2002年8月,德国遭遇“世纪洪水”,仅萨克森州就造成21人死亡,超过2.5万栋房屋受损或损毁,750公里道路被冲毁,540公里铁路轨道被毁。面对极端天气频发的挑战,德国联邦教育与研究部(BMBF)启动了名为“极端洪水事件风险管理”(RIMAX)的专项资助计划,旨在提升对自然灾害的应对能力。萨克森纺织研究所(STFI)作为全国35个跨学科项目组之一,参与了该计划,并牵头研发“基于传感器的土工布堤坝加固系统”。
项目组长埃尔克·蒂勒指出,目前堤坝状态主要依赖人工巡检,这种方式在洪水期间需要大量人力,往往难以实现及时精准的应急加固。为此,STFI团队开发出一种新型智能土工布,既能起到结构支撑作用,又能实时监测堤坝健康状况。这种土工布通常由无纺布或粗纺织物构成,内部嵌入了来自电信行业的低成本光纤传感器,可覆盖长达10公里的堤坝监测范围。
这些传感器能够精准记录土工布表面的形变位置与强度,并将数据传输至监测站,实现误差仅5米的精确定位。一旦检测到异常,系统可立即预警,使管理人员在洪水期间也能迅速响应。蒂勒强调,该方案不仅大幅降低人力成本,还能将堤坝加固与监测系统一次性集成施工,具有显著的经济优势。
该技术已于2006年5月在萨克森-安哈尔特州的穆尔德堤坝完成首次实地测试,随后在波兰两座水库及汉诺威弗朗齐乌斯水利与海岸工程研究所的试验堤坝进行了多轮验证。蒂勒表示:“结果令人鼓舞,但该系统已获专利,仍需进一步测试以确保其在长期运行和极端气候条件下的可靠性。”目前,STFI正在实验室开展高强度压力测试,模拟堤坝承受高达24吨的负载。
对于中国而言,随着极端天气频发,传统防洪手段亟需技术升级。德国这一将纺织技术与传感监测融合的创新模式,为中国在智慧水利、堤防智能化改造等领域提供了可借鉴的技术路径,值得相关行业关注与探索。
