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火灾避难所与防灾策略在国际竞赛中的运用

Lee UA设计学堂 2023-09-17

去年连续烧了四个多月的澳洲大火引发了世界各地的持续关注。除了上亿的动物伤亡,火灾 造成的环境污染将需要很长的恢复期。由于澳大利亚四周都是海洋,很多森林燃烧产生的污染物,都会在飘散一定距离后,随着重力作用发生沉降,最终被海洋所吸收。对于海洋水质的检测,也成了环境保护中重要的一个环节。

而NASA卫星数据,也对澳大利亚大火进行3D“可视化”图。昔日自然资源富饶的动物天堂,顷刻间满目疮痍。

根据美国宇航局的卫星监测数据显示,按照起火点和火焰辐射功率看,2019年亚马逊火灾时续2013年以来数量最多、强度最大。如果亚马逊雨林遭到严重破坏,全球气候变暖的趋势是不可逆的。



竞赛中的火灾营救和防灾设计


1.营救策略

由日清设计张硕、栗勇泽、联创建筑盛学源组成的小队设计了一个巨大的飞行器母舰消防站,将其子站以泰森多边形的方式分布在丛林中。设计的初衷是通过一些技术手段减少森林火灾带来的环境破环和人员伤亡。



©日清设计张硕、栗勇泽、联创建筑盛学源
©日清设计张硕、栗勇泽、联创建筑盛学源
当火灾来时,总有一个距离最近的子站能收到火警并最快灭火。其子站能给小型球形灭火装置,提供充能和储存阻燃物作用。人们可以让其自动根据AI计算最快方法灭火,也可以远程控制球形灭火机器灭火。全程采用自动化无人灭火,避免人员伤亡,提高灭火效率。
©日清设计张硕、栗勇泽、联创建筑盛学源
待命于地下的核心舱内,当有火灾预警时,它会根据AI智能计算出灭火的最优方法,通过通道从地下升到地面辅助母舰灭火,同时它还可以为母舰提供灭火所需必要的物资。


2019eVolo摩天楼竞赛荣誉奖作品《浮塔》 提出的救灾策略,也是通过高空建筑来营救火灾。
©Piotr Yurchanka、Alexey Kunko、Vladislav Sidorenko、Dmitry Tkachuk
现代建筑不再是石头,固定和不可移动的东西,它是一种可以根据具体任务发展和形成的有机体。TheFloating Tower的目标是通过大量灌溉这些土地来恢复排水沼泽。
该结构由两个由电缆系统联合在一起的球体组成。上部球体负责整个结构的运动(飞行),是一个高科技气球,外面覆盖膜织物,积聚冷凝物。下部球体是用于积聚这种水和灌溉未来沼泽的水库。
年轻建筑师的创意和未来的技术将有助于改善这个世界。它能够恢复数千公顷的土地,扑灭最大规模的森林火灾,对抗干旱和洪水遍布全球!这一设计概念将为建筑和全人类树立正确的发展载体。


© Jie Huang, Jin Wei, Qiaowan Tang, Yiwei Yu, and Zhe Hao
该设计方案被称为“雨林守护者”,与一般的摩天大楼不同,该设计方案的建筑体顶部具有最大的体量和表面积,这使其可以捕获和存储数百加仑的雨水以应对干旱季节。可以说它是一个森林保护水库和一个生态实验室时,它还为建筑提供了有机的,未来派的美感,它看起来比起我们自己的世界,更像是在遥远的银河系中。建筑物上爬满了数十条潮湿的长藤蔓,使自然与人工设计融为一体。
“雨林守护者”的破坏力要小于传统的水库。设计者介绍到:“利用毛细作用和活化能量,具有独特海绵结构的气生根可以吸收和储存多余的水,而不会干扰亚马逊的生态系统。” 干旱季节,水可以灌溉土地,并向当地消防员提供所需的液体,以扑灭大火,这种大火可以破坏稀少而精致的亚马逊动植物。
 
如果没有灾情或者干旱现象发生,热带雨林守护者还将充当科学研究和教育中心。有关天气和当地生态学的数据将由专家和研究学者可以依据其进行大量收集。


2.避难所策略
避难所是一种前沿建筑:它是可以在极端环境下捍卫小而脆弱的生物。
该提案为智利野火灾地区的垂直住房制定了新的原型。该项目利用被动系统来缓解风和分散水以防止新的火灾。森林火灾是世界上生态系统退化的最大因素之一。
同时一种模块化系统被提出来,通过在地面上嵌入了基础,实现了增量方法。模块的结构由木制元素组成,具有金属支撑外部结构,允许添加全景阳台,并包括充当集水器的外壳,如雾或雨。内部立面允许通过蜂窝状聚碳酸酯面板传输受控光,从而实现内部通风模式。主垂直路线系统包括一个由管状和直线部分组成的楼梯,可以连接垂直剖面,以便包含自动化系统。它主要由住房组成,其次是普通的双层中间空间,例如鼓励共存的系统内的庭院。住房类型的模块化允许不同的方式,允许包含不同类型的公寓。


