FIU的3D打印海堤砖块:将混凝土屏障重塑为支持海洋生物的“活体表面”
在迈阿密晨间公园的一个试点安装项目正在检验,南佛罗里达海岸线上的混凝土屏障是否能够超越单纯的挡水功能。
佛罗里达国际大学环境研究所的一个团队,在该大学的机器人及数字制造实验室生产了一套3D打印砖块,并将其安装在了现有的海堤上。
其实就是,该项目由首席研究员沙欣·瓦西格(Shahin Vassigh)牵头,旨在探索防洪结构如何能够同时服务于它们通常所取代的生态系统。

传统的海堤保护着道路、建筑和公共区域免受侵蚀、风暴潮和海平面上升的影响,但其光滑的垂直表面几乎无法为曾经栖息在天然海岸线上的物种提供任何支持。
所以说,这项名为BioCAP(通过优化海岸适应性与性能提升生物多样性)的计划,通过模块化、互锁的嵌板来解决这一缺陷,这些嵌板可直接改造到已建成的墙体上。
每个通过机器人打印的单元都包含了脊线、凹槽、凹陷和浅水池,旨在为海洋生物提供定居、藏匿和生长的场所。
「我们的目标是重新构想城市海岸区域中海岸线防护的可能性,」瓦西格说道。「这些砖块使我们能够将海堤视为支持海洋生物、改善栖息地复杂性并增强海岸韧性的活体表面,而不是仅仅将其当作屏障。」
简单来说,砖块的几何形状根据其在墙壁上的位置而变化。靠近高潮位的部分被塑造成适合螃蟹和帽贝的形状,中潮位的纹理为牡蛎和藤壶提供附着点,而淹没的部分则为海绵等生物提供庇护所。
结果发现,在部署前,团队进行了水动力学性能评估。在实验室波浪测试中,他们发现纹理表面反射的波浪能量少于普通混凝土,这表明这些嵌板可能还能改善海堤处理来浪的方式。
你想想看,随着砖块现已入水,研究转向了长期观察。团队将记录海洋生物如何在表面定殖,并评估新增的栖息地是否影响水质和整体海岸线行为。
更具体点,其中两个安装的嵌板嵌入了传感器,用于记录温度、盐度和水质参数。
那结果会怎样呢?对于沿海城市而言,其吸引力在于适应性改造而非替换,BioCAP与现有基础设施协同工作,无需新建工程。
所以呢,来自晨间公园的研究结果可能会影响南佛罗里达乃至其他面临类似压力的沿海地区的未来海岸线工程。
说到底,BioCAP由美国环境保护署(EPA)资助,由瓦西格(Vassigh)、佩泽什克(Pezeshk)、博戈西安(Bogosian)和奥泽(Ozer)通过FIU的机器人及数字制造实验室、传播、建筑+艺术学院以及环境研究所共同领导,并得到托德·克劳尔(Todd Crowl)领导下的美国国家海洋和大气管理局(NOAA)补充资助,以及现场科学家本·宾德(Ben Binder)和尼古拉斯·埃文斯(Nicholas Evans)及众多学生的贡献。

简单说,BioCAP并非提出新建工程,而是通过一种改造方案挑战海堤的传统功能,将现有基础设施重新定位为一个能够支持生态过程的栖息地界面,而非充当硬边界。
举个例子,该项目加入了日益增长的旨在海洋修复的增材制造浪潮中。在佛罗里达,建筑公司1Print从陆地建筑转向海洋基础设施,生产了在制造过程中高达8英尺的3D打印礁石结构,一旦沉入海床,这些结构将成为海洋生物定殖的基础结构。
此外,学术团体也采取了类似的路径。阿卜杜拉国王科技大学的研究人员通过其Maritechture计划,在威尼斯建筑双年展上展示了使用PARTANNA公司的碳负排放混凝土制成的3D打印珊瑚结构,该计划旨在应对气候变化驱动的珊瑚退化。
所以呢,BioCAP在此领域脱颖而出的原因在于,它对现有设施进行了升级。
你想想看,如果晨间公园的数据验证成立,该模型将可扩展到任何混凝土与海洋相接的地方。


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