Published November 1, 2022
| Version v1
Publication
Scientific challenges in disaster risk reduction for the Sichuan–Tibet Railway
Creators
- 1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research
- 2. Chinese Academy of Sciences
- 3. Institute of Mountain Hazards and Environment
- 4. University of Chinese Academy of Sciences
- 5. International Center for Chemical and Biological Sciences
- 6. Institute of Rock and Soil Mechanics
- 7. Chang'an University
- 8. National Institute of Hospital Administration
- 9. Institute of Atmospheric Physics
- 10. China University of Mining and Technology
Description
Traversing the Qinghai–Tibetan Plateau, the Sichuan–Tibet Railway is by far the most difficult railway project in the world. The Qinghai–Tibetan Plateau features the most active crustal dynamics on earth, the strongest coupling effects of endogenic and exogenic dynamics, and the environment most sensitive to global climate change. The project area is characterized by extremely cold climate, high elevation and relief, high seismic intensity, high geothermal activity, and high tectonic stress. Consequently, the threat of various disaster risks is ever-present at different stages of the entire life cycle of the Sichuan–Tibet Railway. There is urgent need to systematically study these problems at various levels from the fundamental science to the development of key technologies. This article investigates the different disaster risks recognized during the various stages of construction of the Sichuan–Tibet Railway project, and summarizes the scientific challenges and technical problems faced in relation to disaster risk prevention and control. This work also introduces the scientific deployment and relevant research progress of the Sichuan–Tibet Fund special project initiated by the National Natural Science Foundation of China. Here, we also aim to solve the major fundamental scientific challenges in terms of long-term risk prevention and control during the construction of the Sichuan–Tibet Railway, and lay a theoretical foundation to promote breakthroughs in the bottleneck of key technologies. The scientific challenges addressed in the study of disaster risk associated with the Sichuan–Tibet Railway include the following: The quantitative assessment of the activity of deep-large faults and strong earthquake prediction, the evolution of physical fields in areas of strong tectonic activity, the development mechanisms of tunnel hazards, the slope evolution processes under coupled endogenic and exogenic dynamics in alpine gorges, the impact of climate change on the formation and evolution of surface hazards, and the evolution of extreme wind fields in deep-cut canyons. The technical problems faced in disaster risk prevention and mitigation in relation to the Sichuan–Tibet Railway are as follows: Advanced identification, monitoring, and early warning of geological disasters in mountainous areas with steep and complex terrain; risk analysis, prevention, and control of railway engineering disasters based on their dynamic processes; tunnel engineering hazard monitoring, early warning, risk analysis, prevention, and control technologies; key technologies for emergency response; and the green and resilient railway system and lifecycle risk management. The Sichuan–Tibet Fund special project will include five key research topics: (1) the interior geological structure and dynamic evolution of the eastern plateau; (2) the hazard-inducing mechanisms of coupled internal and external forces in canyons and gullies within plateaus; (3) the cataclysm mechanics of deeply buried long-distance tunnel engineering; (4) risk identification and projection of major disasters affecting the railway; and (5) the integrated management of scientific innovations and super large-scale railway construction. Systematic research is expected to reveal the evolution of earth surface movements and coupled engineering-disturbance related disasters. It will also enable the formation of a comprehensive risk analysis method for major engineering disasters, and promote the development of green, safe, efficient, and resilient engineering disaster risk reduction technologies that will support the disaster risk management during the entire lifecycle of the Sichuan–Tibet Railway.