奥克兰大学学者研究新西兰堤坝土壤 助力提升防洪韧性

新西兰全国有超过5000公里的堤坝(stopbank)保护社区免受洪水侵袭,但这些堤坝在紧急情况下能否按预期发挥作用,很大程度上取决于建造它们的土壤——而土壤性质在不同地点、甚至相隔仅几米都可能差异很大。

奥克兰大学(University of Auckland)岩土工程师、高级讲师 Andrew Stolte 博士正致力于摸清新西兰堤坝的土壤结构,以便更准确地预测它们在地震或洪水中的表现。他的研究也在为更新版的全国堤坝清单(National Inventory of Stopbanks)提供数据支持,帮助绘制出更清晰、更易获取的堤坝分布与建造方式信息。

及早掌握这些信息,将有助于地方政府、社区和工程师判断哪些堤坝需要加固、何时加固,从而提升周边住宅和基础设施的抗灾能力。除了实地调查,Andrew 还在开发快速可靠的评估方法,方便工程师在更大范围的堤坝网络中应用,及时发现潜在隐患。

Andrew 所在的研究项目由 Professor Liam Wotherspoon 领衔,获新西兰自然灾害委员会(Natural Hazards Commission Toka Tū Ake,简称 NHC Toka Tū Ake)资助,聚焦于增强新西兰住宅工程和土地质量的研究,汇集多方研究人员,共同提升对自然灾害及其社区影响的理解,支持更合理的土地利用和基础设施决策。

Andrew 在美国莫哈韦沙漠(Mojave Desert)长大,亲历过地震和山洪,也看到过优秀工程设计如何降低风险。如今,他将这份经验应用于新西兰,帮助本地社区更好地理解和加固防洪系统。

我们采访了 Andrew,作为 NHC Toka Tū Ake 每月「研究者专访」系列的一部分,请他分享研究内容、工作动力,以及给年轻工程师的建议。

你获得 NHC Toka Tū Ake 资助的项目简单来说是做什么的?对新西兰为什么重要?

我们这个由 NHC 资助的大学研究项目,旨在通过改善对保护住宅的土地和构筑物的认识,来增强新西兰的抗灾能力。我团队工作的一大重点,是运用先进的地球物理和岩土工程方法,评估新西兰堤坝的现状。

随着社区的发展,全国已建成超过5000公里的堤坝,建造标准各不相同。在许多地方,我们对堤坝本身及其地基土壤的性质缺乏可靠信息。我们的研究能够对现有堤坝进行快速评估,帮助识别哪些堤坝在洪水或地震荷载下可能存在薄弱环节。

这项工作至关重要,因为充分了解、性能良好的堤坝,对降低数千户家庭的洪灾风险不可或缺。

作为研究者,你最喜欢的部分是什么?

我最喜欢的是有机会探索世界运作的方式,并把这种理解再往前推进一点。作为岩土工程师,我喜欢把分析思维和多年积累的技术能力,应用到真正关乎社区利益的复杂问题上。

土木工程归根结底是为了改善人们的生活,所以能做出真正有现实影响的研究,让我很有动力,包括让土地更安全、基础设施更有韧性、决策更有依据。

随着研究之路的推进,我越来越看重与人打交道——理解他们的需求,把他们的见解融入我们共同打造的工程方案中。

是什么让你对自然灾害研究产生兴趣?

我在美国莫哈韦沙漠(Mojave Desert)长大,那里的地貌本身就激起了我的好奇心。徒步穿越砂岩峡谷和山脉时,我常常想是什么力量塑造了如此壮观的地形。我感受过小地震,在步道上见过落石,也见过夏季短暂的暴雨在干燥、不透水的地面上引发突发山洪。

这份好奇心促使我攻读地质与土木工程,想弄清楚孩童时期所见现象背后的成因。我了解到断层如何造山、土壤的力学特性,以及水在干旱环境中为何以特定方式流动。

随着我对地下世界的兴趣加深,我转向了岩土场地特性研究,最终来到新西兰,从事岩土地震工程工作。

为什么投入像你这样的自然灾害研究很重要?

新西兰位于两大板块交界处,频繁面临地震、海啸和火山活动,日趋剧烈的风暴还引发山体滑坡和洪水。这些灾害本身无法避免,但它们对社区造成的影响是可以减轻的。

投资自然灾害研究至关重要,因为它帮助我们了解脚下的土地,以及建筑、道路、桥梁和生命线工程中存在的薄弱环节。研究为我们设计有韧性的基础设施、评估和加固既有建筑、在从单个住宅到整个社区乃至国家规划的各个层面做出明智且具成本效益的决策,提供了必要的证据基础。

归根结底,这些投入能降低长期风险,支持社区安全,并在未来灾害发生后节省巨额的重建成本。

你亲身经历过自然灾害的影响吗?这如何影响了你的研究方式?

是的,我亲身经历过自然灾害,这些经历塑造了我对风险和韧性的思考方式。在我儿时的家附近,哪怕是一场小雨也会让街道被淹。我看着工程师设计蓄水池、排水沟和涵洞来减轻影响。洪灾风险从未完全消失,但我很早就明白,好的工程设计能实质性地降低社区面临的风险。

我在美国西南部长大时也感受过小地震,但直到坎特伯雷地震序列后前往基督城,我才真正意识到地震影响的严重程度。目睹大范围的住房和生计受损,让我深受触动,也推动我把岩土研究的重心放在切实减轻未来地震后果、支持更安全、更具韧性社区的方法上。

你所在领域有哪些常见误解,你想澄清一下?

一个常见的误解是,岩土工程能为自然灾害问题提供简单、通用的解决方案。实际上,我们住宅、道路和工作场所之下,以及社区周边斜坡中的土壤和岩石,变化极大。

岩土工程师的工作,是理解这些材料的强度和力学行为,从而设计出安全、经济的地基,保护社区免受山体滑坡和地震等灾害的影响。

正因为地质条件因地而异,没有一套放之四海而皆准的答案。同一个方案,在某处适用,在仅100米外可能完全不适用。

我的研究致力于开发工具,帮助工程师更高效地了解地质情况,减少选择设计参数时的不确定性,从而带来更安全、更具韧性的成果。

对于有兴趣从事你这个领域工作的人,你有什么建议?

工程方案的突破,离不开能够批判性、创造性思考复杂问题的人,这一点在自然灾害研究中尤为明显。随着分析工具越来越强大,真正的挑战在于采集高质量的数据并审慎解读,让研究结论真正能支持正确的决策。

如果你对这个领域感兴趣,要拥抱不确定性和开放式问题,最有意义的发现往往就出现在这里。我最敬佩的同事都拥有好奇心、坚持不懈,并且能坦然面对模糊不清的局面。这些品质也是我努力在与我共事的学生和青年研究者身上培养的,因为它们对开发提升社区韧性的解决方案至关重要。

工作学习之外,你喜欢做什么消遣?

我喜欢待在户外,探索周围的环境。无论是徒步穿越原生灌木丛、爬上山间步道去寻找绝佳观景点,还是走在人行道和城市步道上找一杯手艺精湛的咖啡,我都喜欢那份新鲜空气,以及离开办公室思考的机会。

闲暇时我喜欢阅读,最爱的类型是奇幻和科幻小说,探索种种可能性,也算一种精神逃离。

我还很爱做饭,一直在钻研 Chili(美国西南部常见的一种加豆子和肉末的辣味炖菜)和玉米面包的做法,也喜欢探索新西兰各国美食的丰富风味。