Понимание устойчивой инфраструктуры

Устойчивая инфраструктура относится к системам, предназначенным для выживания, адаптации и быстрого восстановления от неблагоприятных событий, таких как землетрясения, наводнения, ураганы, лесные пожары и другие стихийные или техногенные бедствия.В отличие от традиционной инфраструктуры, которая может катастрофически потерпеть неудачу, устойчивые системы спроектированы для минимизации сбоев, поддержания основных функций и защиты общественной безопасности, экономической стабильности и благосостояния сообщества. Ключевые принципы включают избыточность, надежность, находчивость и быстрое восстановление.

Растущая частота и интенсивность экстремальных погодных явлений из-за изменения климата подчеркивают настоятельную необходимость в устойчивости. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), только в 2023 году в Соединенных Штатах произошло 28 отдельных погодных и климатических катастроф на миллиарды долларов. Без преднамеренных мер по устойчивости эти события приводят к длительным отключениям обслуживания, дорогостоящему ремонту и гибели людей. Американское общество гражданских инженеров (ASCE) стало ведущим адвокатом и техническим органом для встраивания устойчивости в инфраструктуру страны.

Основные инициативы ASCE по повышению устойчивости инфраструктуры

ASCE обеспечивает устойчивость через комплексный портфель стандартов, исследований, образования и пропаганды. Его работа затрагивает каждый этап жизненного цикла инфраструктуры - от планирования и проектирования до строительства, эксплуатации и обслуживания.

Карта отчета об инфраструктуре

Каждые четыре года ASCE публикует Infrastructure Report Card, комплексную оценку 17 категорий инфраструктуры по всей территории США. В этом докладе оцениваются такие сектора, как дороги, мосты, питьевая вода, энергия и порты, и явно оценивается готовность к устойчивости. В 2021 году общий GPA был C-, подчеркивая хроническую недоинвестицию и уязвимость. В отчете Card содержатся конкретные рекомендации по устойчивости для каждой категории, подталкивая политиков и инженеров к принятию современных стандартов проектирования и стратегий адаптации. Например, он призывает к повышению прибрежной инфраструктуры, усилению избыточности энергосистем и включению управления зелеными ливневыми водами. Доклад широко цитируется федеральными агентствами, штатами и муниципалитетами для оправдания повышения устойчивости и обеспечения финансирования.

Стандарты и технические публикации

ASCE разрабатывает и поддерживает десятки стандартов, основанных на консенсусе, которые непосредственно повышают устойчивость.

  • ASCE 7 — Минимальные проектные нагрузки и связанные с ними критерии для зданий и других сооружений. Этот стандарт диктует, как структуры должны противостоять ветру, землетрясению, наводнению, снегу и другим нагрузкам. Последние издания включают обновленные карты опасности и подходы к проектированию на основе производительности.
  • ASCE 24 — Конструкция и строительство, устойчивые к наводнениям. Настоящий стандарт устанавливает требования к строительству в зонах наводнений, включая высоту, сухое гидроизоляцию и влажные методы гидроизоляции.
  • ASCE/SEI 41 — Сейсмическая оценка и модернизация существующих зданий. Этот стандарт направляет инженеров в оценке и модернизации старых конструкций для достижения современных целей сейсмической устойчивости.

Эти стандарты составляют техническую основу строительных норм по всей стране и регулярно принимаются государственными и местными юрисдикциями. ASCE также публикует руководства по практике и технические отчеты по таким темам, как устойчивость к прибрежным условиям, зеленая инфраструктура и адаптация к изменению климата для транспортных систем.

Пропаганда политики и государственное финансирование

Команда по связям с правительством ASCE работает на федеральном, государственном и местном уровнях для продвижения законодательства и финансирования, которые отдают приоритет устойчивости. Отличительным достижением является программа ASCE Key Vote, которая отслеживает поддержку законодателями мер по устойчивости инфраструктуры. ASCE выступала за Закон об инфраструктурных инвестициях и рабочих местах (IIJA), подписанный в 2021 году, который предусматривает 1,2 триллиона долларов для программ устойчивости к инфраструктуре, мостам, широкополосной связи, воде и энергии. ASCE продолжает настаивать на политике, которая требует анализа выгод и затрат, включая устойчивость, выделенное финансирование для смягчения последствий стихийных бедствий и оптимизированное разрешение для устойчивых проектов.

ASCE также разработала Инициативу по устойчивой инфраструктуре (FLT:0) — структуру, которая помогает сообществам интегрировать устойчивость в долгосрочное планирование капитала. Благодаря заявлениям о политике, белым бумагам и свидетельским показаниям экспертов ASCE влияет на федеральные агентства, такие как Департамент транспорта, FEMA и Инженерный корпус армии, чтобы принять критерии устойчивости в грантовых программах и утверждениях проектов.