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد مشروع سكة حديد سيتشوان- التبت، الذي يعبر هضبة تشينغهاي- التبت، أصعب مشروع سكة حديد في العالم. تتميز هضبة تشينغهاي التبتية بأكثر ديناميكيات القشرة الأرضية نشاطًا، وأقوى تأثيرات الاقتران للديناميكيات الداخلية والخارجية، والبيئة الأكثر حساسية لتغير المناخ العالمي. تتميز منطقة المشروع بالمناخ شديد البرودة، والارتفاع العالي والإغاثة، والكثافة الزلزالية العالية، والنشاط الحراري الأرضي العالي، والإجهاد التكتوني العالي. وبالتالي، فإن تهديد مخاطر الكوارث المختلفة موجود دائمًا في مراحل مختلفة من دورة حياة سكة حديد سيتشوان- التبت بأكملها. هناك حاجة ملحة لدراسة هذه المشاكل بشكل منهجي على مختلف المستويات من العلوم الأساسية إلى تطوير التقنيات الرئيسية. تبحث هذه المقالة في مخاطر الكوارث المختلفة المعترف بها خلال المراحل المختلفة لبناء مشروع سكة حديد سيتشوان - التبت، وتلخص التحديات العلمية والمشاكل التقنية التي تواجهها فيما يتعلق بالوقاية من مخاطر الكوارث ومكافحتها. يقدم هذا العمل أيضًا النشر العلمي والتقدم البحثي ذي الصلة للمشروع الخاص لصندوق سيتشوان- التبت الذي بدأته المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين. هنا، نهدف أيضًا إلى حل التحديات العلمية الأساسية الرئيسية من حيث الوقاية من المخاطر والسيطرة عليها على المدى الطويل أثناء بناء سكة حديد سيتشوان- التبت، ووضع أساس نظري لتعزيز الاختراقات في عنق الزجاجة من التقنيات الرئيسية. تشمل التحديات العلمية التي تم تناولها في دراسة مخاطر الكوارث المرتبطة بخط سكة حديد سيتشوان- التبت ما يلي: التقييم الكمي لنشاط الصدوع العميقة الكبيرة والتنبؤ القوي بالزلازل، وتطور الحقول الفيزيائية في مناطق النشاط التكتوني القوي، وآليات تطوير مخاطر الأنفاق، وعمليات تطور المنحدرات في ظل الديناميكيات الداخلية والخارجية المقترنة في مضائق جبال الألب، وتأثير تغير المناخ على تشكيل وتطور المخاطر السطحية، وتطور حقول الرياح الشديدة في الأخاديد العميقة. المشاكل التقنية التي تواجه الوقاية من مخاطر الكوارث والتخفيف من حدتها فيما يتعلق بخط سكة حديد سيتشوان - التبت هي كما يلي: التحديد المتقدم والرصد والإنذار المبكر للكوارث الجيولوجية في المناطق الجبلية ذات التضاريس الحادة والمعقدة ؛ تحليل المخاطر والوقاية والسيطرة على كوارث هندسة السكك الحديدية بناءً على عملياتها الديناميكية ؛ رصد مخاطر هندسة الأنفاق والإنذار المبكر وتحليل المخاطر والوقاية منها وتقنيات التحكم ؛ التقنيات الرئيسية للاستجابة لحالات الطوارئ ؛ ونظام السكك الحديدية الأخضر والمرن وإدارة مخاطر دورة الحياة. سيشمل المشروع الخاص لصندوق سيتشوان- التبت خمسة مواضيع بحثية رئيسية: (1) البنية الجيولوجية الداخلية والتطور الديناميكي للهضبة الشرقية ؛ (2) الآليات المحفزة للمخاطر للقوى الداخلية والخارجية المقترنة في الأخاديد والأخاديد داخل الهضاب ؛ (3) ميكانيكا الكوارث لهندسة الأنفاق بعيدة المدى المدفونة بعمق ؛ (4) تحديد المخاطر وإسقاط الكوارث الكبرى التي تؤثر على السكك الحديدية ؛ و (5) الإدارة المتكاملة للابتكارات العلمية وبناء السكك الحديدية على نطاق واسع. من المتوقع أن يكشف البحث المنهجي عن تطور حركات سطح الأرض والكوارث المرتبطة بالاضطرابات الهندسية. كما سيمكن من تشكيل طريقة شاملة لتحليل المخاطر للكوارث الهندسية الكبرى، وتعزيز تطوير تقنيات الحد من مخاطر الكوارث الهندسية الخضراء والآمنة والفعالة والمرنة التي ستدعم إدارة مخاطر الكوارث خلال دورة حياة سكة حديد سيتشوان- التبت بأكملها.Translated Description (French)
Traversant le plateau Qinghai-Tibet, le chemin de fer Sichuan–Tibet est de loin le projet ferroviaire le plus difficile au monde. Le plateau Qinghai-Tibétain présente la dynamique crustale la plus active sur terre, les effets de couplage les plus forts des dynamiques endogènes et exogènes, et l'environnement le plus sensible au changement climatique mondial. La zone du projet est caractérisée par un climat extrêmement froid, une altitude et un relief élevés, une intensité sismique élevée, une activité géothermique élevée et un stress tectonique élevé. Par conséquent, la menace de divers risques de catastrophe est omniprésente à différentes étapes du cycle de vie complet du chemin de fer Sichuan–Tibet. Il est urgent d'étudier systématiquement ces problèmes à différents niveaux, de la science fondamentale au développement de technologies clés. Cet article examine les différents risques de catastrophe reconnus au cours des différentes étapes de la construction du projet ferroviaire Sichuan–Tibet, et résume les défis scientifiques et les problèmes techniques rencontrés en matière de prévention et de contrôle des risques de catastrophe. Ce travail présente également le déploiement scientifique et les progrès de la recherche pertinents du projet spécial du Fonds Sichuan–Tibet initié par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine. Ici, nous visons également à résoudre les principaux défis scientifiques fondamentaux en termes de prévention et de contrôle des risques à long terme lors de la construction du