欢迎您登录科学中国人官方网站!!
新浪微博|网站地图|联系我们
吴健:踏山河万里守家园

来源:  发布时间:2017-10-12

本刊记者 谢更好

  
  
  谈震色变。时隔9年,“5.12”这几个数字,仍能在人们心中引起万丈波澜。时至今日,如何准确预测地震发生的时间及地点仍是世界性难题。但是如何将震情的预报转换为对潜在地震灾害的量化描述及提前准备以减轻地震灾害风险,为此中国地震局地球物理研究所的工作者们都在努力奋斗着。吴健作为其中一名研究员,也在为中国的地震灾害预防事业贡献着自己的一份力量。
  
压力是另一种动力
  
  “相对于传统地震学侧重于地震的报道传播、研究地球结构等,我们现在的地震研究工作重心放在地震灾害上,预测地震灾害及怎么预防这种灾害。”
  1997年,吴健毕业于哈尔滨建筑大学建筑工程专业,2003年于地球物理研究所获得防灾减灾工程与防护工程专业硕士学位,2013年同样在地球物理研究所固体地球物理专业获得博士学位。“建筑工程和我现在从事的研究工作密切相关,当初选择这一领域与我父亲有很大关系,因为我父亲也是从事相关工作。”迄今为止,吴健在地球物理研究所学习工作已有17个年头,从助理研究员到副研究员、研究员,从研究所科技发展部副主任到防灾减灾技术研究中心主任,17年所付出的艰辛使吴健在防震减灾领域卓有建树:
  他研究了地震动离散特性对于极低概率地震动参数的影响,提出年超越概率低于10-4(相当于重现期一万年或更长世间)时对地震动离散的考虑原则与方法,提高了概率地震危险性分析结果的可靠性;研究近场地震动饱和特性,提出基于强震记录的直下型地震动参数确定方法,给出可直接应用于核工程抗震设防的弥散地震反应谱;提出基于概率地震危险性分析方法(PSHA)的设定地震参数确定方法。
  2011年,吴健的研究论文“Discussion on the influence of truncation of ground motion residual distribution on probabilistic seismic hazard assessment”发表。文中,吴健运用概率地震危险性分析方法中对地震动离散特性的考虑方法进行了严谨认真的分析,从理论上推导得到了地震动离散特性对极低概率事件地震动参数评价结果的影响,并且基于对实际地震动记录离散特性的分析,在肯定现有工作中PSHA方法基本参数—地震动离散校正范围取值合理性的同时,提出了今后在考虑极低概率事件(例如核工程、重大水利工程等)进行地震灾害风险分析时对地震动离散特性考虑范围的建议。该项成果获得了中国地震学会2012年度李善邦优秀青年地震科技论文奖。
  2012年,吴健撰写的论文“非基岩场地地震动转换的适用性分析”,在NGA衰减关系中的场地修正模型的基础之上,将非基岩场地上的强震记录转换为等效基岩记录的方法,这种方法对于以前限于基岩地震动数量不足或分布不合理而无法进行的研究工作,提供了一种增加可地震动记录的可能。在此基础上,2013年,吴健的论文“基于近场加速度记录的弥散地震影响评价方法”,根据已有的基岩场地加速度记录样本以及转换得到的等效基岩场地记录,进行直接统计获得可以作为核工程安全性分析所使用的弥散地震加速度反应谱及其离散特征。这项工作解决了工程实践当中这一重要问题现有解决方案的逻辑矛盾,确立了核工程弥散地震设计输入参数确定的原则与方法。该成果获得了中国地震局防震减灾科技成果奖二等奖。
  同时吴健还有众多的科研项目,如,国家科技支撑计划课题:县市防震减灾能力评价模型及风险动态评估系统研发;国土资源部地质灾害调查项目:地震危险性评估及地震动场地效应研究;研究所基本科研业务费战略性研究项目:应用于城市规划的地震风险评估方法、技术和规程研究;地震行业科研专项:2016~2025年我国大陆地震重点监视防御区确定与发布研究等。
  “17年来我的研究方向一直没有变。”一个人应该插上两个翅膀,一个叫理想,一个叫毅力。一旦你拥有了这两个翅膀,就能飞得高,飞得远。
  常言道“十年磨一剑”,吴健用17年磨一剑。在这17年中,吴健专注于地震区划方法、概率地震危险性分析方法、近场地震动特性、重大工程设防地震动参数确定方法的研究。在这些领域获得的研究成果,已经成功的应用于国内诸多重大建设工程的抗震设防工作,涉及的主要省份包括福建省、广东省、山东省、辽宁省、河南省、安徽省、四川省、海南省、浙江省、江苏省、重庆市等,涉及对地震动风险要求不同的从Ⅱ代到Ⅳ代的各类核电机组类型,以及高温气冷堆、各类试验堆等。
  “每个人都会面对各种压力,工作上的、生活上的。面对压力时你得学会如何调配它。”时常面对高强度工作的吴健,在排解压力上有自己独特的一套方法。在他看来,有的时候压力更能催人奋进,有着别样的魅力。
  对吴健来说,工作上最大的压力来自核工程地震安全性评价工作。核工程地震安全性评价工作是地震安全性评价工作中最高等级的技术工作,工作环节多、技术要求复杂、难度大、审查标准高、质保要求高,是研究所重点关注的技术研发、服务社会的方向。“现在的核电厂都建在地震活动水平相对比较弱的地区。在核电厂建立之前需要考虑各种不利的情况,对于地震,如果我们不能确定它在什么地方发生,就只能假设它会发生在核电厂址的正下方,从而考虑可能对核电厂的最不利影响。”
  如何把这核电厂的极端事件,如地震的震级、地震发生的位置、局部场地条件的影响等,进行量化考虑?吴健说,面对这些情况,首先要承认当前认识的不足,承认现有的方法和技术存在不确定性,然后用量化的手段把这些不确定性描述出来,给出一系列的数值,可能数以千计,然后再给出一系列的代表值以便于实际的工程应用,例如平均值、中位数,以及85%、95%、99%等的分位数,根据后期工程设计的需要,选择使用特定的结果。
  “我们工作的最终目标是为社会和公众服务。所以说我们的宗旨就是:公众需要什么,我们就要做什么,如果我们做不了的话,我们就需要投入研究之中,思考怎么从基础理论上解决这个问题。同时还要根据工作需要,给出一个结论,而且这个结论必须是明确的,不能含糊地带很多假设的前提。”
  压力对弱者是绊脚石,对强者是垫脚石。吴健在压力面前越战越勇,在科研中向阳向暖。
  
