然资源科学技术奖,现将拟推荐项目的基本信息公示如下,公示期5个工作日,公示时间:2024年5月20日-2024年5月24日,在公示期间,对公示异议的可向学会秘书处提出书面意见,请实名写明异议的事实依据,凡匿名提出或超期提出异议的不予受理。
联系人:黄倩
联系电话:025-51816574
江苏省地质学会
2024年5月20日
长江下游典型丘陵边坡降雨成灾机制及柔性防控关键技术公示内容
(一)项目基本情况
主要完成单位:江苏省地质调查研究院、河海大学、南京大学
主要完成人:郝社锋、刘瑾、孙少锐、宋京雷、唐朝生、王亚山、车增光、陈刚、喻永祥、何伟、蒋波、泮晓华、乐慧琳、宋泽卓、张纪星
技术评价时间:2021年5月23日
成果登记时间及登记号: 2021年12月6日,登记号:20211050。
(二)项目简介
围绕长江下游地区(江苏省)典型丘陵边坡普遍存在的浅表层破坏问题,系统开展了研究区1145处滑坡点和2921处不稳定斜坡调查,厘清了长江下游典型丘陵边坡破坏类型主要为下蜀组黄土滑坡、碎石土滑坡、软弱夹层类滑坡。深入研究了降雨诱发丘陵边坡破坏机理和成灾机制,基于微细观测试和多尺度模型试验等方法,提出了滑坡致灾关键因子,建立了边坡失稳判据指标体系,研发了微生物矿化和有机高分子聚合物修复材料,构建了“浅层加固、表层修复”生态柔性防控技术方法体系。主要形成了以下四方面原创性成果:
1、针对下蜀组黄土滑坡开展了室内缩尺模型和野外足尺模型为主的多尺度实景降雨模拟试验,系统对比研究了滑坡失稳过程的内外部动态响应机制及演化过程,建立了基于含水率、孔隙水压力和变形加速度振荡幅度的滑坡启动阈值指标体系。相关成果应用于江苏省97处自动化监测站点的监测预警工作和宁镇地区254处土质滑坡隐患点的日常防控中,有效保障了2613人的生命财产安全。
2、揭示了长江下游丘陵边坡滑带土的微观结构特征,从不同类型的微观矿物颗粒的结构特征出发,揭示了滑坡的产生机理。定量研究了滑带土微观结构特征和矿物成分与其化学、力学属性之间的关系,首次建立了滑带土矿物成分与力学强度参数之间的关系。
3、研究了MICP改性下蜀黄土的水稳、结构强度、抗冲刷等水-力学特性,揭示MICP改性黄土抗侵蚀机理。开展原位MICP修复下蜀黄土干缩开裂试验和MICP处理下蜀黄土坡面原位抗冲刷试验,系统分析了气象参数和MICP处理参数与土体改性效果的关联特征,提出了基于MICP的边坡浅层护坡技术。
4、开展了有机黏结剂的研制,定量评价了其土体重构性能的响应特征,建立了基于有机黏结剂重构土体的综合评价体系;揭示了有机黏结剂重构土体的微观结构特征,并阐明了新型水凝胶在多个尺度上的作用模式,研发了客土与黏结剂有机组合的有机复合基材,阐明了其工程特性随时间的演化规律;揭示了复杂条件下岩坡客土基材土-岩界面黏附特性演变规律,探明了复合改良基材的界面力学作用模式。提出了基于有机黏结剂的边坡表层护坡及生态修复技术。
(三)客观评价
一、江苏省自然资源厅专家组审阅了“江苏省低山丘陵区、隐伏岩溶区1:5万地质灾害详细调查项目”、“江苏省典型地区滑坡地质灾害成因及启滑诱发机制研究”、“基于有机高分子聚合物复合基材的矿山高陡岩坡生态修复研究”成果认为:(1)报告从微观角度研究了各类滑坡滑带土的矿物成分、微观结构和物理力学性质,为典型地区的滑坡防控奠定了理论基础。(2)研究了江苏省典型地区滑坡地质灾害启滑诱发机制,提出了不同类型滑坡破坏机理和物理力学性质指标参数建议,具有示范意义。(3)研制了具有良好强度、保水性、抗冲刷等性能的有机高分子聚合物复合基材,可用于高陡坡面的生态恢复,成果创新性显著。
二、中国岩石力学学会组织的科技成果评价意见如下:项目研制了性能优异、环境友好的水凝胶有机黏结剂,具备固凝快、黏结强、保水性高、耐久性强特征,揭示了有机黏结剂重构土体的微观结构特征。研发了客土与黏结剂有机组合的有机复合基材,阐明了复合基材力学、抗冲刷、抗崩解等性能提升作用,揭示了多因素作用下有机复合基材-岩界面力学强度演化规律。构建了有机复合基材全过程生态修复与防护机制,提出了适合于岩坡生态修复的建设工法。认为该项目成果总体上达到国际先进水平,其中在水凝胶有机黏结剂方面达到国际领先水平。