chemin de fer Sichuan–Tibet, et à jeter les bases théoriques pour promouvoir des percées dans le goulot d'étranglement des technologies clés. Les défis scientifiques abordés dans l'étude du risque de catastrophe associé au chemin de fer Sichuan–Tibet sont les suivants : l'évaluation quantitative de l'activité des failles profondes et de la forte prédiction des tremblements de terre, l'évolution des champs physiques dans les zones de forte activité tectonique, les mécanismes de développement des dangers des tunnels, les processus d'évolution des pentes sous dynamique endogène et exogène couplée dans les gorges alpines, l'impact du changement climatique sur la formation et l'évolution des dangers de surface, et l'évolution des champs de vent extrêmes dans les canyons coupés en profondeur. Les problèmes techniques rencontrés dans la prévention et l'atténuation des risques de catastrophe en relation avec le chemin de fer Sichuan–Tibet sont les suivants : identification avancée, surveillance et alerte précoce des catastrophes géologiques dans les zones montagneuses au relief escarpé et complexe ; analyse des risques, prévention et contrôle des catastrophes d'ingénierie ferroviaire en fonction de leurs processus dynamiques ; surveillance des dangers d'ingénierie des tunnels, alerte précoce, analyse des risques, prévention et technologies de contrôle ; technologies clés pour les interventions d'urgence ; et le système ferroviaire vert et résilient et la gestion des risques du cycle de vie. Le projet spécial du Fonds Sichuan–Tibet comprendra cinq sujets de recherche clés : (1) la structure géologique intérieure et l'évolution dynamique du plateau oriental ; (2) les mécanismes inducteurs de risques des forces internes et externes couplées dans les canyons et les ravins à l'intérieur des plateaux ; (3) la mécanique des cataclysmes de l'ingénierie des tunnels de longue distance profondément enfouis ; (4) l'identification des risques et la projection des catastrophes majeures affectant le chemin de fer ; et (5) la gestion intégrée des innovations scientifiques et de la construction de chemins de fer à très grande échelle. Des recherches systématiques devraient révéler l'évolution des mouvements de surface de la terre et des catastrophes couplées liées à l'ingénierie et aux perturbations. Il permettra également la formation d'une méthode complète d'analyse des risques pour les catastrophes d'ingénierie majeures, et favorisera le développement de technologies de réduction des risques de catastrophe d'ingénierie vertes, sûres, efficaces et résilientes qui soutiendront la gestion des risques de catastrophe pendant tout le cycle de vie du chemin de fer Sichuan–Tibet.Translated Description (Spanish)
Atravesando la meseta tibetana de Qinghai, el ferrocarril Sichuan-Tíbet es, con mucho, el proyecto ferroviario más difícil del mundo. La meseta tibetana de Qinghai presenta la dinámica de la corteza más activa de la tierra, los efectos de acoplamiento más fuertes de la dinámica endógena y exógena, y el medio ambiente más sensible al cambio climático global. El área del proyecto se caracteriza por un clima extremadamente frío, alta altitud y relieve, alta intensidad sísmica, alta actividad geotérmica y alto estrés tectónico. En consecuencia, la amenaza de diversos riesgos de desastre está siempre presente en diferentes etapas de todo el ciclo de vida del ferrocarril Sichuan-Tíbet. Existe una necesidad urgente de estudiar sistemáticamente estos problemas en varios niveles, desde la ciencia fundamental hasta el desarrollo de tecnologías clave. Este artículo investiga los diferentes riesgos de desastres reconocidos durante las diversas etapas de construcción del proyecto ferroviario Sichuan-Tíbet, y resume los desafíos científicos y los problemas técnicos que se enfrentan en relación con la prevención y el control del riesgo de desastres. Este trabajo también presenta el despliegue científico y el progreso de investigación relevante del proyecto especial del Fondo Sichuan-Tíbet iniciado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China. Aquí, también pretendemos resolver los principales desafíos científicos fundamentales en términos de prevención y control de riesgos a largo plazo durante la construcción del Ferrocarril Sichuan-Tíbet, y sentar las bases teóricas para promover avances en el cuello de botella de tecnologías clave. Los desafíos científicos abordados en el estudio del riesgo de desastres