災(zāi)害現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)工程師

埃里克·本德爾

有這樣一群工程師，他們會在颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、地震和海嘯等極端事件發(fā)生的第一時間趕赴現(xiàn)場，評估為什么有些建筑能在災(zāi)害中幸存下來，有些卻不能。

美國印第安納州圣母大學(xué)的結(jié)構(gòu)工程師翠西·基耶夫斯基–科雷亞說：“當(dāng)你第一次看到颶風(fēng)登陸所造成的巨大破壞時，你通常會震驚得喘不上氣?！被蛩够C科雷亞和同事們稍微喘了口氣就開始調(diào)查颶風(fēng)所經(jīng)之路上建筑物的損毀程度。他們的發(fā)現(xiàn)對救援行動和災(zāi)害防御響應(yīng)都很有幫助，同時，也填補了工程研究中至關(guān)重要的空白——如何更好地改善沿海建筑。

基耶夫斯基–科雷亞是極端事件勘察組織的首任負(fù)責(zé)人，自2018年起一直擔(dān)任著這個職務(wù)。該組織是美國國家科學(xué)基金會自然災(zāi)害工程研究基礎(chǔ)設(shè)施項目的一部分，該項目會派遣志愿工程師對颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、地震和海嘯造成的破壞進行評估。

第一次接受采訪時，工程師們正忙于評估颶風(fēng)“艾達”造成的破壞，“艾達”于2021年8月29日登陸路易斯安那州。颶風(fēng)“勞拉”在2020年以每小時240公里的風(fēng)速襲卷了海岸，應(yīng)對“勞拉”的經(jīng)歷讓工程師們分析出了颶風(fēng)路線圖。

2020年8月，在各種學(xué)術(shù)和政府組織安裝好設(shè)備后，“勞拉”沿著事先預(yù)測的路線一路行進。基耶夫斯基–科雷亞說：“在颶風(fēng)登陸前的24小時內(nèi)，我們大概有六個不同的團隊協(xié)同合作，放置儀器，然后趕在它登陸前離開那里?！币恍╋L(fēng)力工程師留守到了最后——當(dāng)暴風(fēng)雨呼嘯而過時，他們一起擠在酒店的房間里，在駭人的陣陣狂風(fēng)中興高采烈地發(fā)信息。

與此同時，美國各地的數(shù)十名結(jié)構(gòu)工程師也加入了線上勘察團，挖掘來自社交媒體、當(dāng)?shù)孛襟w、應(yīng)急機構(gòu)等渠道的信息，以構(gòu)建事件全貌。美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理署的管理者們無法像結(jié)構(gòu)工程師們那樣高效，所以他們也會仔細(xì)研究勘察團的評估報告。

基耶夫斯基–科雷亞清楚地記得，她十歲時在伊利諾伊州芝加哥市的家里觀看了1985年墨西哥城地震的電視報道，那時她就覺得自己有義務(wù)幫助那些被困在廢墟中的人。后來，她進入工程領(lǐng)域研究建筑物對風(fēng)的反應(yīng)。她說：“那顆種子一直在我的腦海里。”

2004年，印度洋海嘯造成了20多萬人死亡。一年后，基耶夫斯基–科雷亞加入了圣母大學(xué)和泰國工程師的團隊，對泰國沿海地區(qū)的損毀情況進行了勘察。她工作時，就把襁褓中的兒子背在背上?！艾F(xiàn)場令人震驚?！彼貞浀?，“我們遇到了仍在尋找孩子的父母，作為一個母親，我真的很難受?！?/p>

此后，基耶夫斯基–科雷亞繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)極端事件勘察工作，并親赴2010年海地大地震和2016年颶風(fēng)“馬修”的災(zāi)害現(xiàn)場。

2017年8月，當(dāng)颶風(fēng)“哈維”襲擊得克薩斯州時，自然災(zāi)害工程研究基礎(chǔ)設(shè)施項目的另一組人員請她招募一個結(jié)構(gòu)工程師團隊，于是，她組織了第一次由社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的颶風(fēng)應(yīng)對行動。重要的是，這次臨時組織的行動將收集到的所有數(shù)據(jù)進行了規(guī)范化與共享——這在學(xué)術(shù)界并不是必須的。