三、中国企业管理无锡培训中心、无锡滨湖雪浪街道办事处、南京栖霞山管委会、中煤长江生态环境科技有限公司、江苏中成建设工程总公司、江苏华东矿山工程有限公司等技术应用单位认为江苏省地质调查研究院和河海大学研发的基于有机高分子复合基材边坡治理技术进行边坡治理,该技术可以实现70度以上的边坡生态修复,相比市场上现有的高陡边坡生态修复产品,能够极大的降低坡面修复成本,该技术解决了边坡客土附着困难、不抗冲刷、保水困难等生态修复难点,大大提高了坡面的整体稳定性,实现了边坡治理后坡面的植被全覆盖,环境效益十分显著。
(四)主要知识产权目录
1、发表论文
外文论文:
(1)Shefeng Hao,Yongxiang Yu,Jinglei Song,Jin Liu, Zezhuo Song, Wenyue Che, Tingwei Huang,
Zhihao Chen, Shaorui Sun. Study on direct shear strength properties of sand mixed with polyurethane prepolymer and sisal fiber. Environmental Earth Sciences. 2023年82卷.
(2)Jin Liu, Zhihao Chen, Zezhuo Song, Yuxia Bai, Wei Qian, Jihong Wei, Debi Prasanna Kanungo. Topsoil reinforcement of sandy slope for preventing erosion using water-based polyurethane soil stabilizer. Engineering Geology. 2019年252卷125-135页.
(3)Shaorui Sun, Wuchao Wang, Jihong Wei, Jinglei Song, Yongxiang Yu, Wei He, Jixing Zhang. The physical–mechanical properties degradation mechanism and microstructure response of acid–alkali-contaminated Xiashu loess. Natural Hazards. 2022年106卷2845-2861页.
(4)Yong Liu, Shaorui Sun, Cheng Lin. High-precision computational modeling of soil-rock mixtures considering realistic shape of rock blocks. Engineering Geology. 2023年323卷.
(5)Ning-Jun Jiang, Chao-Sheng Tang, Li-Yang Yin, Yue-Han Xie, Bin Shi. Applicability of Microbial Calcification Method for Sandy Slope Surface Erosion Control. Journal of Materials in Civil Engineering. 2019年第31卷.
(6)Bo Liu, Cheng Zhu, Chao-Sheng Tang, Yue-Han Xie, Li-Yang Yin, Qing Cheng, Bin Shi. Bio-remediation of desiccation cracking in clayey soils through microbially induced calcite precipitation (MICP). Engineering Geology. 2020年264卷.
中文论文:
(1)喻永祥,郝社锋,蒋波等. 基于聚氨酯复合基材的岩质边坡客土生态修复试验研究 水文地质工程地质; 2021年第48卷174-181页.
(2)宋京雷,何伟,郝社锋等. 岩质边坡表层黏性客土抗裂特性试验研究 水文地质工程地质;2021年第48卷144-149页.