©Damian Granosik, Jakub Kulisa, and Piotr Pańczyk from Poland
该项目是一个可折叠的摩天大楼,灵感来源于折纸,可以轻松运输并部署在灾区。这个能像气球一样快速撑起的建筑是eVolo2017一等奖的方案,整个结构可折叠,类似于折纸或手风琴。这意味着它可以整齐地包装在一个相对较小的盒子中,而小的底座尺寸可以减小建筑物的占地面积。根据特定情况的需要,可以在内部容纳各种功能,包括接待区,急救区,临时房屋,仓库等。利用大表面积的优点,使用基于ETFE箔并注入小型钙钛矿太阳能电池网络的纳米材料。这样,建筑物还能够产生清洁能源。
设计前瞻性
越来越多的自然灾害发生在世界各地。在处理如此强大的力量时,标准的危机管理手段往往被证明是无效的。某些地区是否受到地震,洪水或飓风的袭击 - 需要很快到达。通常情况下,说起来容易做起来难,因为运输基础设施或远程本地化造成的损失可能使其极其困难。Skyshelter试图通过提出结构来解决这些问题,尽管提供的大型地板表面紧凑,易于随处运输,并且可以用最少的时间和人力需求进行部署。它的意思是作为任何救援行动的多用途枢纽。
运输便利
Skyshelter由于其独特的品质而非常容易移动。整个结构可折叠成类似折纸或手风琴的形式。这意味着它可以整齐地包装成一个相对较小的箱子,其最小高度和底部尺寸可以减少到建筑物的占地面积。然后,在发生自然灾害的情况下,可以在救援队和军队常用的直升机帮助下,将这种包裹移动到任何地方。因为元件不必通过卡车分批运输,所以到达与运输网络隔离的区域更容易和更快速。


3.景观竞赛中的策略一
在景观专业上首先解析一份来自2016年的ASLA获奖作品《数字与野外-通过适应景观来降低野火风险》,作者是多伦多大学(多伦多大学)研究生Jordan Duke。
©Jordan Duke
Jordan Duke的设计方案提倡在森林大火高发区域安装一系列具有监测和喷雾功能的智能设备来监测森林情况和分析环境数据,并通过种植防火植物建立自然防火线。
©Jordan Duke

措施一:气候调节
气候调节器沿着山脊和山谷作为连续基准放置,当温度达到摄氏35度时,气候调节器会通过散布雾气来增加湿度水平。
©Jordan Duke
在大风天,该设备通过旋转机制散布地中海柏种子。这些耐火的柏树长成小巷,成为防风林,减缓了火速并捕获了飞散的余烬。 
©Jordan Duke
措施二:水量调节
水流调节装置沿着场地的山谷放置,可以捕获大风暴和冬季暴雨时的水流。
©Jordan Duke
在降水量充足的季节,水被暴露为游泳池和野生动植物保护区。在可用水量增加的时候,部分水会被储存在装置下,以备紧急火灾之需。
©Jordan Duke
措施三:生物治理
在开放的道路设置人工浇水设施,这些设施产生了新鲜的绿色植被和水槽-两者都吸引了当地的袋鼠和动物。这些设备的供水方式可以像旋转水龙头一样以无线方式打开和关闭。
©Jordan Duke
在缺水季节会释放储存的水,触发动物向该地区迁移,通过这些动物觅食降低可燃植物的数量。而在发生火灾时,这些喷水装置还可以作为动物的避难所。 

措施四:行为调节
通过一系列的监测手段,当地居民可以准确了解森林的温度和火灾高发区的情况,进而调节附近居民的生产生活行为,预防森林大火和减小火灾爆发后产生的损失。
©Jordan Duke
虽然森林火灾的爆发有很大的不确定性,但是随着技术的进步,实时有效的监测森林的各项数据并分析出火灾爆发的大致机率已经不是什么科学难题。
©Jordan Duke
但想要准确的掌握森林火灾的可能爆发地和有效预防还需要很长的路要走,这其中不仅仅是科学技术的原因,还需要人类自身能够积极调整生产活动行为,减小对森林环境的破坏以及有效控制对森林的经济开发活动。
©Jordan Duke
这两年森林火灾频发,森林防火相关的概念必然会受到重点关注,特别是要做国际竞赛的同学,可以重点关注。

4.景观竞赛中的策略二
2016ASLA获奖作品野火管理需要部署战略,以承认野外城市界面(WUI)内不断扩大的社区之间生态系统的微妙平衡。火焰转移:圣加布里埃尔山谷的火灾规划通过实施一套新的景观策略来响应加利福尼亚南部的生态和人类学需求,这些策略用于减缓但不能抑制沿着洛杉矶国家森林山麓的野火。植被和地形处理创造了一个“防火”景观,旨在保护社区安全,同时拥抱火灾和泥石流的基本生态过程。
©Sarah Toth
Pyrodiversion为景观设计师提供了在传统上由林务员,联邦政府和当地消防管理机构占据的领域中设计生态系统的机会。景观建筑在生态和人类居住的十字路口运行,特定地点的社区规划策略可以保护社区的健康,安全和福利。
©Sarah Toth
这些分层策略并不是为了防止火灾,而是创造一个“火灾准备”的景观,以响应山麓社区的生态和人类学需求。单一的管理解决方案无法解决火灾的不可预测性。它需要在山麓和邻近社区内设置更灵活,特定场地的景观治疗。在为这些重要的生态事件准备风险社区时,严格的政策驱动线标志着荒地城市界面开始变得模糊。
©Sarah Toth
第一个火灾管理阶段发生在山麓的整个面上。它由植物和地形景观处理组成,旨在减缓或改变火势,而不是阻止或抑制它。这些战略应对山麓丰富的生态环境,其地形的极端活力以及人类社区的脆弱性:
沿着火灾道路,防护林种植和路面重新植被,采用耐火和适应火的原生植物材料,将提供加固和改善道路的娱乐质量。
©Sarah Toth
第二阶段沿着过去的泥石流路径将沉积物高速公路引入山麓社区, 使火灾管理人员能够更好地进入山麓。访问一直是一个持久的紧急响应问题,因为许多山麓社区都是为隐居,隐私和排他性而设计的。

对于自然灾害思考的设计话题一直是设计师所关注的焦点,也是大家在准备留学作品集内容当中可以去侧重的一个方向。运用所学的设计理念和手法去对社会,自然所存在的问题作出反馈,也是表达自己作为一个独立思考者的绝佳机会。

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