這就是極端事件勘察組織的起源，現(xiàn)在該組織已經(jīng)招募了300多名研究人員，應(yīng)對了數(shù)十起災(zāi)害。

在颶風(fēng)“勞拉”之前，每一組勘察志愿者都會在風(fēng)暴一過境就飛往現(xiàn)場。但是之后，由于受新冠疫情的限制，工程師們只能陸陸續(xù)續(xù)地加入進來。

也有一些志愿者，比如阿拉巴馬州奧本大學(xué)的結(jié)構(gòu)工程師大衛(wèi)·盧艾什，確實是在第一時間開車前往現(xiàn)場的，并在颶風(fēng)登陸12小時后到達。“實際上那時什么都沒來得及恢復(fù)?！北R艾什說，“所有的電路都處于中斷狀態(tài)，路上全是殘骸?！?/p>

盧艾什在他的車上裝了一個360度的攝像系統(tǒng)，可以收集數(shù)百公里范圍內(nèi)的損毀場景。然后，這些圖像會被處理并與線上團隊共享，這是勘察團隊努力了解整個地區(qū)破壞程度的基礎(chǔ)。

勘察團隊會用手機應(yīng)用程序報告受損建筑物，拍攝帶有全球定位數(shù)據(jù)的高分辨率影像，并與公眾分享這一切。夏威夷大學(xué)馬諾阿分校的結(jié)構(gòu)工程師伊恩·羅伯遜說，一些團隊還部署了空中無人機，拍攝了數(shù)千張照片，并用它們生成了三維現(xiàn)場圖像。自動成像分析軟件也能細(xì)致分析無人機的圖像——比如估計受損屋頂?shù)臄?shù)量。

工程師們試圖捕捉具有代表性的建筑物細(xì)節(jié)，而不是聚焦最令人驚嘆的殘骸。所有這些信息和分析都可以幫助他們了解為什么兩座相鄰又看似相同的房屋經(jīng)常會有著截然不同的命運——有時原因是微妙的，也許是因為建筑上的隱藏差異，或者是因為高強度的局部受力。

不過，要分辨出風(fēng)、雨、風(fēng)暴潮和海浪的組合是如何摧毀建筑物的，絕不是一件易事。

伍茲霍爾海洋研究所的海岸海洋學(xué)家布里特·魯本海默說：“這種相互作用多發(fā)于風(fēng)暴最強的時候，在這個時期，風(fēng)暴潮和海浪席卷陸地，而且會伴有強降雨?！濒敱竞ＤI(lǐng)導(dǎo)著一個類似極端事件勘察組織的團隊，該團隊會在颶風(fēng)來臨之前沿著海岸放置儀器，收集風(fēng)暴潮、海浪、挾沙水流和其他現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，然后研究海岸是如何變化的。她說：“我們真的非常需要在強風(fēng)暴期間進行測量，這樣才能了解這些現(xiàn)象是如何相互影響的?！?/p>

基耶夫斯基–科雷亞和同事們用在“勞拉”、“艾達”及其他風(fēng)暴中收集的數(shù)據(jù)來研發(fā)功能更強大的仿真場景，以模擬颶風(fēng)對不同類型建筑物的影響方式，并借此學(xué)習(xí)新知識，以便設(shè)計出抵御颶風(fēng)的建筑結(jié)構(gòu)。

基耶夫斯基–科雷亞說，十多年的經(jīng)驗告訴她，這項工作的重點仍然是人道關(guān)懷。

在挨家挨戶進行勘察時，她總是特別注重與居民交談，而不是簡單地給他們的房子拍照，迅速評估損失，然后去下一家。

“通過花時間和一個個家庭交談，我學(xué)到了很多東西。”她說，“我真的很在意他們，我想表達我的同情和尊重，因為我能切身體會他們的損失有多大——那是他們努力工作所獲得的一切。我牽過他們的手，哭過，和他們擁抱過。我確保了受災(zāi)的人都能得到幫助，同時他們也送過我啤酒，和我擊過掌?！?/p>

基耶夫斯基–科雷亞說：“我們告訴他們，我們會在這里幫助他們，并且，我們將盡最大努力，確保這種情況不再發(fā)生。”

[編譯自美國《史密森尼》]

編輯：馬果娜