科研抗災系列之土：模擬山崩察隱患 數字孿生護斜坡

港科大團隊研全港斜坡監察系統 預判災害助應急決策

人口稠密，山多平地少，是香港主要城市特徵，山泥傾瀉（又稱滑坡）一直為社會帶來重大威脅。單是今年「9·7暴雨」，全港就錄得近190處山泥傾瀉災害，影響多個地區交通與居民生活。為處理山泥傾瀉風險管控的難題，香港科技大學學者張利民團隊今年獲資研局近7,400萬元撥款，開發首個達城市規模（city-scale）、可覆蓋香港全境斜坡的數字孿生（Digital Twin）系統。他近日接受香港文匯報記者專訪時分享，該項目將結合物理模型模擬驅動、智慧感知、通信集成網絡和數字孿生引擎等新技術，不單開創了城市級的實時山泥傾瀉風險評估，更能高效模擬一旦災害發生相關交通及市民逃生等社會反應，支援協調應急決策，協助香港實現「智慧減災」。

◆香港文匯報記者 王鼎煌

過去40年間，降雨和地震引發了全球約85%致命山泥傾瀉，造成逾18萬人死亡，而香港自1984年以來遭受了約13,300宗天然山坡與8,200宗人造斜坡山泥傾瀉，造成大量傷亡和經濟損失，「特別是氣候變化下頻繁的極端暴雨和強烈地震引發的持久性山泥傾瀉災害，必須研發新的應急風險管理理論與技術，保障公共安全與社會可持續發展。」港科大土木及環境工程學系系主任兼岩土工程離心機實驗所主任張利民說。

評定安全系數 大數據找漏

為更確切掌握全港各處斜坡在什麼情況下可能出現山泥傾瀉，並指引進行針對性加固，張利民團隊正開展「數字孿生智能化滑坡風險應急管理」項目，以建立一個世界領先、具備實時模擬能力，且涵蓋全港所有天然山坡、人工斜坡及建築物及降水、地震等信息的城市規模斜坡數字孿生系統，幫助提升現行斜坡安全系統的防禦能力，管控極端暴雨和地震誘發的山泥傾瀉風險。「這就好比做數字化資產管理，透過該系統，就可以清楚掌握全港範圍內各處斜坡的實際狀態。」

團隊已和包括土力工程處、天文台在內的政府部門合作，取得全港天然山坡、地形地貌及建築物（特別是受斜坡影響的房屋）的高精度地圖，以及降水及地震數據。張利民說，團隊亦藉助「香港科大—雄彬一號」光學衛星及其他合成孔徑雷達衛星等遙感技術，實時監測全港6萬多個人工斜坡的變形與位移隱患，而政府在港島半山寶珊道等重要斜坡安裝可偵測斜坡變形與地下水壓力的傳感器，其數據亦與系統共享使用。

「當這些數據全部傳輸至數字孿生系統，我們就能評估出該斜坡的安全系數，以及在模擬發生山泥傾瀉時對周邊建築物的影響範圍與損害程度，幫助查找斜坡安全漏洞並實現斜坡安全監測預警。」張利民說。

預演臨災反應 加強臨機應變

該系統還可以監測並模擬山泥傾瀉災害下社會臨災的應急反應，「比如我們就在寶珊道附近道路上安裝了光纖傳感器，當天文台發出暴雨緊急信號下，可監測道路車流與人流情況，大家是否遵守交通指示等。這些數據匯入系統中亦可實現城市與社區間關於道路、降水、山泥傾瀉以及通信等方面的實施監測與資訊共享，幫助政府自上而下進行全過程應急管理。」

不僅如此，數字孿生系統高效模擬預測的災害過程與社會反應，通過三維計算機視覺技術亦能生動地展示風險傳播，以及模擬人在不同災害情境下的逃生過程，身臨其境地教導公眾在災情下正確的應對方式，提升防災意識。

「這個系統未來還可擴展應用至更多災害場景，如地震、洪水、颱風以及流行病，交通危機等，成為災害與危機管理的通用工具。」張利民分享道，團隊還會與岩土國際組織合作，開展項目，推動建立全球數字孿生技術標準化，協助香港及其他地區可持續和韌性化減災發展。