2、专利和软件著作权
(1)发明专利,一种基于土工试验的岩-土界面耦合效果的评价方法,ZL202010386160.X, 2023-02-03,第5722093号,宋京雷、何伟、刘瑾、任静华、刘宝生、王亚山、范健、贺新星
(2)发明专利,一种岩质边坡客土基质稳定性和绿化效果的综合评价方法,ZL202010395950.4,2023-09-08,第6307564号,郝社锋、蒋波、许伟伟、刘瑾、陈刚、车增光、李文博
(3)发明专利,一种岩质边坡表面粗糙度的评价方法,ZL202010504393.5,2022-02-25,第4958067号,喻永祥、刘玲、金洋、李明、李伟、理继红、刘瑾、汪媛媛
(4)发明专利,一种基于微生物矿化作用的滑坡防治方法,ZL202111333958.9,2023-05-05,第5947523号,唐朝生、程瑶佳、泮晓华、程青、吕超、王殿龙、董志浩、章尹政
(5)发明专利,一种利用微生物膜和MICP技术治理岩质边坡崩塌的方法,ZL20211 1023889.1,2022-05-17,第5159152号,唐朝生、董志浩、泮晓华、王殿龙、吕超、章尹政、程青、王浩
(6)发明专利,一种利用微生物防治土体干缩开裂的方法,ZL201910018111.8,2021-03-30,第4326739号,唐朝生、刘博、谢约翰、尹黎阳、吕超、李昊、施斌、程青
(7)发明专利,一种防止客土冲刷的可拆卸排水装置,ZL202210619193.3,2023-11-03,第6452290号,刘瑾、孙云儒、黄庭伟、马晓凡、李金阳、朱淳、常孝廉、刘珂孜、陈霄颖
(8)发明专利,一种客土附着力评价方法,ZL202110610009.4,2022-11-04,第5556251号,宋泽卓、刘瑾、白玉霞、王颖、马柯、王梓、马晓凡、卢洪宁
(9)发明专利,一种边坡稳定性测试评价系统及测试评价方法,ZL201710517670.4,2019-10-15,刘瑾、白玉霞、宋泽卓、李鼎、魏继红、孙少锐、冯巧、汪勇、冯嘉馨
(10)专著,江苏省典型滑坡地质灾害致灾机理及防控技术,2022-06,郝社锋、孙少锐、喻永祥、宋京雷著
(五)推荐意见
围绕长江下游地区(江苏省)典型丘陵边坡普遍存在的浅表层破坏问题,系统开展了研究区1145处滑坡点和2921处不稳定斜坡调查,深入研究了降雨诱发丘陵边坡破坏机理和成灾机制,基于微细观测试和多尺度模型试验等方法,提出了滑坡致灾关键因子,建立了边坡失稳判据指标体系,研发了微生物矿化和有机高分子聚合物修复材料,构建了“浅层加固、表层修复”生态柔性防控技术方法体系。
主要创新成果如下:
1、揭示了长江下游丘陵边坡滑带土的微观结构特征,从不同类型的微观矿物颗粒的结构特征出发,揭示了滑坡的产生机理,首次建立了滑带土矿物成分与力学强度参数之间的关系。
2、开展了室内缩尺模型和野外足尺模型降雨试验,建立了基于含水率、孔隙水压力和变形加速度振荡幅度和孔隙水压力的滑坡启动阈值指标体系。
3、研究了MICP改性下蜀黄土的水-力学特性,揭示MICP改性黄土抗侵蚀机理。开展原位MICP修复下蜀黄土干缩开裂试验和MICP处理下蜀黄土坡面原位抗冲刷试验,提出了基于MICP的边坡浅层护坡技术。
4、开展了有机黏结剂的研制,建立了基于有机黏结剂重构土体的综合评价体系;研发了客土与黏结剂有机组合的有机复合基材,提出了基于有机黏结剂的边坡表层护坡及生态修复技术。
本项目共获批授权国家发明专利32项,出版专著1本,在Engineering Geology等国内外重点领军期刊发表高水平学术论文124余篇。项目成果成功应用于江苏省重大基础性防灾工程及生态修复工程,促进了我省生态文明建设与经济社会高质量发展。
综上,该项目科研成果符合自然资源科学技术奖的申报条件,特此推荐!