asociados con el Ferrocarril Sichuan-Tíbet incluyen los siguientes: la evaluación cuantitativa de la actividad de fallas profundas-grandes y la predicción de terremotos fuertes, la evolución de campos físicos en áreas de fuerte actividad tectónica, los mecanismos de desarrollo de peligros de túneles, los procesos de evolución de pendientes bajo dinámica endógena y exógena acoplada en gargantas alpinas, el impacto del cambio climático en la formación y evolución de peligros superficiales y la evolución de campos de vientos extremos en cañones de corte profundo. Los problemas técnicos que enfrenta la prevención y mitigación del riesgo de desastres en relación con el Ferrocarril Sichuan-Tíbet son los siguientes: identificación avanzada, monitoreo y alerta temprana de desastres geológicos en áreas montañosas con terrenos empinados y complejos; análisis de riesgos, prevención y control de desastres de ingeniería ferroviaria basados en sus procesos dinámicos; monitoreo de peligros de ingeniería de túneles, alerta temprana, análisis de riesgos, prevención y tecnologías de control; tecnologías clave para la respuesta a emergencias; y el sistema ferroviario verde y resiliente y la gestión de riesgos del ciclo de vida. El proyecto especial del Fondo Sichuan-Tíbet incluirá cinco temas clave de investigación: (1) la estructura geológica interior y la evolución dinámica de la meseta oriental; (2) los mecanismos de inducción de peligros de fuerzas internas y externas acopladas en cañones y barrancos dentro de las mesetas; (3) la mecánica de cataclismos de la ingeniería de túneles de larga distancia profundamente enterrados; (4) la identificación de riesgos y la proyección de grandes desastres que afectan al ferrocarril; y (5) la gestión integrada de innovaciones científicas y la construcción de ferrocarriles a gran escala. Se espera que la investigación sistemática revele la evolución de los movimientos de la superficie terrestre y los desastres relacionados con la ingeniería y las perturbaciones. También permitirá la formación de un método integral de análisis de riesgos para grandes desastres de ingeniería y promoverá el desarrollo de tecnologías de reducción del riesgo de desastres de ingeniería ecológicas, seguras, eficientes y resilientes que apoyarán la gestión del riesgo de desastres durante todo el ciclo de vida del Ferrocarril Sichuan-Tíbet.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحديات العلمية في الحد من مخاطر الكوارث لسكك حديد سيتشوان - التبت
- Translated title (French)
- Défis scientifiques dans la réduction des risques de catastrophe pour le chemin de fer Sichuan–Tibet
- Translated title (Spanish)
- Desafíos científicos en la reducción del riesgo de desastres para el ferrocarril Sichuan-Tíbet
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4295182907
- DOI
- 10.1016/j.enggeo.2022.106837
References
- https://openalex.org/W1524420836
- https://openalex.org/W1528695685
- https://openalex.org/W1533347802
- https://openalex.org/W1612816183
- https://openalex.org/W1666795290
- https://openalex.org/W1672745209
- https://openalex.org/W1929725744
- https://openalex.org/W1959048442
- https://openalex.org/W1961672453
- https://openalex.org/W1965744828
- https://openalex.org/W1984772956
- https://openalex.org/W1988397766
- https://openalex.org/W1989006005
- https://openalex.org/W1995035032
- https://openalex.org/W1999270267
- https://openalex.org/W2000257837
- https://openalex.org/W2000716356
- https://openalex.org/W2004780129
- https://openalex.org/W2009820329
- https://openalex.org/W2016992111
- https://openalex.org/W2022858863
- https://openalex.org/W2024851488
- https://openalex.org/W2028977086
- https://openalex.org/W2030068389
- https://openalex.org/W2034303719
- https://openalex.org/W2036327876
- https://openalex.org/W2041774199
- https://openalex.org/W2042782573
- https://openalex.org/W2044604029
- https://openalex.org/W2048157870
- https://openalex.org/W2051480579
- https://openalex.org/W2064297571
- https://openalex.org/W2066821798
- https://openalex.org/W2077218445
- https://openalex.org/W2079723696
- https://openalex.org/W2081942226
- https://openalex.org/W2083295855
- https://openalex.org/W2097752011
- https://openalex.org/W2101490545
- https://openalex.org/W2110098148
- https://openalex.org/W2122084771
- https://openalex.org/W2125845526
- https://openalex.org/W2127569725
- https://openalex.org/W2136488638
- https://openalex.org/W2145693114