Образование, обучение и обмен знаниями

Признавая, что устойчивость требует квалифицированной рабочей силы, ASCE предлагает обширное профессиональное развитие. Его онлайн-платформа обучения предоставляет курсы по таким предметам, как климатоустойчивый дизайн, оценка рисков и анализ затрат на жизненный цикл . Ежегодные конференции, такие как Конвенция ASCE и специальные симпозиумы по спасательной инженерии землетрясений и адаптации к прибрежным условиям, демонстрируют передовые исследования и тематические исследования.

Технические комитеты ASCE, такие как Комитет по адаптации к меняющемуся климату и Отдел устойчивости инфраструктуры , разрабатывают руководящие принципы и вебинары, которые помогают инженерам применять принципы устойчивости на практике. Общество также публикует Журнал инфраструктурных систем и Обзор природных опасностей , рецензируемые журналы, которые распространяют исследования по показателям устойчивости, вероятностному моделированию рисков и восстановлению после стихийных бедствий.

Влияние работы ASCE на инфраструктурные проекты

Влияние инициатив ASCE заметно в реальных проектах, которые теперь включают устойчивость в качестве основного требования. Например, с принятием ASCE 7-22 прибрежные строительные нормы повысили требования к надводному борту для повышенных конструкций в подверженных ураганам регионах, уменьшив ущерб от штормовых нагонов. В Калифорнии мосты, спроектированные с использованием стандартов сейсмической модернизации ASCE, выдержали крупные землетрясения с минимальной потерей функции.

Пропаганда ASCE способствовала созданию программы Building Resilient Infrastructure and Communities (BRIC) в FEMA, которая предоставляет гранты для проектов по снижению рисков. Сообщества, которые используют структуру устойчивости ASCE, имеют лучший успех в подсчете баллов для этих грантов. Общество также способствовало партнерским отношениям между научными кругами и промышленностью для пилотной умной инфраструктуры - встраивание датчиков в дамбы, плотины и мосты для предоставления структурных данных о здоровье в режиме реального времени, что позволяет прогнозировать техническое обслуживание и быстрое реагирование.

Будущие направления: новые тенденции и справедливость

Умные технологии и аналитика данных

ASCE находится на переднем крае интеграции передовых технологий в практику устойчивости. Комитет по интеллектуальной инфраструктуре общества исследует, как датчики Интернета вещей (IoT), цифровые двойники и искусственный интеллект могут повысить ситуационную осведомленность и автоматизировать восстановление. Например, цифровой двойник системы распределения воды может имитировать сценарии отказа и идентифицировать изоляционные клапаны для сдерживания загрязнения или потери давления. ASCE публикует руководство по кибербезопасности для критической инфраструктуры, гарантируя, что цифровая устойчивость идет в ногу с физической устойчивостью.

Пробелы в справедливости и устойчивости

Катастрофы непропорционально затрагивают сообщества, которые уже страдают от стареющей инфраструктуры и ограниченных ресурсов. ASCE запустила инициативы по содействию справедливой устойчивости , сосредоточив внимание на обеспечении того, чтобы районы с низким доходом и сообщества с цветом получали адекватную защиту и инвестиции. Комитет по разнообразию, справедливости и интеграции общества интегрировал критерии справедливости устойчивости в свои политические рекомендации. ASCE выступает за формулы финансирования инфраструктуры, которые учитывают индексы социальной уязвимости, а его образовательные программы включают модули по взаимодействию с сообществом и экологической справедливости.

Адаптация к изменению климата и декарбонизация

ASCE признает, что устойчивость не может быть отделена от смягчения последствий изменения климата. Руководящие принципы общества Адаптация к изменению климата помогают инженерам проектировать инфраструктуру, которая уменьшает выбросы парниковых газов, выдерживая будущие климатические стрессы. Например, проницаемые тротуары снижают воздействие городских тепловых островов и управляют ливневыми водами. ASCE продвигает природные решения, такие как живые береговые линии и восстановление водно-болотных угодий, в качестве мер по устойчивости двойного назначения и поглощению углерода. В Заявлении о политике ASCE 488 явно призывает к включению прогнозов изменения климата в проектную жизнь и оценки рисков.

Вывод: устойчивое лидерство ASCE

Американское общество инженеров-строителей продолжает быть движущей силой в преобразовании того, как Соединенные Штаты планируют, строят и управляют своей инфраструктурой. Благодаря строгим стандартам, убедительной пропаганде и приверженности образованию и равенству, ASCE вооружает инженеров и политиков инструментами для противостояния растущему экологическому и социальному давлению. По мере того, как страна начинает крупнейшие инвестиции в инфраструктуру за десятилетия, лидерство ASCE гарантирует, что устойчивость - это не запоздалая мысль, а фундаментальный принцип проектирования. Содействуя инновациям, сотрудничеству и долгосрочному мышлению, ASCE помогает строить будущее, где сообщества могут процветать даже перед лицом неопределенности.