耕地污染快速调查和修复技术创新与应用示范
公示内容
成果名称:耕地污染快速调查和修复技术创新与应用示范
项目类别:土壤学
完 成 人:徐祖阳、梁胜跃、夏同法、徐明钻、严维兵、梁森、徐小松、祁超、周强、 赵国凤、许国发、马柳州、 曹磊、许云、张训
完成单位:江苏省地质勘查技术院
一、项目简介
该成果来源于江苏省地质勘查技术院实施的江苏省灌河沿线及长江北岸耕地污染快速调查与修复方法研究试点项目。
项目在全面总结工作区的土地利用规划、地球化学调查、水文地质和环境地质调查成果的基础上,通过耕地土壤、农作物、水样等样品的采集、高光谱遥感数据的采集,开展土壤和水体中铅、镉、砷、镍等重金属和多环芳烃等有机污染物调查,查明上述污染物的分布特征,对重点污染地段进行土壤修复技术和应用示范研究,为江苏省同类污染地区的区域性调查评价和土壤修复提供技术支撑和应用示范。
本次研究主要创新点为:
1.成功应用了支持向量(SVM)和神经网络(BP)等数学方法构建了地表水和土壤中以重金属含量为主的预测模型;
2.参考地球化学异常处理方法,以土壤重金属风险筛选值为标准,提出了重金属高光谱反演值评价分类方法,并在项目中成功应用;
3.在综合调研的基础上并结合当地实际情况,创造性提出了综合考虑一次性材料投入成本、施工成本、长效性、对作物产量等方面的污染修复经济性评价体系,提出了以“止损”思想来评价污染耕地修复收益,并成功进行了修复示范
在2017到2021年间,该项目获国家授权专利4项,软件著作权3项,编制地方标准1部,在国内外学术刊物上发表检索论文7篇。成果以灌河沿线及长江北岸工作区为研究区,基本查明了灌河沿线地球化学特征及迁移规律,构建了水土污染快速调查技术,在灌南县三庄村、合浦村开展了耕地重金属污染绿色修复试点,共计修复耕地98.45亩,并取得了良好的改良效果。江苏省连云港市灌南县田楼镇人民政府基于项目的成果资料实现了三庄村、合浦村重金属污染耕地的安全合理利用,保护了粮食安全和人民的健康和经济利益。在南京长江北岸工作区开展了耕地污染快速调查与修复方法应用试点,获得了航空高光谱遥感技术数据,构建了水土污染快速调查技术,为华东地质环境工程有限公司开展耕地污染快速调查工作提供了验证资料。
二、客观评价
1.在华东地区地质行业首次开展了基于航空高光谱遥感技术的水土污染快速调查试点工作,构建了一套可行的有效的航空高光谱水土污染快速调查技术体系。该技术体系于2019年10月在南京举办的国际生态环境新技术大会亮相,被新华网、中国矿业报、江苏网等多家媒体隆重报道(自然资源部,2019;新华网,2019;江苏网,2019),大会上得到了省部级领导和同行专家的认可。
2.快速调查技术体系与传统地球化学测量相比,在项目实施成本和用工时长方面具有明显优势,应用前景广。
3.依托该项目的快速调查体系研究成果,完成了省级标准《生态地质环境调查航空高光谱遥感技术规程》,建立了省局创新平台——航空对地探测技术研究中心,进一步推动了航空高光谱遥感技术的应用。
4.矿物微胶囊修复材料对耕地土壤中单一Cd或As污染的修复效果好,3年监测发现土壤Cd、As有效态去除率分别为51.62%和64.90%,远超相关规范要求。
5.以十年为预测周期,在“止损”思想的指导下,利用矿物微胶囊技术修复后亩产可增加至少19950-22950元的的收益,推广前景巨大。
6. 2021年10月27日,该成果通过了江苏省自然资源厅组织的专家评审,成果获得优秀评级。
7.荣获2023年度江苏省地质学会科学技术奖一等奖。
三、主要知识产权目录
知识产权(标准)类别 | 知识产权(标准)具体名称 | 国家(地区) | 授权号(标准编号) | 授权(标准发布)日期 | 证书编号(标准批准发布部门) | 权利人(标准起草单位) | 发明人(标准起草人) | 发明专利(标准)有效状态 |
标准 | 生态地质环境调查 航空高光谱遥感技术规程 | 中国 | DB 32/T 4123—2021 | DB 32/T 4123—2021(江苏省市场监督管理局) | 江苏省地质勘查技术院、中国地质调查局南京地调中心、江苏省地质学会 | 刘建东、石剑龙、修连存、徐明钻、罗传根、赵国凤、黄岩、梁森、罗丁 | 有效 | |
发明专利 | 样品采集用钻杆、综合样品采集装置及其工作方法 | 中国 | ZL202110447852.5 | 2023-03-24 | 5812106号(国家知识产权局) | 江苏省地质勘查技术院 | 梁胜跃;陈峰;徐明钻;刘建东;徐辉;贺淑燕;罗传根;郑宏 | 有效 |