- https://openalex.org/W2150580963
- https://openalex.org/W2153544489
- https://openalex.org/W2159285278
- https://openalex.org/W2167866074
- https://openalex.org/W2176653418
- https://openalex.org/W2182603070
- https://openalex.org/W2190226824
- https://openalex.org/W2203757945
- https://openalex.org/W2253291932
- https://openalex.org/W2279970822
- https://openalex.org/W2291726725
- https://openalex.org/W2334274729
- https://openalex.org/W2354823013
- https://openalex.org/W2359473815
- https://openalex.org/W2368121359
- https://openalex.org/W2478023020
- https://openalex.org/W2509507403
- https://openalex.org/W2559804318
- https://openalex.org/W2581298850
- https://openalex.org/W2593749088
- https://openalex.org/W2596991500
- https://openalex.org/W2623348967
- https://openalex.org/W2625536651
- https://openalex.org/W2738868068
- https://openalex.org/W2768074118
- https://openalex.org/W2783899226
- https://openalex.org/W2796279616
- https://openalex.org/W2885836353
- https://openalex.org/W2892096864
- https://openalex.org/W2892677933
- https://openalex.org/W2895578688
- https://openalex.org/W2905822382
- https://openalex.org/W2908939395
- https://openalex.org/W2921018805
- https://openalex.org/W2932627884
- https://openalex.org/W2935716913
- https://openalex.org/W2943844914
- https://openalex.org/W2954286743
- https://openalex.org/W2963351669
- https://openalex.org/W2973207188
- https://openalex.org/W2979974280
- https://openalex.org/W2990162685
- https://openalex.org/W2990747732
- https://openalex.org/W2995668977
- https://openalex.org/W2996458008
- https://openalex.org/W2999289209
- https://openalex.org/W3000317883
- https://openalex.org/W3003657101
- https://openalex.org/W3004259698
- https://openalex.org/W3004345048
- https://openalex.org/W3010414059
- https://openalex.org/W3014718442
- https://openalex.org/W3030424526
- https://openalex.org/W3033323431
- https://openalex.org/W3040427204
- https://openalex.org/W3042002906
- https://openalex.org/W3082507824
- https://openalex.org/W3082814151
- https://openalex.org/W3083909536
- https://openalex.org/W3092621604
- https://openalex.org/W3092973559
- https://openalex.org/W3097480168
- https://openalex.org/W3098840221
- https://openalex.org/W3100995790
- https://openalex.org/W3111705624
- https://openalex.org/W3114376877
- https://openalex.org/W3119857439
- https://openalex.org/W3120140713
- https://openalex.org/W3120526585
- https://openalex.org/W3120954189
- https://openalex.org/W3124989171
- https://openalex.org/W3126100611
- https://openalex.org/W3126602882
- https://openalex.org/W3127454571
- https://openalex.org/W3128876716
- https://openalex.org/W3130314725
- https://openalex.org/W3131050527
- https://openalex.org/W3133069518
- https://openalex.org/W3136518558
- https://openalex.org/W3138660173
- https://openalex.org/W3139981872
- https://openalex.org/W3143240900
- https://openalex.org/W3152265748
- https://openalex.org/W3153352167
- https://openalex.org/W3156731683
- https://openalex.org/W3157888276
- https://openalex.org/W3158916320
- https://openalex.org/W3159256366
- https://openalex.org/W3159946309
- https://openalex.org/W3164581457
- https://openalex.org/W3166472286
- https://openalex.org/W3169317726
- https://openalex.org/W3170762930
- https://openalex.org/W3172191503
- https://openalex.org/W3173274778
- https://openalex.org/W3174945392
- https://openalex.org/W3177490604
- https://openalex.org/W3185849546
- https://openalex.org/W3193618221
- https://openalex.org/W3195717308
- https://openalex.org/W3197879980
- https://openalex.org/W3201682201
- https://openalex.org/W3206140337
- https://openalex.org/W3206600513
- https://openalex.org/W3206908024
- https://openalex.org/W3208449924
- https://openalex.org/W3212082141
- https://openalex.org/W3213260317
- https://openalex.org/W3215071513
- https://openalex.org/W4200357825
- https://openalex.org/W4206378735
- https://openalex.org/W4206489808
- https://openalex.org/W4206602735
- https://openalex.org/W4210361171
- https://openalex.org/W4210536628
- https://openalex.org/W4210655113
- https://openalex.org/W4211087191
- https://openalex.org/W4214924000
- https://openalex.org/W4220668288
- https://openalex.org/W4220703381
- https://openalex.org/W4220771429
- https://openalex.org/W4223549322
- https://openalex.org/W4224144610
- https://openalex.org/W4231379054
- https://openalex.org/W4245127029
- https://openalex.org/W4280623786
- https://openalex.org/W4283381958
- https://openalex.org/W789984216