香港科技大学全奖博士项目（张利民教授）

一、导师简介

张利民教授现任香港科技大学土木与环境工程系系主任及讲座教授，同时获授Wilson H. Tang工程学教授荣衔（2025年1月起）。其学术身份涵盖数字城市与智能灾害减缓实验室主任、GREAT智能城市研究所副所长。教授于1989年在成都科技大学取得岩土工程博士学位，此后专注岩土工程风险管理领域三十余年。

国际岩土工程界对教授的工作给予持续认可。2024年1月，张教授在北京人民大会堂获颁首届国家工程师奖，成为香港及澳门地区唯一获此最高工程荣誉的学者。此前，美国土木工程师学会（ASCE）授予其Ralph B. Peck奖，该奖项在国际岩土工程领域具有重要分量。教授目前担任Georisk期刊主编，该刊聚焦工程系统与地质灾害，同时兼任Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering副主编及多个国际期刊编委。

从技术贡献维度观察，张教授的研究呈现清晰的演化路径：早期聚焦桩基、边坡与堤坝的离心机物理模拟，近年转向数字孪生技术与灾害链理论的整合。其主持的"数字孪生赋能滑坡应急管理"项目获香港研究资助局主题研究计划支持，资助额度近7400万港元，系统覆盖香港全境自然边坡。该项目于2024年8月搭载"HKUST-FYBB#1"光学卫星（0.5米分辨率）实现空天地一体化监测，属全球首个城市级边坡数字孪生系统。

二、近期文章和项目解析

张教授团队在2025年发表25篇论文，2026年已有2篇录稿，研究呈现三大主线：

数字孪生技术体系构建

三篇核心论文揭示其技术架构。Engineering Structures刊载的"高拱坝结构变形与失效实时分析数字孪生方法"提出物理-数据耦合模型，将有限元模拟与监测数据同化。Engineering Geology发表的"降雨诱发滑坡实时评估的边坡数字孪生模拟"建立降雨入渗-稳定性分析-风险可视化的闭环。2026年Automation in Construction录稿的"工程边坡自动化数字化以支持交互式数字孪生可视化"则解决三维地质模型快速重建问题。技术路线呈现从单一结构到区域系统、从离线分析到实时交互的演进。

地质灾害链机制研究

Earth-Science Reviews论文"地质灾害链中地球物理颗粒流的传统、现代与基于物理的流变定律"系统梳理碎屑流模拟理论。在Science China Earth Sciences发表的"地质环境灾害链：现象、过程与原理"建立灾害链概念框架，识别地震-滑坡-堵江-溃决的级联关系。Journal of Geophysical Research: Earth Surface两篇论文分别研究冰-碎屑混合物流变特性与冰川滑坡-碎屑流的地力链过程，聚焦青藏高原冻土区特殊地质环境。这类研究突破单灾害点分析局限，转向多灾害过程的耦合机制。

离心模拟实验创新

"高速碎屑流冲击下冰川堆积物动力响应及裹挟效应的离心模型试验研究"项目（2023-2025）利用离心机超重力场模拟滑坡冲击，解决传统1g模型无法重现应力水平的难题。对应论文Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering模拟2016年西藏阿汝冰川垮塌，验证数值模型。"土水混合物多相流行为实验研究"项目（2024-2026）则关注降雨条件下土体侵蚀过程。

项目架构呈现"理论-技术-应用"三层设计。理论层由灾害链机理解析支撑；技术层依托数字孪生平台开发；应用层直接服务香港及大湾区基础设施。2024年启动的"粤港澳大湾区跨海隧道数字孪生智能风险管理"项目将技术延伸至海底沉管隧道，表明研究从边坡向线性工程拓展。

三、未来研究预测

基于现有学术布局与技术成熟度，张教授团队未来三年研究可能沿三个方向深化：

技术整合层面，数字孪生引擎将向多灾种耦合模拟发展。当前系统侧重滑坡单一灾害，未来可能整合洪水、地震与风暴潮。2025年参与的"香港海岸基础设施数字孪生应对极端风暴潮"项目已显示该趋势。卫星遥感与地面传感数据同化算法将成为突破点，特别是处理多源异构数据的时空配准与不确定性量化问题。

应用拓展层面，研究将从灾害监测转向韧性提升。2025年参与的"沿海城市气候韧性全国重点实验室"项目表明，团队开始关注气候变化长期效应。未来可能开发基础设施自适应加固策略，将监测数据反馈至设计规范修订。大湾区跨境基础设施（如深中通道、港珠澳大桥）的跨境协调风险管理也是潜在增长点。

方法论层面，人工智能与传统物理模型的融合将深化。现有研究已采用机器学习进行参数反演，但物理机制约束不足。发展方向可能是物理信息神经网络（PINN）在边坡稳定性分析中的应用，实现数据驱动与物理定律的软约束。此外，微流控技术在岩土能源资源中的应用（Advances in Geo-Energy Research论文）显示实验方法向微观尺度延伸，可能用于研究土体内部侵蚀机理。

张教授的研究特色在于将传统岩土工程实验优势（离心机模拟）与前沿数字技术（数字孪生、卫星遥感）结合，形成"观测-模拟-决策"闭环。其工作不仅发表高影响论文，更直接服务于香港滑坡预警系统，体现强应用导向。对于博士生而言，这意味着研究选题需在理论深度与实际价值间取得平衡，技术能力要求覆盖编程、实验与数据分析。国家工程师奖的获得，反映其工作契合当前国家对工程科技自主创新的需求，港澳学者身份使其成为连接国际前沿与内地需求的独特桥梁。