实用新型专利 | 用于多参数遥感采集系统的辅助设备 | 中国 | ZL202122530700.X | 2022-03-08 | 15973725号(国家知识产权局) | 江苏省地质勘查技术院 | 季岩;徐明钻;张建;黄岩;石剑龙;陈伟;梁森;马柳州 | 有效 |
实用新型专利 | 样品采集用钻杆、综合样品采集装置 | 中国 | ZL202120861440.1 | 2021-11-02 | 14574964(国家知识产权局) | 江苏省地质勘查技术院 | 梁胜跃;陈峰;徐明钻;刘建东;徐辉;贺淑燕;罗传根;郑宏;赵倩 | 有效 |
实用新型专利 | 一种可拆卸易清洗便携式样品缩分装置 | 中国 | ZL202120904567.7 | 2021-11-09 | 14632053(国家知识产权局) | 江苏省地质勘查技术院 | 梁胜跃;刘建东;徐明钻;马生明;聂兰士;张必敏;姚文生 | 有效 |
计算机软件著作权 | HyperPic软件V1.0 | 中国 | 2020SR0683319 | 2020-06-28 | 国家版权局 | 江苏省地质勘查技术院 | 有效 | |
计算机软件著作权 | AeroNavi软件V1.0 | 中国 | 2020SR0689074 | 2020-06-29 | 国家版权局 | 江苏省地质勘查技术院 | 有效 | |
计算机软件著作权 | 遥感影像几何校正软件 | 中国 | 2020SR0367641 | 2022-03-21 | 国家版权局 | 江苏省地质勘查技术院 | 有效 |
四、推荐意见:
“耕地污染快速调查和修复技术创新与应用示范”系由江苏省地质勘查技术院主要完成的《江苏省灌河沿线及长江北岸耕地污染快速调查与修复方法研究试点项目》的创新成果。该成果于2021年10月27日通过了江苏省自然资源厅组织的专家评审,获评优秀级;于2023年5月4日完成了自然资源部成果登记;于2023年10月8日获江苏省地质学会科学技术奖一等奖。
该成果主要体现在耕地污染快速调查和污染修复两个方面。
在华东地区地质行业首次开展了基于航空高光谱遥感技术的水土污染快速调查试点工作,构建了一套可行的有效的航空高光谱水土污染快速调查技术体系。快速调查技术体系与传统地球化学测量相比,在项目实施成本和用工时长方面具有明显优势,应用前景广。依托该项目的快速调查体系研究成果,完成了省级标准《生态地质环境调查航空高光谱遥感技术规程》,建立了省局创新平台——航空对地探测技术研究中心,进一步推动了航空高光谱遥感技术的应用。
利用矿物微胶囊修复材料对耕地土壤中单一Cd或As污染的修复效果好,3年监测发现土壤Cd、As有效态去除率分别为51.62%和64.90%。以十年为预测周期,在“止损”思想的指导下,利用矿物微胶囊技术修复后亩产可增加至少19950-22950元的的收益,推广前景巨大。
综上,该创新成果在生态环境保护、耕地质量调查和保护修复领域具有巨大的推广前景。项目科研成果符合自然资源科学技术奖的申报条件,特此推荐!
韧性城市复杂地质环境智能感知与精准控灾关键
技术及应用公示内容
成果名称:韧性城市复杂地质环境智能感知与精准控灾关键技术及应用
项目类别:环境地质与灾害地质研究
完 成 人:朱鸿鹄、徐成华、张巍、施烨辉、张明、殷建华、谭道远、童立元、张洁、张青、索文斌、程刚、王涛、魏广庆、王宝军
完成单位:江苏南京地质工程勘察院、南京大学、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、深圳市地质局、香港理工大学、东南大学、同济大学、华设设计集团股份有限公司、苏州南智传感科技有限公司、华北科技学院
一、项目简介
本项目服务于韧性城市防灾减灾国家重大需求,依托国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、香港特区重大技术攻关专项等重大科研项目,瞄准光-电-声多元感知与数据科学、人工智能等国际技术前沿,打破了国外技术壁垒,形成了完全自主知识产权的技术装备,创建了韧性城市复杂地质环境灾变演化智能感知技术系统,提升了城市地质环境灾前预测预警、灾中防护抵御与灾后应急恢复能力,实现了滨海、滨江、山区、矿区、盆地、冲积平原等六类区域典型韧性城市的规模化推广应用,在复杂地质环境多物理场原位精细感测、地质环境灾变演化精准辨识与智能预测预警以及灾后绿色主动修复技术等方面取得了新突破。项目成果推动了我国韧性城市地质灾害防治领域的科技进步。主要创新成果如下:
