城市安全與災害防治
簡介
城市安全與災害防治是韌性城市建設和智慧城市管理亟需提升的重要課題。在全球氣候變化的大背景下，極端天氣條件如颱風和風暴潮等發生頻率增多、範圍擴大、強度增加，海洋災害防治能力建設瓶頸問題突出，嚴重威脅濱海城市安全。同時，在濱海環境下機電設備、結構工程和地下空間等基礎設施所受的運營荷載與環境更加複雜，將不可避免地加速基礎設施服役性能退化，從而使它們抵抗自然災害或正常服役的能力快速下降，極端情況下可能引發災難性事故。因此，城市安全與災害防治研究組重點開展濱海城市海洋災害鏈模擬與風險評估以及基礎設施安全監測與智慧運維等兩個方面的研究。研究組從宏觀到微觀，從海上到陸地，從區域到個體，開展多尺度多災害實時監測、模擬仿真、預報預警與風險評估研究，將為科學指導濱海城市防災韌性建設與應急管理提供理論依據和技術支撐。
研究人員
研究主題
高效數值計算方法開發與邊緣海動力過程
團隊結合先進的數值方法、地球物理流體動力學和觀測資料，揭示海洋動力學和計算物理學各方面的複雜性。研究瞭解邊緣海的環流動力學，包括跨地形交換、陸架相互作用，海洋過程對氣候作用的回應等。並利用數值模擬深入研究沿岸海洋環境，旨在深入瞭解其動態過程。團隊開展設計和分析求解偏微分方程的數值方法的研究，這在計算流體動力學、電子結構計算和計算微磁學中至關重要，並致力於開發有效實施這些演算法和開發數值軟體，在理論研究和實際應用之間架起橋樑。通過跨學科方法，他們為更廣泛地瞭解海洋環境和計算物理現象做出了貢獻。
濱海城市海洋災害鏈與計算模擬
團隊專注於影響城市和沿海地區災害過程與相應模擬，工作綜合了城市流域風暴相關災害的數值模擬，包括山體滑坡、泥石流和洪水，並充分應用遙感資料和機器學習方法提高精度。該團隊還側重於河口和沿海地區的水動力和水質建模，特別是解決風暴潮問題以及將水力模型與城市排水系統相結合。團隊還深入研究自然現象中的沉積物動力學和顆粒流，採用計算流體動力學，重點是平滑粒子流體動力學等無網格方法，對自然災害行為進行深入分析和預測。此外，團隊採用數值模擬與智慧監測等手段，研究颱風強降雨誘發山洪滑坡等次生地質災害機理與防治。最後，針對澳門洪澇災害防治和城市可持續安全發展需求，提出複合洪澇災害風險定量評估方法。相關研究可為科學指導濱海城市防災韌性建設與提升海洋災害防治能力提供依據。
濱海城市基礎設施智慧監測與運維
研究團隊致力於物聯網驅動下濱海城市基礎設施安全監測與智慧運維關鍵科學和技術問題：以更高效，精確和魯棒的演算法處理複雜運營荷載和環境作用下結構健康監測大數據，為揭示工程結構性能退化和災變演化機理提供理論依據，為實現結構安全預警和性能保持提供技術支撐；開發新型的智慧傳感技術，提出基於物理模型的機器學習方法，解決地下空間和隧道等基礎設施複雜地質條件時空不確定性和多源多維異構資料的關鍵科學問題，實現多維多源異構資料融合和多尺度模型分析；研究機電裝備的運維和即時狀態監測，揭示城市機電設備服役性能劣化和全域故障發展機理，建立設備數位元孿生模型和特徵挖掘技術。通過智慧感知、健康診斷、安全預警和智慧運維等技術研究和集成，全面提升濱海城市基礎設施和機電設備的服役性能。