把好灾前预防这一关
  
  2016年7月28日,习近平总书记在唐山抗震救灾和新唐山建设40周年之际,来到河北唐山市,就实施“十三五”规划、促进经济社会发展、加强防灾减灾救灾能力建设进行调研考察时提出:“从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变。”
  灾前预防、灾害风险分析评估对地震来说尤为重要。吴健说:“地震不仅会带来人员伤亡、房屋倒塌,还会带来一系列的‘蝴蝶效应’。如台湾1999年9月21日凌晨发生的地震,除了带来一系列可以看得见的灾害外,在地震之后还导致全世界的内存和CPU价格上涨,对整个经济运行都产生了重大影响。2016年4月14日21时26分,日本熊本县发生的地震同样如此,因索尼工厂受到影响,直接影响了iPhone7的发布。这些地震带来的‘蝴蝶效应’从小的方面来说影响该地区、该国家的生活、经济;从大的方面来说,影响整个世界的生活、经济。”
  长期从事地震工作,吴健对地震破坏的广泛性有深刻认识。为把地震的破坏度降到最低,吴健希望“地震巨灾保险”能够成为有效的手段之一。于国家来说,地震巨灾保险能减少一部分救灾和恢复重建的负担。于大众来说,地震保险是一种量化描述未来地震灾害风险的手段,通过这种保险的手段来引导大家淘汰差的,选择好的。“房屋地震保险重点是住宅,如果住宅盖得结实,抗震能力强,那理论上保险费就低。保费低的话,大家就会衡量,如果我买抗震性能更好的房子,那我后期的保险费率较低,我自己承担的风险水平要小。既能减轻当前的经济负担,也能降低未来的地震风险,何乐而不为?这和大家主动购买安全性好的私家车是一个道理。以前大家没有量化的指标,有了地震巨灾保险,通过精算模型就可以给出一个很清晰的量化指标。这样的话,就会引导大家去买质量好的房子。这种市场选择,是老百姓的自发行为,这种自发行为能够切实有效的减轻广大居民住宅的地震灾害风险,而这也是实现习近平总书记‘从减少灾害损失向减轻灾害风险转变’要求的一个扎实有效的途径。”
  