(1)研发了韧性城市地质环境多物理场原位精细感测系列技术装备。基于分布式光-电-声多元感知技术,发明了复杂地质环境变形场、应力场、水分场原位感测设备与地质钻孔光纤多参量监测装备。解决了地质环境原位精细感知技术瓶颈,为韧性城市精准控灾提供了有效的技术支撑与可靠的数据来源。
(2)提出了韧性城市复杂地质环境灾变精准辨识与预警预报方法。建立了城市水下隧道周围复杂地质环境交通动力灾变辨识方法,提出了城市隐伏地质灾害风险相关物理场预测预报模型,建立了城市边坡稳定性全光纤网络与滑坡实时预警算法,完善了韧性城市地质灾害多要素协同监测预警信息管理框架。
(3)构建了韧性城市地质环境灾变风险管控与灾后修复技术体系。基于数据科学与人工智能前沿技术,提出了城市地质灾害风险评估模型、城市环境灾变风险管控体系,构建了柔性防护屏障被动控灾系统,研发了微生物注浆生态型主动修复技术,显著提升了韧性城市地质环境灾变风险评估、管控、应急处置与灾后快速恢复能力。
(4)集成了韧性城市地质工程灾变演化智能感知与防控系统并加以推广应用。基于先进地质环境多物理场原位精细感测技术,集成多源物理参量感知数据,结合基于人工智能的地质灾害风险评估与预测预警方法,集成构建多要素协同工作的韧性城市表层、地下复杂地质环境灾变智能感知与防控系统,并在香港、深圳、南京、重庆、徐州、成都、苏州等城市韧性提升工程中加以推广应用,助力不同复杂地质环境下的城市韧性建设与发展。
在2017到2021年间,该项目获授权国家发明专利39项,软件著作权18项,制定国家标准3部,地方标准3部、团体标准4部,在国内外学术刊物上发表SCI检索论文83篇,WOS总引1193次。成果在多个典型韧性城市加以推广,先后在珠三角输水隧洞、长江三峡库区城镇滑坡、香港机场第三跑道项目、长三角地铁隧道群、江苏省城市地下空间开发利用、长三角地下空间地调及防治等10余个韧性城市灾害感知与防治相关的重大项目中得到成功应用。据不完全统计,2017-2022年研发技术及其衍生产品节省投资1.7亿元,新增利润近1500万元,节约地质灾害监测、防治与治理修复费用5倍,产生了显著的经济、社会和环境效益。
二、客观评价
1. 成果鉴定
2020年4月30日,中科合创(北京)科技成果评价中心组织专家召开了“工程建设安全光纤智慧感测与诊治技术研究及应用”项目科技成果评价会,专家组听取了项目方的成果汇报,经质询、答疑和讨论,一致认为本项目面向工程建设过程中对振动、变形、腐蚀和温度等多种参量的高精度监测需求,研制了缆式和悬挂式光纤光栅应变计、分布式复合加热温度感测光缆等一系列新型传感器。针对建筑施工的工序多、工期紧和配合复杂等特点,研发了与之相适配的分布式光纤传感器快速布设新工法和原位测试新方法。开发了适用于多种不同工程施工环境的分布式光纤智慧感测系统,提出了与之相配套的工程建设诊治技术。项目成果经济和社会效益显著,应用前景广阔。该项目成果在光纤传感工程监测领域总体达到国际先进水平,其中缆式光纤光栅应变传感器和分布式复合加热温度感测光缆的设计研制达到国际领先水平。
2. 权威机构的技术检测
(1)江苏东大工程检测技术有限公司于2022年1月5日对本项目研发的地质钻孔光纤多物理场监测装备系统进行了检验检测,结论如下:1)一体化监测设备共包含滑坡变形场、有效应力场、水分场数据采集模块,可同时采集韧性城市地质环境以上三个物理场的信息数据;2)系统下位机软件可将一体化监测设备所采集的多场信息实时写入数据库并上传云端;3)系统上位机软件可基于云服务模型,实现滑坡地下多场演化特征提取、多源信息融合、监测信息异常诊断及预警报警等功能;4)该系统性能稳定,其功能基本满足韧性城市复杂地质环境多源多场一体化监测的要求。
3. 部分用户评价
(1)华设设计集团股份有限公司、苏州轨道交通集团有限公司、福州地铁集团有限公司采用本项目研发的韧性城市地质环境多物理场原位精细感测的先进装备和城市水下隧道周围复杂地质环境交通动力灾变辨识方法对苏锡常、南京、福州城市隧道群开展灾害风险监测与判识,为精准评价地铁隧道韧性状态与灾后韧性恢复评估提供了定量依据,保证了滨江、冲击平原区域城市的安全连续运行。
(2)本项目所研发的韧性城市地质环境多物理场原位精细感测先进装备在长江三峡库区新铺、藕塘等特大型滑坡建立了监测示范站,在滑坡防治中发挥了关键性作用,保障了三峡库区城市的长期安全运行,得到当地政府的肯定和表扬。
