发生在新奥尔良（the Big Easy）的惨剧—— 一个命中注定要垮塌的堤坝|阅读

导  读

在黏质和壤质土材料修建的防洪堤下存在着几个泥炭层（埋藏的沼泽土）和砂土层，成为防洪堤设计薄弱环节。

来源：本文摘自《土壤学与生活》[原书第十四版/（美）尼尔· 布雷迪（NyleC. Brady ），（美）雷· 韦尔（RayR. Weil）著；李保国等译. 北京：科学出版社，2019.2]，题目为土壤观察所加

2005 年，卡特里娜飓风登陆新奥尔良后，形成4m 高的风暴潮，将城市的多处防洪堤冲垮。导致了美国历史上最严重的自然灾害之一：10 万所房屋被淹，1000 多人丧生。最严重的洪灾发生在第17 街防洪堤崩塌后（图4.54）。后来的调查显示，该防洪堤注定崩塌的原因是其错误的设计： 在建设过程中没有处理好底层的有机土和砂土。糟糕的设计加上疏于维护，让水从堤坝底部溢出，导致地基土壤变得松软。

防洪堤实际上是一个由压实黏土形成的较平缓的丘状体，在朝陆地的一面表面需要覆盖一层薄的表土层，以种植起保护作用的草地覆盖物。在大多数地方不用岩石或水泥筑成的“盔甲”防护体（见17.10 节）。为了拦截洪水和风暴潮， 工程人员用水泥沿着堤脊修建了一道海堤。将长长的钢柱穿过海堤并打入防洪堤内的土中。钢柱既有固定海堤的作用，又可以防止水分从堤下或通过堤坝渗出。

然而，工程师们忽略了一点：在黏质和壤质土材料修建的防洪堤下存在着几个泥炭层（埋藏的沼泽土）和砂土层，成为防洪堤设计薄弱环节。

有机土壤具有很高的可压实性，受力强度和剪切强度都很弱。同时，泥炭和砂土均具有较高的透水性，容易传导水分。要实现其设计的功能， 钢柱应当长到穿过泥炭和砂土层，进入下层黏性更高、强度更大的土壤。遗憾的是，第17 街防洪堤内的钢柱太短（不到6m），没有穿过泥炭层（图4.55）。只要有风暴潮或较大的水流（渠道内水平面较高），就会在防洪堤底部的泥炭/ 砂土层发生渗漏水流。这些渗漏水会使堤坝底部的土壤饱和。饱和后，土壤剪切强度大大减弱，抗压实性降低。显然，防洪堤的设计者拥有泥炭层的数据， 但是其设计却基于平均土壤，而不是最弱土壤的性状。

2005 年8 月21 日，在渗漏水作用下，堤坝地基土壤饱和，泥炭层逐渐变成“汤”状，卡特里娜带来的风暴潮把堤坝链上最脆弱的环节打破， 将140m 长的海堤推倒，并使海堤和防洪堤向内陆推进了大约14m。风暴携卷的海水通过堤坝缺口倾灌入市区，使新奥尔良成为一片汪洋。 

① 基于法庭工程调查信息（Seed et al., 2005）和Marshall （2005）， Vartabedian 以及Braun （2006）的报道。

图4.54 卡特里娜飓风袭击了新奥尔良，扳倒了第17 街的防洪堤和海堤。几天后一架重型直升机尝试对该区域损坏的防洪堤进行紧急修复。在内陆14m 内可以看到一些大块的防洪堤（图片由美国陆军工程兵团提供）

图4.55 关于低强度的有机土壤掩埋层导致（a）风暴潮水渗漏（b）造成堤防和海堤崩塌（c）的演示图（图片由R. Weil 提供）

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