人心齐,泰山移
  
  作为年轻的科研学者,吴健说,今天的成就和自己所在的团队密不可分。“我们的带头人,从李善邦先生、时振梁研究员、胡聿贤院士,到高孟潭研究员、李小军研究员,都具有强烈的使命感和责任感,他们知识渊博、眼界开阔、富有创新精神;并且我们团队不断有新鲜血液、新思想加入进来,朝气蓬勃、积极向上。这两大因素成就了我们团队60年来一直屹立不倒,在工程地震领域不但能够一直保持国内的领先地位,在国际上也具有足够的话语权。”
  吴健作为防震减灾技术研究中心主任,近年来在他的带领下,防震减灾技术研究中心把地震专业知识运用于国家、社会巨大工程的建设,并取得了非凡成就。防震减灾技术研究中心主持完成并投入商业运营的部分核电厂有:辽宁红沿河核电厂、浙江秦山核电方家山厂址、福建宁德核电厂、福建福清核电厂、广东岭澳核电厂、广东阳江核电厂。同时防震减灾技术研究中心承担的其他重大建设工程场地地震安全性评价工作涵盖范围广泛,包括特大型水坝、大型场馆及公共设施、电视塔、大型桥梁工程、地铁工程、长距离跨境石油管道、超高层城市地标建筑等。基于研究所在地震学、地球物理学方面深厚的研究基础,对于特别重大建设工程或复杂地区地震安全性评价的工作方案设计实施和设计参数确定方面具有极高的总体把握能力,同时在长周期地震动确定、复杂地震动加速度时程合成等方面具有国内领先技术。主持完成的具有代表性的工程有2010年上海世界博览园、海南铺前跨海大桥、武汉绿地中心、北京市CBDZ15地块超高层项目(“中国樽”)、济南恒大国际金融中心、苏州东方之门和中南中心等。
  “我希望我的所学可以为社会带来更多的福音,全世界的朋友都能享受到这种福利,把地震带来的危害降到最低。”怀抱这一初衷,吴健把专之所长送出国门,惠及世界。在境外工程地震安全性评价的工作中,吴健和他的团队成绩辉煌:承担了肯尼亚内马铁路工程、马尔代夫中马友谊大桥工程、印度尼西亚苏拉马都大桥工程、哈中天然气管道工程、中缅油气管道工程、赤道几内亚首都吉布劳新城、斯里兰卡科伦坡电视塔工程、巴拿马运河三桥工程、港珠澳大桥HKBCF项目工程、中亚天然气管道工程等一系列涉外地震安全性评价和设计地震动参数确定工作,以及国际热核聚变实验堆(ITER)计划选址咨询、中广核集团在罗马尼亚及土耳其等地选址咨询等工作。工作内容和成果符合美国、欧盟等相关规范和规程,积累了丰富的在地震地质资料不完整地区开展设计地震动参数及厂址地震适宜性评价的工作经验,利用社会资源积累了东非大裂谷、中亚地区等地球科学研究热点地区的第一手数据资料,有力保障了我国对外援助和对外投资的项目安全和人员安全,而这一点对于我们国家正在大力推动的“一带一路”建设具有更加重要的意义。
  “全国各省份,我基本上都去考察过。”吴健说。
  960万平方公里,吴健丈量的工具是脚步。万里河山留下的不止是他的足迹,还有地球在漫长的地质演化岁月中留下的神秘运动痕迹。而吴健与他的伙伴们是一位位解谜的高手。 
  

分享到:
杂志
本期封面

2024年2月

上一期 下一期