(3)中交第四航务工程勘察设计院有限公司采用本项目研发的韧性城市地质环境多物理场原位精细感测的先进装备与监测预警信息管理技术,在香港国际机场第三跑道系统工程等项目中得到推广应用,取得了良好的应用效果,保障以香港为典型代表的滨海区域城市的长期安全运行。
(4)南京市规划和自然资源局地质矿产处和中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在京津冀、苏锡常地区中应用项目研发的地质钻孔光纤多物理场感测装备监测地面沉降。这些专利技术和成果充分体现了分布式光纤精准感知技术的优势,与常规的分层沉降标相比,可节省直接投资5倍,且可实现地面沉降的分布式连续性监测,相关成果显著提高了城市在面对复杂地质环境时的自适应能力和韧性,保证了滨江、冲击平原区域城市的安全连续运行。
(5)苏交科集团股份有限公司采用本项目研发的韧性城市复杂地质环境变形场、应力场、水分场精细监测装备,应用于南京基坑工程、长三角综合管廊建设等项目中,为韧性城市防灾减灾水平提供了关键感知技术手段。
4.学术性评价
RILEM联合会名誉主席Leung教授、ISHMII学会前任主席Habel研究员、加拿大皇家科学院Bao院士和中国工程院欧进萍院士等十位权威学者的综述论文对项目主要完成人研发的城市边坡稳定性全光纤网络感测技术与滑坡实时预警方法进行了深入报道;IEEE会士、意大利国家研究委员会L. Schenato教授在其综述论文中用近2个版面详尽介绍了项目主要完成人的论文,称赞其为“水文地质工程监测树立了新范式”,并评价相关技术为“变革性的”;日本岛根大学T. Kogure教授撰文强调,候选人开发的光纤传感器“已成为边坡的神经系统,能够精准感知岩土体中的拉伸应变”;国际工程地质与环境协会(IAEG)副主席、俄罗斯自然科学院、工程院外籍院士中国地质大学(武汉)唐辉明教授指出项目主要完成人提出的泥石流冲击柔性屏障的解析方法具有独特的简便和高效的优势;国际著名水文地质专家、美国亚利桑那大学水文与水资源系终身教授叶天齐(Tian-Chyi Jim Yeh)教授团队指出,项目主要完成人提出基于蒙特卡罗法的城市地质环境灾变预警预报方法可以分析降雨诱发地质灾害的概率预测,可得出失效时间的概率密度函数,揭示了城市地质灾害发生的“降雨强度-持续时间”曲线的不确定性密度函数;英国地质调查局浅层地质灾害与地球观测中心主任Jonathan chambers和意大利环境分析方法研究所执行所长Vincenzo Lapenna高度评价了项目主要完成人提出的奇点预测模型用于复杂地质环境灾害预测的结果的准确性;英国皇家工程院院士、美国加州伯克利分校Kenichi Soga教授指出了项目主要完成人提出的模糊模型减小了城市地质环境重大风险评价中的不确定性。此外,本项目研究的部分成果在国外多个项目中得到了成功推广和应用,受到了英国、瑞士、美国等国专家的一致好评。
5.获得奖励
项目研究成果“城市地下工程精细感知与安全评估关键技术”与“地下空间协同开发与智能感控关键技术及应用”分别获得2021年、2020年江苏省地下空间学会科学技术奖一等奖和技术研究特等奖,专利“灌注桩基础分布式光纤传感检测方法”获得2016年度中国专利优秀奖。项目主要完成人获得2014年谷德振青年科技奖、2015年中国地质学会第十五届青年地质科技奖、香港岩土工程年度进展-辉固奖。在其基础上,研究团队建立了全新的韧性城市复杂地质环境智能感知与防控技术体系。
三、主要知识产权目录
知识产权(标准)类别 | 知识产权(标准)具体名称 | 国家 (地区) | 授权号(标准编号) | 授权(标准发布)日期 | 证书编号 (标准批准发布 部门) | 权利人(标准起草 单位) | 发明人(标准起草人) | 发明专利(标准)有效状态 |
国家标准 | 安全与韧性 应急管理 滑坡灾害社区预警体系实施指南 | 中国 | GB/T 41695-2022 | 2022年10月12日 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | 深圳市地质局 | 张超、孙世国、张少标、徐凤娇、秦挺鑫、张明等 | 发布实施 |
国家标准 | 公共安全城市安全风险评估 | 中国 | GB/T42768-2023 | 2023年5月23日 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | 江苏省地质矿产局第一地质大队 | 张超、秦挺鑫、康荣学、翁文国、张少标、徐成华等 | 发布实施 |
国家标准 | 地铁防灾系统安全性能测试与评估方法 | 中国 | GB/T43392-2023 | 2023年11月27日 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | 江苏南京地质工程勘察院 | 史聪林、秦挺鑫、李建、刘国林、周福宝、徐成华、施烨辉等 | 发布实施 |
地方标准 | 地质钻孔光纤多参量监测实施技术规范 | 中国 | DB32/T 4403-2022 | 2022年12月24日 | 江苏省市场监督管理局 | 南京大学、苏州南智传感科技有限公司 | 施斌、朱锦旗、于军、卢毅、魏广庆等 | 发布实施 |
发明专利 | 土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置 | 中国 | ZL 2016 1 0382460.4 | 2018年4月17日 | 证书号第2888219号 | 南京大学 | 朱鸿鹄, 张诚成, 施斌, 李飞, 许星宇, 董文文, 王德洋, 朱泳 | 有效专利 |
发明专利 | 一种基于全光纤传感网络的边坡稳定性监测和滑坡预警预报方法 | 中国 | ZL 2016 1 1039644.7 | 2020年3月27日 | 证书号第3731024号 | 南京大学 | 朱鸿鹄, 董文文, 施斌, 张诚成, 陈冬冬, 程刚 | 有效专利 |
发明专利 | 地面沉降分层原位监测装置及监测方法 | 中国 | ZL 2014 1 0406204.5 | 2017年2月15日 | 证书号第2381880号 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 张青, 吕中虎, 史彦新, 孟宪玮, 张晓飞, 郝文杰, 韩永温, 曾克, 杨卓静, 蒿书利 | 有效专利 |
发明专利 | 直接测量饱和土中的有效应力的有效应力盒 | 中国(香港) | ZL 2019 1 1257814.2 | 2022年10月4日 | 证书号第 5494984号 | 香港理工大学 | 殷建华, 覃洁琼, 冯伟强 | 有效专利 |
发明专利 | 一种用于临近建筑物保护的高压旋喷桩优化施工方法 | 中国 | ZL 2021 1 1238237.X | 2021年10月21日 | 证书第5439408号 | 东南大学 | 闫鑫;童立元;杨东发;李丹;周恒;胡涛 | 有效专利 |
软件著作权 | 多要素协同的地质灾害监测预警技术及信息管理平台 | 中国 | 2021SR2125345 | 2021年12月24日 | 软著登字第8847971号 | 江苏南京地质工程勘察院 | 江苏南京地质工程勘察院 |
四、推荐意见:
本项目服务于韧性城市防灾减灾国家重大需求,依托国家重点研发计划、国家杰出青年基金、国家优秀青年科学基金、香港特区重大技术攻关专项等重大科研项目,瞄准光-电-声多元感知与数据科学、人工智能等国际技术前沿,打破了国外技术壁垒,形成了完全自主知识产权的技术装备,创建了韧性城市复杂地质环境灾变演化智能感知技术系统,提升了城市地质环境承灾应急、防护与灾后恢复能力,实现了滨海、滨江、山区、矿区、盆地、冲积平原等六类区域典型韧性城市的规模化推广应用,在复杂地质环境多物理场原位精细感测、地质环境灾变演化精准辨识与智能预测预警等方面取得了新突破。项目成果推动了我国韧性城市地质灾害防治领域的科技进步。主要创新成果如下:
(1)研发了用于韧性城市地质环境多物理场原位精细感测的先进装备;
(2)提出了韧性城市复杂地质环境灾变精准辨识与预警预报方法;
(3)构建了韧性城市地质环境灾变风险管控体系与灾后修复技术;
(4)集成了韧性城市地质工程灾变演化智能感知与防控系统并推广应用。
在2017到2021年间,该项目获国家授权专利39项,软件著作权18项,编制国家标准3部,地方标准3部、团体标准4部,在国内外学术刊物上发表SCI检索论文83篇,WOS总引1193次。在多种区域典型韧性城市加以推广,先后在珠三角输水隧洞、长江三峡库区滑坡、香港机场第三跑道项目、长三角地铁隧道群、江苏省城市地下管廊、长三角地下空间地调及防治等10余个韧性城市灾害感知与防治重大项目中得到成功应用。
综上,该项目科研成果符合自然资源科学技术奖的申报条件,特此推荐!